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HINTERGRUND
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft elektronische Schaltungstechnik und
insbesondere elektronische Schaltungstechnik, die einen Referenzoszillator abstimmt.
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Beschreibung des Standes
der Technik
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Da
das nutzbare elektromagnetische Spektrum eine begrenzte Ressource
ist, regulieren staatliche Behörden
seine Verwendung und Nutzung. Zum Beispiel unterteilt in den Vereinigten
Staaten die Federal Communication Commission (FCC) das nutzbare
elektromagnetische Spektrum in Frequenzbereiche oder -bänder. Jedes
Band kann einer bestimmten Funktion zugewiesen werden oder kann
für eine
zukünftige
Verwendung reserviert werden. Da nur ein paar Bänder einer bestimmten Funktion,
wie zum Beispiel der portablen Kommunikation, zugewiesen sind, ist
es wichtig, dass das Band effizient genutzt wird.
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Daher
sollten die der drahtlosen Kommunikation zugewiesenen Bänder viele
Drahtlos-Anwender aufnehmen. Um zu ermöglichen, dass jedes Frequenzband
so viele Anwender aufnimmt, verwendet eine drahtlose Kommunikationsvorrichtung
typischerweise einen Referenzoszillator, um die von ihrer jeweiligen
Basisstation verwendete Trägerfrequenz
exakt zu finden. In einer bestimmten Anwendung ist die drahtlose
Vorrichtung ein Mobilteil, welches eingerichtet ist, dass es mit
einer oder mehreren Basisstationen kommuniziert.
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Um
die Trägerfrequenz
zu finden, erzeugen Referenzoszillatoren, die in einer drahtlosen
Kommunikationsvorrichtung arbeiten, typischerweise eine hochgenaue
Frequenz-Referenz. Da preiswerte Oszillatoren zu einem erheblichen
Anfangsfehler, großen
individuellen Schwankungen und einer herabgesetzten Leistungsfähigkeit über die
Zeit neigen, wurden sie zum Erzeugen solch einer genauen Frequenz-Referenz
nicht verwendet. Dementsprechend verwenden bekannte drahtlose Kommunikationsvorrichtungen
teurere hochgenaue Referenzoszillatoren und eine zugehörige Präzisionsschaltungstechnik, um
die notwendige Genauigkeit und Reproduzierbarkeit zu erreichen.
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Die
Präzisionsschaltungstechnik
in der drahtlosen Kommunikationsvorrichtung oder dem Mobilteil weist
im Allgemeinen einen spannungsgesteuerten, temperaturkompensierten
Kristalloszillator (VC-TCXO) auf. Der VC-TCXO liefert eine Referenzfrequenz,
die von dem Mobilteil verwendet wird, um die Trägerfrequenz zu finden oder
auf der Trägerfrequenz
zu verriegeln. In Abhängigkeit
von der aktuellen Temperatur des Mobilteiles stellt der VC-TCXO seine
Abstimmung ein, um eine konstante Ausgabe der Referenzfrequenz aufrechtzuerhalten.
Solche VC-TCXO's
sind jedoch relativ teuer, wodurch die Kosten eines Mobilteiles
signifikant vergrößert werden.
Ferner driftet eventuell die Referenzfrequenz trotz des Aufwandes
eines VC-TCXO mit der Lebensdauer. Außerdem haben VC-TCXO's typischerweise eine
unbestimmte Anfangsgenauigkeit, die aus Fertigungstoleranzen resultiert,
was einen Aufbau des Mobilteiles verkompliziert.
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Ferner
hat die herkömmliche
Temperaturkompensations-Schaltungstechnik
für einen
VC-TCXO eine verminderte Genauigkeit bei Temperaturextrema. Trotz
dieser verminderten Genauigkeit erwarten Anwender, dass ein Mobilteil
eine zuverlässige Kommunikation
bereitstellt, die die eines Festnetztelefons nachahmt oder verbessert.
Um die Erwartungen zu erfüllen,
muss das Mobilteil beständig
eine Kommunikation in einer akzeptablen Zeitspanne aufbauen, und
das über
einen weiten Temperaturbereich des Empfängers. Zum Beispiel wird erwartet, dass
ein Mobilteil unter subarktischen Bedingungen funktioniert, und
auch funktioniert, nachdem es der quälenden Hitze eines Armaturenbetts
eines Autos im Sommer ausgesetzt wurde. Im Ergebnis ist es wünschenswert,
dass ein VC-TCXO eines Mobilteiles typischerweise eine Frequenzgenauigkeit
aufrechterhalten sollte, die besser als etwa +/– 2 ppm über dem Temperaturbereich –30°C bis +85°C ist.
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Wie
allgemein früher
beschrieben wurde, ist ein VC-TCXO über die Zeit nicht stabil.
VC-TCXO-Module können
um ungefähr
1 ppm pro Jahr driften, dennoch erwartet man oft, dass sie über viele Jahre
funktionieren. Der typische AFC (automatische Frequenzsteuerung,
Automatic Frequency Control)-Regelkreis, der verwendet wird, um
die VC-TCXO-Module abzustimmen, kann Offsets beherrschen, die nicht
größer als
etwa +/– 4
ppm in Bezug auf ihre gewünschte
Referenzfrequenz sind. Daher werden in nur ein paar Jahren solche
VC-TCXO-Module zu dem Punkt gedriftet sein, dass sie nicht in der Lage
sind, beim Ermitteln oder Erfassen eines Trägersignals einer Basisstation
mitzuwirken.
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Es
wurden Systeme entwickelt, um den Alterungsprozess eines VC-TCXO
zu berücksichtigen. Beispielsweise
offenbart das U.S.-Patent Nr. 6,064,270 ein Mobilteil mit einem
VC-TCXO, das, sollte sich der Hauptträger der Basisstation nicht
erfassen lassen, eine Zufallssuche nach dem Träger durch Nachstellen der Referenzfrequenz
des VC-TCXO um +/– 4ppm
(oder einen anderen geeigneten Betrag) durchführt. Wenn der Träger ermittelt
wurde, wird der Offset für
eine zukünftige
Verwendung behalten. Obwohl dieses System für eine akzeptable Kompensation
des Alterungsprozesses sorgen kann, wenn es mit einem teuren VC-TCXO
gekoppelt ist, wird es bei weniger teuren Oszillatoren, die eine
erheblichere Drift und entsprechend große Offsets haben, nicht zweckmäßig realisiert.
Ein System mit solch großen
Offsets, das blind nach der Trägerfrequenz
suchen würde,
würde für den Anwender
untragbare Verzögerungen
erzeugen. Außerdem
berücksichtigt
die Suche nur die während
des Alterungsprozesses angetroffenen groben Offsets und geht nicht
Temperatureffekte an, was die fortgesetzte Verwendung eines teuren
VC-TCXO erfordert.
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Folglich
besteht in der Technik ein Bedürfnis nach
einem verbesserten Empfänger,
der in der Lage ist, eine Referenzfrequenz, die gegenüber Temperatur-
und Alterungseffekten robust ist, ohne die Verwendung eines teuren
VC-TCXO bereitzustellen.
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Das
U.S.-Patent Nr. 5,875,388 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Kompensieren des Alterungsprozesses und der Temperatur des Kristalls
in einem Kristalloszillator unter Verwendung eines RF-Signals, das
durch eine Mobilfunkvermittlungsstelle (MTSO) ausgesendet wird.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Es
ist wünschenswert,
ein Referenzfrequenz-Signal unter Verwendung eines preiswerten Oszillators
genau zu erzeugen. Es ist deshalb ein Ziel der Erfindung, es zu
ermöglichen,
dass preiswerte Oszillatoren trotz einer anfänglichen Toleranz, Temperatur-
und Alterungseffekten Referenzsignale genau erzeugen. Es ist ein
weiteres Ziel der Erfindung, es zu ermöglichen, dass sich solche Oszillatoren
adaptiv auf Temperatur- und Alterungseffekte durch Neukalibrieren
entsprechend einstellen.
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Um
den Nachteil im Stand der Technik zu überwinden und die Ziele dieser
Erfindung zu erfüllen,
implementiert eine Berechnungsvorrichtung einen adaptiven Algorithmus.
Der adaptive Algorithmus stellt gespeicherte Frequenz-Korrekturinformationen
ein, um einen Referenzoszillator zu kompensieren. Während dieser
Kompensation stellt der Referenzoszillator sein Master-Referenzsignal
in Antwort auf die gespeicherte Frequenz-Korrekturinformation ein.
Da dieser Algorithmus einen anfänglichen
Frequenzfehler, Alterung und Temperatureffekte berücksichtigt,
kann als Referenzoszillator ein preiswerter VCXO verwendet werden.
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Gemäß einem
Aspekt der Erfindung weist die Frequenz-Korrekturinformation eine Mehrzahl von
vorbestimmten Frequenz-Korrekturfaktoren
auf, die einen Temperaturbereich umfassen. Die Berechnungsvorrichtung
kann eine Aktuelle-Temperatur-Information
empfangen, welche ermöglicht,
dass die Berechnungsvorrichtung einen aktuellen Frequenz-Korrekturfaktor aus
den Frequenz-Korrekturfaktoren erlangt. Der Referenzoszillator stellt
oder stimmt die Frequenz seines Referenzsignals gemäß dem aktuellen
Frequenz-Korrekturfaktor ein oder ab. Sollte die Frequenz des Referenzsignals
von einer gewünschten
Frequenz versetzt sein, kann die Berechnungsvorrichtung einen oder
mehrere der gespeicherten Frequenz-Korrekturfaktoren gemäß der Frequenzverschiebung
anpassen. Auf eine solche Weise werden die gespeicherten Korrekturfaktoren wie
erforderlich eingestellt, um für
eine überlegene Frequenzgenauigkeit
zu sorgen.
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Den
Frequenz-Korrekturfaktoren können Qualitätsfaktoren
zugeordnet werden. In dieser Ausführungsform wird, wenn ein aktueller
Frequenz-Korrekturfaktor berechnet wird, auch ein aktueller Qualitätsfaktor
aus den Qualitätsfaktoren
bestimmt. Ein Qualitätsfaktor
eines empfangenen Signals wird mit dem aktuellen Qualitätsfaktor
verglichen, bevor die Temperatur-Korrekturfaktoren
aktualisiert werden. Auf eine solche Weise wird ein älterer Temperatur-Kompensationsfaktor,
der jedoch von höherer Qualität ist, nicht
durch einen neueren Temperaturfaktor, der jedoch von niedrigerer
Qualität
ist, ersetzt.
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Vorteilhafterweise
ermöglicht
die vorliegende Erfindung, dass eine Kommunikationsvorrichtung einen
preiswerten Oszillator als einen Referenzoszillator verwendet, wodurch
die Kosten des VC-TCXO vermieden werden. Da die Erfindung für eine adaptive
Einstellung der Frequenz-Korrekturfaktoren sorgt, kompensiert der
preiswerte Oszillator auch systematisch ein Alterungsprozess des
Oszillators.
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Weitere
Aspekte und Merkmale der Erfindung sind in der folgenden Beschreibung
zusammen mit den beigefügten
Zeichnungen dargelegt.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 stellt
einen Empfänger
mit einem adaptiven VC-TCXO-Korrektur-Regelkreis
gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung dar.
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2 stellt
das Temperaturkorrekturprofil für einen
VCXO dar.
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3 stellt
einen Teil des Profils von 2 dar, der
gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung kalibriert ist.
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4 ist
ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Liefern eines Referenzsignals
gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung.
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5 ist
ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Kalibrieren einer Kommunikationsvorrichtung
gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung.
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Die
Verwendung der selben Bezugszeichen in unterschiedlichen Figuren
kennzeichnet ähnliche oder
identische Elemente.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG
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Nun
ist mit Bezug auf 1 ein Blockdiagramm eines Empfängers 10 dargestellt,
der einen preiswerten Referenzoszillator 24 verwendet.
Trotz dass er preiswert ist, erzeugt der Referenzoszillator 24 ein
Präzisionsreferenzfrequenz-Signal 26 hinreichender
Genauigkeit für
die drahtlose Kommunikation. Da der Empfänger 10 keinen teuren
VC-TCXO benötigt,
ist der Empfänger 10 für die Verwendung
in einer drahtlosen Kommunikationsvorrichtung wie zum Beispiel einem
Mobilteil erstrebenswert.
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In
dem dargestellten Beispiel ist der Empfänger 10 ein Superheterodynempfänger 10,
der adaptiv einen anfänglichen
Frequenzfehler, Temperatureffekte und eine Alterungsdrift des Oszillators
mit geringer Präzision 24 berücksichtigt.
Insbesondere umfasst der Empfänger 10 einen
Logikblock 43, um Frequenzkorrektur-Informationen zu behalten,
vorherzusagen und anzupassen. Die Frequenzkorrektur-Korrekturinformationen
können
in einem Speicher 44 in analoger oder digitaler Form gespeichert
sein. In digitaler Form können
die Frequenzkorrektur-Informationen abgetastet werden, um eine Mehrzahl
von Temperatur-Korrekturfaktoren zu erzeugen. Diese Korrekturfaktoren
können
beispielsweise auf Temperaturschwankungen, anfängliche Fehlerzustände und
Alterungseffekte reagieren. Dementsprechend liefert der preiswerte
Oszillator 24 ein ausreichend wiederholbares und genaues
Frequenzsignal zur Verwendung in dem Empfangsoszillatorblock 15.
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Bevor
die Erörterung
des Logikblocks 43 fortgesetzt wird, wird der Empfänger 10 allgemein
beschrieben. Der Empfänger 10 weist
eine Antenne 12 auf, die ein gesendetes Signal, wie zum
Beispiel ein Trägersignal
der Basisstation, empfängt.
Das Antennensignal 13 wird mit einem Empfangsoszillator
(local oscillator, LO)-Signal 11 in einem Mischer 14 abwärts umgesetzt,
damit ein Zwischenfrequenz (intermediate frequency, IF)-Signal 34 gebildet
wird. Die Erzeugung des LO-Signals 11 durch den Empfangsoszillatorblock 15 wird
hierin weiter beschrieben.
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Ein
IF-Verstärkungs-
und Auswahlblock 16 verstärkt und filtert das durch den
Mischer 14 erzeugte IF-Signal 34. Ein Frequenzdiskriminator 18 frequenzdemoduliert
das verstärkte
und gefilterte IF-Signal, damit ein demoduliertes Signal 19 erzeugt
wird. Das demodulierte Signal 19 wird durch ein Automatische-Scharfabstimmung
(automatic frequency control, AFC)-Schleifenfilter 20 Tiefpass-gefiltert,
damit ein AFC-Signal 21 gebildet
wird. Das AFC-Signal 21 koppelt an den Referenzoszillator 24,
um die Frequenz des Referenzsignals 26 abzustimmen. Das Referenzsignal
koppelt an eine phasenrastende Schleife (phase-locked loop, PLL) 28,
die Teil des Empfangsoszillatorblocks 15 ist. Ein Schleifenfilter 30 koppelt
dann den PLL-Ausgang an einen spannungsgesteuerten Oszillator (voltage-controlled
oscillator, VCO) 32, der das LO-Signal 11 erzeugt.
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Der
Durchschnittsfachmann wird sich bewusst sein, dass der Empfänger 10 von 1 eine idealisierte
Version zur Verwendung in einem drahtlosen Mobilteil ist. In einem
tatsächlichen
Mobilteil-Empfänger
können
mehrere Frequenzumsetzungen mehrere Mischstufen erfordern. Ferner
kann das AFC-Schleifenfilter 20 einen I- und einen Q-Kanal
(nicht dargestellt) aufweisen. Die so erzeugten I- und Q-Signale
können
digitalisiert und verarbeitet werden, bevor sie durch das AFC-Schleifenfilter 20 gefiltert
werden. Nun wird der Logikblock 43 des Empfängers beschrieben.
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Der
Logikblock 43 weist eine Berechnungsmaschine 46 auf,
die einen adaptiven Algorithmus 48 implementiert, der selbstlernend
ist und anfängliche Fehlerzustände und
Temperatur- und Alterungseffekte des Referenzoszillators berücksichtigt,
wodurch der Empfänger 10 in
die Lage versetzt wird, Signale zu erfassen, ohne dass die Verwendung
von Präzisions-TC-VCXO's erforderlich ist.
Die Berechnungsmaschine 46 liefert einen aktuellen Korrekturfaktor 40 gemäß dem Algorithmus 48.
Der Durchschnittsfachmann wird sich bewusst sein, dass der Algorithmus 48,
im Unterschied zu den verbleibenden Elementen in 1,
kein Gebilde ist, sondern symbolisch gezeigt ist, um seine Beziehung
zu dem Empfänger 10 zu
kennzeichnen. Der Korrekturfaktor 40 kann beispielsweise
anfängliche
Toleranzfehler, Alterungseffekte und die aktuelle Temperatur kompensieren.
Die Berechnungsmaschine 46 kann unter Verwendung irgendeiner
geeigneten Logikeinrichtung implementiert werden, die programmiert
werden kann, um diesen Faktor 40 zu erzeugen, einschließlich eines
Mikroprozessors (nicht dargestellt) oder eines Zustandsautomaten
(nicht dargestellt). Der Logikblock 43 weist vorzugsweise
auch eine Speichereinrichtung 44 auf. Man wird sich bewusst
sein, dass die Speichereinrichtung 44 alternativ mit der
Berechnungseinrichtung 46 integriert sein kann.
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Der
Aktuelle-Temperatur-Korrekturfaktor 40 wird mit dem AFC-Signal 21 in
dem Summierer 23 kombiniert, um ein Referenzoszillator-Korrektursignal 22 zu
erzeugen. Dieses Referenzoszillator-Korrektursignal 22 koppelt
an den LO-Oszillatorblock 15, um
das LO-Signal 11 einzustellen. Auf diese Weise, hat der
Empfänger 10 sowohl
die "grobe" als auch die "feine" Regelung seines
Master-Referenzsignals 26 und letztlich des LO-Signals.
Die Grobregelung wird durch den Logikblock 43 durch den
Aktuelle-Temperatur-Korrekturfaktor 40 bereitgestellt.
Die Grobregelung wird wünschenswerterweise
so betrieben, dass die durch die AFC-Schleife bereitgestellte Feinregelung
das gesendete Signal erfassen kann, was typischerweise erfordert,
dass die Grobregelung innerhalb von etwa +/– 4 ppm der erforderlichen
Frequenz liegt. Auf diese Art und Weise ermöglicht es die durch den Logikblock 43 bereitgestellte
Grobregelung effektiv, dass der preiswerte VCXO ein Level der Leistungsfähigkeit
bereitstellt, der herkömmlich
durch den teureren Präzisions-TC-VCXO
bereitgestellt wird. Jedoch kalibriert der Empfänger 10 im Unterschied
zu Empfängern,
die herkömmliche
TC-VCXO's verwenden,
kontinuierlich den preisgünstigen VCXO
neu, wie es durch Veränderungen
in der Temperatur und im Alterungsprozess vorgeschrieben wird.
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Der
adaptive Algorithmus 48 verwendet ein vorbestimmtes Frequenzoffset-Profil,
welches spezifisch für
egal welchen VCXO ist, der als der Referenzoszillator 24 verwendet
wird. Dieses Profil liefert die Frequenzkompensation, die nötig ist,
um den Referenzoszillator 24 über seinen Betriebstemperaturbereich
einzustellen. Somit kann das Frequenzoffset-Profil auch als das
Temperaturkompensationsprofil bezeichnet werden.
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Mit
Bezug auf 2 ist ein veranschaulichendes
Profil 50 für
einen preisgünstigen
Oszillator gezeigt. Es können
mehrere Verfahren eingesetzt werden, um das Profil 50 abzuleiten,
um die Bauelement-zu-Bauelement-Abweichungen von preisgünstigen
VCXO's zu berücksichtigen.
In einer Ausführungsform
würde ein
gegebener VCXO individuell über
den erwarteten Temperaturbereich des Empfängers geprüft werden, um das Profil 50 exakt
auf das bestimmte Verhalten des VCXO zu kalibrieren. Solch ein individuelles
Prüfen
könnte
jedoch die Fertigungskosten erhöhen
und die Ersparnisse reduzieren, die durch die Verwendung eines preisgünstigen VCXO
anstelle eines Präzisions-TC-VCXO
eingebracht wurden. Daher würde
in einer anderen Ausführungsform
statt der Prüfung
eines gegebenen VCXO über
den gesamten erwarteten Betriebsbereich jeder VCXO anfänglich nur
bei einer einzelnen Umgebungstemperatur kalibriert werden. Vor dieser Kalibrierung
kann das erwartete Profil aus Herstellerdaten bestimmt werden, die
typischerweise die Mittelung von vielen einzelnen VCXO's darstellen. Das
erwartete Profil ist, wie der Name impliziert, nur erwartet, und
von ihm kann durch einen gegebenen einzelnen VCXO beträchtlich
abgewichen werden. Zum Beispiel können 10 ppm-Abweichungen von dem erwarteten Profil
beobachtet werden, das durch einen gegebenen VCXO-Hersteller vorausgesagt
wurde. Für
einen gegebenen VCXO wird der Hersteller im Allgemeinen ein Datenblatt
herausgeben, das ein erwartetes Frequenzoffset-Profil angibt. Alternativ kann solch
ein Profil durch Mittelwertbildung der Prüfergebnisse von mehreren VCXO's aus einem gegebenen
Los über
den erwarteten Temperaturbereich des Empfängers (typischerweise –30° bis +120°C) abgeleitet
werden.
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Man
wird zu würdigen
wissen, dass in Anbetracht der großen Bauelement-zu-Bauelement-Toleranzen,
die für
einen preiswerten VCXO erwartet werden, das tatsächliche Temperaturkompensationsprofil
von einem individuellen VCXO zu einem VCXO weithin variieren kann,
sogar innerhalb des gleichen Loses des Herstellers. Daher ist es
wünschenswert, dass
das Profil 50 für
einen gegebenen VCXO wegen der breiten Toleranz individuell kalibriert
ist. In Anbetracht dessen, dass sich der Empfänger gewöhnlich bei Raumtemperatur befinden
wird und diese Temperatur für
eine Produktionsanlage normal ist, kann die individuelle Kalibrierung
bei Raumtemperatur ausgeführt
werden. Man wird zu würdigen
wissen, dass eine andere Temperatur für Kalibrierungszwecke gewählt werden
kann.
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Vor
der Kalibrierung können
Daten, die für das
Profil 50 Indikativ sind, in dem Speicher durch Speichern
von Samples 52 des Profils in einem nichtflüchtigen
Speicher 44 abgelegt werden. Jedes Sample 52 korrespondiert
mit einer diskreten Temperatur und ihrem zugehörigen Frequenzoffset-/Temperaturkompensationswert.
Dementsprechend stellen die Samples 52 anfängliche
Temperatur-Korrekturfaktoren dar.
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Die
Temperatur-Korrekturfaktoren 52 des Offset-Profils 50 können, wie
dargestellt, in regelmäßigen Temperaturintervallen
aufgenommen werden. Alternativ kann das Profil 50 mehr
in Bereichen abgetastet werden, in denen sich die Steilheit ändert, und weniger
in Bereichen einer relativ geringen Änderung der Steilheit. Ein
Thermistor (in 1 nicht dargestellt) oder eine
andere geeignete temperaturfühlende
Vorrichtung liefert die Temperatur 49 des Empfängers. Der
Logikblock 43 kann eine Teilmenge der Temperatur-Korrekturfaktoren 52 mit
den Temperaturen 49 des Empfängers korrelieren, um ein Aktueller-Korrekturfaktor-Signal 40 bereitzustellen.
Beim Betrieb würde,
falls die Temperatur des Empfängers der
Temperatur entspricht, die mit einer der Temperatur-Korrekturfaktoren 52 korrespondiert,
die "Korrelation" lediglich die Verwendung
der Frequenzverschiebung des passenden Faktors 52 als das
Aktueller-Korrekturfaktor-Signal 40 aufweisen. In solch
einem Fall hat die Teilmenge von Samples, die für die Korrelation verwendet
werden, nur ein Element.
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Die
Temperatur des Empfängers
wird jedoch typischer nicht mit irgendeiner der Temperaturen korrespondieren,
die für
die Temperatur-Korrekturfaktoren 52 verwendet wurden. Ein
einfacher Weg, die Temperatur des Empfängers in diesem Fall zu korrelieren,
ist, einen linearen Anstieg zwischen benachbarten Samples anzunehmen,
wodurch sofort die Temperatur des Empfängers festgelegt wird. Nehmen
Sie zum Beispiel an, dass die Temperatur des Empfängers 90°C beträgt und die
beiden nächsten Temperatur-Korrekturfaktoren
einen Wert von +10 ppm bei 100°C
und + 5ppm bei 80°C
angeben. Die Annahme eines linearen Anstiegs zwischen diesen beiden
Temperatur-Korrekturfaktoren
würde den
aktuellen Korrekturfaktor als 7,5 ppm korrespondierend zu der Temperatur
des Empfängers
von 90°C
ergeben. In solch einem Fall hat die für die Korrelation verwendete
Teilmenge von Samples zwei Elemente. Alternativ können drei
oder mehr Samples verwendet werden, um einen quadratischen Anstieg
oder einen Anstieg höherer
Ordnung für
das Profil 50 bei der Temperatur des Empfängers vorherzusagen.
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Angesichts
dieses erwarteten Profils 50 kann ein individueller VCXO
bei Raumtemperatur mit einem starken gesendeten Signal kalibriert
werden, um sicherzustellen, dass der Empfänger das gesendete Signal mit
seinem AFC-Regelkreis erfasst. Wie früher erörtert, kann ein herkömmlicher
AFC-Regelkreis nur etwa
+/– 4
ppm bei der Frequenzverschiebung bei typischen Betriebs-Rauschabständen beherrschen. Jedoch
können
diese herkömmlichen
AFC-Regelkreise, sollte der Rauschabstand ungewöhnlich groß sein, größere Offsets wie zum Beispiel
+/–10
ppm anpassen. Solch eine Situation tritt auf, wenn sich ein mobiler
Anwender nahe der sendenden Basisstation befindet, oder, in diesem
Fall, eine Hauptfrequenz in einem Labor- oder Hersteller-Szenario
empfängt. Daher
wird, selbst wenn ein VCXO, der kalibriert wird, außerhalb
von 10 ppm von seinem erwarteten Profil bei Raumtemperatur ist,
der AFC-Regelkreis in der Lage sein, das Signal angesichts eines
ausreichend hohen Rauschabstandes zu erfassen – ein Ereignis, das leicht
in einem kontrollierten Szenario eingerichtet werden kann.
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Um
die Kalibrierung zu beginnen, korreliert der Logikblock 43 die
Temperatur 49 des Empfängers mit
einer Teilmenge der Temperatur-Korrekturfaktoren 52 in
der gerade beschriebenen Weise, um einen Aktuelle-Temperatur-Korrekturfaktor 40 zu
erzeugen. Der Referenzoszillator 24 stimmt entsprechend
ab, und der AFC-Schleifenfilter 20 erzeugt, wenn notwendig,
ein AFC-Signal 21, um das gesendete Signal zu erfassen.
Wenn zum Beispiel die Frequenz des Referenzsignals zu hoch ist,
stimmt das AFC-Signal 21 den Referenzoszillator 24 ab,
um die Frequenz des Referenzsignals 26 zu verringern. Wenn
umgekehrt die Frequenz des Referenzsignals zu niedrig ist, stimmt
das AFC-Signal 21 den Referenzoszillator 24 ab,
um die Frequenz des Referenzsignals 26 zu erhöhen. In
beiden Fällen
hat das Referenzsignal 26 eine Frequenzverschiebung von
einer gewünschten Frequenz,
wie sie durch die Trägerfrequenz
der Basisstation bestimmt ist. Das resultierende AFC-Signal 21,
das mit dieser Frequenzverschiebung korrespondiert, kann verwendet
werden, um das erwartete Profil neu zu kalibrieren, damit ein angepasstes
Profil erzeugt wird. Mit anderen Worten korreliert das AFC-Signal 21 mit
einer bestimmten ppm-Frequenzverschiebung.
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Diese
Frequenzverschiebung, ob positiv oder negativ, kann angewendet werden,
um die Teilmenge der Temperatur-Korrekturfaktoren
innerhalb des erwarteten Profils zu kalibrieren. Wenn zum Beispiel
das AFC-Signal 21, das verwendet wird, um das Hersteller-Signal
während
der Kalibrierung bei Raumtemperatur zu erfassen, mit einer +10ppm-Frequenzverschiebung
korreliert, kann die für
die Korrelation verwendete Teilmenge von Samples durch Addieren
von 10 ppm zu jedem Sample in der Teilmenge kalibriert werden. Alternativ
kann, wie in 3 zu sehen, die Teilmenge linear
entsprechend zu ihrem Beitrag zu der anfänglichen Korrelation kalibriert
werden. Hier beträgt
die Temperatur des Empfängers 63°C, was daher
einen Beitrag von 80% von dem Temperatur-Korrekturfaktor bei 60°C und einen
Beitrag von 20% von dem Temperatur-Korrekturfaktor bei 75°C bei Annahme
einer linearen Korrelation erfordert. Wenn das resultierende AFC-Signal 21 mit einer
+10 ppm-Verschiebung korrespondiert, dann würde der Temperatur-Korrekturfaktor
bei 60°C
8 ppm nach oben verschoben und der Temperatur-Korrekturfaktor bei
75°C würde 2 ppm
nach oben verschoben werden, um die Teilmenge zu kalibrieren.
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Außerdem können, sollte
diese anfängliche Kalibrierung
zu einer ausreichend großen
Verschiebung führen,
wie zum Beispiel den mit Bezug auf 3 diskutierten
8 ppm, alle der verbleibenden Temperatur-Korrekturfaktoren entsprechend
verschoben werden, zum Beispiel durch Verschieben um 1 ppm. Wie
erörtert,
korreliert der Wert des AFC-Signals 21 mit einer Frequenzverschiebung. Die
Berechnungsmaschine 46 empfängt das AFC-Signal 21 und
kann dieses Signal mit der korrespondierenden Frequenzverschiebung
unter Verwendung einer Nachschlagetabelle korrelieren.
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Alternativ
kann der Aktuelle-Temperatur-Korrekturfaktor 40 durch die
Berechnungsmaschine 46 eingestellt werden, bis das AFC-Signal 21 minimiert oder "ausgenullt" ist. An diesem Punkt
berücksichtigt und
eliminiert der Aktuelle-Temperatur-Korrekturfaktor 40 die Frequenzverschiebung.
Angenommen, dass die Raumtemperatur für diese anfängliche Kalibrierung verwendet
wird, kann das Profil 50 einen Temperatur-Korrekturfaktor 52 bei
Raumtemperatur haben, um jedes Erfordernis zu eliminieren, mit mehr als
einem Temperatur-Korrekturfaktor 52 zu
korrelieren, um den Aktuelle-Temperatur-Korrekturfaktor 40 abzuleiten
(die Teilmenge der verwendeten Faktoren würde nur ein Element haben).
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Um
die Faktoren 52, die genau kalibriert sind, von denen zu
unterscheiden, die es nicht sind, kann jedem Faktor 52 ein
Qualitätsfaktor 55 mit
einer beliebigen Skala, wie zum Beispiel von 1 bis 100, zugeordnet
werden. Der Qualitätsfaktor 55 betrifft,
wie der Name impliziert, die Qualität des empfangenen Signals,
das verwendet wird, um den Empfänger
zu kalibrieren, wie sie zum Beispiel durch den Rauschabstand festgelegt
wird. Alternativ kann der Qualitätsfaktor
ein Automatische-Verstärkungsregelung-Signal,
wie es durch das empfangene Signal bestimmt wird, den Träger/Rauschabstand
oder einen anderen geeigneten Faktor betreffen, der sich auf die Qualität des empfangenen
Signals bezieht. Für
das in 2 gezeigte Profil ist der Temperatur-Korrekturfaktor
für 30° mit einem
Qualitätsfaktor
von 95 verbunden, der Temperatur-Korrekturfaktor
für 45° ist mit
einem Qualitätsfaktor
von 90 verbunden, und der Temperatur-Korrekturfaktor für 60° ist mit
einem Qualitätsfaktor
von 95 verbunden.
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Vor
der anfänglichen
Kalibrierung würden alle
Temperatur-Korrekturfaktoren 52 mit
einem niedrigen Qualitätsfaktor,
zum Beispiel einem Wert von 50, verknüpft werden. Nach der anfänglichen
Kalibrierung wird die Teilmenge von Temperatur-Faktoren 52, die wie in Bezug
auf 3 erörtert
kalibriert sind, einem hohen Qualitätsfaktor, wie zum Beispiel
einem Wert von 100, zugeordnet, weil das gesendete Signal in
diesem Labor-Szenario derart beschaffen ist, dass ein sehr hoher
Rauschabstand innerhalb des Empfängers
sichergestellt ist. Es ist zu beachten, dass in einer wie beispielsweise
in 3 dargestellten Situation, die Qualitätsfaktoren,
die mit den Temperatur-Korrekturfaktoren 52 innerhalb der
Teilmenge verbunden sind, proportional zu ihrem Beitrag zu dem Aktuelle-Temperatur-Korrekturfaktor 40 aktualisiert werden
können.
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Wenn
alternativ die Teilmenge aus nur einem Element entsprechend der
Kalibrierungstemperatur bestehen sollte, würde genau dieser Faktor den
hohen Qualitätsfaktor
erhalten.
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Da
die anfängliche
Kalibrierung typischerweise bei Raumtemperatur auftritt, wird die
Temperatur des Empfängers
dazu neigen, sich schrittweise von der Raumtemperatur weg zu verändern, wenn der
Empfänger
beispielsweise während
der Verwendung durch einen Konsumenten von einem Ort im Haus zu
einem Ort draußen
bewegt wird. Während sich
der Empfänger
erwärmt
oder abkühlt,
wird die Temperatur des Empfängers
mit Temperatur-Korrekturfaktoren 52 korrelieren, die anfänglich nicht
kalibriert wurden. Daher stellt der Empfänger diese Faktoren 52 unter
Verwendung des gesendeten Signals als eine Frequenz-Referenz selbstlernend
oder adaptiv ein.
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Wie
bei der anfänglichen
Kalibrierung wird die Temperatur des Empfängers mit einer Teilmenge der
Temperatur-Korrekturfaktoren 52 korreliert,
um einen Aktuelle-Temperatur-Korrekturfaktor 40 zu
erzeugen. Das gesendete Signal wird dann durch den AFC-Regelkreis
des Empfängers
erfasst. Sollte das AFC-Signal 21 anzeigen, dass eine Frequenzverschiebung
vorliegt, wird die Teilmenge in der Weise kalibriert, die gerade
mit Bezug auf 3 beschrieben wurde. In einem
drahtlosen Empfänger
wird der Referenzoszillator so mit der gesendeten Frequenz der Basisstation
verriegelt. Es ist jedoch zu beachten, dass, weil diese Kalibrierung
außerhalb
der Bedingungen der anfänglichen
Kalibrierung an einem gesendeten Signal der realen Welt stattfindet,
eine Gefahr besteht, dass der Empfänger ungenau an einem verrauschten
gesendeten Signal kalibrieren könnte. Daher
kann die Berechnungsmaschine 46 auf die Meldung eines validen
Signals 51 reagieren. In einem Mobilteil kann die Berechnungsmaschine 46 die Identifizierung
des Pilotsignals oder irgendeiner anderen geeigneten Verkehrsanzeige
verwenden, um als die Meldung eines validen Signals zu dienen.
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Nachdem
sie selbst sichergestellt hat, dass das empfangene Signal valide
ist, kann die Berechnungsmaschine dann den Qualitätsfaktor
des empfangenen Signals berechnen. Zum Beispiel kann der Logikblock 43 eine
Nachschlagetabelle haben, die den aktuellen Rauschabstand des empfangenen
Signals mit einem Qualitätsfaktor
auf der Skala von 1 bis 100 korreliert. Dieser erhaltene Qualitätsfaktor
wird mit dem Qualitätsfaktor
verglichen, wie er durch die Teilmenge von Temperatur-Korrekturfaktoren 52 gegeben
ist, die verwendet werden, um den Aktuelle-Temperatur-Korrekturfaktor 40 abzuleiten.
Wenn der erhaltene Qualitätsfaktor
größer ist,
wird die Teilmenge kalibriert, wie es in Bezug auf die anfängliche Kalibrierung
erörtert
wurde. Weil jedoch der erhaltene Qualitätsfaktor nicht notwendigerweise
gleich 100 wie in der anfänglichen
Kalibrierung sein wird, kann der Betrag, um den die Teilmenge gemäß der Frequenzverschiebung
aktualisiert werden würde,
proportional zu dem erhaltenen Qualitätsfaktor reduziert werden.
Wenn beispielsweise die Frequenzverschiebung mit einer 10 ppm-Aktualisierung
der Teilmenge korrelieren sollte und der erhaltene Qualitätsfaktor 90 ist,
dann können
gerade 90% der 10 ppm auf die Teilmenge angewendet werden. Auf diese
Art und Weise werden die gespeicherten Temperatur-Korrekturfaktoren 52 progressiv
genauer, da sich der Empfänger an
die Verschiebungen in der Temperatur des Empfängers anpasst. Es versteht
sich, dass andere Verfahren verwendet werden können, um die Frequenzverschiebung
proportional anzuwenden.
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Da
der Referenzoszillator 24 altert, kann sich auch sein erwartetes
Profil 50 ändern.
Um diesen Alterungseffekt zu kompensieren, können die mit den Temperatur-Korrekturfaktoren 52 verbundenen
Qualitätsfaktoren
systematisch über
die Zeit verringert werden. Wenn beispielsweise die Qualitätsfaktoren mit
einer Skale von 1 bis 100 korrespondieren sollten, könnten die
Qualitätsfaktoren
alle drei Monate um 5 reduziert werden. Auf diese Art und Weise
werden die Temperatur-Korrekturfaktoren 52 leichter
neu kalibriert, während
die Zeit vergeht, um Alterungseffekte zu berücksichtigen. Das Maß, um welches
die Qualitätsfaktoren
reduziert werden, um dieses Altern zu berücksichtigen, hängt von
den Charakteristika des einzelnen Referenzoszillators 24 innerhalb
eines bestimmten Empfängers
ab.
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Es
ist zu beachten, dass, wenn sie einmal kalibriert sind, auch preisgünstige VCXO's eine geringe Hysterese
zeigen, so dass die wiederholte Verwendung des Empfängers bei
der gleichen Temperatur mit dem gleichen Aktuelle-Temperatur-Korrekturfaktor 40 zu
einer Signalerfassung mit einem kleinen zusätzlichen Offset führt, der
von dem AFC-Korrektursignal 21 benötigt wird. Somit kann die Einstellung der
Qualitätsfaktoren,
um das Altern zu berücksichtigen,
sehr allmählich
sein.
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Weil
der Empfänger
Extrema in der Temperatur ohne eine vorherige Kalibrierung erfahren
kann, gibt es die Möglichkeit,
dass die "feine" Regelung, die durch
den AFC-Regelkreis bereitgestellt wird, nicht in der Lage ist, das
gesendete Signal zu erfassen, trotz der "groben" Regelung, die durch den Logikblock 43 über den
Aktuelle-Temperatur-Korrekturfaktor 40 bereitgestellt wird.
In solch einer Situation kann der Logikblock 43 konfiguriert
sein, um nach dem gesendeten Signal durch Erhöhen oder Verringern des Aktuelle-Temperatur-Korrekturfaktors 40 zu
suchen. Die erforderliche Erhöhung
wird von dem Betrag der durch den herkömmlichen AFC-Regelkreis bereitgestellten
Feinregelung abhängen.
Wenn zum Beispiel dieser AFC-Regelkreis Frequenzfehler von +/– 4 ppm in
dem Master-Referenzsignal 26 anpassen kann, sollte die
Erhöhung
oder Verringerung nicht größer als
4 ppm sein. Lieber als blind zu suchen, speichert der Logikblock 43 die
kumulative Aufzeichnung von positiven oder negativen Kalibrierungen
des Temperatur-Korrekturfaktors 52. Wenn die Temperatur
des Empfängers
mit einem bestimmten Temperatur-Korrekturfaktor korreliert, der
mit positiven Erhöhungen in
ppm mehrmals neu kalibriert wurde, wäre es logisch dann anzunehmen,
dass die erforderliche Erhöhung
bei dem Aktuelle-Temperatur-Korrekturfaktor 40 eher
positiv als negativ sein sollte.
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Außerdem kann
der Logikblock 43 das Ausmaß der Erhöhung durch diese Historie kalibrieren. Wenn
beispielsweise die letzten Neukalibrierungen alle signifikant (wie
zum Beispiel größer als
5 ppm) waren, könnte
die gewöhnliche
Erhöhung
bei dem Aktuelle-Temperatur-Korrekturfaktor von sagen wir 4 ppm
auf 5 ppm erhöht
werden. Der Logikblock 43 kann andere Parameter, die sich
auf die Historie der Kalibrierungen beziehen, für Diagnosezwecke speichern.
Diese Parameter weisen den Zeitpunkt jeder Kalibrierung und die
Anzahl von Malen auf, bei denen jeder Temperatur-Korrekturfaktor 52 aktualisiert
wurde.
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Nun
ist mit Bezug auf 4 ein Verfahren 100 des
Kalibrierens der gespeicherten Frequenz-Korrekturinformation gezeigt.
Das Verfahren 100 ist vorzugsweise in einer Kommunikationsvorrichtung,
beispielsweise einem drahtlosen Mobilteil, implementiert. Man wird
sich bewusst sein, dass das Verfahren 100 in einer breiten
Vielfalt von Kommunikationseinrichtungen verwendet werden kann.
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Das
Verfahren 100 speichert zunächst ein Frequenzverschiebungs-
oder Temperaturkompensationsprofil in einem Speicher in der Kommunikationsvorrichtung,
wie in Block 102 gezeigt. Wie früher beschrieben, kann das Frequenzverschiebungsprofil in
der Form von diskreten Temperaturkompensationsfaktoren oder in analoger
Form sein. Alternativ kann das Profil durch eine Polynomfunktion
approximiert werden und die notwendigen Polynomkoeffizienten im
Speicher gespeichert werden. Optional kann ein Qualitätsfaktor
mit der Korrekturinformation verknüpft werden, wie vorher beschrieben.
Wie in Block 112 gezeigt, kann der Qualitätsfaktor
auch in der Kommunikationsvorrichtung gespeichert werden.
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In
Block 103 wird ein Aktuelle-Temperatur-Signal geliefert.
Man wird sich bewusst sein, dass die aktuelle Temperatur durch irgendeine
von verschiedenen bekannten Vorrichtungen, zum Beispiel einen Thermistor,
erfasst werden kann, und dass das Temperatursignal eine von verschiedenen
bekannten Formen, wie zum Beispiel ein Spannungs- oder ein Stromsignal,
annehmen kann.
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In
Antwort auf die aktuelle Temperatur wird in Block 104 ein
aktuelles Korrektursignal gemäß der aktuellen
Temperatur aus der gespeicherten Frequenz-Korrekturinformation abgerufen.
Sollte die Frequenz-Korrekturinformation als eine Mehrzahl von Temperatur-Korrekturfaktoren
gespeichert sein, wird die aktuelle Temperatur mit einer Teilmenge
der Faktoren wie vorher beschrieben korreliert.
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Das
Korrektursignal stimmt in Block 106 einen Referenzoszillator
ab. Idealerweise stimmt die in Block 106 ausgeführte Abstimmung
den Oszillator auf genau die gewünschte
Frequenz ab. Jedoch kann in Block 108 öfter ein Frequenzfehler beim
Abstimmen des Referenzoszillators festgestellt werden. Solch ein
Fehler kann beispielsweise in einem AFC-Regelkreis erfasst und gemessen
werden.
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Der
ermittelte Frequenzfehler wird in Block 110 verwendet,
um eine aktualisierte Frequenz-Korrekturinformation für die aktuelle
Temperatur zu erzeugen. In einer Implementierung ermittelt das Verfahren 100 auch
die Qualität
des empfangenen Signals gemäß der Abstimmung
des Referenzoszillators, wie in Block 114 gezeigt. Beispielsweise
kann sich dieser Faktor der empfangenen Qualität auf die Feldstärke oder
den Rauschabstand des empfangenen Signals beziehen. Man wird sich
bewusst sein, dass andere Größen verwendet
werden können,
um den Faktor der empfangenen Qualität zu bestimmen.
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In
Block 116 kann der für
die aktualisierte Korrekturinformation ermittelte Faktor der empfangenen
Qualität
mit dem Qualitätsfaktor
verglichen werden, der mit der gespeicherten Frequenz-Korrekturinformation
verknüpft
ist, die verwendet wird, um das aktuelle Korrektursignal abzuleiten.
In Antwort auf diesen Vergleich kann eine Entscheidung getroffen werden,
ob mit dem Speichern der aktualisierten Korrekturinformation in
Block 120 fortzufahren ist. Wenn beispielsweise die gespeicherte
Frequenz-Korrekturinformation,
die verwendet wird, um das aktuelle Korrektursignal abzuleiten,
einen zugehörigen
Qualitätsfaktor
von 70 hat, und das empfangene Signal nur einen zugehörigen Qualitätsfaktor
von 60 hat, dann wird die aktualisierte Frequenz-Korrekturinformation die
bessere, obwohl ältere
gespeicherte Frequenz-Korrekturinformation nicht ersetzen. Wenn
auf der anderen Seite der Faktor der empfangenen Qualität besser
ist als der mit der gespeicherten, zum Ableiten des aktuellen Korrektursignals
verwendeten Korrekturinformation verknüpfte Qualitätsfaktor, dann wird in Block 120 die
aktualisierte Frequenz-Korrekturinformation gespeichert. Es wird
auch der Faktor der empfangenen Qualität mit der aktualisierten Korrekturinformation
verknüpft
und gespeichert, wie in Block 122 gezeigt.
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Man
wird sich auch bewusst sein, dass andere Faktoren verwendet werden
können,
um zu bestimmen, wann die aktualisierte Korrekturinformation gespeichert
wird. Solche Faktoren können
verwendet werden, um das Risiko zu reduzieren, dass Frequenz-Korrekturinformationen
von hoher Qualität durch
falsche oder Frequenz-Korrekturinformationen von niedriger Qualität ersetzt
werden. Beispielsweise zeigt Block 118, dass ein Validierungssignal
bestimmen kann, ob die aktualisierte Korrekturinformation gespeichert
wird. Dieses Validierungssignal zeigt an, ob ein valides Signal
empfangen wird.
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Das
Validierungssignal kann zum Beispiel erzeugt werden, wenn ein vorbestimmtes
Signal positiv empfangen und identifiziert wird. In einem speziellen Beispiel
wird das Validierungssignal erzeugt, wenn ein Pilotsignal bestätigt wird.
Man wird sich bewusst sein, dass die Erzeugung des Validierungssignals
in Antwort auf andere Faktoren erfolgen kann.
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Um
Alterungseffekte zu berücksichtigen, zeigt
Block 124, dass die gespeicherten Qualitätsfaktoren über die
Zeit langsam herabgesetzt werden können. Auf solch eine Weise
können
selbst Frequenz-Korrekturinformationen, welche den höchsten Qualitätsfaktor
hatten, nach einer Zeitspanne einer Einstellung unterworfen werden.
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Nun
ist mit Bezug auf 5 ein Verfahren 130 für die anfängliche
Kalibrierung einer Kommunikationsvorrichtung gezeigt, die eingerichtet
ist, um dass Verfahren 100 von 4 zu implementieren.
In Block 132 wird die anfängliche Frequenz-Korrekturinformation
für einen
Referenzoszillator bestimmt. Wie vorher erörtert, kann diese Bestimmung
auf von dem Hersteller gelieferten Informationen basieren. In Block 134 wird
diese anfängliche
Frequenz-Korrekturinformation in einem Speicher gespeichert. Wegen der
großen
individuellen Toleranzen, die bei preiswerten Referenzoszillatoren
anzutreffen sind, ist diese anfängliche
Frequenz-Korrekturinformation
nur annähernd
und entspricht nicht notwendigerweise dem Verhalten eines bestimmten
individuellen Referenzoszillators. Daher sollte diese anfängliche
Frequenz-Korrekturinformation
gemäß dem individuellen
Verhalten des Referenzoszillators, der geprüft wird, kalibriert werden.
Um das zu tun, wird in Block 136 ein starkes Kalibrierungssignal
erzeugt und der Referenzoszillator gemäß der anfänglichen Frequenz-Korrekturinformation
abgestimmt. Wie es hierin verwendet wird, bezeichnet dieses "starke" Kalibrierungssignal
ein Signal, das leistungsstark genug ist, um zu ermöglichen,
dass ein herkömmlicher AFC-Regelkreis
dieses Kalibrierungssignal erfasst, selbst wenn der Referenzoszillator
eine große
Frequenzverschiebung, zum Beispiel +/– 10 ppm, aufweist. Um diese
Frequenzverschiebung zu eliminieren, wird in Block 140 eine
aktualisierte oder kalibrierte Frequenz-Korrekturinformation erzeugt.
Schließlich
wird in Block 142 diese aktualisierte Frequenz-Korrekturinformation
gespeichert. In Block 144 kann ein Qualitätsfaktor
mit dieser gespeicherten Information verknüpft werden.
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Um
den Beitrag des Empfängers 10 besser zu
würdigen,
wird kurz der Betrieb eines herkömmlichen
Empfängers
erörtert.
Es versteht sich jedoch, dass der Betrieb eines herkömmlichen
Empfängers bekannt
ist. In herkömmlichen
Empfängern
nach dem Stand der Technik wird typischerweise ein AFC-Signal direkt
mit einem teuren Hochleistungs-Referenz- (oder Kristall-) Oszillator
gekoppelt, um ein LO-Signal bereitzustellen. Der teure Referenzoszillator
stellt in Antwort auf das AFC-Signal die Frequenz eines Master-Referenzsignals
ein.
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Das
Master-Referenzsignal koppelt typischerweise mit einer phasenrastenden
Schleife (PLL), die Teil des Empfangsoszillator-Steuerblocks ist.
Ein Schleifenfilter koppelt dann im allgemeinen die PLL mit einem
spannungsgesteuerten Oszillator (VCO), der das LO-Signal erzeugt.
Das LO-Signal wird mit dem von der Antenne empfangenen Signal gemischt,
um ein IF-Signal zu erzeugen. Dieses IF-Signal wird demoduliert
und durch ein AFC-Tiefpassfilter
geführt
und in den Referenzoszillator rückgekoppelt.
Dadurch wird eine herkömmliche AFC-"Schleife" gebildet.
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Herkömmliche
AFC-Tiefpassfilter sind so ausgelegt, dass die gelieferte AFC-Regelung
schnell arbeitet und Frequenzungenauigkeiten von +/– 4 ppm
in dem Master-Referenzsignal
korrigieren kann. Sollte der Hochleistungs-Referenzoszillator ein Master-Referenzsignal
genau bei der erforderlichen Frequenz erzeugen, bräuchte der
AFC-Regelkreis den Referenzoszillator niemals einzustellen. Jedoch
neigen auch Präzisions-Referenzoszillatoren
dazu, leicht ungenau zu sein, und benötigen eine Einstellung durch
den AFC-Regelkreis. Wie in dem Hintergrund-Abschnitt angemerkt,
könnten
herkömmliche AFC-Regelkreise
eine Abweichung von etwa +/– 4 ppm
durch den Referenzoszillator korrigieren, um noch das Trägersignal
bei typischen Betriebs-Rauschabständen zu erfassen.
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Eine
herkömmliche
Regelung des Referenzoszillators unter Verwendung eines Präzisions-TC-VCXO
könnte
jedoch nicht wegen Temperatur- und Alterungseffekten adaptiv einstellen,
die sogar der teure Hochleistungs-Referenzoszillator erfährt. Vorteilhafterweise
ermöglicht
der Empfänger 10,
dass ein kostengünstiger
Referenzoszillator eine stabile Referenzfrequenz durch "Einrasten" auf ein genaues
gesendetes Signal, wie zum Beispiel die Trägerfrequenz einer Basisstation,
genau und zuverlässig
liefert. Ferner stellt der Empfänger 10 adaptiv ein,
um die Leistungsfähigkeit
des Referenzoszillators über
die Zeit zu verbessern. Man wird sich bewusst sein, dass die vorliegende
Erfindung kein hergestelltes preisgünstiges VCXO-Modul verwenden muss.
Man könnte
zum Beispiel diskrete Kristall- und Oszillator-Stufen verwenden,
die kombiniert werden, um eine preisgünstige VCXO-Lösung
zu bilden. Außerdem
kann nach wie vor ein herkömmlicher
teurer VC-TCXO innerhalb der vorliegenden Erfindung verwendet werden
und von den Merkmalen der adaptiven Alterungs- und Temperaturkompensation
profitieren.
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Der
hierin beschriebene Empfänger
ist für alle
drahtlosen Protokolle wie zum Beispiel TDMA und CDMA geeignet. Darüber hinaus
ist die vorliegende Erfindung, obwohl sie in Bezug auf einen Superheterodynempfänger beschrieben
wurde, weithin auf andere Arten von Empfängern anwendbar, die einen
Referenzoszillator abstimmen müssen,
um ein gesendetes Signal zu erfassen. Beispielsweise ist die vorliegende
Erfindung auf Homodynempfänger (Direct-Conversion-Receiver)
anwendbar.
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Somit
ist die Beschreibung, obwohl die Erfindung mit Bezug auf bestimmte
Ausführungsformen beschrieben
wurde, nur ein Beispiel der Anwendung der Erfindung und sollte nicht
als eine Begrenzung aufgefasst werden. Folglich liegen mannigfaltige
Anpassungen und Kombinationen von Merkmalen der offenbarten Ausführungsformen
innerhalb des Bereichs der Erfindung, wie er durch die folgenden
Ansprüche
abgegrenzt wird.