Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Kom¬ pensation der Wirkungen des Ubersprechens an Eingangen von Mischern, die zur Frequenzumsetzung in HF-Kommunikationsgeräten, z.B. m Überlagerungsempfängern und im besonderen m direkt um¬ setzenden Homodynempfangern, verwendet werden. Sie ist eine monolithisch integrierbare Kompensationsschaltung zur

Unterdrückung unerwünschter linearer und nichtlmearer Misch¬ produkte, die durch Einstreuung des Eingangssignals auf den Um¬ setzereingang entstehen und untrennbar das Nutzsignal am Mischerausgang störend überlagern.

In Überlagerungsempfängern wird das EmpfangsSignal mit Hilfe eines Oszillatorsignals (LO- bzw. Umsetzersignal) in einem Mischer umgesetzt. Das Spektrum des Empfangssignals wird damit in einen anderen Frequenzbereich verlagert, so daß eine nachfolgende Selektion und Verstärkung wirtschaftlich sinnvoll erfolgen kann.

Besonders das Ubersprechen der Eingangssignale auf den LO- Eingang eines Mischers stört die Frequenzumsetzung wesentlich, weil unerwünschte Mischprodukte das umgesetzte Nutzsignal untrennbar überlagern. Es entstehen lineare Intermodulations¬ produkte aus der Mischung von zwei und mehr unerwünschten Ein¬ gangssignalen und es entstehen nichtlineare amplitudenpropor- tionale Produkte insbesondere aus der Mischung der Eingangs- Signale mit sich selber. Die linearen Intermodulationsprodukte sind nur störend, wenn sie zufällig im Spektrum des zu empfan¬ genden Signals entstehen, aber die nichtlinearen amplitudenpro¬ portionalen Produkte sind bei direkt umsetzenden Homodyn¬ empfangern immer störend weil sie am Mischerausgang mit dem umgesetzten Basisbandspektrum des Nutzsignals untrennbar über¬ lagert werden.

Neutralisationsschaltungen sind bei Verstärkerschaltungen zur Vermeidung von Instabilität bereits bekannt. In "Meinke- Gundlach, Taschenbuch der Hochfrequenz" wird z.B. eine Schaltung zur Neutralisation von Verstärkereingängen beschrieben in der Signale, die vom Ausgang auf den Eingang des Verstärkers zurückwirken, durch eine Rückkopplung bed mpft werden.

In DE 13 03 652 wird eine Schaltungsanordnung zur Kompen¬ sation des Trägerrestes am Ausgang von Gegentakt- und Doppel- gegentaktmodulatoren offenbart. Die Kompensation wird dabei für das Träger- und das Nutzsignal getrennt voneinander durchge¬ führt. Die unerwünschten Modulationsprodukte werden kompensiert, indem diese in einem getrennten Modulator erzeugt und am Ausgang des Modulators dem Nutzsignal überlagert werden. Der Nachteil dieser Schaltung besteht darin, daß ein zusätzlicher Modulator erforderlich ist. Außerdem wird die Kompensation nachträglich am Ausgang durchgeführt. Dadurch können nur die lineare Mischprodukte kompensiert werden. Die nichtlinearen Mischprodukte, die durch die vor der Kompensation am Mischer- ausgang durchgeführten Multiplikation entstehen, können nicht beseitigt werden.

In DE 11 07 294 wird eine Hochfrequenzabstimmeinrichtung für Überlagerungsempfänger beschrieben, bei der eine Oszilla- torstörspannung auf zwei Wegen mit einer Phasenverschiebung von 180° auf den Primärkreis des Topfkreisbandfilters gelangt. Diese Erfindung ermöglicht jedoch keine Kompensation nichtlinearer Mischprodukte, insbesondere von nichtperiodischen Störungen.

In DE 12 89 138 wird ein Verfahren und eine Schaltungs¬ anordnung zur Trägerrestkompensation bei der Erzeugung träger- frequenter Impulse offenbart. Der Trägerrest wird dabei nach Betrag und Phase durch eine von der in den Impulspausen vorhan¬ denen Trägerrestspannung abgeleiteten sinusförmigen Spannung kompensiert. Dabei wird ein Trägersignalanteil, eine zur

Trägerrestspannung proportionale, sinusförmige Spannung, am Filterausgang abgegriffen, in ihrer Phase um 180° gedreht und einer Additionsschaltung zugeführt. Diese Schaltung benötigt

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Austastlücken, in denen die Kompensation durchgeführt wird. Sie ist dazu geeignet, das periodische Trägersignal zu kompensieren, kann aber nicht zur Kompensation nichtperiodischer und nichtlinearer Störungen verwendet werden.

In allen drei bekannten Kompensationsschaltungen wird die übliche Methode verwendet, den Trägerrest mit einer abgeleite¬ ten, gegenphasigen Trägerrestspannung zu kompensieren. Die Schaltungen sind dazu geeignet, periodische Trägerreste zu kompensieren. Die Beseitigung nichtperiodischer Störungen, ins¬ besondere eines übersprechenden, nichtperiodischen Nutzsignals, ist jedoch nicht möglich.

Aufgabe der Erfindung ist die Kompensation unerwünscht eingestreuter Nutzsignale an den Umsetzereingängen der Mischer durch ein entgegengesetzt wirkendes Signal, so daß die uner¬ wünschten linearen und nichlinearen Mischprodukte an den Aus¬ gängen gedämpft werden.

Die Aufgabe wird durch die Erfindung nach Anspruch 1 gelös .

Die Schaltungsanordnung besteht dabei aus einer Mischer¬ schaltung, Spannungs- oder Stromteilern (Teiler) und einem Phasenschieber. Ein erster Teiler und ein zweiter Teiler sind an das erste Signal gekoppelt. Vom ersten Teiler wird ein Anteil des ersten Signals (erstes Kompensationssignal) und vom zweiten Teiler wird ein weiterer Anteil des ersten Signals (zweites Kompensationssignal) auf das zweite Signal eingeprägt. Der Phasenschieber, der entweder vor den zweiten Teiler oder an den Abgriff des zweiten Teilers geschaltet ist, verursacht einen wesentlichen orthogonalen Anteil des zweiten Kompensati- onssignals in Bezug auf das erste Kompensationssignal. Die Teiler müssen dann genau so eingestellt werden, daß die Summe der Anteile in Betrag und Phase dem um 180° phasenverschobenen unerwünschten Signalanteil entspricht, der auf das zweite Signal rückgekoppelt ist.

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So wird zum Beispiel das Übersprechen des Nutzsignals eines Mischers auf den Umsetzereingang dadurch kompensiert, daß ein Anteil des Nutzsignals und ein dazu orthogonaler Anteil des Nutzsignals in den Umsetzereingang eingeprägt wird. Die Signale werden durch geeignete Justierung derart angepaßt, daß sie dem Storsignal entgegengesetzt wirken.

Die Erfindung wurde unterscheidet sich von der aus der deutschen Patentschrif 1 289 138 bekannten Schaltungsanordnung, die nur zur Kompensation von periodischen Signalen geeignet ist, dadurch, daß bei der Erfindung das Ursprungssignal der Störung abgegriffen wird. Ein Anteil dieses Ursprungssignals und ein orthogonal dazu stehender Anteil wird in das zu kompensierende Signal eingeprägt. Der resultierende Ko pensationsanteil ist im Idealfall zwar auch in Bezug auf die Störung genau um 180° phasenverschoben. Die erfindungsgemäße Kompensation erfolgt jedoch, indem die Anteile derart eingestellt werden, daß die Summe derselben der Störung entsprechen. Es ist somit möglich, nicht nur periodische Störungen, sondern genau die ubersprechenden Anteile des störenden Signals zu eliminieren.

Die Teilerfaktoren sind dabei abhängig von den Bauteiltoleranzen und müssen bei der Herstellung und ggf. wahrend des Betriebs nachkalibriert werden.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Gegentaktmischern, ist durch die Erfindung eine Kompensation sowohl der linearen, als auch der nichtlinearen Mischprodukte möglich. Ein wesentlicher Vor¬ teil ist, daß der Mischer integriert werden kann. Damit ist es möglich, den Mischer in eine Ein-Chip-Komplettlosung z.B. für Empfangsbausteine einzubauen und in großen Stückzahlen preis¬ günstig herzustellen.

Die Erfindung wird im folgenden mit den Figuren 1 bis 5 erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen symmetrischen Mischer.

Fig. 2 die erfindungsgemaße Kompensationsschaltung eines symmetrischen Mischers.

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Fig. 3 die erfindungsgemäße Kompensationsschaltung eines asymmetrischen Mischers. Fig. 4 Darstellung der Kompensation in der komplexen Signal¬ ebene. Fig. 5 die erfindungsgemäße Kompensationsschaltung zweier Mischer unter Verwendung eines gemeinsamen Phasen¬ schiebers.

Fig. 1 zeigt einen symmetrischen Mischer (8) mit zwei symmetrischen Signaleingängen (4, 5 und 6, 7) . Das Eingangs¬ signal (1, 2) wird einem Verstärker (3) zugeführt und als verstärktes symmetrisches Nutzsignal an den Signaleingang des Mischers (4, 5) geführt. Das symmetrische Umsetzersignal wird mit einem Oszillator (9) erzeugt und an den Umsetzereingang des Mischers (6, 7) geführt.

Fig. 2 zeigt die er indungsgemäße Kompensationsschaltung eines symmetrischen Mischers (8) , bei der eines der symmetri¬ schen Kompensationssignale durch einen Phasenschieber (12) eine zusätzliche Phasendrehung erfährt. An den Stellgliedern (10, 11) wird jeweils ein Signalanteil abgegriffenen und getrennt je einem Pol des symmetrischen Umsetzereingangs zugeführt.

Fig. 3 zeigt die erfindungsgemäße Kompensationsschaltung eines asymmetrischen Mischers (16), bei der eines der Kompensa¬ tionssignale durch einen Phasenschieber (20) eine zusätzliche Phasendrehung erfährt. Durch die Einfügung der Inverter (18, 21) wird ein symmetrisches Kompensationssignal erzeugt und an den Stellgliedern (19, 22) abgegriffenen. Die beiden Signalanteile werden mit dem Signal des Oszillators (17) summiert und an den Umsetzereingang geführt.

Erfindungsgemäß werden an den Spannungsteilern (10, 11 bzw. 19, 22) zwei zu den Eingangssignalen (4, 5 bzw. 15) proportionale durch einen Phasenschieber (12 bzw. 20) gedrehte Gegentaktsignale mit einer wesentlichen orthogonalen Signal¬ komponente erzeugt. Die Kompensationssignale werden dem symme¬ trischen Mischer (8) am Eingang für das Umsetzersignal, wie in

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Fig. 2 gezeigt, getrennt und dem unsymmetrischen Mischer (16) , wie in Fig. 3 gezeigt, summiert zugeführt.

Die Kompensation ist in Fig. 4 mit einer Skizze der Signale in vektorieller Darstellung verdeutlicht. Die Störkomponente am Umsetzereingang (23) wird durch die Summe (24) aus zwei nahezu orthogonal zueinander phasenverschobenen Signalanteilen (25, 26) kompensiert. Die Kompensationssignale (25, 26) sind proportional zu dem Nutzsignal (27) und der nahezu orthogonal phasenver- schobenen Nutzsignalkomponente (28) . Sie muß so mit den

Stellgliedern abgestimmt werden, daß das resultierende Signal (24) die gleiche Amplitude aber entgegengesetzte Phasenlage wie das Storsignal (23) hat.

Fig. 5 zeigt die erfindungsgemäße gemeinsame Kompensation zweier Mischer (8, 38), wie sie z.B. bei Homodynempfangern An¬ wendung findet. Die Phasenverschiebung wird durch eine einzige gemeinsame Phasenschieberschaltung (12) erzeugt und die Kompen¬ sationssignale werden jeweils durch getrennte Signalteiler (10, 11 und 30, 31) abgeglichen. Die Kompensationssignale werden zu dem LO-Signal und zu dem davon durch Phasendrehung (32) abge¬ leiteten Quadratursignal addiert.

Eine gemeinsame Integration der Mischer, des Phasen- Schiebers und des Oszillators zusammen mit allen phasen- und frequenzbestimmenden Komponenten bietet darüber hinaus einen wesentlichen Vorteil gegenüber einer Schaltung mit externen Komponenten. Das unerwünschte Obersprechen des Eingangssignals auf den LO-Eingang des Mischers ist dann unabhängig von der Beschaltung und der Abgleich zur Kompensation des LO-Einganges kann schon in der Fertigung fest eingestellt werden. Bei ex¬ terner Beschaltung des Oszillators muß mit einer stark streu¬ enden Verstimmung der geometrischen EMI-Optimierung der integrierten Schaltkreise gerechnet werden, so daß eine feste Einstellung der Kompensation nicht sinnvoll erscheint.

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