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DE102005044856A1 - Electronic component for e.g. receiver, has passive input impedance adjustment circuit with varactor whose capacitance is variably adjusted in operation based on control signal, which is applied to control input - Google Patents

Electronic component for e.g. receiver, has passive input impedance adjustment circuit with varactor whose capacitance is variably adjusted in operation based on control signal, which is applied to control input Download PDF

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DE102005044856A1
DE102005044856A1 DE200510044856 DE102005044856A DE102005044856A1 DE 102005044856 A1 DE102005044856 A1 DE 102005044856A1 DE 200510044856 DE200510044856 DE 200510044856 DE 102005044856 A DE102005044856 A DE 102005044856A DE 102005044856 A1 DE102005044856 A1 DE 102005044856A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
impedance matching
electronic component
matching circuit
varactor
passive
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE200510044856
Other languages
German (de)
Inventor
Wolfgang Dr. Winkler
Li Wang
Gang Wang
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IHP GmbH
Original Assignee
IHP GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by IHP GmbH filed Critical IHP GmbH
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Abstract

The component has a passive input impedance adjustment circuit (21) including a varactor (CV1). The capacitance of the varactor is variably adjusted in operation based on a control signal which is applied to a control input, which is connected with the varactor. The passive input impedance adjustment circuit includes a passive input impedance adjustment capacitor, which is connected with the varactor.

Description

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Bauelement für elektrische Signale mit Frequenzanteilen im Frequenzbereich über 100 MHz, mit einem Verstärker oder Mischer als aktivem Schaltungsteil und einer dem aktiven Schaltungsteil vorgeschalteten passiven Eingangsimpedanzanpassungsschaltung. Außerdem betrifft die Erfindung einen Empfänger mit einer Antenne zum Empfang von elektromagnetischen Signalen und einen Mikrochip mit einem erfindungsgemäßen elektronischen Bauelement.The The invention relates to an electronic component for electrical Signals with frequency components in the frequency range above 100 MHz, with an amplifier or Mixer as an active circuit part and one of the active circuit part upstream passive input impedance matching circuit. It also concerns the invention a receiver with an antenna for receiving electromagnetic signals and a microchip with an electronic component according to the invention.

Im Stand der Technik sind Impedanzanpassungsschaltungen bekannt. Sie dienen beispielsweise in Empfängern für die drahtlose Kommunikation oder bei der Verarbeitung von hochfrequenten Signalen im RF-(Radio-Frequenz-) oder Mikrowellenbereich dazu, die Impedanzen eines Signalausgangs einer Verarbeitungsstufe und eines mit diesem verbundenen Signaleingangs einer nachfolgenden Verarbeitungsstufe einander anzupassen. Die Impedanzanpassung ist deshalb sinnvoll und notwendig, weil bei unterschiedlichen Eingangs- und Ausgangsimpedanzen aufeinanderfolgender Verarbeitungsstufen Reflexionen auftreten, die die Signalverarbeitung stören. Zudem wird bei unterschiedlichen Ein- und Aus gangsimpedanzen der Wirkungsgrad der Signalübertragung zwischen den Verarbeitungsstufen gesenkt, so dass das an der nachfolgenden Verarbeitungsstufe anliegende Eingangssignal abgeschwächt wird. Besonders wichtig ist die Impedanzanpassung deshalb bei Empfängern, bei denen die Impedanzanpassung einer Antenne und einem als nächste Verarbeitungsstufe folgenden Verstärker möglichst genau sein muss, da die Eigenschaften eines Empfängers maßgeblich durch dessen erste Verstärkerstufe bestimmt werden.In the prior art, impedance matching circuits are known. They are used for example in receivers for wireless communication, or in the processing of high-frequency signals in the RF (R adio- F requenz-) or microwave range to match the impedances of a signal output to a processing stage and one associated with this signal input of a subsequent processing stage today. The impedance matching is therefore useful and necessary because reflections occur at different input and output impedances of successive processing stages, which disturb the signal processing. In addition, at different input and output impedances the efficiency of the signal transmission between the processing stages is lowered, so that the voltage applied to the subsequent processing stage input signal is attenuated. The impedance matching is therefore particularly important in receivers in which the impedance matching of an antenna and an amplifier following the next processing stage must be as accurate as possible, since the characteristics of a receiver are largely determined by its first amplifier stage.

Da ohmsche Widerstände eine zu ihrem Widerstand proportionale Rauschspannung erzeugen und diese Rauschspannung das zu verarbeitende Signal stört, setzen Impedanzanpassungsschaltungen stattdessen gewöhnlich Spulen und Kondensatoren ein, um die Impedanzanpassung vorzunehmen. Die Impedanz eines Netzwerkes von Spulen und Kondensatoren ist frequenzabhängig, so dass sie nur innerhalb eines bestimmten Frequenzbereiches den gewünschten Wert aufweist. Dies bedeutet, dass die Spulen und Kondensatoren so dimensioniert werden müssen, dass dieser bestimmte Frequenzbereich das Frequenzband der zu verarbeitenden Signale umfasst.There ohmic resistances generate a noise voltage proportional to their resistance and this noise voltage disturbs the signal to be processed, set Instead, impedance matching circuits typically incorporate coils and capacitors, to make the impedance match. The impedance of a network of coils and capacitors is frequency dependent, so they only within a certain frequency range has the desired value. This means that the coils and capacitors must be dimensioned so that this particular frequency range is the frequency band to be processed Includes signals.

Der Einsatz von Spulen und Kondensatoren besitzt neben der nicht gegebenen Rauschspannung den Vorteil, dass außerhalb des Frequenzbandes des zu verarbeitenden Signales liegende Störsignale wie Rauschen oder Signale anderer Sender unterdrückt werden. Diese Eigenschaft ist insbesondere zum Erzielen einer günstigen sog. Noise Figure des rauscharmen Verstärkers (LNA, Low Noise Amplifier) wichtig, der in einer Empfängerschaltung der Antenne als nächste Stufe folgt. Deshalb wird an eine Impedanzanpassungsschaltung zusätzlich die Anforderung gestellt, nur in einem schmalen Bereich um das jeweilige Frequenzband dieselbe Eingangsimpedanz wie die Ausgangsimpedanz der vorhergehenden Schaltungsstufe und außerhalb dieses Frequenzbandes eine von der Ausgangsimpedanz verschiedene Impedanz aufzuweisen. In dem Frequenzbereich, in dem die Ausgangsimpedanz der vorhergehenden Stufe und die Impedanz der Impedanzanpassungsschaltung gleich sind, wird somit eine Anpassung erreicht, in den Bereichen unterschiedlicher Impedanz eine Fehlanpassung, um ungewünschte Störsignale zu unterdrücken.The use of coils and capacitors in addition to the non-existing noise voltage has the advantage that lying outside the frequency band of the signal to be processed interference signals such as noise or signals from other stations are suppressed. This property is particularly favorable for achieving a so-called. Noise Figure of the low noise amplifier (LNA, L ow N oise mplifier A) is important which follows in a receiver circuit of the antenna as the next stage. Therefore, an impedance matching circuit is additionally required to have the same input impedance as the output impedance of the previous circuit stage only in a narrow range around the respective frequency band and an impedance different from the output impedance outside of this frequency band. Thus, in the frequency range in which the output impedance of the preceding stage and the impedance of the impedance matching circuit are equal, matching is achieved, in the regions of different impedance, a mismatch to suppress unwanted spurious signals.

Das massive Wachstum des Marktes für Geräte für die drahtlose Kommunikation steigert den Bedarf an preisgünstigen elektronischen Schaltungen, die in einer Vielzahl von Frequenzbändern kommunizieren können. So werden zum Beispiel für den GSM-Standard vier verschiedene Frequenzbänder, bei 900, 1500, 1800 und 1900 MHz verwendet, was durch die von Staat zu Staat unterschiedliche Vergabe von Frequenzbändern begründet ist. Vergleichbares gilt auch für die unter dem Begriff UMTS zusammengefassten Mobilfunkstandards der sogenannten dritten Generation oder die ständig fortschreitende Standardisierung von Techniken zur Kommunikation in drahtlosen Netzwerken (WLAN, WiFi).The massive growth of the market for equipment for the Wireless communication increases the need for low-cost electronic circuits that communicate in a variety of frequency bands can. For example, for the GSM standard four different frequency bands, at 900, 1500, 1800 and 1900 MHz uses what is different from state to state Allocation of frequency bands justified is. The same applies to the mobile standards summarized under the term UMTS the so-called third generation or the ever-advancing standardization of techniques for communication in wireless networks (WLAN, WiFi).

In einem Gerät für die drahtlose Kommunikation, das in verschiedenen Frequenzbändern kommunizieren können soll, muss die Impedanzanpassung für mehrere Frequenzbänder vorgesehen werden. Dabei kann die Impedanzanpassung prinzipiell entweder für mehrere Frequenzbänder gleichzeitig oder gesondert für jedes Frequenzband einzeln vorgenommen werden.In a device for the wireless communication that communicate in different frequency bands can If, the impedance matching for multiple frequency bands must be provided become. In this case, the impedance matching can in principle either for several frequency bands simultaneously or separately for each frequency band be made individually.

Aus US 5,966,646 ist ein Dual-Band-Empfänger bekannt, der gesonderte Empfangspfade für jedes der beiden zu empfangenden Frequenzbänder besitzt. Jeder dieser Empfangspfade weist eine Antenne, ein Vorfilter, einen LNA und einen Mischer, deren Eingangs- und Ausgangsimpedanzen jeweils durch eigene Impedanzanpassungsschaltungen angepasst werden müssen. Der Schaltungsaufwand ist bei diesem Ansatz sehr hoch, da jede Komponente für jedes Frequenzband gesondert vorgesehen wird, erlaubt aber eine besonders gute Anpassung der Eingangs- und Ausgangsimpedanzen in dem jeweiligen Frequenzband.Out US 5,966,646 For example, a dual-band receiver is known which has separate receive paths for each of the two frequency bands to be received. Each of these receive paths has an antenna, a pre-filter, an LNA and a mixer, whose input and output impedances must each be adapted by their own impedance matching circuits. The circuit complexity is very high in this approach, since each component is provided separately for each frequency band, but allows a particularly good adaptation of the input and output impedances in the respective frequency band.

Es ist außerdem bekannt, dass eine Senkung des Schaltungsaufwandes gegenüber der US 5,966,646 möglich ist, indem ein einzelner Empfangspfad wählbar für eines von zwei oder mehr Frequenzbändern ausgelegt wird. Die Impedanzanpassung kann für das im Betrieb jeweils gewünschte Frequenzband in diesem Fall für jede Verarbeitungsstufe durch Auswahl einer Kombination von gleichzeitig vorgesehenen Spulen und Kondensatoren vorgenommen werden, welche in den Signalweg geschaltet werden können. Aufgrund der unterschiedlichen Induktivitäten bzw. Kapazitäten der verschiedenen Spulen bzw. Kondensatoren kann die Impedanz der Impedanzanpassungsschaltung für unterschiedliche Frequenzbänder eingestellt werden. Beispielsweise könnten an jedem Punkt, an dem die Impedanz angepasst werden soll, für ein Frequenzband bei 1800 MHz eine Spule mit einer ungefähr halb so großen Induktivität und ein Kondensator mit einer ungefähr halb so großen Kapazität in den Signalweg geschaltet werden wie für ein Frequenzband bei 900 MHz, um den gleichen angepassten Impedanzwert in beiden Frequenzbändern einzustellen. Die jeweils in den Signalweg zu schaltenden Spulen und Kondensatoren werden dabei über Schalter abhängig vom Schaltzustand der Schalter mit dem Signalweg entweder elektrisch abgetrennt oder elektrisch verbunden. „Elektrisch abgetrennt" soll bedeuten, dass das Schaltelement (Spule oder Kondensator) aufgrund eines hohen Sperrwiderstandes durch den oder die offenen Schalter von der restlichen Schaltung abgetrennt wird, so dass lediglich eine geringfügig leitfähige Verbindung zwischen Schaltelement und Signalweg bestehen bleibt. „Elektrisch verbunden" hingegen soll bedeuten, dass das Schaltelement über einen geringen Kontaktwiderstand des oder der geschlossenen Schalter mit dem Signalweg verbunden bzw. Teil des Signalwegs ist.It is also known that a reduction of the circuit complexity over the US 5,966,646 is possible by making a single receive path selectable for one of two or more frequency bands. The impedance matching for the frequency band desired in operation in this case for each processing stage can be made by selecting a combination of simultaneously provided coils and capacitors which can be switched into the signal path. Due to the different inductances or capacitances of the different coils or capacitors, the impedance of the impedance matching circuit can be set for different frequency bands. For example, at any point where the impedance is to be adjusted, for a frequency band at 1800 MHz, a coil with approximately half the inductance and a capacitor approximately half the capacitance could be switched into the signal path as for a frequency band at 900 MHz to set the same adjusted impedance value in both frequency bands. The respective coils and capacitors to be switched into the signal path are either electrically disconnected or electrically connected via switches depending on the switching state of the switches with the signal path. "Electrically separated" is intended to mean that the switching element (coil or capacitor) is disconnected from the rest of the circuit due to a high blocking resistance by the open switch or switches, so that only a slightly conductive connection between switching element and signal path remains "electrically connected". On the other hand, it should mean that the switching element is connected to the signal path via a low contact resistance of the closed switch or is part of the signal path.

Als Schalter werden bevorzugt elektromechanische Schalter verwendet, da diese im geschlossenen Zustand besonders geringe Kontaktwiderstände und im offenen Zustand einen besonders hohen Spernnwiderstand besitzen. Der geringe Kontaktwiderstand bedingt eine geringe Rauschspannung mit den oben erläuterten Vorteilen. Aus demselben Grund sind Transistoren als Schalter für die meisten Anwendungsfälle bei der Verarbeitung von hochfrequenten Signalen ungeeignet, weil sie im leitenden (geschlossenen) Zustand einen zu großen Kontaktwiderstand und damit eine zu große Rauschspannung und im hochohmigen (offenen) Zustand aufgrund des gegenüber einem elektromechanischen Schalter zu geringen Sperrwiderstand aufweisen. Solche elektromechanischen Schalter besitzen jedoch den Nachteil, dass sie nur aufwendig als Teil eines hochintegrierten Mikrochips zu realisieren sind und damit sehr teure Bauelemente bedingen.When Switches are preferably used electromechanical switches, because these in the closed state particularly low contact resistance and have a particularly high Spernnwiderstand in the open state. The low contact resistance causes a low noise voltage with the above explained Benefits. For the same reason, transistors are included as switches for most applications the processing of high-frequency signals unsuitable because they in the conductive (closed) state too much contact resistance and therefore too big Noise voltage and in the high-impedance (open) state due to the across from an electromechanical switch to have low blocking resistance. Such However, electromechanical switches have the disadvantage that they only costly as part of a highly integrated microchip too realize and thus require very expensive components.

Aus US 5,995,814 ist ein Dual-Band-LNA bekannt, der eine Eingangs- und eine Ausgangsimpedanzanpassungsschaltung besitzt, die die Eingangs- bzw. Aus gangsimpedanz für zwei unterschiedliche Frequenzbänder gleichzeitig anpassen. Der Dual-Band-LNA kann dabei auf den Einsatz von Schaltern verzichten, da die Impedanzanpassung unveränderlich für die beiden Frequenzbänder gleichzeitig vorgenommen wird.Out US 5,995,814 For example, a dual-band LNA is known that has input and output impedance matching circuitry that simultaneously adjust the input and output impedance for two different frequency bands. The dual-band LNA can dispense with the use of switches, since the impedance matching is made invariable for the two frequency bands simultaneously.

Dieser Dual-Band-LNA hat den Nachteil, dass die Eingangsimpedanzanpassungsschaltung bei beiden Frequenzbändern eine angepasste Impedanz aufweisen muss und dadurch im Betrieb jederzeit Signalanteile beider Frequenzbänder auf den Eingang den aktiven Schaltungsteil des Dual-Band-LNA, der die eigentliche Signalverstärkung bewirkt, gelangen. Dadurch wird der aktive Schaltungsteil durch die immer vorhandenen Störsignale wie atmosphärisches Rauschen, fremde Sender usw. außerhalb des jeweils zu empfangenden Frequenzbandes belastet, was im Extremfall dazu führen kann, dass ein Signal im zu empfangenden Frequenzband durch ein starkes Signal in dem jeweils nicht verwendeten Frequenzband aufgrund des beschränkten Dynamikbereichs des Dual-Band-LNAs überdeckt wird, wodurch der Empfang unmöglich wird.This Dual-band LNA has the disadvantage that the input impedance matching circuit at both frequency bands must have a matched impedance and thereby in operation at any time Signal components of both frequency bands on the input the active circuit part of the dual-band LNA, the the actual signal amplification causes reach. As a result, the active circuit part through the always existing interference signals such as atmospheric Noise, foreign stations, etc. outside loaded in each case to be received frequency band, which in extreme cases lead to it can be that a signal in the frequency band to be received by a strong signal in each unused frequency band due of the limited Dynamic range of the dual-band LNAs is covered, causing the Reception impossible becomes.

Angesichts des Standes der Technik stellt sich somit die Aufgabe, ein elektronisches Bauelement einzuführen, das eine möglichst störungsfreie Verarbeitung von hochfrequenten Signalen in verschiedenen Frequenzbändern erlaubt und preiswert zu produzieren ist.in view of Thus, the object of the prior art is to provide an electronic To introduce a component, the one possible trouble-free processing of high-frequency signals in different frequency bands and is inexpensive to produce.

Die Erfindung löst die Aufgabe durch ein elektronisches Bauelement für elektrische Signale mit Frequenzanteilen im Frequenzbereich über 100 MHz mit einem Verstärker oder Mischer als aktivem Schaltungsteil und einer dem aktiven Schaltungsteil vorgeschalteten passiven Eingangsimpedanzanpassungsschaltung. Die passive Eingangsimpedanzanpassungsschaltung weist dabei erfindungstypisch einen ersten Varaktor auf, dessen Kapazität im Betrieb in Abhängigkeit von einem an einen mit dem ersten Varaktor verbundenen ersten Steuereingang anzulegenden ersten Steuersignal veränderlich einstellbar ist.The Invention solves the task by an electronic component for electrical Signals with frequency components in the frequency range above 100 MHz with an amplifier or Mixer as an active circuit part and an upstream of the active circuit part passive input impedance matching circuit. The passive input impedance matching circuit In this case, typical of the invention has a first varactor whose capacity in operation depending on from a first control input connected to the first varactor to be applied first control signal is variably adjustable.

Ein Varaktor ist ein Halbleiterbauelement, das eine über an einen Steuereingang anzulegendes Steuersignal veränderlich einstellbare Kapazität besitzt. Varakto ren können beispielsweise als pn-Übergang oder eine Folge von pn-Übergängen aufgebaut sein und sind innerhalb bestehender Produktionsprozesse oder nach nur geringfügiger Modifikation eines verwendeten Produktionsprozesses herstellbar.One Varactor is a semiconductor device that connects to a control input to be applied control signal variable adjustable capacity has. Varakto ren can for example, as a pn junction or a sequence of pn junctions and are within existing production processes or after only minor Modification of a production process used to produce.

Die Erfindung zeichnet sich durch den besonderen Vorteil aus, dass durch ein erstes Steuersignal die Kapazität eines ersten Varaktors dergestalt verändert werden kann, dass die Impedanz der passiven Eingangsimpedanzanpassungsschaltung im Betrieb innerhalb des jeweils zu verarbeitenden Frequenzbandes auf den gewünschten Wert eingestellt wird. Dadurch wird es möglich, die Impedanz der passiven Eingangsimpedanzanpassungsschaltung durch Vorgabe eines geeigneten ersten Steuersignals für das jeweils zu verwendende Frequenzband anzupassen, so dass für das Kommunizieren in unterschiedlichen Frequenzbändern nur noch eine einzelne passive Eingangsimpedanzanpassungsschaltung in jedem elektronischen Bauelement vorgesehen zu werden braucht. Die Kapazität eines Varaktors wird dabei gewöhnlich durch die über den Varaktor anliegende Spannung eingestellt, so dass die zu verwendenden Steuersignale meist geeignete konstante Steuerspannungen sind.The invention is characterized by the particular advantage that the capacity of a first varactor is shaped by a first control signal it is possible to change the impedance of the passive input impedance matching circuit to the desired value during operation within the respective frequency band to be processed. This makes it possible to adjust the impedance of the passive input impedance matching circuit by specifying a suitable first control signal for the respective frequency band to be used, so that only a single passive input impedance matching circuit in each electronic component needs to be provided for communicating in different frequency bands. The capacitance of a varactor is usually adjusted by the voltage applied across the varactor, so that the control signals to be used are usually suitable constant control voltages.

Der aktive Schaltungsteil kann ein Mischer oder ein Verstärker, insbesondere ein LNA, sein und verfügt über wenigstens ein aktives Schaltelement wie zum Beispiel einen Transistor, während die passive Eingangsimpedanzanpassungsschaltung aus passiven Schaltelementen wie Kondensatoren oder Spulen aufgebaut ist.Of the active circuit part may be a mixer or an amplifier, in particular a LNA, and at least has an active switching element such as a transistor while the passive input impedance matching circuit of passive switching elements how capacitors or coils is built up.

Die Erfindung bietet den weiteren Vorteil, dass innerhalb eines Frequenzbandes eine Kanalvorauswahl durchgeführt werden kann. Die Standards der drahtlosen Kommunikation sehen üblicherweise vor, ein Frequenzband in mehrere Kanäle zu unterteilen (FDMA, Frequency Division Multiple Access). In bekannten Empfängern wird das gesamte Frequenzband empfangen und auf eine Zwischenfrequenz heruntergemischt. Bei dieser Zwischenfrequenz wird dann die Kanalauswahl vorgenommen, bei der der gewünschte Kanal aus der Vielzahl der im empfangenen Frequenzband vorhandenen Kanäle herausgefiltert wird. Dies erfordert oft aufwendige Filterschaltungen, die teure sog. SAW-Filter (Surface-Acoustic-Wave-Filter) für die Kanalauswahl einsetzen. Da die Eingangsstufen (LNA und Mischer) bei dieser Vorgehensweise Signalanteile einer Vielzahl von Kanälen im Frequenzband verstärken und heruntermischen, kommt es aufgrund von Nichtlinearitäten und dem beschränkten Dynamikbereich zu Intermodulationseffekten zwischen den einzelnen Kanälen, was die Systemleistung hinsichtlich des Rauschabstandes in den einzelnen Kanälen und damit die Bitfehlerrate beeinträchtigt. Das erfindungsgemäße Bauelement ermöglicht es als wichtige Verbesserung, eine Kanalvorauswahl durchzuführen, indem die Impedanzanpassung nur in einem Teilbereich eines Frequenzbandes vorgenommen wird, wobei der zu empfangende Kanal innerhalb des Teilbereiches liegt. Durch die Kanalvorauswahl sinken die Anforderungen an die nachfolgenden Verarbeitungsstufen, da bereits unerwünschte Anteile aus dem empfangenen Signal durch die Varaktorabgestimmte Impedanzanpassungsschaltung herausgefiltert wurden. So wird insbesondere der Entwurf eines LNAs, eines Mischers und der Schaltungen für die Kanalauswahl bei der Zwischenfrequenz vereinfacht und der Dynamikbereich und der Rauschabstand des gesamten Systems verbessert. Der aus US 5,966,646 bekannte und andere verwandte Ansätze müssten hingegen für jeden Teilbereich eines Frequenzbandes eigene Schaltungselemente für die Impedanzanpassung vorsehen, um eine Kanalvorauswahl durchzuführen, so dass der Schaltungsaufwand unvertretbar hoch würde.The invention offers the further advantage that a channel preselection can be performed within a frequency band. The standards of wireless communication usually provide to divide a frequency band into a plurality of channels (FDMA, Frequency Division Multiple Access). In known receivers, the entire frequency band is received and down-converted to an intermediate frequency. In this intermediate frequency, the channel selection is then made, in which the desired channel is filtered out of the plurality of existing channels in the received frequency band. This often requires complicated filter circuits expensive so-called. SAW filter (S urface- A coustic- W ave) filters used for channel selection. Since the input stages (LNA and mixer) in this approach amplify and downmix signal components of a plurality of channels in the frequency band, due to nonlinearities and the limited dynamic range, intermodulation effects occur between the individual channels, which increases system performance in terms of signal to noise ratio in the individual channels the bit error rate is impaired. The component according to the invention makes it possible, as an important improvement, to carry out a channel preselection, in that the impedance matching is carried out only in a subarea of a frequency band, the channel to be received lying within the subarea. As a result of the channel preselection, the requirements for the subsequent processing stages decrease since unwanted components have already been filtered out of the received signal by the varactor-matched impedance matching circuit. In particular, the design of an LNA, a mixer and the channels for the channel selection at the intermediate frequency is simplified and the dynamic range and the signal-to-noise ratio of the entire system are improved. The out US 5,966,646 however, known and other related approaches would have to provide separate impedance matching circuit elements for each sub-band of a frequency band to perform channel pre-selection, thus rendering the circuitry overhead unacceptably high.

Das erfindungsgemäße elektronische Bauelement besitzt zusätzlich den Vorteil, dass aufgrund der veränderlich einstellbaren Kapazität des ersten Varaktors die bei der Produktion von integrierten Schaltkreisen immer auftretenden Schwankungen der elektrischen Eigenschaften der integrierten Schaltelemente und damit der Impedanz der passiven Eingangsimpedanzanpassungsschaltung durch Vorgabe eines entsprechend angepassten Steuersignals ausgeglichen werden können.The electronic according to the invention Component has in addition the advantage that due to the variably adjustable capacity of the first varactor which always occurs in the production of integrated circuits Variations in the electrical properties of the integrated circuit elements and hence the impedance of the passive input impedance matching circuit balanced by specifying a correspondingly adapted control signal can be.

Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen elektronischen Bauelementes beschrieben.following become preferred embodiments the inventive electronic Component described.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen elektronischen Bauelementes verfügt über eine passive Eingangsimpedanzanpassungsschaltung mit einem Eingangsimpedanzanpassungskondensator, der mit dem ersten Varaktor verbunden ist. Durch den Eingangsimpedanzanpassungskondensator wird zu der Kapazität des ersten Varaktors eine unveränderliche Komponente hinzugefügt, die insbesondere eine Erhöhung der Gesamtkapazität der Eingangsimpedanzanpassungsschaltung ermöglicht.A particularly preferred embodiment the inventive electronic Component has one passive input impedance matching circuit having an input impedance matching capacitor, which is connected to the first varactor. Through the input impedance matching capacitor becomes the capacity of the first varactor a fixed one Component added, in particular an increase the total capacity the input impedance matching circuit allows.

Als ein Eingangsimpedanzanpassungskondensator wird jedes kapazitive Schaltelement der passiven Eingangsimpedanzanpassungsschaltung verstanden, das nicht lediglich die Funktion eine Koppelkondensators zur Arbeitspunktentkopplung übernimmt. Insbesondere können diese kapazitiven Schaltelemente MIM-(Metall-Insulator-Metall) oder MIS-(Metall-Insulator-Semiconductor) sein.When an input impedance matching capacitor becomes each capacitive Switching element of the passive input impedance matching circuit, that does not merely take over the function of a coupling capacitor for operating point decoupling. In particular, you can these capacitive switching elements MIM (Metal Insulator Metal) or MIS (Metal Insulator Semiconductor) be.

Vorteilhafterweise verfügt das erfindungsgemäße elektronische Bauelement über eine passive Eingangsimpedanzanpassungsschaltung mit einer Eingangsimpedanzanpassungsspule, die mit dem ersten Varaktor in Form einer Serienschaltung oder in Form einer Parallelschaltung verbunden oder verbindbar ist. Unter einer Eingangsimpedanzanpassungsspule wird eine Spule verstanden, die Teil der passiven Eingangsimpedanzanpassungsschaltung bildet.advantageously, has the inventive electronic Component over a passive input impedance matching circuit having an input impedance matching coil, that with the first varactor in the form of a series circuit or in the form a parallel circuit connected or connectable. Under one Input impedance matching coil is understood to mean a coil Forms part of the passive input impedance matching circuit.

Der Einsatz einer Eingangsimpedanzanpassungsspule in der passiven Eingangsimpedanzanpassungsschaltung besitzt den Vorteil, dass sich ein LC-Resonanzschwingkreis ergibt, der eine Linearisierung des Frequenzgangs in dem gewählten Frequenzband oder aber eine Resonanzüberhöhung ermöglicht.The use of an input impedance adaption Sense coil in the passive input impedance matching circuit has the advantage that results in an LC resonant circuit, which allows a linearization of the frequency response in the selected frequency band or a resonance overshoot.

Besonders bevorzugt wird ein elektronisches Bauelement, das neben der passiven Eingangsimpedanzanpassungsschaltung eine passive Ausgangsimpedanzanpassungsschaltung aufweist, die dem aktiven Schaltungsteil nachgeschaltet ist. Die passive Ausgangsimpedanzanpassungsschaltung verfügt über wenigstens einen zweiten Varaktor, dessen Kapazität in Abhängigkeit von einem zweiten Steuersignal veränderlich einstellbar ist.Especially preferred is an electronic component, in addition to the passive Input impedance matching circuit, a passive output impedance matching circuit has, which is connected downstream of the active circuit part. The passive output impedance matching circuit has at least a second one Varactor, its capacity dependent on is variably adjustable by a second control signal.

Die passive Ausgangsimpedanzanpassungsschaltung bewirkt eine Anpassung der Ausgangsimpedanz des elektronischen Bauelementes, so dass in einer Verarbeitungskette die Ausgangs- und Eingangsimpedanzen der einzelnen Verarbeitungsstufen aneinander angeglichen und dadurch Reflektionen innerhalb des oder der zu verarbeitenden Frequenzbänder vermieden werden können.The passive output impedance matching circuit causes an adjustment the output impedance of the electronic component, so that in a processing chain the output and input impedances of the individual stages of processing matched and thus reflections within the frequency band (s) to be processed can be.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen elektronischen Bauelementes verfügt über eine passive Ausgangsimpedanzanpassungsschaltung mit einem Ausgangsimpedanzanpassungskondensator, der mit dem zweiten Varaktor verbunden ist. Durch den Ausgangsimpedanzanpassungskondensator wird zu der Kapazität des zweiten Varaktors eine unveränderliche Komponente hinzugefügt, die insbesondere eine Erhöhung der Gesamtkapazität der Ausgangsimpedanzanpassungsschaltung ermöglicht.A particularly preferred embodiment the inventive electronic Component has one passive output impedance matching circuit having an output impedance matching capacitor, which is connected to the second varactor. Through the output impedance matching capacitor becomes the capacity of the second varactor a fixed one Component added, in particular an increase the total capacity the output impedance matching circuit allows.

Die passive Ausgangsimpedanzanpassungsschaltung verfügt besonders bevorzugt über eine Ausgangsimpedanzanpassungsspule, die mit dem zweiten Varaktor in Form einer Serienschaltung oder in Form einer Parallelschaltung verbunden ist. Der durch den Einsatz der Ausgangsimpedanzanpassungsspule und dem zweiten Varaktor resultierende LC-Resonanzschwingkreis bietet dieselben Vorteile bei der Anpassung der Ausgangsimpedanz wie der Einsatz einer Eingangsimpedanzanpassungsspule in der passive Eingangsimpedanzanpassungsschaltung. Als Ausgangsimpedanzanpassungsspule wird eine Spule verstanden, die Teil der passiven Ausgangsimpedanzanpassungsschaltung ist.The Passive output impedance matching circuit particularly preferably has a Output impedance matching coil connected to the second varactor in Form of a series circuit or in the form of a parallel connection connected is. The through the use of the output impedance matching coil and LC resonant circuit resulting in the second varactor the same advantages in adjusting the output impedance as the Use of an input impedance matching coil in the passive input impedance matching circuit. The output impedance matching coil is understood to be a coil, which is part of the passive output impedance matching circuit.

In einer besonders vorteilhaften Ausführung verfügt die Ausgangsimpedanzanpassungsschaltung zusätzlich über eine zweite Ausgangsimpedanzanpassungsspule und einen Koppelkondensator, die mit dem zweiten Varaktor in Serie geschaltet sind. Diese Schaltungsvariante ermöglicht bei der Kanalvorauswahl eine stärkere Unterdrückung von Signalanteilen, die außerhalb des zu verarbeitenden Kanals liegen.In a particularly advantageous embodiment, the output impedance matching circuit additionally over one second output impedance matching coil and a coupling capacitor, the connected in series with the second varactor. This circuit variant allows with the channel preselection a stronger one suppression of signal components outside of the channel to be processed.

Bevorzugt besitzt das elektronische Bauelement eine Steuereinheit, die einen Eingang für ein Bandauswahlsignal besitzt und mit dem ersten oder dem zweiten Steuereingang oder beiden der Eingangsimpedanzanpassungsschaltung bzw. Ausgangsimpedanzanpassungsschaltung verbunden und dazu ausgebildet ist, das erste oder das zweite Steuersignal oder beide abhängig von dem Bandauswahlsignal zu erzeugen. Die Kapazität von bekannten Varaktoren wird gewöhnlich durch eine Steuerspannung kontrolliert, da sie zumindest in einem Bereich näherungsweise linear abhängig von der Spannung über den Kondensator abhängig ist. Die Steuereinheit ist dazu ausgebildet, erste bzw. zweite Steuersignale zu erzeugen, um die Kapazität von erstem bzw. zweitem Varaktor gemäß dem durch das Bandauswahlsignal signalisierten gewünschten Frequenzband einzustellen, so dass sich die Kapazität des ersten bzw. zweiten Varaktors so ergibt, dass für das gewünschte Frequenzband eine Impedanzanpassung bewirkt wird.Prefers the electronic component has a control unit which has a Entrance for has a band select signal and with the first or the second control input or both of the input impedance matching circuit and output impedance matching circuit, respectively connected and adapted to the first or the second control signal or both dependent from the band selection signal. The capacity of known Varactors become common controlled by a control voltage, since they are at least in one Area approximately linearly dependent from the tension over the capacitor depends is. The control unit is designed to receive first and second control signals to generate the capacity of first or second varactor according to the by the Band selection signal signaled to set desired frequency band, so that is the capacity of the first and second varactor so that for the desired frequency band an impedance adjustment is effected.

Besonders gute Resultate werden bei der Signalverarbeitung in einem Ausführungsbeispiel erreicht, bei dem die passive Eingangsimpedanzanpassungsschaltung und die passive Ausgangsimpedanzanpassungsschaltung einen Gütefaktor Q von wenigstens 10 besitzen. Ein Varaktor, der zur Verwendung in dem elektronischen Bauelement der Erfindung geeignet ist, ist aus der DE 102 22 764 A1 bekannt. Noch höhere Gütefaktoren Q im Bereich von 15 bis 25 verbessern die Qualität der Signalverarbeitung weiter. Sie sind deshalb bevorzugt. Um einen so hohen Gütefaktor Q zu erreichen, müssen die Schaltelemente der passiven Eingangsimpedanzanpassungsschaltung bzw. passiven Ausgangsimpedanzanpassungsschaltung geringe Serien-, Kontakt- und Parallelwiderstände aufweisen. Weitere Techniken zur Verbesserung des Gütefaktors Q können zusätzlich vorgesehen werden, um den Gütefaktor Q noch weiter zu erhöhen.Particularly good results are achieved in signal processing in an embodiment in which the passive input impedance matching circuit and the passive output impedance matching circuit have a quality factor Q of at least 10. A varactor suitable for use in the electronic device of the invention is known from the DE 102 22 764 A1 known. Even higher Q factors in the range of 15 to 25 further improve the quality of the signal processing. They are therefore preferred. To achieve such a high quality factor Q, the switching elements of the passive input impedance matching circuit or passive output impedance matching circuit must have low series, contact and parallel resistances. Additional techniques for improving the quality factor Q can additionally be provided in order to further increase the quality factor Q.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsvariante des elektronischen Bauelementes sind die Impedanzen der passiven Eingangsimpedanzanpassungsschaltung und der passiven Ausgangsimpedanzanpassungsschaltung in Abhängigkeit von dem ersten bzw. zweiten Steuersignal über einen ersten bzw. zweiten Impedanzbereich veränderlich einstellbar. Dabei überlappen sich der erste Impedanzbereich und der zweite Impedanzbereich wenigstens in einem Teilbereich, so dass durch Vorgabe von geeigneten ersten und zweiten Steuersignalen die Eingangsimpedanz und die Ausgangsimpedanz einander angeglichen werden können. Dies ermöglicht eine besonders reflektionsarme Verarbeitung der Signale im elektronischen Bauelement und eine optimale Übertragung des Signals von einer Verarbeitungsstufe des elektronischen Bauelementes auf die nachfolgende.In a particularly advantageous embodiment of the electronic component, the impedances of the passive input impedance matching circuit and the passive output impedance matching circuit are variably adjustable in dependence on the first and second control signal over a first and second impedance range, respectively. In this case, the first impedance region and the second impedance region overlap at least in a partial region, so that by specifying suitable first and second control signals, the input impedance and the output impedance can be matched to one another. This allows a particularly low-reflection processing the signals in the electronic component and an optimal transmission of the signal from one processing stage of the electronic component to the subsequent.

Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft einen Mikrochip mit einem erfindungsgemäßen elektronischen Bauelement. Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft einen Empfänger mit einer Antenne zum Empfang von elektromagnetischen Signalen mit einem elektronischen Bauelement gemäß einem der beschriebenen Ausführungsbeispielen oder mit einem Mikrochip gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung.One second aspect of the invention relates to a microchip with a according to the invention electronic Component. A third aspect of the invention relates to a receiver with an antenna for receiving electromagnetic signals with a electronic component according to a the described embodiments or with a microchip according to the second one Aspect of the invention.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Abbildungen von Ausführungsbeispielen näher beschrieben.The Invention will be described below with reference to illustrations of embodiments described in more detail.

1 zeigt das erfindungsgemäße elektronische Bauelement in Form eines Blockschaltbildes. 1 shows the electronic component according to the invention in the form of a block diagram.

2 zeigt einen Empfänger mit einem erfindungsgemäßen elektronischen Bauelement als Blockdiagramm. 2 shows a receiver with an electronic component according to the invention as a block diagram.

3 zeigt einen weiteren Empfänger mit einem erfindungsgemäßen elektronischen Bauelement als detailliertes Blockdiagramm. 3 shows a further receiver with an electronic component according to the invention as a detailed block diagram.

4 zeigt ein elektronisches Bauelement mit Eingangs- und Ausgangsimpedanzanpassungsschaltungen als Schaltplan. 4 shows an electronic component with input and output impedance matching circuits as a circuit diagram.

5 zeigt ein differentielles elektronisches Bauelement mit Eingangs- und Ausgangsimpedanzanpassungsschaltungen als Schaltplan. 5 shows a differential electronic device with input and output impedance matching circuits as a circuit diagram.

6 zeigt eine mögliche Ausführung einer Eingangsimpedanzanpassungsschaltung als Schaltplan. 6 shows a possible embodiment of an input impedance matching circuit as a circuit diagram.

7 zeigt einen Teil eines Empfängers mit einem erfindungsgemäßen elektronischen Bauelement mit einem als Verstärker ausgeführten aktiven Schaltungsteil und einer Steuereinheit als Blockdiagramm. 7 shows a part of a receiver with an electronic component according to the invention with an active circuit part designed as an amplifier and a control unit as a block diagram.

8 zeigt für ein Ausführungsbeispiel Impedanzverläufe bei einer Kanalvorauswahl. 8th shows for an embodiment impedance curves in a channel pre-selection.

9 zeigt für ein Ausführungsbeispiel Verläufe des s21-Parameters in logarithmischer Auftragung über der Frequenz 9 shows, for one embodiment, traces of the s21 parameter in logarithmic plot versus frequency

10 zeigt Ergebnisse einer Systemsimulation von Bit- und Paketfehlerrate eines Empfängers bei einer Kanalvorauswahl mit einem erfindungsgemäßen elektronischen Bauelement als LNA im Vergleich zu einem Empfänger bekannter Art 10 shows results of a system simulation of bit and packet error rate of a receiver in a channel pre-selection with an electronic device according to the invention as LNA compared to a receiver of known type

1 zeigt das erfindungsgemäße elektronische Bauelement 10 in Form eines Blockschaltbildes. Die dargestellte Grundvariante des elektronischen Bauelementes 10 unterteilt sich in zwei Hauptblöcke, die passive Eingangsimpedanzanpassungsschaltung 20 und den aktiven Schaltungsteil 30. Die passive Eingangsimpedanzanpassungsschaltung 20 ist dem aktiven Schaltungsteil 30 vorgeschaltet, so dass der Signaleingang der passiven Eingangsimpedanzanpassungsschaltung 20 den Signaleingang des elektronischen Bauelementes 10 darstellt. Der Signalausgang der passiven Eingangsimpedanzanpassungsschaltung 20 ist somit mit dem Signaleingang des aktiven Schaltungsteils 30 verbunden, dessen Signalausgang in dieser Ausführungsvariante den Ausgang des elektronischen Bauelementes 10 bildet. 1 shows the electronic component according to the invention 10 in the form of a block diagram. The illustrated basic version of the electronic component 10 is divided into two main blocks, the passive input impedance matching circuit 20 and the active circuit part 30 , The passive input impedance matching circuit 20 is the active circuit part 30 upstream, so that the signal input of the passive input impedance matching circuit 20 the signal input of the electronic component 10 represents. The signal output of the passive input impedance matching circuit 20 is thus with the signal input of the active circuit part 30 connected, the signal output in this embodiment, the output of the electronic component 10 forms.

Die passive Eingangsimpedanzanpassungsschaltung 20 verfügt zudem über einen ersten Steuereingang 25, an den im Betrieb ein erstes Steuersignal anzulegen ist. Die Impedanz der passiven Eingangsimpedanzanpassungsschaltung 20 ist in Abhängigkeit des ersten Steuersignals über einen ersten Impedanzbereich einstellbar, so dass die Eingangsimpedanz des elektronischen Bauelemen tes 10 für den Betrieb in unterschiedlichen Frequenzbändern eingestellt werden kann.The passive input impedance matching circuit 20 also has a first control input 25 to which a first control signal is to be applied during operation. The impedance of the passive input impedance matching circuit 20 is adjustable in response to the first control signal over a first impedance range, so that the input impedance of the electronic Bauelemen TES 10 can be adjusted for operation in different frequency bands.

2 zeigt einen Empfänger 150 mit einem erfindungsgemäßen elektronischen Bauelement 82 als Blockdiagramm. Der Empfänger 150 ist als eine Reihe von hintereinander geschalteten Verarbeitungsstufen 80, 82, 84, 86 und 88 aufgebaut, an deren Beginn die Antenne 78 steht. Die Antenne 78 ist mit dem Signaleingang eines ersten Bandpassfilters 80 verbunden, das Signalanteile mit Frequenzanteilen in einem Frequenzbereich, der außerhalb der Frequenzbänder liegt, für die der Empfänger 150 ausgelegt ist, unterdrückt. Dadurch können Störsignale unterdrückt werden, die die nachfolgende Signalverarbeitung andernfalls beeinträchtigen würden. 2 shows a receiver 150 with an electronic component according to the invention 82 as a block diagram. The recipient 150 is considered as a series of sequential processing stages 80 . 82 . 84 . 86 and 88 built at the beginning of the antenna 78 stands. The antenna 78 is with the signal input of a first bandpass filter 80 connected, the signal components with frequency components in a frequency range that is outside the frequency bands for which the receiver 150 is designed, suppressed. As a result, noise can be suppressed, which would otherwise affect the subsequent signal processing.

Dem ersten Bandpassfilter 80 ist ein rauscharmer Verstärker oder Low Noise Amplifier (LNA) 82 nachgeschaltet, dessen Eingangsimpedanz für verschiedene Frequenzbänder angepasst werden kann. Der rauscharme Verstärker 82 stellt somit eine Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen elektronischen Bauelementes dar, bei der der aktive Schaltungsteil als rauscharmer Verstärker ausgeführt ist. Dem rauscharmen Verstärker 82 ist ein Mischer 84 nachgeschaltet, dessen zweiter Signaleingang mit einem spannungsgesteuerten Oszillator (VCO, Voltage Controlled Oscillator) 90 verbunden ist. Der Mischer 84, der beispielsweise ein Multiplizierer ist, der ebenfalls über eine passive Eingangsimpedanzanpassungsschaltung verfügen kann, mischt das Ausgangssignal des rauscharmen Verstärkers 82 und des spannungsgesteuerten Oszillators 90, so dass an seinem Signalausgang neben anderen Mischprodukten ein auf eine niedrigere Frequenz heruntergemischtes Empfangssignal bereitsteht. Dieses herabgemischte Empfangssignal gelangt auf den Signaleingang des nachfolgenden zweiten Bandpassfilters 86, das die anderen, höherfrequenten Mischprodukte unterdrückt, so dass am Signalausgang des zweiten Bandpassfilters 86 allein das gewünschte niederfrequente Mischprodukt anliegt. Zusätzlich kann das zweite Bandpassfilter 86 dazu ausgebildet sein, innerhalb des Frequenzbandes, in dem der Empfänger 150 betrieben werden soll, eine Kanalauswahl vornehmen, in dem nur ein ausgewählter Teil des Frequenzbandes passieren gelassen wird.The first bandpass filter 80 is a Low Noise Amplifier or Low Noise Amplifier (LNA) 82 downstream, whose input impedance for different frequency bands can be adjusted. The low noise amplifier 82 thus represents an embodiment of the electronic component according to the invention, in which the active circuit part is designed as a low-noise amplifier. The low-noise amplifier 82 is a mixer 84 whose second signal input is connected to a voltage controlled oscillator (VCO, V oltage C ontrolled O scillator) 90 connected is. The mixer 84 For example, a multiplier which may also have a passive input impedance matching circuit mixes the output of the low noise amplifier 82 and the voltage controlled oscillator 90 , so that at its signal output, in addition to other mixed products, a received signal which is mixed down to a lower frequency is available. This mixed-down received signal reaches the signal input of the subsequent second bandpass filter 86 , which suppresses the other, higher-frequency mixing products, so that at the signal output of the second band-pass filter 86 only the desired low-frequency mixed product is applied. In addition, the second bandpass filter 86 be designed to be within the frequency band in which the receiver 150 to operate, make a channel selection in which only a selected part of the frequency band is allowed to pass.

Das Ausgangssignal des zweiten Bandpassfilters 86 gelangt auf den Signaleingang eines nachgeschalteten Verstärkers 88, der hier stellvertretend für die nachfolgende Weiterverarbeitung des auf eine niedrigere Frequenz heruntergemischten empfangenen Signals steht.The output signal of the second bandpass filter 86 reaches the signal input of a downstream amplifier 88 , which is here representative of the subsequent further processing of the down-converted to a lower frequency received signal.

3 zeigt einen in der an sich bekannten sog. superheterodynen Grundform aufgebauten Empfänger 151 mit einem erfindungsgemäßen elektronischen Bauelement 94 als detailliertes Blockdiagramm. Diese Ausführung eines Empfängers 151 verfügt über eine Dualbandantenne 79, die für den Betrieb in zwei verschiedenen Frequenzbändern ausgelegt ist. Sie ist mit dem Signaleingang eines Bandpassfilters 92 verbunden, das Störsignale in Frequenzbereichen außerhalb der beiden Frequenzbänder unterdrückt. Das derart gefilterte Empfangssignal gelangt vom Signalausgang des Bandpassfilters 92 auf den Signaleingang des nachgeschalteten rauscharmen anpassbaren Dualbandverstärkers 94, der eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen elektronischen Bauelementes darstellt. 3 shows a receiver which is constructed in the so-called superheterodyne basic form which is known per se 151 with an electronic component according to the invention 94 as a detailed block diagram. This embodiment of a receiver 151 has a dual band antenna 79 , which is designed for operation in two different frequency bands. It is with the signal input of a bandpass filter 92 connected, which suppresses noise in frequency ranges outside the two frequency bands. The thus filtered received signal passes from the signal output of the bandpass filter 92 to the signal input of the downstream low-noise adjustable dual band amplifier 94 which represents another embodiment of the electronic component according to the invention.

Der rauscharme Verstärker 94 verfügt über eine passive Eingangsimpedanzanpassungsschaltung und eine passive Ausgangsimpedanzanpassungsschaltung, die die Anpassung der Eingangs- bzw. Ausgangsimpedanz in zwei unterschiedlichen Frequenzbändern erlauben. Das vom rauscharmen Verstärker 94 verstärkte Empfangssignal gelangt auf zwei Mischer 98 und 102, die das verstärkte Empfangssignal mit zwei um 90° gegeneinander versetzten Oszillatorsignalen eines spannungsgesteuerten Oszillators 96 mischen. Die beiden von den jeweiligen Mischern 98 bzw. 102 erzeugten Ausgangssignale gelangen auf Verstärker 100 bzw. 104. Die Frequenz des spannungsgesteuerten Oszillators 96 ist dabei so gewählt, dass die Ausgangssignale der Mischer 98 und 102 die Information des Empfangssignals bei einer niedrigeren Zwischenfrequenz wiedergeben. Die von den Verstärkern 100 und 104 verstärkten, auf die Zwischenfrequenz heruntergemischten Signale werden in einer zweiten Stufe in den Mischern 106, 110, 112 und 116 schließlich auf die endgültige und niedrigste Verarbeitungsfrequenz heruntergemischt, in dem die Signale in den Mischern 106, 110, 112 und 116 mit den um 90° gegeneinander versetzten Phasen von spannungsgesteuerten Oszil latoren 108 und 114 gemischt werden. Die spannungsgesteuerten Oszillatoren 108 und 114 können dabei ein und derselbe Oszillator sein, so dass der Empfänger 151 insgesamt über zwei Oszillatoren verfügt, die bei unterschiedlichen Frequenzen fLO1 und fLO2 schwingen.The low noise amplifier 94 has a passive input impedance matching circuit and a passive output impedance matching circuit that allow the matching of the input and output impedance in two different frequency bands. That from the low-noise amplifier 94 amplified received signal reaches two mixers 98 and 102 , the amplified received signal with two offset by 90 ° to each other oscillator signals of a voltage controlled oscillator 96 Mix. The two of the respective mixers 98 respectively. 102 generated output signals reach amplifier 100 respectively. 104 , The frequency of the voltage controlled oscillator 96 is chosen so that the output signals of the mixer 98 and 102 reproduce the information of the received signal at a lower intermediate frequency. The amplifiers 100 and 104 amplified, mixed down to the intermediate frequency signals are in a second stage in the mixers 106 . 110 . 112 and 116 finally downsized to the final and lowest processing frequency, in which the signals in the mixers 106 . 110 . 112 and 116 with the 90 ° offset from each other phases of voltage-controlled Oszil lators 108 and 114 be mixed. The voltage controlled oscillators 108 and 114 can be one and the same oscillator, so that the receiver 151 in total has two oscillators that oscillate at different frequencies f LO1 and f LO2 .

In einem ersten Summieren 118 wird das Ausgangssignal des Mischers 106 und das des Mischers 110 summiert, so dass ein erstes Ausgangssignal A erzeugt wird. In dem zweiten Addierer 120 wird das Ausgangssignal des Mischers 116 von dem des Mischers 112 subtrahiert, was das Ausgangssignal B erzeugt. Die Ausgangssignale A und B des Empfängers 151 repräsentieren die Information des von der Antenne 79 empfangenen Empfangssignals in jeweils einem der beiden verschiedenen Frequenzbändern, wenn die Frequenzen der beiden bzw. drei spannungsgesteuerten Oszillatoren 96, 108 und 114 geeignet gewählt werden.In a first summation 118 becomes the output signal of the mixer 106 and that of the mixer 110 summed so that a first output signal A is generated. In the second adder 120 becomes the output signal of the mixer 116 from that of the mixer 112 subtracts what produces the output signal B. The output signals A and B of the receiver 151 represent the information of the antenna 79 Received signal received in each one of the two different frequency bands, when the frequencies of the two or three voltage-controlled oscillators 96 . 108 and 114 be selected suitable.

Neben dem rauscharmen Verstärker 94 können auch die Mischer 98 und 102 als erfindungsgemäßes elektronisches Bauelement aufgebaut sein. Bei der abschließenden Verarbeitungsstufe kann eine Anpassung der Eingangs- und Ausgangsimpedanzen der Mischer 106, 110, 112 und 116 entfallen, weil die Signalverarbeitung bei den nach dem ersten Heruntermischen erreichten niedrigeren Signalfrequenzen weniger problematisch ist.In addition to the low-noise amplifier 94 can also use the mixer 98 and 102 be constructed as an inventive electronic component. At the final processing stage, an adjustment of the input and output impedances of the mixers 106 . 110 . 112 and 116 omitted because the signal processing at the lower signal frequencies achieved after the first downmixing is less problematic.

4 zeigt ein elektronisches Bauelement 11 mit einer passiven Eingangsimpedanzanpassungsschaltung 21, einem aktiven Schaltungsteil 31 und einer passiven Ausgangsimpedanzanpassungsschaltung 41 als Schaltplan. Die passive Eingangsimpedanzanpassungsschaltung 21 verfügt über Koppelkondensatoren C1, C4 und den ersten Varaktor CV1. Außerdem verfügt die passive Eingangsimpedanzanpassungsschaltung 21 über eine Eingangsimpedanzanpassungsspule L1, die mit dem ersten Varaktor CV1 in Serie geschaltet ist. Die Kapazität des ersten Varaktors CV1 wird über ein erstes Steuersignal am Steuereingang Vctrl1 der passiven Eingangsimpedanzanpassungsschaltung 21 angepasst. Die Kapazität des ersten Varaktors CV1 ist dabei abhängig von der Spannung, die zwischen dem Steuereingang Vctrl1 und dem mit dem Widerstand R5 verbundenen Massenanschluss anliegt. Durch Vorgabe eines geeigneten ersten Steuersignals am Steuereingang Vctrl1 kann die Impedanz zwischen dem Signaleingang Vin der passiven Eingangsimpedanzanpassungsschaltung 21 und dem der Eingangsimpedanzanpassungsspule L1 folgenden Signalausgang veränderlich eingestellt und von Fertigungstoleranzen und dem jeweils zu benutzenden Frequenzband unabhängig auf den gewünschten Wert eingestellt werden. Die Koppelkondensatoren C1 und C4 dienen hier allein der Gleichspannungsentkopplung, so dass die Kapazität des ersten Varaktors CV1 eingestellt werden kann, ohne die Arbeitspunkte der vorhergehenden und nachfolgenden Schaltungselemente zu beeinflussen. 4 shows an electronic component 11 with a passive input impedance matching circuit 21 , an active circuit part 31 and a passive output impedance matching circuit 41 as a circuit diagram. The passive input impedance matching circuit 21 has coupling capacitors C1, C4 and the first varactor CV1. In addition, the passive input impedance matching circuit has 21 via an input impedance matching coil L1 connected in series with the first varactor CV1. The capacitance of the first varactor CV1 is applied via a first control signal to the control input Vctrl1 of the passive input impedance matching circuit 21 customized. The capacitance of the first varactor CV1 is dependent on the voltage applied between the control input Vctrl1 and the ground terminal connected to the resistor R5. By specifying a suitable first control signal at the control input Vctrl1, the impedance between the signal input Vin of the passive input impedance matching circuit 21 and the signal output following the input impedance matching coil L1 are variably set and of manufacturing tolerances and Fre be set independently to the desired value. The coupling capacitors C1 and C4 serve here alone the DC decoupling, so that the capacitance of the first varactor CV1 can be adjusted without affecting the operating points of the preceding and subsequent circuit elements.

Der passiven Eingangsimpedanzanpassungsschaltung 21 folgt der aktive Schaltungsteil 31, der über die Transistoren Q1, Q2 und Q3 als aktive Schaltelemente verfügt. Der aktive Schaltungsteil 31 des erfindungsgemäßen elektronischen Bauelementes 11 ist in diesem Fall ein kaskodierter Verstärker, der beispielsweise in einem Empfänger als rauscharmer Verstärker dienen kann. Der Signalausgang des aktiven Schaltungsteils 31 wird durch den Kollektor des Transistors Q2 gebildet, der mit dem Signaleingang der passiven Ausgangsimpedanzanpassungsschaltung 41 verbunden ist.The passive input impedance matching circuit 21 follows the active circuit part 31 which has transistors Q1, Q2 and Q3 as active switching elements. The active circuit part 31 the electronic component according to the invention 11 is in this case a cascoded amplifier, which can serve as a low-noise amplifier in a receiver, for example. The signal output of the active circuit part 31 is formed by the collector of transistor Q2 connected to the signal input of the passive output impedance matching circuit 41 connected is.

Die passive Ausgangsimpedanzanpassungsschaltung 41 verfügt über Koppelkondensatoren C2, C5 und C6, einen zweiten Varaktor CV2 sowie zwei Ausgangsimpedanzanpassungsspulen L2 und L3. Der Koppelkondensator C2 entkoppelt das elektronische Bauelement von der nachfolgenden Verarbeitungsstufe und ist mit der Ausgangsimpedanzanpassungsspule L3 in Serie geschaltet. Diese Schaltungsstruktur ergibt eine durch den zweiten Varaktor CV2 einstellbare Bandpasscharakteristik zweiter Ordnung. Der zweite Varaktor CV2 bildet über die Koppelkondensatoren C5 und C6 mit der Ausgangsimpedanzanpassungsspule L2 eine Parallelschaltung. Die Kapazität des zweiten Varaktors CV2 kann in Abhängigkeit eines zweiten Steuersignals Vctrl2 eingestellt werden, so dass die Ausgangsimpedanz des elektronischen Bauelementes 11 von Fertigungstoleranzen unabhängig innerhalb des gewünschten Frequenzbandes oder Teilbereichs eines Frequenzbandes (Kanalvorauswahl) zur Impedanzanpassung auf den gewünschten Wert eingestellt werden kann.The passive output impedance matching circuit 41 has coupling capacitors C2, C5 and C6, a second varactor CV2 and two output impedance matching coils L2 and L3. The coupling capacitor C2 decouples the electronic component from the subsequent processing stage and is connected in series with the output impedance matching coil L3. This circuit structure results in a second order bandpass characteristic that can be set by the second varactor CV2. The second varactor CV2 forms a parallel circuit via the coupling capacitors C5 and C6 with the output impedance matching coil L2. The capacitance of the second varactor CV2 can be adjusted in dependence on a second control signal Vctrl2, so that the output impedance of the electronic component 11 of manufacturing tolerances independently within the desired frequency band or sub-band of a frequency band (channel pre-selection) can be set to the desired value for impedance matching.

5 zeigt eine differentielle Ausführung eines elektronischen Bauelementes 12 mit einer passiven Eingangsimpedanzanpassungsschaltung 22, einem aktiven Schaltungsteil 32 und einer passiven Ausgangsimpedanzanpassungsschaltung 42 als Schaltplan. Das elektronische Bauelement 12 ist differentiell ausgelegt, so dass sich eine symmetrische Schaltung ergibt, bei der alle Schaltelemente bis auf den Stromquellenwiderstand Re und den Widerstand Rb zur Kleinsignalentkopplung des ersten Steuereingangs Vctrl1 zweimal vorhanden sind. So verfügt die passive Eingangsimpedanzanpassungsschaltung 22 über jeweils zwei Koppelkondensatoren C1 und zwei erste Varaktoren CV1. Ebenfalls verfügt die passive Eingangsimpedanzanpassungsschaltung 22 über zwei Eingangsimpedanzanpassungsspulen L1, die mit den ersten Varaktoren CV1 verbunden sind. 5 shows a differential embodiment of an electronic component 12 with a passive input impedance matching circuit 22 , an active circuit part 32 and a passive output impedance matching circuit 42 as a circuit diagram. The electronic component 12 is designed differentially, so that there is a balanced circuit in which all switching elements except for the current source resistor Re and the resistor Rb for small signal decoupling of the first control input Vctrl1 are present twice. So has the passive input impedance matching circuit 22 via two coupling capacitors C1 and two first varactors CV1. Also has the passive input impedance matching circuit 22 via two input impedance matching coils L1 connected to the first varactors CV1.

Aufgrund der differentiellen Ausführung der Schaltung sind auch die Signaleingänge und Signalausgänge der drei Grundblöcke passive Eingangsimpedanzanpassungsschaltung 22, aktiver Schaltungsteil 32 und passive Ausgangsimpedanzanpassungsschaltung 42 differentiell ausgeführt. Den Signaleingang der passiven Eingangsimpedanzanpassungsschaltung 22 bilden die Anschlüsse Vin+ und Vin-, die über die Koppelkondensatoren C1 mit den nichtbenannten Signalausgängen der passiven Eingangsimpedanzanpassungsschaltung 22 verbunden sind.Due to the differential design of the circuit, the signal inputs and signal outputs of the three basic blocks are also passive input impedance matching circuits 22 , active circuit part 32 and passive output impedance matching circuit 42 differentially executed. The signal input of the passive input impedance matching circuit 22 form the terminals Vin + and Vin-, via the coupling capacitors C1 with the non-designated signal outputs of the passive input impedance matching circuit 22 are connected.

Der aktive Schaltungsteil 32 des elektronischen Bauelementes 12 ist als rauscharmer Differenzverstärker ausgeführt und verfügt über jeweils zwei Transistoren Q1 und Q2, deren Biasstrom durch einen als Stromquelle fungierenden Widerstand Re eingestellt wird. Über die Anschlüsse Vb1 und Vb2 werden die Arbeitspunkte der Transistoren Q1 und Q2 vorgegeben. Der differentielle Signaleingang des aktiven Schaltungsteils 32 ist mit den Basisanschlüssen der Transistoren Q1 verbunden, so dass das am differentiellen Signaleingang Vin+/Vin- der passiven Eingangsimpedanzanpassungsschaltung 22 anliegende Eingangssignal über die Koppelkondensatoren C1 kapazitiv auf die Basisanschlüsse der Transistoren Q1 eingekoppelt wird.The active circuit part 32 of the electronic component 12 is designed as a low-noise differential amplifier and has two transistors Q1 and Q2, whose bias current is set by acting as a current source resistance Re. Via the terminals Vb1 and Vb2, the operating points of the transistors Q1 and Q2 are specified. The differential signal input of the active circuit part 32 is connected to the base terminals of the transistors Q1 so that the differential input Vin + / Vin- the passive input impedance matching circuit 22 applied input signal via the coupling capacitors C1 is capacitively coupled to the base terminals of the transistors Q1.

Die Kollektoranschlüsse der Transistoren Q2 bilden den differentiellen Signalausgang des aktiven Schaltungsteils 32 und sind direkt mit den Ausgangsimpedanzanpassungsspulen L2, den zweiten Varaktoren CV2 und den Koppelkondensatoren C2 verbunden. Zusätzlich sind zwei weitere Ausgangsimpedanzanpassungsspulen L3 vorgesehen, die mit den Koppelkondensatoren C2 in Serie geschaltet sind. Auch hier ergibt sich wiederum am Ausgang durch die zusätzlich vorgesehenen Ausgangsimpedanzanpassungsspulen L3 eine Bandpasscharakteristik zweiter Ordnung, die eine verbesserte Kanalauswahl ermöglicht, da die Ausgangsimpedanz nur innerhalb eines engeren Teilbereiches des Frequenzbandes angepasst ist. Die Kapazität der zweiten Varaktoren CV2 kann im Betrieb durch Vorgabe eines zweiten Steuersignals am zweiten Steuereingang Vctrl2 der passiven Ausgangsimpedanzanpassungsschaltung 42 eingestellt werden. Auf diese Weise kann die Ausgangsimpedanz des elektronischen Bauelementes 12 abhängig von dem zweiten Steuersignal eingestellt werden.The collector terminals of the transistors Q2 form the differential signal output of the active circuit part 32 and are directly connected to the output impedance matching coils L2, the second varactors CV2 and the coupling capacitors C2. In addition, two further output impedance matching coils L3 are provided, which are connected in series with the coupling capacitors C2. Once again, this results in a second-order bandpass characteristic at the output through the additionally provided output impedance matching coils L3, which enables improved channel selection, since the output impedance is adapted only within a narrower subrange of the frequency band. The capacitance of the second varactor CV2 may be operable by providing a second control signal to the second control input Vctrl2 of the passive output impedance matching circuit 42 be set. In this way, the output impedance of the electronic component 12 be set depending on the second control signal.

Der differentielle Signalausgang Vout+/Vout- der passiven Ausgangsimpedanzanpassungsschaltung 42 stellt gleichzeitig den Signalausgang des elektronischen Bauelementes 12 dar.The differential signal output Vout + / Vout- of the passive output impedance matching circuit 42 simultaneously provides the signal output of the electronic component 12 represents.

6 zeigt eine mögliche Ausführung einer Eingangsimpedanzanpassungsschaltung 23 als Schaltplan. In dem Schaltplan angedeutet ist ein aktiver Schaltungsteil 33, der über einen Transistor Q1 verfügt. Dieser aktive Schaltungsteil 33 kann beispielsweise ein Verstärker oder ein Mischer sein. Die gezeigte Eingangsimpedanzanpassungsschaltung 23 ist für den unipolaren Betrieb ausgelegt. Sie verfügt über Koppelkondensatoren C1 und C4 sowie einen ersten Varaktor CV1. Der erste Varaktor CV1 ist mit einer Eingangsimpedanzanpassungsspule L1 parallel geschaltet, wobei der Koppelkondensator C4 die Gleichspannungsentkopplung von Eingangsimpedanzanpassungsspule L1 und erstem Steuereingang Vctrl bewirkt. Die Kapazität des ersten Varaktors CV1 ist abhängig von der über ihn anliegenden Spannung, so dass sie durch Vorgabe eines geeigneten ersten Steuersignals an dem Steuereingang Vctrl der passiven Eingangsimpedanzanpassungsschaltung 23 eingestellt werden kann. Dadurch wird die Eingangsimpedanz des in der Abbildung nicht vollständig dargestellten elektronischen Bauelementes entsprechend der Vorgabe eines ersten Steuersignals eingestellt. Die Koppelkondensatoren C1 und C7 dienen zur kapazitiven Entkopplung der passiven Eingangsimpedanzanpassungsschaltung 23 von dem vorhergehenden und nachfolgenden Schaltungsteilen. 6 shows a possible implementation of an input impedance matching circuit 23 as a circuit diagram. Indicated in the circuit diagram is an active circuit part 33 , which has a transistor Q1 features. This active circuit part 33 may be, for example, an amplifier or a mixer. The illustrated input impedance matching circuit 23 is designed for unipolar operation. It has coupling capacitors C1 and C4 as well as a first varactor CV1. The first varactor CV1 is connected in parallel with an input impedance matching coil L1, the coupling capacitor C4 causing the DC decoupling of the input impedance matching coil L1 and the first control input Vctrl. The capacitance of the first varactor CV1 is dependent on the voltage across it, so that it can be adjusted by specifying a suitable first control signal at the control input Vctrl of the passive input impedance matching circuit 23 can be adjusted. As a result, the input impedance of the electronic component not completely shown in the figure is set in accordance with the specification of a first control signal. The coupling capacitors C1 and C7 serve for the capacitive decoupling of the passive input impedance matching circuit 23 from the previous and subsequent circuit parts.

7 zeigt einen Teil eines Empfängers 160 mit einem erfindungsgemäßen elektronischen Bauelement 161 und einem spannungsgesteuerten Oszillator 162 sowie einer Steuereinheit 170. Die Steuereinheit 170 ist dazu ausgebildet, in Abhängigkeit eines Bandauswahlsignals erste und zweite Steuersignale für die Eingangs- und Ausgangsimpedanzanpassungsschaltungen des elektronischen Bauelementes 161 zu erzeugen. Die abgebildete Steuereinheit 170 ist zusätzlich dazu ausgebildet, eine Steuerspannung für den spannungsgesteuerten Oszillator 162 zu erzeugen, um dessen Oszillationsfrequenz auf die für das Heruntermischen in dem nicht dargestellten Mischer benötigte Frequenz abhängig von dem Frequenzband, in dem der Empfänger 160 betrieben werden soll, einzustellen. Das Bandauswahlsignal kann als digitale Zahl vorliegen, so dass die Steuereinheit 170 dazu ausgebildet ist, ein digital kodiertes Bandauswahlsignal zu dekodieren und in geeignete Steuerspannungen umzusetzen und als erstes bzw. zweites Steuersignal an das elektronische Bauelement 161 zu geben bzw. als Steuersignal an den spannungskontrollierten Oszillator 162. 7 shows a part of a receiver 160 with an electronic component according to the invention 161 and a voltage controlled oscillator 162 and a control unit 170 , The control unit 170 is configured, in response to a band selection signal, first and second control signals for the input and output impedance matching circuits of the electronic component 161 to create. The illustrated control unit 170 is additionally designed to be a control voltage for the voltage controlled oscillator 162 to generate its oscillation frequency to the frequency required for down-mixing in the mixer, not shown, depending on the frequency band in which the receiver 160 to be operated. The band selection signal may be present as a digital number, so that the control unit 170 is designed to decode a digitally coded band selection signal and convert it into suitable control voltages and as first or second control signal to the electronic component 161 to give or as a control signal to the voltage-controlled oscillator 162 ,

8 zeigt in zwei Teilabbildungen 8a) und 8b) Übertragungsfunktionen 201.1 bis 204.1 und 205.1 bis 209.1 für ein Ausführungsbeispiel eines WLAN-Empfängersystems im 5 GHz-Band mit einer Kanalvorauswahl. 8th shows in two part pictures 8a ) and 8b ) Transfer functions 201.1 to 204.1 and 205.1 to 209.1 for an embodiment of a WLAN receiver system in the 5 GHz band with a channel pre-selection.

Die Teilabbildungen 8a) und 8b) zeigen jeweils ein Koordinatensystem, in dem die Übertragungsfunktionen 201.1 bis 209.1 über der Frequenz f aufgetragen sind. Das Frequenzband ist in vier Kanäle 201.2 bis 204.2 im Fall der ersten und fünf Kanäle 205.2 bis 209.2 im Fall der zweiten Teilabbildung unterteilt, wobei jeder Kanal durch einen mit durchgezogenen Linien dargestellten glockenförmi gen Verlauf der in ihm übertragenen Sendeleistung angedeutet ist. Jedem der Kanäle 201.2 bis 209.2 ist eine der gestrichelt dargestellten Übertragungsfunktionen 201.1 bis 209.1 zugeordnet. Indem die Impedanz von Eingangs- und Ausgangsimpedanzanpassungsschaltung über die von dem ersten bzw. zweiten Steuersignal abhängige Kapazität des ersten bzw. zweiten Varaktors verändert wird, kann eine Kanalvorauswahl vorgenommen werden. Dies besitzt den Vorteil, dass ein als LNA oder Mischer ausgeführtes erfindungsgemäßes elektronisches Bauelement nicht die Summe der in den Kanälen 201.2 bis 204.2 bzw. 205.2 bis 209.2 übertragenen Signale verstärken oder heruntermischen muss, da durch die Kanalvorauswahl nur noch ein Teil der Signale der Kanäle 201.2 bis 204.2 bzw. 205.2 bis 209.2 auf den Eingang des aktiven Schaltungsteils gelangt. Dadurch sinken die Anforderungen an den durch den aktiven Schaltungsteil zu verarbeitenden Dynamikbereich und verbessert sich der Signal-Rausch-Abstand, weil ein größerer Anteil des zu verarbeitenden Signals das eigentliche Nutzsignal, also das im zu empfangenden Kanal übertragene Signal, darstellt. Da im Verhältnis zum eigentlichen Nutzsignal weniger Signalanteile aus anderen Kanälen im aktiven Schaltungsteil verarbeitet werden, verbessert sich die Systemleistung zusätzlich, da weniger Interferenzen aufgrund von Nichtlinearitäten bei der Verarbeitung auftreten, die das Nutzsignal beeinträchtigen.The part pictures 8a ) and 8b ) each show a coordinate system in which the transfer functions 201.1 to 209.1 are plotted over the frequency f. The frequency band is in four channels 201.2 to 204.2 in the case of the first and five channels 205.2 to 209.2 subdivided in the case of the second partial image, each channel being indicated by a glockenförmi gene shown in solid lines of the transmission power transmitted in it. Each of the channels 201.2 to 209.2 is one of the transfer functions shown in dashed lines 201.1 to 209.1 assigned. By changing the impedance of the input and output impedance matching circuit via the capacitance of the first and second varactor dependent on the first and second control signal, a channel preselection can be made. This has the advantage that an electronic component according to the invention embodied as an LNA or mixer does not represent the sum of those in the channels 201.2 to 204.2 respectively. 205.2 to 209.2 amplify or down-mix transmitted signals, because by the channel preselection only a part of the signals of the channels 201.2 to 204.2 respectively. 205.2 to 209.2 reaches the input of the active circuit part. This reduces the demands on the dynamic range to be processed by the active circuit part and improves the signal-to-noise ratio, because a larger proportion of the signal to be processed represents the actual useful signal, ie the signal transmitted in the channel to be received. In addition, since fewer signal components from other channels in the active circuit part are processed in relation to the actual useful signal, the system performance also improves since there are fewer interferences due to non-linearities in the processing which impair the useful signal.

Das Frequenzband ist in der Teilabbildung 8a) in vier Kanäle 201.2 bis 204.2 unterteilt. Da außerhalb des Frequenzbandes in dessen näherer Umgebung aufgrund der Vergabe von Frequenzbändern keine starken Sender, hingegen aber starke Sender in den benachbarten Kanälen des Frequenzbandes zu erwarten sind, sind die Übertragungsfunktionen 201.1 bis 204.1 so gewählt, dass die Mittenfrequenzen von Kanal und zugeordneter Übertragungsfunktion (201.2 und 201.1, 202.2 und 202.1 usw.) sich voneinander unterscheiden. So sind die Mittenfrequenzen der den beiden Kanälen 201.2 und 202.2 zugeordneten Übertragungsfunktionen 201.1 und 202.1 zu niedrigeren Frequenzen hin verschoben, so dass mehr Signalanteile der oberhalb des Frequenzbereiches der Kanäle 201.2 und 202.2 liegenden Kanäle 203.2 und 204.2 unterdrückt werden. Für die Kanäle 203.2 und 204.2 werden entsprechend Übertragungsfunktionen 203.1 und 204.1 gewählt, deren Mittenfrequenzen zu höheren Frequenzen hin verschoben liegen.The frequency band is in the submap 8a ) in four channels 201.2 to 204.2 divided. Since outside of the frequency band in its vicinity due to the allocation of frequency bands no strong stations, but strong transmitters are expected in the adjacent channels of the frequency band, are the transfer functions 201.1 to 204.1 selected so that the center frequencies of the channel and assigned transfer function ( 201.2 and 201.1 . 202.2 and 202.1 etc.) differ from each other. So are the center frequencies of the two channels 201.2 and 202.2 assigned transfer functions 201.1 and 202.1 shifted towards lower frequencies, so that more signal components above the frequency range of the channels 201.2 and 202.2 lying channels 203.2 and 204.2 be suppressed. For the channels 203.2 and 204.2 are corresponding transfer functions 203.1 and 204.1 selected whose center frequencies are shifted to higher frequencies.

Aufgrund des relativ breiten Durchlassbereichs der Übertragungsfunktionen 201.1 bis 204.1 wird dabei die Verarbeitung des jeweils zu empfangenden Kanals nicht oder kaum beeinträchtigt. Da ein weiter Bereich des Durchlassbereiches der Übertragungsfunktionen 201.1 bis 204.1 auf diese Weise außerhalb des Frequenzbandes liegt, kann ein relativ weiter Durchlassbereich zugelassen werden, was die Anforderungen an den Gütefaktor Q der Eingangs- und Ausgangsimpedanzanpassungsschaltung senkt.Due to the relatively wide passband of the transfer functions 201.1 to 204.1 In this case, the processing of the respective channel to be received is not or hardly affected. Since a wide range of the passband of About transfer functions 201.1 to 204.1 In this way, outside the frequency band, a relatively wide passband can be allowed, which lowers the QQ requirements of the input and output impedance matching circuitry.

Das Frequenzband ist im Fall des in Teilabbildung 8b) dargestellten Systems in fünf Kanäle 205.2 bis 209.2 unterteilt. Wiederum ist jedem der Kanäle 205.2 bis 209.2 genau eine der Übertragungsfunktionen 205.1 bis 209.1 zugeordnet. Aufgrund der ungeraden Anzahl an Kanälen 205.2 bis 209.2 fallen für den mittleren Kanal 207.2 die Mittenfrequenzen des Kanals 207.2 und der zugeordneten Übertragungsfunktion 207.1 zusammen, da für diesen Fall beiderseits des zu empfangenden Kanals 207.2 gleich viel Störsignale zu erwarten sind. Aus diesem Grund sind die Anforderungen an den Gütefaktor Q der Eingangs- und Ausgangsimpedanzanpassungsschaltungen im Fall der Teilabbildung 8b) gegenüber dem Fall der Teilabbildung 8a) erhöht.The frequency band is in case of partial picture 8b ) in five channels 205.2 to 209.2 divided. Again, each of the channels 205.2 to 209.2 exactly one of the transfer functions 205.1 to 209.1 assigned. Due to the odd number of channels 205.2 to 209.2 fall for the middle channel 207.2 the center frequencies of the channel 207.2 and the assigned transfer function 207.1 together, as in this case on both sides of the channel to be received 207.2 the same amount of noise is to be expected. For this reason, the requirements on the quality factor Q of the input and output impedance matching circuits in the case of the sub-map 8b ) compared to the case of the partial illustration 8a ) elevated.

9 zeigt simulierte Verläufe m1 bis m5 des s21-Parameters für ein Ausführungsbeispiel einer Ausgangsimpedanzanpassungsschaltung gemäß der Lehre der Erfindung in logarithmischer Auftragung über der Frequenz. Das Frequenzband unterteilt sich in fünf Kanäle, deren Mittenfrequenz bei 5180 MHz, 5200 MHz, 5220 MHz, 5240 MHz und 5260 MHz liegen. Jedem der fünf Kanäle ist einer der Verläufe m1 bis m5 zugeordnet. In einer Schaltung gemäß 4 sind geeignete Kapazitätswerte für den zweiten Varaktor CV2 411 fF für den Kanal bei 5180 MHz, 407 fF bei 5200 MHz, 403 fF bei 5220 MHz, 399 fF bei 5240 MHz und 395 fF bei 5260 MHz. Der für jeden Kanal vorzugebende Kapazitätswert hängt allerdings maßgeblich von der Dimensionierung der weiteren Komponenten der Ausgangsimpedanzanpassungsschaltung ab, so dass diese Werte nur als Beispiel dienen. Die Maxima der Verläufe m1 bis m5 des s21-Parameters sind gegenüber den Mittenfrequenzen des jedem Verlauf zugeordneten Kanals von der Mitte des Frequenzbandes weg verschoben. Wegen der un geraden Anzahl Kanäle fällt nur das Maximum des Verlaufs m3 auf die Mittenfrequenz des mittleren Kanals. Aufgrund der verschobenen Maxima ist für jeden Kanal außer dem mittleren eine Dämpfung bei der Mittenfrequenz des Kanals gegeben. In dB ergeben sich –0,397 dB für m1, –0,123 dB für m2, 0 dB für m3, –0,198 dB für m4 und –0,863 dB für m5. Die Verläufe m1 bis m5 stellen eine Bandpasscharakteristik zweiter Ordnung dar, die eine Kanalvorauswahl mit den erläuterten Vorteilen ermöglicht. Aus dem Diagramm lässt sich für den Kanal bei der Frequenz 5180 MHz ablesen, dass Signale im benachbarten Kanal um ungefähr 12 dB, im übernächsten Kanal bei der Frequenz 5220 MHz um ungefähr 17 dB und im Kanal bei der Frequenz 5240 MHz um sogar ungefähr 20 dB abgeschwächt werden. 9 shows simulated plots m1 to m5 of the s21 parameter for an embodiment of an output impedance matching circuit according to the teachings of the invention in logarithmic plots versus frequency. The frequency band is divided into five channels whose center frequencies are 5180 MHz, 5200 MHz, 5220 MHz, 5240 MHz and 5260 MHz. Each of the five channels is assigned to one of the courses m1 to m5. In a circuit according to 4 are suitable capacitance values for the second varactor CV2 411 fF for the channel at 5180 MHz, 407 fF at 5200 MHz, 403 fF at 5220 MHz, 399 fF at 5240 MHz and 395 fF at 5260 MHz. However, the capacitance value to be specified for each channel depends significantly on the dimensioning of the other components of the output impedance matching circuit, so that these values serve only as an example. The maxima of the curves m1 to m5 of the s21 parameter are shifted from the center of the frequency band in relation to the center frequencies of the channel associated with each curve. Because of the odd number of channels, only the maximum of the curve m3 falls to the center frequency of the middle channel. Because of the shifted maxima, attenuation at the center frequency of the channel is given for each channel except the middle one. DB gives -0.397 dB for m1, -0.123 dB for m2, 0 dB for m3, -0.198 dB for m4 and -0.863 dB for m5. The curves m1 to m5 represent a second-order bandpass characteristic which enables channel preselection with the advantages explained. From the diagram it can be seen for the channel at the frequency 5180 MHz that signals in the adjacent channel are approximately 12 dB, in the next channel at the frequency 5220 MHz by approximately 17 dB and in the channel at the frequency 5240 MHz by as much as approximately 20 dB be weakened.

Das erfindungsgemäße elektronische Bauelement wurde in einer Systemsimulation hinsichtlich der Verbesserungen gegenüber dem Stand der Technik untersucht, wobei ein WLAN-Empfänger als Anwendungsbeispiel ausgewählt wurde. In der Systemsimulation wurde ein typisches Nutzsignal für die Übertragung in einem WLAN-System gemäß dem Standard IEEE 802.11a mit entsprechenden Signalen in zwei benachbarten Kanälen gemischt und in einem Fall auf einen Empfänger mit Kanalvorauswahl gemäß der Lehre der Erfindung und im anderen Fall auf einen Empfänger bekannter Art ohne Kanalvorauswahl gegeben. Das empfangene Nutzsignal wurde anschließend mit dem gesendeten verglichen und Übertragungsfehler bestimmt. 10 zeigt in einer ersten Teilabbildung 10a) die Bitfehlerrate (Bit Error Rate, BER) und in einer zweiten Teilabbildung 10b) die Paketfehlerrate (Packet Error Rate, PER), jeweils aufgetragen in Prozent über der Interferenz der zwei benachbarten Kanälen in dB. Jede der Teilabbildung zeigt jeweils einen Kurvenverlauf für einen Empfänger mit Kanalvorauswahl und einen für einen Empfänger bekannter Art ohne Kanalvorauswahl. Die Kurvenverläufe für das System mit Kanalvorauswahl sind durch eine gestrichelte Linie gekennzeichnet, die des Systems ohne Kanalvorauswahl durch durchgezogene Linien.The electronic component according to the invention was examined in a system simulation with regard to the improvements over the prior art, wherein a WLAN receiver was selected as an application example. In the system simulation, a typical payload for transmission in a WLAN system according to the IEEE 802.11a standard has been mixed with corresponding signals in two adjacent channels and in one case a channel pre-select receiver in accordance with the teachings of the invention and in the other case a receiver known type without Kanalvorauswahl given. The received useful signal was then compared with the transmitted and transmission errors determined. 10 shows in a first partial picture 10a ) the bit error rate (BER) and in a second submap 10b ) the Packet Error Rate (PER), plotted as a percentage of the interference of the two adjacent channels in dB. Each of the sub-maps shows a curve for a receiver with channel preselection and one for a receiver of known type without channel preselection. The curves for the system with channel preselection are indicated by a dashed line, those of the system without channel preselection by solid lines.

Deutlich ist aus den beiden Teilabbildungen erkennbar, wie Bitfehlerrate und Paketfehlerrate durch die Kanalvorauswahl gesenkt werden. Im Falle der Bitfehler rate wird der Vorteil des erfindungsgemäßen elektronischen Bauelementes gegenüber bekannten Empfängern mit steigenden Interferenzen von benachbarten Kanälen immer größer. Die Paketfehlerrate, die angibt, wieviele übermittelte Datenpakete fehlerhafte Bits enthalten, liegt für das System mit Kanalvorauswahl in einem weiten Bereich unterhalb der bekannter Systeme. Für hohe Interferenzen von benachbarten Kanälen strebt die Paketfehlerrate asymptotisch dem theoretischen Maximum von 100% zu, so dass der Unterschied zwischen den beiden Systemen wieder geringer wird. Insgesamt zeigt sich aufgrund der auf den jeweils zu empfangenden Kanal abstimmbaren Impedanzanpassung des erfindungsgemäßen elektronischen Bauelementes möglichen Kanalvorauswahl eine wesentlich verbesserte Systemleistung, die mit bekannten Ansätzen nicht erreicht werden kann, da für diese die Impedanzanpassung nur fest für ein Frequenzband oder mehrere vollständige Frequenzbänder voreingestellt oder zwischen mehreren Impedanzanpassungsschaltungen für jeweils ein vollständiges Frequenzband mittels elektromechanischer Schalter ausgewählt werden kann.Clear is recognizable from the two partial illustrations, such as bit error rate and packet error rate are lowered by the channel pre-selection. in the Case of bit error rate is the advantage of the electronic invention Component opposite known receivers with increasing interference from adjacent channels always greater. The Packet error rate, which indicates how many transmitted data packets are faulty Contains bits, lies for the system with channel preselection in a wide range below the known systems. For High interference from adjacent channels tends to asymptotically increase the packet error rate the theoretical maximum of 100% too, so the difference between the two systems will be lower again. Overall, it shows up due the tunable to the respective channel to be tuned impedance matching the inventive electronic Component possible Channel Preselection significantly improves system performance with known approaches can not be achieved because of These preset the impedance matching only fixed for one frequency band or several complete frequency bands or between a plurality of impedance matching circuits for each a complete one Frequency band can be selected by means of electromechanical switch.

Claims (14)

Elektronisches Bauelement für elektrische Signale mit Frequenzanteilen im Frequenzbereich über 100 MHz, mit einem Verstärker oder Mischer als aktivem Schaltungsteil und einer dem aktiven Schaltungsteil vorgeschalteten passiven Eingangsimpedanzanpassungsschaltung, gekennzeichnet dadurch, dass die passive Eingangsimpedanzanpassungsschaltung einen ersten Varaktor aufweist, dessen Kapazität im Betrieb in Abhängigkeit von einem an einen mit dem ersten Varaktor verbundenen ersten Steuereingang anzulegenden ersten Steuersignal veränderlich einstellbar ist.Electronic component for electrical signals with frequency components in the frequency range above 100 MHz, comprising an amplifier or mixer as the active circuit part and a passive input impedance matching circuit upstream of the active circuit part, characterized in that the passive input impedance matching circuit has a first varactor whose operating capacitance is to be applied in response to a first control input connected to the first varactor first control signal is variably adjustable. Elektronisches Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die passive Eingangsimpedanzanpassungsschaltung über einen Eingangsimpedanzanpassungskondensator verfügt, der mit dem ersten Varaktor verbunden ist.Electronic component according to claim 1, characterized characterized in that the passive input impedance matching circuit via an input impedance matching capacitor has, the connected to the first varactor. Elektronisches Bauelement nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die passive Eingangsimpedanzanpassungsschaltung über eine Eingangsimpedanzanpassungsspule verfügt, die mit dem ersten Varaktor in Form einer Serien- oder Parallelschaltung verbunden ist.Electronic component according to one of claims 1 or 2, characterized in that the passive input impedance matching circuit via a Input impedance matching coil features that with the first varactor connected in the form of a series or parallel connection. Elektronisches Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Bauelement eine passive Ausgangsimpedanzanpassungsschaltung aufweist, die dem aktiven Schaltungsteil nachgeschaltet ist und einen zweiten Varaktor aufweist, dessen Kapazität im Betrieb in Ab hängigkeit von einem an einen mit dem zweiten Varaktor verbundenen zweiten Steuereingang anzulegenden zweiten Steuersignal veränderlich einstellbar ist.Electronic component according to one of claims 1 to 3, characterized in that the electronic component a passive output impedance matching circuit corresponding to the active Circuit part is connected downstream and has a second varactor, its capacity Dependent on operation from a second one connected to the second varactor Control input to be applied second control signal variable is adjustable. Elektronisches Bauelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die passive Ausgangsimpedanzanpassungsschaltung über einen Ausgangsimpedanzanpassungskondensator verfügt, der mit dem zweiten Varaktor verbunden ist.Electronic component according to claim 4, characterized characterized in that the passive output impedance matching circuit via an output impedance matching capacitor has, the connected to the second varactor. Elektronisches Bauelement nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die passive Ausgangsimpedanzanpassungsschaltung über eine Ausgangsimpedanzanpassungsspule verfügt, die derart mit dem zweiten Varaktor verbunden ist, dass sich eine Parallelschaltung von Ausgangsimpedanzanpassungsspule und zweitem Varaktor ergibt.Electronic component according to one of claims 4 or 5, characterized in that the passive output impedance matching circuit via a Output impedance matching coil, which is so with the second Varactor is connected, that is a parallel connection of output impedance matching coil and second varactor. Elektronisches Bauelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsimpedanzanpassungsschaltung über einen Koppelkondensator und eine zweite Ausgangsimpedanzanpassungsspule verfügt und dass der zweite Varaktor mit dem Koppelkondensator und der zweiten Ausgangsimpedanzanpassungsspule in Serie geschaltet ist.Electronic component according to claim 6, characterized characterized in that the output impedance matching circuit via a Coupling capacitor and a second output impedance matching coil has and that the second varactor with the coupling capacitor and the second Output impedance matching coil is connected in series. Elektronisches Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine mit dem ersten oder zweiten Steuereingang oder beiden Steuereingängen verbundene Steuereinheit, die einen Eingang für ein Bandauswahlsignal besitzt und dazu ausgebildet ist, das erste oder das zweite Steuersignal oder beide Steuersignale abhängig von dem Bandauswahlsignal zu erzeugen.Electronic component according to one of claims 1 to 7, characterized by one with the first or second control input or both control inputs connected control unit having an input for a band selection signal and configured to receive the first or the second control signal or both control signals dependent from the band selection signal. Elektronisches Bauelement nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Impedanz der passiven Eingangsimpedanzanpassungsschaltung in Abhängigkeit von dem ersten Steuersignal über einen ersten Impedanzbereich veränderlich einstellbar und die Impedanz der passiven Ausgangsimpedanzanpassungsschaltung in Abhängigkeit von dem zweiten Steuersignal über einen zweiten Impedanzbereich veränderlich einstellbar ist, wobei der erste Impedanzbereich und der zweite Impedanzbereich in einem Teilbereich oder vollständig überlappen.Electronic component according to one of claims 4 to 8, characterized in that the impedance of the passive input impedance matching circuit dependent on from the first control signal via a first impedance range variable adjustable and the impedance of the passive output impedance matching circuit dependent on from the second control signal via a second impedance range is variably adjustable, wherein the first impedance region and the second impedance region in one Partial area or completely overlap. Elektronisches Bauelement nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die passive Ausgangsimpedanzanpassungsschaltung einen Gütefaktor Q von wenigstens zehn besitzt.Electronic component according to one of claims 4 to 9, characterized in that the passive output impedance matching circuit comprises quality factor Q has at least ten. Elektronisches Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die passive Eingangsimpedanzanpassungsschaltung einen Gütefaktor Q von wenigstens zehn besitzt.Electronic component according to one of claims 1 to 10, characterized in that the passive input impedance matching circuit a quality factor Q has at least ten. Mikrochip gekennzeichnet durch ein elektronisches Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 11.Microchip characterized by an electronic Component according to one of the claims 1 to 11. Empfänger mit einer Antenne zum Empfang von elektromagnetischen Signalen, dadurch gekennzeichnet, dass der Empfänger ein elektronisches Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 11 oder einen Mikrochip nach Anspruch 12 aufweist.receiver with an antenna for receiving electromagnetic signals, characterized in that the receiver is an electronic component according to one of the claims 1 to 11 or a microchip according to claim 12. Verwendung einer Vorrichtung nach Anspruch 13 zur Kanalvorauswahl, wobei die Impedanz der Eingangsimpedanzanpassungsschaltung in einem Frequenzbereich durch Vorgabe eines geeigneten ersten Steuersignals an die Impedanz der Antenne angepasst wird und wobei der Frequenzbereich sich über einen Teilbereich eines Frequenzbandes erstreckt, so dass außerhalb dieses Teilbereiches liegende Kanäle des Frequenzbandes aufgrund einer Fehlanpassung abgeschwächt werden.Use of a device according to claim 13 for Channel pre-selection, wherein the impedance of the input impedance matching circuit in a frequency range by specifying a suitable first control signal is adapted to the impedance of the antenna and wherein the frequency range is over a Subregion of a frequency band extends so that outside this sub-area lying channels of the frequency band due a mismatch mitigated become.
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