DE69933457T2

DE69933457T2 - Verfahren und Vorrichtung zum Erzeugen eines hochfrequenten Sendesignals

Info

Publication number: DE69933457T2
Application number: DE69933457T
Authority: DE
Inventors: Richard Hellberg; Tony Fonden; Spendim Dalipi
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 1999-11-18
Filing date: 1999-11-18
Publication date: 2007-02-08
Anticipated expiration: 2019-11-19
Also published as: US7058136B1; CA2390097A1; ATE341861T1; AU2562601A; WO2001037461A1; KR100751999B1; KR20020056919A; EP1102409A1; EP1102409B1; EP1232587A1; ES2273470T3; CN1391740A; CN1274097C; DE69933457D1

Description

TECHNISCHER FACHBEREICH
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erzeugen eines modulierten hochfrequenten Sendesignals. Sie betrifft vor allem Verfahren und Vorrichtungen zum Modulieren und Verstärken eines Niedrig- und Mittelfrequenz-Informationssignals in ein hochleistungsfähiges hochfrequentes Sendesignal.
HINTERGRUNDTECHNIK
In einer Funkbasisstation besteht der Bedarf an einem hochleistungsfähigen Verstärker im Übertragungsbereich, um jedem Funkkanal ausreichend Leistung bereitzustellen, die äußeren Grenzen der Zelle zu erreichen, die die Basisstation abdeckt.
Herkömmlicherweise gab es einen Kompromiss zwischen Effizienz und Linearität in hochfrequenten Leistungsverstärkern. Verstärker des C-Typs haben zum Beispiel eine hohe Effizienz aber ungenügende Linearität, während Verstärker des A-Typs sehr linear aber wenig effizient sind.
Die Entwicklung der Funkkommunikation in den vergangenen Jahren hat jedoch einen erhöhten Bedarf an linearen hochleistungsfähigen hochfrequenten Verstärkern erzeugt. Ein Grund dafür ist die gestiegene Verwendung von Modulationsplänen mit zeitabhängiger Umhüllung wie QAM (Quadraturamplitudenmodulation), OFDM (Orthogonal Frequency Division Modulation) und CDMA (Code Division Multiple Access). Ein weiterer Grund ist der Trend hin zu Mehrträgerfunk (MCR).
Wenn der gleiche Verstärker für gleichzeitiges Verstärken der verschiedenen Informationssignale verwendet wird, die auf verschiedenen Trägerwellen moduliert sind, oder wenn lineare Modulation wie QAM verwendet wird, ist hohe Linearität erforderlich, da es in diesem Fall besonders wichtig ist, dass alle Phasen- und Amplitudenpositionen der involvierten Signalkomponenten in der Verstärkung beibehalten werden, da, wenn viele Träger in einem einzelnen Verstärker verstärkt werden, die Umhüllung des Gesamtsignals zeitabhängig ist, selbst wenn es die einzelnen Signale nicht sind. Wird keine Linearität erzielt, kann es zu Intermodulation zwischen den Signalkomponenten kommen oder das Spektrum der verstärkten Signalsumme kann sich erweitern mit dem Risiko der Interferenz mit Signalen auf anderen Kanälen.
Bisher war es besonders problematisch, Lösungen für beispielsweise MCR-Basisstationen zu finden, die hohe Effizienz erhalten, auf Grund der sehr strengen Linearitätsanforderungen gleichzeitig mit dem Bedarf an hoher Leistung. Außerdem wird eine Lösung für diesen Fall auf Grund der relativ großen Bandbreite besonders erschwert.
Das schwedische Patent 507 373 des Anmelders stellt ein Verfahren zum Erzeugen eines moderat breitbandigen (das heißt, ein MCR-Signal einschließenden) hochfrequenten Sendesignals mit hoher Effizienz und Linearität dar. In diesem Verfahren wird ein Sigma-Delta-Modulator zum Erzeugen eines digitalen Signals aus einem Informationssignal gefolgt von Abmischung und nachfolgender Schaltung und Bandpassfiltern verwendet. Die Sigma-Delta-Modulation transformiert das analoge (oder sehr mehrstufige digitale) Signal durch ein Quantisierungsverfahren in ein Signal um, das nur M Stufen (vorzugsweise aber nicht notwendigerweise mit gleichem Abstand) enthält. Das in diesem Verfahren erzeugte so genannte Quantisierungsrauschen wird dann von einem Bandpassfilter zurückgewiesen. Die Verstärkung wird durch ein Schaltverfahren bereitgestellt. Es funktioniert so, dass die Eingabe des Bandpassfilters mit M verschiedenen konstanten elektrischen Potentialen über M Schaltungen verbunden wird. Zu einer bestimmten Zeit wird eine und lediglich eine Schaltung geschlossen und alle anderen werden geöffnet. Das digitale Steuersignal (das digital gemischte Sigma-Delta-kodierte Basisbandsignal) bestimmt, welche Schaltung geschlossen wird.
Wenn ideale Schaltungen (und ein idealer Bandpassfilter) verwendet werden, hat der Verstärker eine Effizienz und Linearität von 100%. Echte Schaltungen sind jedoch nicht ideal und leiten daher Leistung ab, sodass eine Effizienz von 100% nicht erreicht wird. Leistung wird auf Grund von Spannungsabfall über die geschlossene Schaltung und Ableitstrom durch die offene Schaltung abgeleitet.
Außerdem weisen die Schaltungen eine begrenzte Übergangszeit zwischen dem geschlossenen und offenen Zustand auf. Das führt zum Problem der Einschaltstöße. Wenn während dem Zeitraum während dem Einschaltstoß zwei Schaltungen gleichzeitig in einem niedrigen Impedanzzustand sind, dann ist eine fast kurzgeschlossene Stromversorgung aufgetreten.
Wenn auf der anderen Seite während dem Einschaltstoß alle Schaltungen gleichzeitig in einem hohen Impedanzzustand sind, dann wird ein Spannungseinschaltstoß durch den Bandpassfilter erzeugt. Der Bandpassfilter muss eine hohe Eingabeimpedanz für Signale außerhalb des Bandes aufweisen. Aus diesem Grund kann er während dem kurzen Zeitraum eines Einschaltstoßes als ein konstanter Stromerzeuger betrachtet werden. Dieser konstante Strom passiert die Schaltungen mit hoher Impedanz und erzeugt einen Hochspannungs- Einschaltstoß. Das leitet Einschaltstoßleistung ab, kann Nichtlinearitäten erzeugen und sogar die Lebensdauer der Schaltungen verkürzen. Es wird auch schwieriger sein, die erforderliche Selektivität von den Bandpassfiltern zu erhalten, da es als zeitvariierende Impedanz angesehen wird.
Um die Einschaltstoßprobleme zu verringern, könnte versucht werden, eine schnellere Schaltung zu verwenden. Es gibt jedoch oft einen Kompromiss zwischen Geschwindigkeit, der Leitfähigkeit der geschlossenen Schaltung (für einen bestimmten minimalen „Aus-Widerstand" im offenen Zustand) und der erforderlichen Steuersignalleistung. Somit können kleine Einschaltstoßprobleme zum Beispiel höhere ohmsche Verluste in dem Stabilzustand „geschlossener" Zustand (oder höhere Steuersignalleistung) implizieren.
Zusätzliche verwandte Technik wird in EP 0 426 560 und in US 5 450 444 offen gelegt. EP 0 426 560 betrifft digital Modulation unter Verwendung von In-Phasen- und Quadraturkomponenten, umfassend einen GMSK-Erzeuger, dessen Phasen- und Quadraturausgaben an einen Kanal, der einen SIGMA-DELTA-Erzeuger umfasst, und an einen Modulator weitergegeben werden, der den Träger mit der Hälfte der Frequenz der Frequenz der von dem SIGMA-DELTA-Umwandler ausgegebenen Bits empfängt. US 5 45 0 444 legt einen digitalen AM-Überträger offen, in dem ein Trägerwellensignal in einem Trägerwellenteiler in digitale Bits geteilt wird und jedes getrennte Bit geschaltet, verstärkt und in ein AM-Wellensignal zusammengefasst wird. Doch keines dieser Dokumente löst das Einschaltstoßproblem.
Aufgabe der Erfindung ist das Bewältigen der Einschaltstoßprobleme, wenn ein Hochleistungs-Sendesignal mittels Quantisierung und Schaltung erzeugt wird.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Das Verfahren der Erfindung zum Erzeugen einer leistungsstarken modulierten hochfrequenten Sendesignals aus einem niedrig- oder mittelfrequenten Informationssignal wird ausgeführt durch Impulsbilden des Informationssignals mittels eines Quantifikators, der eigenständige Signalwerte aufweist, Erzeugen einer oder mehrerer Trägerwellen mit Hochfrequenz, Verstärken mittels eines Verstärkers, der Schaltungen umfasst, in ein geschaltetes Sendesignal, das die Informationen trägt, wobei die Schaltungsereignisse durch den Informationsinhalt des digitalen Signals gesteuert werden, und Erzeilen des gewünschten Signals mittels eines Filters. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkung wird durch Verbinden der Schaltungen (SM) mit ihren jeweiligen alternierenden Trägerspannungen durchgeführt, die in Schritt b) gemäß dem Informationsinhalt des digitalen Signals erzeugt, indem eine bestimmte Schaltung bei einem bestimmten Informationsinhalt des digitalen Signals, nur jeweils eine Schaltung zu einer bestimmten Zeit, geschlossen wird, wobei die Instanzen der Zeit für die Schaltereignisse so gewählt werden, dass sie mit dem Zeitpunkt zusammenfallen, zu dem die Trägerwelle Null oder nahe Null ist, um Energieverluste während der Einschaltstöße zu vermeiden, wodurch das Mischen des digitalen Signals mit einer entsprechenden Trägerwelle veranlasst wird.
Die Vorrichtung der Erfindung zum Erzeugen eines hochleistungsfähigen modulierten Sendesignals umfasst einen Quantifikator zum Impulsbilden eines Informationssignals, um ein digitales Signal zu bilden, das eigenständige Signalwerte aufweist, einen Sendesignalträgerwellen-Erzeuger, eine Verstärkungseinheit, die Schaltungen zum Erzielen eines geschalteten Sendesignals, das die Informationen trägt, umfasst, wobei die Schaltungen durch den Informationsinhalt des digitalen Signals gesteuert werden, und einen Filter zum Erzielen des gewünschten Signals. Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass Schaltungen (SM) mit ihren jeweiligen alternierenden Sendeträgerspannungen verbunden sind, die durch die Sendeträgerwellen-Erzeuger erzeugt werden, um das Mischen der digitalen Signale (S_M) mit einer entsprechenden Trägerwelle gemäß des Informationsinhalts des digitalen Signals (S_M) hervorzurufen indem eine bestimmte Schaltung (SM) bei einem bestimmten Informationsinhalt des digitalen Signals geschlossen wird, jeweils nur eins zu einem Zeitpunkt, wobei die Instanzen der Zeit für die Schaltereignisse so gewählt werden, dass sie mit dem Zeitpunkt zusammenfallen, zu dem die Trägerwelle Null oder nahe Null ist, um Energieverluste während der Einschaltstöße zu vermeiden.
Das Basisbandsignal (Nieder- oder Mittelfrequenzsignal) kann analog oder digital, einfach oder quadraturgeschaltet in zwei Signalkomponenten sein.
Das Einschaltstoßproblem wird in der Erfindung durch Verbinden der Schaltungen mit alternierenden „Träger-" Spannungen anstatt mit konstanten („DC-") Spannungen wie in dem erwähnten schwedischen Patent gelöst. Die Lösung des Patents verringert auch die Schaltungsfrequenz, wodurch weniger Leistung für die Steuerung der Schaltungen ermöglicht wird.
Die Variation der Trägerspannung kann verschiedene Formen haben. Wenn die Trägerspannung sinusförmig ist und zwischen einem Höchst- und Mittelwert und einem Tiefst- und Mittelwert variiert, hat die Trägerspannung einen Nullpunkt in regelmäßigen zeitlichen Intervallen (das heißt sie hat zeitweise den Wert null Volt). Wenn die zeitlichen Instanzen für das Schalten so gewählt werden, dass sie mit den Nullpunkten übereinstimmen, besteht kein Einschaltstoßproblem, wie im Folgenden erklärt wird.
Es wird ein Schaltereignis in einer Vorrichtung der Erfindung mit zwei Schaltungen angenommen, wobei eine der Schaltungen geschlossen und die andere offen ist. Wenn das Schalten so durchgeführt wird, dass die zweite Schaltung geschlossen wird, kurz bevor die erste Schaltung geöffnet wird, sind beide Schaltungen im Moment des Einschaltstoßes zeitweise geschlossen. In der Erfindung schließt das die „Stromversorgung" (dargestellt durch den Trägererzeuger in der Erfindung) nicht kurz, das die zeitliche Planung für das Schaltereignis so gewählt wurde, dass es mit dem Nullpunkt der Trägerspannung zusammenfällt, zum welchem Zeitpunkt es keine Stromversorgung gibt. Bei dieser Schaltungsstrategie ist der Bandpassfilter zu jeder Zeit mit einer niedrigen Impedanz (eine oder beide Schaltungen sind geschlossen) verbunden.
Zusätzlich zum Lösen des Einschaltstoßproblems bietet die Erfindung normalerweise ebenfalls eine niedrigere Schaltfrequenz (das heißt das Zeitintervall zwischen aufeinander folgenden Schaltereignissen ist länger). In dem Sigma-Delta-Sendeverstärker ist die Schaltfrequenz normalerweise gleich dem zweifachen der „Träger-" Frequenz. In der Erfindung ist sie gleich der Ausgabeabtastfrequenz des Quantifikators (das heißt das zweifache der Basisbandbreite mal Überabtastungsverhältnis plus ein Schutzintervall), da in der Erfindung das Mischen der Trägerwelle und des Informationssignals (des Code-basierten Bandsignals) bei dem Schaltereignis stattfindet.
Schaltungen lösen Steuersignalleistung auf. Eine bistabile Schaltung führt Steuersignalleistung nur dann ab, wenn sie von einem Zustand in einen anderen wechselt (geschlossen zu offen, offen zu geschlossen). Bei einer quasi bistabilen Schaltung entspricht das einer guten Annäherung. Werden daher bistabile oder quasi bistabile Schaltungen verwendet, ist die erforderliche Steuersignalleistung proportional zur Schaltungsfrequenz. Auf Grund der niedrigeren Schaltungsfrequenz der Vorrichtung der Erfindung (gleich der ausgegebenen Abtastfrequenz des Quantifikators), benötigt sie daher weniger Leistung für die Steuerung der Schaltungen und liefert einen Verstärker mit höherer Effizienz.
Die Erfindung ist in allen Arten von Transmittern von Vorteil, bei denen ein Signal eine zeitabhängige Umhüllung hat. Das schließ vor allem Sendebasisstationen ein, die das MCR-Konzept verwenden, aber auch Handapparate für verschiedene Standards, Wireless Local Area (WLAN) Modems und so weiter.
Im Folgenden wird ein Beispiel der Erfindung mittels zwei Figuren beschrieben. Es ist nicht die Absicht, die Erfindung auf die Details dieser Ausführungsformen zu beschränken, da der Umfang der Erfindung durch die Ansprüche festgelegt wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Ansicht des allgemeinen Prinzips der Erfindung. 2 ist ein detaillierteres Beispiel der Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
In der Ausführungsform der 1 wird ein eingehendes Niederfrequenz- oder Mittelfrequenz- (Basisband-) Informationssignal Si in einem Quantifikator 1 quantifiziert, um ein digitales Signal mit M eigenständigen Signalwerten S_M zu erzeugen (das heißt S₁, S₂, S₃ und so weiter). Das digitale Signal stellt eine Version des Informationssignals dar, die f_S mal (Abtastfrequenz) pro Sekunde abgetastet wird. Die Werte des digitalen Signals umfassen einen oder mehr Bits und haben somit zwei oder mehr Signalwerte.
Der Quantifikator 1 ist zum Beispiel ein Sigma-Delta-Modulator, dessen Prinzip im Patent SE 507 373 beschrieben wird. Eine umfassende Einführung in den Sigma-Delta-Modulator findet sich in Norsworthy, S.R., Schreier, R., Temes, GC. (eds); 1997; "Delta-Sigma data converters – theory, design, and Simulation", IEEE Press (ISBN 0-7803-10454).
Das Grundprinzip des Sigma-Delta-Modulators besteht darin, dass an die Eingabe ein Abtaststrom mit niedriger Frequenz des Informationssignals (das analog oder digital mit einer großen Anzahl von Quantifizierungsebenen ist, das heißt wo jede Abtastung eine große Bitanzahl hat) geführt wird. Bei der Ausgabe gibt es eine kleinere Bitanzahl und eine höhere Abtastfrequenz. Die Bitanzahl bei der Ausgabe ist oft die niedrigste, die möglich ist, das heißt M = 2 (ein Bit), in welchem Fall es nur zwei Quantifizierungsebenen gibt, das heißt –1 und +1. Die Reduzierung der Bitanzahl in dem Abtaststrom verursacht Verzerrung. Die Verzerrung kann in etwa „Rauschen", so genanntem Quantifizierungsrauschen, entsprechen, das am Ende nicht an die Antenne weitergeleitet wird.
Das digitale Signal S_M wird an eine bestimmte Schaltung S1, S2 ... oder SM einer Schalteinheit 2 gemäß dem Wert des Signals geleitet. Ein bestimmter Wert des digitalen Signals S_M entspricht einer bestimmten Schaltung, die geschlossen werden soll. Es können verschiedene Kodierungsverfahren verwendet werden, um den Wert von M auszudrücken. In einem Verfahren wird Schaltung 1 gewählt, wenn der Wert M des digitalen Signals S_M 1 ist und so weiter. Ein geschaltetes Signal S_SW wird von dem digitalen Signal S_M erreicht, so dass die M Schaltungen gemäß dem Informationsinhalt in dem digitalen Signal S_M gelenkt werden, wobei ein bestimmter Informationsinhalt dazu führt, dass eine bestimmte Schaltung geschlossen wird. Es wird eine Schaltung und nur eine Schaltung zu einem Zeitpunkt geschlossen (außer möglicherweise für einen kurzen Zeitabschnitt während eines Einschaltstoßes, wenn eventuell zwei Schaltungen gleichzeitig geschlossen werden).
Die Leistung der geschalteten Signale ist abhängig von der Zeitabhängigkeit der Trägerwellenspannung und eine (Amplituden-) Verstärkung wird erreicht, wenn einem bestimmten Informationsinhalt eine bestimmte Trägerwelle einer bestimmten Amplitude gegeben wird.
Somit führt die Schalteinheit 2 sowohl das Mischen als auch die Verstärkung des S_M Signals aus. Alle Schaltungen S1–SM sind mit ihren jeweiligen Trägererzeugern verbunden und mit einer gewöhnlichen Ausgabe 3. Die Trägeramplituden sind durch A1, A2 ...AM gekennzeichnet und ihre generische Zeitabhängigkeit durch v_c(t), wobei die Trägerwellenspannung eine Funktion der Zeit ist. Die Trägerwellenfunktionen können daher die Form A1·v_c(t), A2·v_c(t), ...AM·v_c(t haben. Wenn eine bestimmte Schaltung geschlossen wird, wird die Trägerwelle verfügbar, was zu einem verstärkten Informationssignal mit einem bestimmten Wert führt. Das Steuersignal (Informationssignal) muss so gehandhabt werden, dass nie zwei Schaltungen gleichzeitig offen sind.
Im einfachsten Fall ist v_c sinusförmig (v_c (t) = cos (27PI_carriert)). Die Werte der Amplituden sollten sich mit den Ausgegebenen Ebenen des Sigma-Delta-Modulators decken. Wenn der Sigma-Delta-Modulator N ausgibt, dann sollte Schaltung Nummer SN geschlossen sein und alle anderen offen sein und so weiter.
Die Schalteinheit 2 wandelt somit das digitale Signal in ein geschaltetes Sendesignal S_SW um, das die Informationen trägt und von dem ein gewünschter Teil durch Filtern entnommen werden kann.
Das Erzeugen der Trägerwellen mit Funkfrequenz wird durch zwei bekannte Verfahren durchgeführt. Die leichteste Möglichkeit ist das Erzeugen eines sinusförmigen Trägers. Das Erzeugen eines nicht sinusförmigen Trägers ist komplexer, hat jedoch den Vorteil, dass es möglich ist auszuwählen, dass der Träger für ein finites Zeitintervall um die Schaltereignisse herum nahe Null bleibt.
Das Schaltereignis kann immer so ausgewählt werden, dass es bei einem Nullpunkt stattfindet, wenn die Trägerfrequenz ein Vielfaches der ausgegebenen Abtastfrequenz des Quantifikators (das heißt des Sigma-Delta-Modulators) ist, selbst wenn die Trägerspannung nicht sinusförmig ist. Es ist möglich, die Frequenzen (die Oberschwingungs- und Unterschwingungsinhalte) eines nicht sinusförmigen Trägers auszuwählen, so dass er für ein finites Zeitintervall um die Schaltereignisse herum nahe Null bleibt.
Wenn die Trägerwelle sinusförmig ist, wird das modulierte digitale Signal transponiert, so dass eine Basisband-Frequenzkomponente von Fb bei Fc – Fb und Fc + Fb endet, wobei Fc die Trägerfrequenz ist. Ein Bandpassfilter 4, der die ungewollten dieser Seitenbänder (entweder Fc – Fb oder Fc + Fb für alle Fb – s in dem Basisband) zurückweist, wird hinter die Schaltungen platziert. Der Bandpassfilter 4 weist auch das (Frequenz-transponierte) Quantifizierungsrauschen von dem Quantifikator zurück.
2 zeigt explizit eine mögliche Umsetzung eines Zweiebenensystems (M = 2). Diese Umsetzung verwendet einen (angenommen idealen) Umwandler 5 zum Erzeugen der zwei Amplituden des Trägersignals. Somit ist eine Schaltung S1 mit einem elektrischen Potential in Bezug auf die Masse von v_c(t) verbunden, während S2 mit –v_c(t) verbunden ist. Wenn Schaltung S1 geschlossen und S2 offen ist, wird die Eingabe des Bandpassfilters 4 somit mit +v_c(t) verbunden, und mit – v_c(t), wenn S2 geschlossen und S1 offen ist. Wenn der Sigma-Delta-Modulator +1 ausgibt, ist Schaltung S1 geschlossen und S2 offen und umgekehrt wenn er –1 ausgibt. Der Frequenzteiler 6 ist eine Steuereinheit zum Anpassen der Frequenzen und der Umrichter 7 steuert die Schaltungen gemäß der Werte +1 oder –1. Die anderen Bezugszeichen 1, 2, 3 und 4 stimmen mit denen in 1 überein.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung, die nicht dargestellt ist, kann alternativ anstelle des Zurückweisens der ungewollten Seitenbänder durch den Bandpassfilter eine Aufhebungsanordnung basierend auf Quadratursignalen verwendet werden. In diesem Fall werden zwei modulierte Basisbandsignale verwendet, die mit einer 90 Grad Phasendifferenz identisch sind. Diese zwei Signale steuern die Schaltungen in zwei verschiedenen Mischern. Die Mischer werden mit Trägern mit 90 Grad Phasendifferenz gespeist. Die Signale aus den Mischern werden vor oder nach den Bandpassfiltern addiert. In dieser Anordnung wird auch das (Frequenz-transponierte) Quantifizierungsrauschen von dem Sigma-Delta-Modulator durch den (die) Bandpassfilter zurückgewiesen.
Eine etwas andere Variante dieser Alternative wäre, keines der Seitenbänder zurückzuweisen oder aufzuheben, sondern sie als zwei linear unabhängige Kanäle zu verwenden uns sie wie in der herkömmlichen Anordnung der Quadraturphasen I und Q zu verwenden. In dieser Anordnung wird auch das Frequenz-transponierte Quantifizierungsrauschen von dem Modulator durch den (die) Bandpassfilter zurückgewiesen.
Wenn der Träger nicht sinusförmig ist und mehr als eine Frequenzkomponente enthält, fallen Kopien des modulierten Basisbandsignals auf das Passband des Bandpassfilters. Sind jedoch alle Frequenzkomponenten des Trägers integere Vielfache der Abtastfrequenz des Quantifikators, werden alle diese Komponenten ausgerichtet, so dass eine bestimmte Basisbandkomponente auf der gleichen Sendefrequenz für alle Kopien abgebildet wird. Das Auftreten eines nicht harmonischen Trägers erzeugt keine Verzerrung in dem resultierenden hochfrequenten Sendesignal. Der Träger kann sowohl Oberschwingungen als auch Unterschwingungen seiner zugrunde liegenden Frequenz enthalten, solange alle integere Vielfache der ausgegebenen Sigma-Delta-Abtastfrequenz sind.
Während jede Anzahl ädiquistanter und nicht ädiquistanter „Träger-" Amplituden verwendet werden könnte, bestünde die praktischste Anordnung wahrscheinlich in der Verwendung von lediglich zwei Ebenen (wie in der Ausführungsform der 2) oder von drei Ebenen.
Es ist eine bekannte Tatsache der Sigma-Delta-Modulatoren, dass ein Zweiebenensystem weniger anfällig für Unausgeglichenheiten der Komponenten ist. Somit führt ein Amplitudenfehler, zum Beispiel in einer oder beiden der zwei zwischengeschalteten Trägeramplituden, keine Verzerrung, in einem Drei- oder Mehrebenensystem wird Störung jedoch durch eine Abweichung von dem Normalwert in einer der zwischengeschalteten Trägeramplituden erzeugt.

Claims

Verfahren zum Erzeugen eines hochleistungsfähigen modulierten hochfrequenten Sendesignals aus einem Informationssignal (Si) mit Nieder- oder Mittelfrequenz durch a) Impulsbildung des Informationssignals mittels eines Quantifikators (1) zum Bilden eines digitalen Signals (S_M), das unterschiedliche Signalwerte (M) aufweist, b) Erzeugung von zwei oder mehr Trägerwellen mit Hochfrequenz mittels alternierender hochfrequenter Sendesignale, c) Verstärkung mittels einer Schalteinheit (2), die zwei oder mehr Schaltungen (SM) umfasst, in ein geschaltetes hochfrequentes Sendesignal (S_SW), das die Informationen trägt, wobei das Schaltereignis durch den Informationsinhalt des digitalen Signals gesteuert wird, d) Erzielung des gewünschten Signals mittels eines Filters (4), dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkung durch Verbinden der Schaltungen (SM) mit ihren jeweiligen alternierenden Trägersignale durchgeführt wird, die in Schritt b) gemäß dem Informationsinhalt des digitalsten Signals erzeugt werden, indem eine bestimmte Schaltung bei einem bestimmten Informationsinhalt des digitalen Signals, jeweils nur eine Schaltung zu einer bestimmten Zeit, geschlossen wird, wobei die Instanzen der Zeit für die Schaltereignisse so gewählt werden, dass sie mit dem Zeitpunkt zusammenfallen, zu dem die Trägerwelle Null der nahe Null ist, um Energieverluste während der Einschaltstöße zu vermeiden, wodurch das Mischen des digitalen Signals mit einer entsprechenden Trägerwelle veranlasst wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Alternieren der Trägersignale so durchgeführt wird, dass die Frequenz(en) der erzeugten Trägerwellen ein Vielfaches (Vielfache) der ausgegebenen Abtastfrequenz des Quantifikators ist (sind).
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Alternieren des Trägersignals so durchgeführt wird, dass die daraus resultierende Trägerwelle ein sinusförmiges Signal ist.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter (4) ein Bandpassfilter ist, der Verzerrung, die durch die Verstärkung verursacht wurde, und das ungewollte Seitenband des Signals aus Schritt c) zurückweist.
Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltfrequenz gleich der ausgegebenen Abtastfrequenz des Quantifikators (1) ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägersignal auf eine Art nicht sinusförmig ist, dass es eine Summe der Frequenzkomponenten ist, wobei alle Komponenten Frequenzen haben, die Ganzzahlen der ausgegebenen Abtastfrequenz des Quantifikators sind.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägersignale so gewählt werden, dass sie für das Zeitintervall um die Schaltereignisse herum nahe Null bleiben.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Informationssignal in zwei Komponenten Quadratur-phasenverschoben wird, wobei in Schritt a) zwei digitale Signale ausgebildet werden, die die Schaltungen in zwei verschiedenen Verstärkern/Mischern der Erfindung steuern, die mit Trägern von 90 Grad Phasendifferenz gespeist werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenbänder als zwei linear unabhängige Kanäle wie in der Anordnung der Quadraturphase I und Q nach Anspruch 9 verwendet werden.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass wenn ein Bandpassfilter verwendet wird, die Signale, die in Schritt b) ausgebildet werden, vor dem Filter addiert werden.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass wenn zwei Bandpassfilter verwendet werden, die Signale nach den Bandpassfiltern addiert werden.
Verfahren nach Anspruch 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der (die) Filter (ein) Bandpassfilter ist (sind), der (die) Verzerrung zurückweist (zurückweisen), die durch die Verstärkung hervorgerufen wird.
Verfahren nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt a) ein digitales Signal (S_M) mit zwei Signalwerten ausgebildet wird.
Vorrichtung zum Erzeugen eines hochleistungsfähigen modulierten hochfrequenten Sendesignals, umfassend einen Quantifikator (1) zum Impulsbilden eines Informationssignals (Si) zum Ausbilden eines digitalen Signals (S_M), das unterschiedliche Signalwerte (M) aufweist, einen oder mehr Erzeuger (AM) für hochfrequente Trägerwellen, eine Schalteinheit (2), die zwei oder mehr Schaltungen (SM) zum Erzielen eines hochfrequenten Sendesignals (S_SW), das die Informationen trägt, umfasst, wobei die Schaltungen durch den Informationsinhalt des digitalen Signals gesteuert werden, einen Filter (4) zum Erzielen des gewünschten Signals, dadurch gekennzeichnet, dass Schaltungen (SM) mit ihren hochfrequenten Trägerwellenerzeugern verbunden sind, UM das Mischen des digitalen Signals (S_M) mit einer entsprechenden Trägerwelle gemäß dem Informationsinhalt des digitalen Signals (S_M) hervorzurufen, indem eine bestimmte Schaltung (SM) bei einem bestimmten Informationsinhalt des digitalen Signals geschlossen wird, jeweils nur eins zu einem Zeitpunkt, wobei die Instanzen der Zeit für die Schaltereignisse so gewählt werden, dass sie mit dem Zeitpunkt zusammenfallen, zu dem die Trägerwelle Null oder nahe Null ist, um Energieverluste während der Einschaltstöße zu vermeiden.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Quantifikator (1) ein Sigma-Delta-Modulator ist.
Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekenzeichnet, dass der Filter (4) ein Bandpassfilter ist, der ungewollte Signale und Verzerrung, die durch die Verstärkung verursacht wird, zurückweist.
Vorrichtung nach Anspruch 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerwellenerzeuger ein Wandler (5) ist, der Trägerwellen mit zwei verschiedenen Amplituden erzeugt.