DE60110588T2 - Drahtloser sende-empfänger mit subtraktivem filter zur kompensation von gesendeten und empfangenen artefakten - Google Patents

Drahtloser sende-empfänger mit subtraktivem filter zur kompensation von gesendeten und empfangenen artefakten Download PDF

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    • H04B1/525Hybrid arrangements, i.e. arrangements for transition from single-path two-direction transmission to single-direction transmission on each of two paths or vice versa with means for reducing leakage of transmitter signal into the receiver

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die Erfindung betrifft drahtlose Daten-Sende-Empfangseinrichtungen. Insbesondere betrifft die Erfindung drahtlose Daten- und Sprach-Sende-Empfangseinrichtungen mit Duplexfunktionalität, die durch Frequenzmultiplexverfahren bereitgestellt wird.
  • STAND DER TECHNIK
  • Schnurlose Telefone und Mobiltelefone sind dazu ausgelegt, eine Sprachmodulation mit angemessener Qualität auf Distanzen von einigen hundert Fuß bis zu einigen Meilen für Mobiltelefone zu übertragen. Es ist erwünscht, Telefone bereitzustellen, die dies bewerkstelligen können, während sie kostengünstig sind, eine angemessene Batterielebensdauer aufweisen und Regulierungsanforderungen für Funkemissionen erfüllen. Die Verwendung von Direktsenden und Einfachumsetzungsempfang ist eine der einfachsten Architekturen mit einem einzelnen lokalen Oszillator, die diese Ziele erreicht.
  • Im Stand der Technik beschreiben das US-Patent Nrn. 5 493 583; 5 533 056; und 5 550 865, Cripps, und das US-Patent Nr. 5 444 737, Cripps et al., eine Direktsende-Einfachumsetzungsempfangs-Architektur in einer drahtlosen Daten-Sende-Empfangseinrichtung. Die drahtlose Daten-Sende-Empfangseinrichtung dient zum Senden und Empfangen von frequenzmodulierten (FM) Signalen. Die Sende-Empfangsenrichtung weist einen einzelnen Oszillator auf, der sowohl als Hochfrequenzquelle für den Sender als auch als Signalquelle des lokalen Oszillators für den Empfänger dient. Während des Signalsendens wird das Oszillator-Ausgangssignal frequenzmoduliert, um ein FM-Sendesignal zur Sendeantenne zu liefern. Das Oszillator-Ausgangssignal wird durch Modulieren eines Fehlerrückkopplungssignals, das als Steuerspannung für einen spannungsgesteuerten Oszillator in einer Phasenregelkreisschaltung dient, frequenzmoduliert, wodurch das FM-Sendesignal erzeugt wird. Während des Signalempfangs wird das Oszillator-Ausgangssignal in Form des gesendeten FM-Signals über die Empfangsantenne zusammen mit einem FM-Empfangssignal zum Mischen mit diesem empfangen, um das FM-Empfangssignal abwärtszumischen. Als Teil der Demodulation des abwärtsgemischten FM-Empfangssignals werden die binären Sendedaten subtrahiert.
  • Die Verwendung eines direkt modulierten lokalen Oszillators sowohl zum Senden als auch Empfangen kann ein Problem darstellen. Wenn der lokale Oszillator moduliert wird, um das Sendesignal zu erzeugen, wird eben dieser lokale Oszillator auch verwendet, um das Empfangssignal auf eine gewisse zweckmäßige Zwischenfrequenz (ZF) zur Filterung und Verstärkung abwärtszumischen. Somit erscheint das zum Senden verwendete Modulationssignal auch im Empfangssignal und wird erfasst. In einem analogen FM-Sprachsystem hört der Benutzer seine eigene Sprache als Echo mit einhundert Prozent, das heißt mit derselben Lautstärke wie das ferne erfasste Signal. Dieses große Funkecho ist für die Benutzer nicht annehmbar.
  • WO 85/02734 A1 offenbart eine zweistufige Duplex-FM-Kommunikations-Sende-Empfangseinrichtung, die eine Modulationsaufhebung unter Verwendung eines Überlagerungs-Umsetzungsschemas durchführt.
  • Andererseits lehrt das US-Patent Nr. 3 935 533 die Aufhebung eines ungewollten Echosignals durch einen Rückkopplungsempfänger.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Sende-Empfangseinrichtungs-Architektur bereitzustellen, die auf schnurlose Telefone, Mobiltelefone und andere Systeme am ehesten anwendbar ist, bei denen ein lokaler Sendeoszillator phasen- oder frequenzmoduliert wird, um das Sendesignal zu erzeugen, und bei denen derselbe lokale Oszillator verwendet wird, um das Empfangssignal abwärtszumischen, und dennoch das Echo unterdrückt wird.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung ist in Anspruch 1 definiert. Spezielle Ausführungsbeispiele sind in den abhängigen Ansprüchen dargelegt.
  • Insbesondere wurde die obige Aufgabe durch eine drahtlose Sende-Empfangseinrichtung gelöst, die eine Kompensationsfilterung verwendet, um Filterartefakte zu negieren, die sich auf das Sendeechosignal auswirken, so dass es genauer subtrahiert werden kann. Der Kompensator ist ein Filter und wahlweise ein Amplitudenkompensator, der die Filtereffekte der Phasenregelkreisschaltung auf einen modulierten VCO auf der Sendeseite der Sende-Empfangseinrichtung und die Effekte der ZF-Filterung auf der Empfangsseite, die das Empfangssignal verzögern und verzerren würden, ungefähr kopiert. Dann wird das Kompensatorsignal in Abhängigkeit von der Phase zum Empfangssignal auf dem Basisband-Audiopegel addiert oder von diesem subtrahiert, so dass das Empfangssignal von Sendeechoartefakten frei ist. Bei Abwesenheit des Kompensationsfilters ist die Subtraktion des Sendeechos viel weniger wirksam oder fehlt in einigen Fällen fast ganz.
  • Die Sende-Empfangseinrichtung der vorliegenden Erfindung schließt nahezu die minimale HF-Schaltung ein, die die meisten staatlichen (FCC) Anforderungen für schnurlose Telefone erfüllen kann, während sie eine gute Audioqualität aufweist.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist ein Blockdiagramm einer drahtlosen Sende-Empfangseinrichtung der vorliegenden Erfindung.
  • 2 ist ein Diagramm, das den Frequenzgang von Schaltungen auf der Sende- und der Empfangsseite der Sende-Empfangseinrichtung von 1 darstellt.
  • 3 ist ein schematischer Schaltplan einer in der Sende-Empfangseinrichtung von 1 verwendeten Kompensationsfilterschaltung.
  • 4 zeigt eine Kurve, die die Verstärkung als Funktion der Frequenz für die Kompensationsfilterschaltung von 3 verdeutlicht.
  • BESTE ART ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
  • Mit Bezug auf 1 ist eine drahtlose Sende-Empfangseinrichtung der vorliegenden Erfindung zu sehen, die eine Empfangsseite 13 und eine Sendeseite 15 aufweist. Eine Antenne 11 wird verwendet, um sowohl modulierte Hochfrequenz-(HF)Signale zu senden als auch modulierte HF-Signale zu empfangen. Wenn die Sende-Empfangseinrichtung ein moduliertes HF-Signal empfängt, wird das Empfangssignal 70 zur Empfangsseite 13, die aus einem HF-Verstärker besteht, der ein Basis-Empfangs-HF-Filter 21 beinhaltet, dann zu einem Abwärtsmischer 23, einem Zwischenfrequenz-(ZF)Verstärker und Filter 25, einem FM-Detektor 27, einem Subtrahierer 29 und einem Empfangsaudioprozessor 20 weiter übertragen.
  • Die abgehenden Signale, die über die Antenne 11 gesendet werden, werden von der Sendeseite 15 erzeugt, die ein direkter FM- oder phasenmodulierter Sender ist, der aus einem Sendeaudioprozessor 30, einer Phasenregelkreisschaltung mit einem spannungsgesteuerten Oszillator (VCO) 35, einem Phasenregelkreis-Synthesizer 37 und einem Bezugsoszillator 39, einem Sendepufferverstärker 33 und einem Sendeoberwellenfilter 31 besteht. Ein Kompensationsfilter 17 ist zwischen die Sendeschaltung 15 und die Empfangsschaltung 13 geschaltet. Das Kompensationsfilter 17 kompensiert die Frequenzverzerrung im Demodulator der Empfangsschaltung 13 und auch eine solche Verzerrung der Sendemodulation, die im VCO 35 und Synthesizer 37 der Phasenregelkreisschaltung auftreten kann, und wird nachstehend genauer beschrieben. Außerdem ist auch ein Amplitudenkompensator 80 zwischen das Kompensationsfilter 17 und die Empfangsschaltung 13 geschaltet. Der Amplitudenkompensator 80 kompensiert die Amplitudenverzerrung im Demodulator der Empfangsschaltung 13. Eine Mikrosteuereinheit 40 ist mit den Audioprozessoren der Sende-Empfangseinrichtung sowie mit Tastaturen, Anzeigelämpchen und anderen Peripheriegeräten gekoppelt, um die Funktion der Prozesssteuerung bereitzustellen.
  • Das HF-Filter 21 ist ein Breitbandfilter, das auf das Empfangssignal 70 einwirkt, um das eingehende Signalrauschen sowie Störsignale zu verringern und die Leistung des Sendesignals, das den Empfänger erreicht, zu verringern. Das gefilterte Signal 71 wird zu einem Abwärtsmischer 23 weiter übertragen, wo das Ausgangssignal aus dem VCO 35 mit dem HF-Signal vom HF-Filter 21 gemischt wird, um das Zwischenfrequenz-(ZF)Signal zu erzeugen. Das ZF-Signal 72 wird durch den ZF-Verstärker/Filter 25 verstärkt und das verstärkte Signal 73 wird zu einem FM-Detektor 27 oder alternativ einem Phasendemodulator im Fall einer Phasenmodulation, der das ZF-Signal demoduliert, weiter übertragen. Das ZF-Filter ist typischerweise ein Schmalbandfilter mit einer signifikanten Wirkung auf das ZF-Signal. Das ZF-Filter wird daher im Kompensationsfilter der vorliegenden Erfindung nachgebildet und berücksichtigt, aber das HF-Filter mit einem kleineren Verzerrungseffekt wird nicht nachgebildet oder berücksichtigt. Der Demodulator weist eine charakteristische Filterfunktion auf, die auch nachgebildet werden kann, wobei Frequenz- und Amplitudenverzerrung berücksichtigt werden.
  • Das demodulierte Signal 74, das nun auf dem Audiobasisbandpegel liegt, wird zu einer Subtrahiererschaltung 29 übertragen, in der das demodulierte Signal 74 differentiell mit dem Signal 75 vom Kompensationsfilter 17 summiert wird. Das Ziel der Subtrahiererschaltung 29 besteht darin, die Sendemodulation vom Empfangssignal zu entfernen, so dass man auf den Phasenabgleich sowie den Frequenzgang achten muss. Wenn die Frequenz des lokalen Oszillators 35 beispielsweise erhöht wird, wenn die Sendemodulationsspannung zunimmt, und dann der lokale Oszillator des Abwärtsmischers 23 hinsichtlich der Frequenz niedriger ist als das Empfangssignal, dann invertiert der Mischer 23 die Frequenz des lokalen Oszillators 35 an seinem Ausgang 72. Wenn die Sendemodulation zunimmt, dann nimmt die ZF-Frequenz 72 und 73 daher ab. Als nächstes muss der Phasenabgleich des FM-Detektors 27 betrachtet werden. Für Erläuterungszwecke wollen wir annehmen, dass das Ausgangssignal des FM- Detektors 74 zunimmt, wenn die ZF-Frequenz 73 zunimmt. Schließlich nimmt nun das Subtrahierer-Empfangseingangssignal 74 ab, wenn die Sendemodulation zunimmt. Wenn das Kompensationsfilter 17 in diesem speziellen Fall keine Inversion aufweist, muss der Subtrahierer dann die zwei Signale 74 und 75 zusammenaddieren, um eine Aufhebung zu erzielen. Um die Verwirrung zu verringern, nehmen wir auf den Aufhebungsblock 29 als Subtrahierer Bezug, da er das Signal 75 aufhebt, das auch im Signal 74 erscheint, aber wir haben oben gesehen, dass jede Konstruktionsimplementierung feststellen muss, ob der Subtrahierer die Signale addieren oder subtrahieren muss, um die Aufhebung zu erzielen. Der Frequenzkompensation folgt eine Amplitudenkompensation 80, die die in der Demodulatorschaltung modellierte Amplitudenverzerrung kompensiert.
  • Das Differenzsignal 76 wird dann weiter zum Empfangsaudioprozessor 20 übertragen. Im Fall der analogen Sprachmodulation umfasst der Audioprozessor im Allgemeinen eine Kompandierungsschaltung, die den Rauschabstand durch Komprimieren des Lautstärkebereichs des Sprachsignals am Sender mittels eines Kompressors verbessert und den normalen Bereich am Empfangsende mit einem Expander wiederherstellt. Außerdem wird das Sprachsignal typischerweise auch gefiltert, um einen unerwünschten Modulationsfrequenzbereich beim Senden zu verhindern, und begrenzt, um einen übermäßigen Modulationspegel beim Senden zu verhindern. Das Empfangsaudio wird typischerweise gefiltert, um Rauschen zu beseitigen, das außerhalb des Sprachfrequenzbereichs liegt. Es kann auch eine Verstärkungs- oder Lautstärkesteuerung umfassen. Für Daten wird typischerweise kein Audioprozessor oder ein viel einfacherer als für Sprache verwendet. Wenn das Sprachsignal von einem Vokoder digitalisiert wurde, dann besteht der Audioprozessor typischerweise einfach aus Impulsformungsfiltern beim Senden und Rauschbandbreiten-Steuerfiltern beim Empfangen.
  • Das Basisempfangs-HF-Filter 21, der Abwärtsmischer 23, der ZF-Verstärker/Filter 25, der FM-Detektor 27 und die Subtrahiererschaltung 29 können auf herkömmliche Weise implementiert werden, wie es auf dem Fachgebiet bekannt ist. Der Empfangsaudioprozessor 20 kann durch einen beliebigen einer Anzahl von Audioprozessoren, die für das analoge oder digitale Signal geeignet sein können, implementiert werden.
  • Für Signale, die gesendet werden sollen, wird das analoge Sprach- oder digitale Datensignal 68 zu einem Sendeaudioprozessor 30 übertragen, der die Sendemodulation in ein Sendebasisbandsignal 67 verarbeitet, das in das Kompensationsfilter 17 und auch in den spannungsgesteuerten Oszillator 35 eingegeben wird. Der Phasenregelkreis-Synthesizer 37 empfängt ein Eingangssignal 66 von einem stabilen Bezugsoszillator 39 und ein Rückkopplungseingangssignal 65 vom spannungsgesteuerten Oszillator 35. Wenn kein Eingangssignal am System anliegt, ist die Fehlerspannung derjenige Wert, der für die Phasenverriegelung erforderlich ist. Dann arbeitet der spannungsgesteuerte Oszillator (VCO) 35 mit einer Trägerfrequenz fo. Wenn das Sendemodulationssignal 67 angelegt wird, wird das VCO-Frequenzsteuer-Ausgangssignal 62 moduliert, aber durch den Phasenregelkreis 37 gefiltert. Mit anderen Worten, obwohl das Modulationssignal 67 gewöhnlich die VCO-Mittenfrequenz in Schwingung versetzt, dämpft der PLL die Schwingung mit einer Filterkennlinie, die mit bekannten Programmen nachgebildet werden kann, aber der VCO wird trotzdem außerhalb der Regelkreisbandbreite moduliert. Innerhalb der PLL-Bandbreite wird die Modulation verringert. Eben dieses HF-Signal 62 wird über die Sendeantenne gesendet. Das frequenzmodulierte HF-Signal 62 wird über einen Ausgangspufferverstärker 33 und ein Oberwellenfilter 31 geführt, bevor es zur Antenne 11 zum Senden übertragen wird. Wie in der Empfangsschaltung können die Komponentenblöcke der Sendeschaltung 15, wie z.B. der VCO 35, der Phasenregelkreis-Synthesizer 37, der Bezugsoszillator 39 und der Pufferverstärker 33 und das Oberwellenfilter 31, alle auf eine herkömmliche Weise implementiert werden, wie es im Stand der Technik bekannt ist. Der Sendeaudioprozessor 30 kann der gleiche Typ Prozessor sein, wie vorstehend mit Bezug auf den Empfangsaudioprozessor 20 beschrieben, der typischerweise aus einem Kompressor, einer Begrenzerschaltung und einem Filter für analoge Sprachanwendungen besteht.
  • Wie vorstehend erörtert, ist das Kompensationsfilter 17 zwischen den Sendeaudioprozessor 30 der Sendeschaltung 15 und den Subtrahierer 29 der Empfangsschaltung 13 geschaltet. Das Kompensationsfilter 17 dient zum Modifizieren des Frequenz- und Phasenspektrums der Sendemodulation 67, so dass es einen guten Abgleich auf die Komponente des Empfangssignals 74 der Sendemodulation darstellt, wobei somit ermöglicht wird, dass dieses Signal genau entfernt wird, um ein Empfangssignal 76 ohne Störungen zu erhalten. Für die Zwecke der Erläuterung der Kompensationsfilterschaltung weist eine typische Phasenregelkreisschaltung eine Bandbreite von etwa 150 Hz und eine Phasenregelkreisvoreilung von Null bei 10 Hz auf. Diese Werte würden eine gut gedämpfte Phasenregelkreisschaltung verkörpern. Diese Annahmen bedeuten, dass der Phasenregelkreis die Modulationssignale beeinflusst, indem er sie einem einzelnen Hochpasseffekt unterhalb 150 Hz und einem einzelnen Hochpasseffekt unterhalb 10 Hz unterzieht. Daher sollte das Kompensationsfilter dasselbe Verhalten widerspiegeln, so dass der Subtrahierer jegliche Sendeaudiosignale aus dem Empfangssignal vollständig beseitigt.
  • Der Empfänger weist auch eine gewisse Filterung hauptsächlich im ZF-Verstärker/Filter auf und dies hat eine Auswirkung auf das Audiosignal. Für die Zwecke der Erläuterung wird angenommen, dass die ZF-Filterung der Empfangsschaltung einen Tiefpasseffekt auf das Audiosignal mit einem Zwei-Pol-Verhalten bei 10 kHz hat. Daher müsste das Kompensationsfilter das Modulationssignal kompensieren, bevor es den Subtrahierer erreicht, so dass das Ausgangssignal aus dem Subtrahierer korrekt ist.
  • Mit Bezug auf 2 muss das Kompensationsfilter 17 sowohl die Effekte der Phasenregelkreisschaltung in der Sendeschaltung 15 als auch die Effekte der Filterung in der Empfangsschaltung 25 kompensieren. Gewöhnlich sind die Filtereffekte des HF-Filters 13 auf den Basisbandempfang unbedeutend, da das HF-Filter im Vergleich zur Basisbandsignal-Bandbreite ziemlich breit ist. Wie im obigen Beispiel erörtert, kann die Phasenregelkreisschaltung einen einzelnen Hochpasseffekt unterhalb 150 Hz und einen doppelten Hochpasseffekt unterhalb 10 Hz aufweisen. Dies ist in 2 durch ein Paar von Hochpassfiltern 83 und 84 in der Sendeschaltung 15 dargestellt. Wie vorstehend erörtert, kann die ZF-Filterung in der Empfangsschaltung auch einen Tiefpasseffekt auf das Audiosignal mit einem Zwei-Pol-Verhalten bei 10 kHz aufweisen. Dies ist in 2 durch ein Paar von Tiefpassfiltern 81, 82 in der Empfangsschaltung 13 dargestellt.
  • Um ein reines Empfangssignal 76 am Ausgang des Subtrahierers 29 zu erhalten, muss das Kompensationsfilter 17 sowohl die Hochpasseffekte der Sendeschaltung 15 als auch die Tiefpasseffekte der Empfangsschaltung 25 kompensieren. In 2 ist somit die Kompensationsfilterschaltung 17 mit zwei Hochpassfiltern 85 und 86 und zwei Tiefpassfiltern 87 und 88 gezeigt. Die Anzahl von in Verbindung mit 2 beschriebenen Hochpass- und Tiefpasseffekten ist nur beispielhaft und die genaue Kompensationsfilterkennlinie wird durch Nachbilden des PLL-Filtereffekts auf das VCO-Ausgangssignal 62 in Kombination mit dem ZF-Filtereffekt auf das Mischerausgangssignal 72 ermittelt. Das Kompensationsfilter ist dasselbe wie diese Zusammensetzung. Die verschiedenen Teilschaltungen der Sende- und der Empfangsschaltung können andere Filtereffekte aufweisen, die durch die Kompensationsfilterschaltung nachgebildet und abgeglichen werden können.
  • Mit Bezug auf 3 ist ein Beispiel des Kompensationsfilters 17 gezeigt. Man beachte, dass das in 3 gezeigte Ausführungsbeispiel des Filters nur eine Konstruktion ist, die verwendet werden könnte, um das Kompensationsfilter 17 zu implementieren. Viele weiteren Implementierungen des Filters können realisiert werden, die dieselbe Funktion durchführen würden, nämlich das Sendeaudiosignal vom Empfangssignal zu beseitigen. In der Schaltung 17 von 3 empfängt der Eingangsknoten 51 das Sendeaudiosignal vom Sendeaudioprozessor der Sendeschaltung. Ein Widerstand R1 und ein Kondensator C1 sind mit dem Eingangsknoten 51 in Reihe geschalten. Ein Widerstand R2 ist zwischen ein Ende des Kondensators C1 und die Erdung geschaltet. Ein Kondensator C2 ist mit dem Widerstand R2 zwischen dem Ende des Kondensators C1 und der Erdung parallel geschaltet. Ein Kondensator C3 ist nach dem Widerstand R2 und dem Kondensator C2 zwischen den Kondensator C1 und einen Widerstand R3 in Reihe geschaltet. Das zweite Ende des Widerstandes R3 ist mit dem negativen Eingangsanschluss N1 eines Operationsverstärkers 60 verbunden. Der positive Eingangsanschluss N3 des Operationsverstärkers 60 ist mit der Erdung verbunden. Der Widerstand R4 und der Kondensator C4 sind zwischen dem negativen Eingangsanschluss N1 und dem Ausgangsanschluss N2 des Operationsverstärkers 60 parallel geschalten. Der Ausgangsanschluss N2 ist mit dem Ausgangsknoten 52 der Kompensationsfilterschaltung verbunden. Der Ausgangsknoten 52 der Kompensationsfilterschaltung 17 steht mit dem Subtrahierer der Empfangsschaltung der Sende-Empfangseinrichtung in Verbindung.
  • Wie vorstehend im Hinblick auf 2 erörtert, weist ein typischer Phasenregelkreis eine Bandbreite von etwa 150 Hz und eine Phasenregelkreisvoreilung von Null bei 10 Hz auf, was bedeuten würde, dass der Phasenregelkreis das Modulationssignal beeinflusst, indem er es einem einzelnen Hochpasseffekt unterhalb 150 Hz und einem doppelten Hochpasseffekt unterhalb 10 Hz unterzieht. Daher sollte das Kompensationsfilter von 3 dasselbe Verhalten widerspiegeln, so dass der Subtrahierer jegliche Sendeaudiosignale aus dem Empfangssignal vollständig beseitigt. Mit Bezug auf 3 bildet der Kondensator C1 mit einem Wert von 22 nF folglich ein Hochpassfilter 53 mit dem Widerstand R2, der einen Widerstandswert von 1 MΩ aufweist. Außerdem bildet der Kondensator C3 mit einer Kapazität von 22 nF ein zweites Hochpassfilter 55 mit dem Widerstand R3, der einen Widerstandswert von 100 kΩ aufweist.
  • Die Empfangsseite weist auch eine gewisse Filterung, hauptsächlich in der ZF-Stufe, auf und diese hat eine Auswirkung auf das Audiosignal. Wie im obigen Beispiel erörtert, wird angenommen, dass die Filterung der Empfangsschaltung einen Tiefpasseffekt auf das Audiosignal mit einer Zwei-Pol-Verhalten bei 10 kHz aufweist. Daher müsste das Kompensationsfilter diesen Tiefpasseffekt kompensieren. In der Schaltung von 3 bildet ein Widerstand R1 mit einem Widerstandswert von 10 kΩ ein Tiefpassfilter 54 mit dem Kondensator C2, der eine Kapazität von 1,5 nF aufweist. Außerdem bilden der Widerstand R4 mit einem Widerstandswert von 100 kΩ und der Kondensator C4 mit einer Kapazität von 150 pF ein zweites Tiefpassfilter 56. Die zwei Tiefpassfilter haben den Effekt des Abgleichs der Effekte von irgendeiner signifikanten ZF-Filterung von der Empfangsschaltung, während die Hochpassfilter 53 und 55 den Effekt des Abgleichs irgendwelcher Effekte der Phasenregelkreisschaltung im Sendeaudiosignal aufweisen.
  • Mit Bezug auf 4 wird eine Kurve in Bezug auf die Effekte der Kompensationsfilterung gezeigt. Die Kurve stellt die Signalverstärkung in Dezibel (dB) auf der Y-Achse 92 und die Frequenz (Hz) in einem logarithmischen Maßstab auf der X-Achse 91 dar. In einem Teil 94 der Kurve zwischen 10 und 150 Hz ist ein Hochpassanstieg mit 20 dB pro Dekade vorhanden. Dies beruht auf den Effekten des Hochpassfilters 55. Im Teil 93 der Kurve unterhalb 10 Hz ist eine Flanke eines Hochpassanstiegs mit 40 dB pro Dekade vorhanden, die auf der Kombination der Hochpassfilter 53 und 55 beruht. Der Teil 95 der Kurve oberhalb 150 Hz ist als mit einer Steigung von 0 dB, bis die Frequenz 10 kHz erreicht, gezeigt, wo das Zwei-Pol-Verhalten von der ZF-Filterung kompensiert werden muss. An diesem Punkt bewirken die Tiefpassfilter 54 und 56, dass ein Teil 96 der Kurve oberhalb 10 kHz eine Tiefpassneigung von 40 dB pro Dekade aufweist.
  • Verschiedene Implementierungen des Kompensationsfilters und des Amplitudenkompensators können auf der Basis gut bekannter Konstruktionsmodelle von Filtern realisiert werden. Solche Modelle werden verwendet, um die Filtereffekte der Phasenregelkreisschaltung auf der Sendeseite und der Empfangsseiten-ZF-Filterung sowie die Amplitudenverzerrung in der Detektorschaltung zu kombinieren.

Claims (11)

  1. Drahtlose Sende-Empfangseinrichtung mit: einer Sendeschaltung (15) mit einem spannungsgesteuerten Oszillator (35), der ein Hochfrequenzsignal erzeugt, wobei der spannungsgesteuerte Oszillator (35) eine Mittenfrequenz aufweist, die durch eine Bezugsschaltung (37) stabilisiert wird, wobei die Mittenfrequenz durch ein Modulationssignal von einer Basisband-Modulationssignalquelle in Schwingung versetzt wird, wobei die Bezugsschaltung (37) dem HF-Signal eine charakteristische Filterfunktion auferlegt, was ein moduliertes HF-Ausgangssignal (62) erzeugt, und einer Empfangsschaltung (13) mit einem Abwärtsmischer (23), der ein HF-Eingangssignal (71) mit dem modulierten HF-Ausgangssignal kombiniert, wobei ein Zwischenfrequenzsignal (72) erzeugt wird, das in einen ZF-Verstärker und Filter (25) mit einer charakteristischen Filterfunktion, welcher das ZF-Signal verarbeitet, eingespeist wird, wodurch ein gefiltertes ZF-Signal (73) erzeugt wird, wobei eine Detektorschaltung (27) zum Empfangen des gefilterten ZF-Signals (73) und zum Erzeugen eines demodulierten Audiosignals (74) angeschlossen ist, gekennzeichnet durch eine Subtrahiererschaltung (29), die zum Empfangen des demodulierten Audiosignals (74) der Detektorschaltung (27) angeschlossen ist, und ein Kompensationsfilter (17) mit einem Ausgang, der mit der Subtrahiererschaltung (29) verbunden ist, und mit einer Filterfunktion, die dieselbe ist wie eine Zusammensetzung der charakteristischen Filterfunktion des HF-Ausgangssignals und der charakteristischen Filterfunktion des ZF-Verstärkers und Filters, wobei der Eingang des Kompensationsfilters (17) angeordnet ist, um das Modulationssignal zu empfangen und ein Komplementsignal darauf anzuwenden, wodurch die Sendemodulation vom empfangenen demodulierten Audiosignal entfernt wird.
  2. Sende-Empfangseinrichtung nach Anspruch 1, wobei die Bezugsschaltung (37) ein Phasenregelkreis ist.
  3. Sende-Empfangseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Empfangsschaltung (13) einen Eingang (70) aufweist, der mit einem HF-Verstärker und Filter (21) verbunden ist, wobei dessen Ausgangssignal das HF-Eingangssignal (71) ist.
  4. Sende-Empfangseinrichtung nach einem der Ansprüche 1–3, wobei die Filterfunktion des Kompensationsfilters (17) eine lineare Kombination der charakteristischen Filterfunktion des HF-Ausgangssignals und der charakteristischen Filterfunktion des ZF-Verstärkers und Filters (25) ist.
  5. Sende-Empfangseinrichtung zum Senden und Empfangen von Hochfrequenz-(RF)Signalen mit: der drahtlosen Sende-Empfangseinrichtung nach einem der Ansprüche 1–4, und einer Antenne (11) zum Senden des modulierten HF-Ausgangssignals (62) und zum Empfangen des modulierten HF-Eingangssignals (70, 71).
  6. Sende-Empfangseinrichtung nach einem der Ansprüche 1–5, wobei die Sendeschaltung (15) einen Phasenregelkreis-Synthesizer (37) umfasst, der mit dem spannungsgesteuerten Oszillator (35) gekoppelt ist.
  7. Sende-Empfangseinrichtung nach einem der Ansprüche 1–6, wobei die Kompensationsfilterschaltung (17) zumindest ein Hochpassfilter (87, 88) umfasst.
  8. Sende-Empfangseinrichtung nach Anspruch 7, wobei die Kompensationsfilterschaltung (17) zumindest ein Hochpassfilter (87, 88) und zumindest ein Tiefpassfilter (85, 86) umfasst.
  9. Sende-Empfangseinrichtung nach Anspruch 8, wobei das Kompensationsfilter (17) zumindest ein Hochpassfilter (87, 88) umfasst, das mit mindestens einem Tiefpassfilter (85, 86) in Reihe geschaltet ist.
  10. Sende-Empfangseinrichtung nach einem der Ansprüche 1–9, wobei der spannungsgesteuerte Oszillator (35) der Sendeschaltung (15) direkt mit einem Basisband-Audiosignal (67) moduliert wird.
  11. Sende-Empfangseinrichtung nach einem der Ansprüche 1–10, welche ferner einen Amplitudenkompensator (80) umfasst, der dem Kompensationsfilter (17) zugeordnet ist und eine Amplitudendämpfungskennlinie aufweist, die an die Subtrahiererschaltung (29) angelegt wird und die dieselbe ist wie die Amplitudenverzerrung im demodulierten Audiosignal (74).
DE60110588T 2000-06-26 2001-05-31 Drahtloser sende-empfänger mit subtraktivem filter zur kompensation von gesendeten und empfangenen artefakten Expired - Fee Related DE60110588T2 (de)

Applications Claiming Priority (3)

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