DE102006027557A1

DE102006027557A1 - System zur Kalibrierung mindestens eines Quadraturmodulators und Betriebsverfahren hierfür

Info

Publication number: DE102006027557A1
Application number: DE102006027557A
Authority: DE
Inventors: Reiner Franke
Original assignee: Atmel Duisburg GmbH
Current assignee: Microchip Technology Munich GmbH
Priority date: 2006-06-14
Filing date: 2006-06-14
Publication date: 2008-06-12
Anticipated expiration: 2026-06-15
Also published as: US20080043881A1; WO2007144037A2; DE102006027557B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein System (100) zur Kalibrierung mindestens eines Quadraturmodulators (200), mit einer ersten, dem Quadraturmodulator (200) eingangsseitig vorschaltbaren, Korrekturvorrichtung (110) zur Umwandlung eines komplexen Eingangssignals (I, Q) in ein korrigiertes komplexes Eingangssignal (Ik, Qk), und mit einem Rückkopplungszweig (120a), der mit einem Ausgang (200b) des Quadraturmodulators (200) verbindbar ist und einen Amplitudendetektor (121a) aufweist. Erfindungsgemäß ist ein der Korrekturvorrichtung (110) eingangsseitig vorschaltbarer Testsignalgenerator (130) zur Bereitstellung vorgebbarer Testsignale (It, Qt) vorgesehen, und der Rückkopplungszweig (120a) weist Filtermittel (122a), insbesondere einen Bandpassfilter, auf.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zur Kalibrierung mindestens eines Quadraturmodulators, mit einer ersten, dem Quadraturmodulator eingangsseitig vorschaltbaren, Korrekturvorrichtung zur Umwandlung eines komplexen Eingangssignals in ein korrigiertes komplexes Eingangssignal, und mit einem Rückkopplungszweig, der mit einem Ausgang des Quadraturmodulators verbindbar ist und einen Amplitudendetektor aufweist.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Systems zur Kalibrierung mindestens eines Quadraturmodulators mit einer dem Quadraturmodulator eingangsseitig vorschaltbaren Korrekturvorrichtung zur Umwandlung eines komplexen Eingangssignals in ein korrigiertes komplexes Eingangssignal, wobei dem Quadraturmodulator in einem ersten Abgleichprozess kein Eingangssignal zugeführt wird, und wobei während des ersten Abgleichprozesses mindestens ein Parameter einer ersten in der Korrekturvorrichtung vorgesehenen Korrektureinheit zur Korrektur eines Offsets mindestens einer Komponente des komplexen Eingangssignals so eingestellt wird, dass ein mittels eines Amplitudendetektors ermitteltes Hüllkurvensignal des von dem Quadraturmodulator in seinem Ausgang ausgegebenen Quadratursignals einen vorgebbaren Schwellwert unterschreitet.
Systeme und Verfahren der vorstehend genannten Art sind bekannt und werden bspw. in Sendeeinrichtungen eingesetzt, bei denen die Auswirkungen eines Übersprechens von Signalen eines dem Quadraturmodulator zugeordneten Lokaloszillators auf die dem Quadraturmodulator zugeführten Nutzsignale bzw. die entsprechenden Eingänge des Quadraturmodulators verringert werden sollen. Dieser auch als „local oscillator leakage" bekannte Effekt hat zur Folge, dass an einem Ausgang des Quadraturmodulators ein Trägersignal nicht vernachlässigbarer Amplitude erhalten wird, weil das Lokaloszillatorsignal sowohl über einen hierfür vorgesehenen Mischfrequenzeingang des Quadraturmodulators als auch über die eigentlich für die Nutzsignale vorgesehenen Signaleingänge des Quadraturmodulators zugeführt wird.
Zur Kompensation des local oscillator leakage – Effekts ist es bekannt, eine Offset-Korrektur der in Form von komplexen Eingangssignalen vorliegenden Nutzsignale durchzuführen, was beispielsweise durch das Hinzuaddieren eines Parameters zu mindestens einer Komponente des komplexen Eingangssignals erfolgen kann. Die Parameter werden hierbei so gewählt, dass ein mittels eines Amplitudendetektors ermitteltes Hüllkurvensignal des von dem Quadraturmodulator an seinem Ausgang ausgegebenen Quadratursignals einen vorgebbaren Schwellwert unterschreitet.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein System und ein Betriebsverfahren der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass eine flexiblere und verbesserte Kalibrierung mindestens des Quadraturmodulators möglich ist.
Diese Aufgabe wird bei dem System der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein der Korrekturvorrichtung eingangsseitig vorschaltbarer Testsignalgenerator zur Bereitstellung vorgebbarer Testsignale vorgesehen ist, und dass der Rückkopplungszweig Filtermittel, insbesondere einen Bandpassfilter, aufweist.
Durch den erfindungsgemäß vorgesehenen Testsignalgenerator ist es möglich, der Korrekturvorrichtung Testsignale mit bekannten Eigenschaften zuzuführen, denen entsprechende, bekannte Quadratursignale beziehungsweise daraus mittels des Amplitudendetektors abgeleitete Hüllkurvensignale zugeordnet sind, so dass durch einen Vergleich der idealerweise zu erwartenden Hüllkurvensignale mit den tatsächlich erhaltenen Hüllkurvensignalen ein Abgleich des Quadraturmodulators möglich ist.
Besonders vorteilhaft ermöglichen es die in dem Rückkopplungszweig vorgesehenen Filtermittel, einen speziellen Frequenzbereich des betrachteten Hüllkurvensignals auszuwerten. Damit ist eine Möglichkeit gegeben, den Abgleich des Quadraturmodulators im Hinblick auf diesen speziellen betrachteten Frequenzbereich vorzunehmen, d.h. den Quadraturmodulator speziell hinsichtlich dieses Frequenzbereiches zu kalibrieren.
Somit ermöglicht das erfindungsgemäße Kalibrierungssystem eine gezielte Optimierung eines Betriebs des Quadraturmodulators beispielsweise hinsichtlich der Unterdrückung von unerwünschten Modulationsprodukten, die in bestimmten Frequenzbereichen – z.B. bezogen auf eine Frequenz des Testsignals – auftreten.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems ist mindestens ein weiterer mit dem Ausgang des Quadraturmodulators verbindbarer Rückkopplungszweig vorgesehen, der einen Amplitudendetektor und/oder Filtermittel aufweist. Dadurch ist vorteilhaft die Möglichkeit gegeben, beispielsweise gleichzeitig ein nicht gefiltertes Hüllkurvensignal und ein gefiltertes Hüllkurvensignal oder auch auf unterschiedliche Weise gefilterte Hüllkurvensignale auszuwerten. Beispielsweise können hierdurch gezielt Modulationsprodukte verschiedener Frequenzbereiche durch die verschiedenen Rückkopplungszweige ermittelt und durch eine entsprechende Einstellung der Korrekturvorrichtung z.B. verringert oder sogar eliminiert werden.
Bei einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems sind die Filtermittel wahlweise in beziehungsweise aus dem Rückkopplungszweig schaltbar, d.h. hierdurch kann ein Rückkopplungszweig ausgebildet werden, der in Abhängigkeit der Schaltzustände hierzu verwendeter Schalter einen zugeordneten Filter aufweist oder nicht. Ein derartiger Rückkopplungszweig ermöglicht in Abhängigkeit des Schaltzustands der verwendeten Schalter die Bildung eines ungefilterten Hüllkurvensignals und auch eines gefilterten Hüllkurvensignals.
Insbesondere bei denjenigen Rückkopplungszweigen, denen kein Filtermittel zugewiesen ist, kann der Amplitudendetektor vorteilhaft als logarithmischer Amplitudendetektor ausgebildet sein, wodurch sich ein größerer Dynamikbereich hinsichtlich der durch den Rückkopplungszweig verarbeitbaren Signale ergibt.
Bei einer weiteren sehr vorteilhaften Erfindungsvariante ist eine Steuereinheit vorgesehen zur Auswertung von mittels des bzw. der Rückkopplungszweige erhaltenen Rückkopplungssignalen. Die Steuereinheit kann durch einen Zustandsautomaten, d.h. bspw. in Form diskreter Logikbauelemente, oder auch durch einen Microcontroller oder dergleichen realisiert sein und dient insbesondere zur Auswertung der Rückkopplungssignale sowie zur Steuerung des Betriebs des erfindungsgemäßen Systems bzw. zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Eine weitere sehr vorteilhafte Erfindungsvariante ist dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Korrekturvorrichtung vorgesehen ist, deren Eingang mit einem Ausgang eines Quadraturdemodulators verbindbar ist, und deren Ausgang mit einem dem Quadraturdemodulator zugeordneten Filtermittel verbindbar ist, und die zur Umwandlung eines komplexen Ausgangssignals des Quadraturmodulators in ein korrigiertes komplexes Ausgangssignal vorgesehen ist.
Diese Erfindungsvariante kann bspw. besonders vorteilhaft in einen auch als Transceiver bezeichneten kombinierten Sende-/Empfänger integriert werden und erlaubt neben der Kalibrierung des Quadraturmodulators der Sendeeinrichtung vermöge der erfindungsgemäßen zweiten Korrekturvorrichtung auch eine Kalibrierung eines in dem Empfangszweig des Transceivers vorgesehenen Quadraturdemodulators.
Besonders vorteilhaft ist ein Ausgang des dem Quadraturdemodulator zugeordneten Filtermittels verbindbar mit einem der Rückkopplungszweige. Hierdurch ist die Möglichkeit gegeben, in den Rückkopplungszweigen vorhandene Komponenten wie beispielsweise Amplitudendetektoren oder Filtermittel sowohl zur Kalibrierung des Quadraturmodulators als auch zur Kalibrierung des Quadraturdemodulators einzusetzen, wodurch eine besonders effiziente Ausnutzung dieser Komponenten gegeben ist. Die dem Quadraturdemodulator zugeordnete zweite Korrektureinheit kann ausgangsseitig auch direkt mit einem der Rückkopplungszweige verbindbar sein, um die Auswertung des korrigierten komplexen Ausgangssignals durch den Rückkopplungszweig zu ermöglichen.
Eine Mehrfachnutzung der in den Rückkopplungszweigen vorhandenen Komponenten wird in erfindungsgemäßer Weise besonders vereinfacht durch mindestens einen in einem der Rückkopplungszweige vorgesehenen Multiplexer. Ein derartiger Multiplexer kann bspw. wahlweise einen Ausgang eines Amplitudendetektors oder Filters des betreffenden Rückkopplungszweigs oder den Ausgang des dem Quadraturdemodulator zugeordneten Filtermittels oder der zweiten Korrektureinheit mit einem weiteren Amplitudendetektor des Rückkopplungszweiges verbinden. Generell kann ein derartiger Multiplexer in an sich bekannter Weise zur Selektion verschiedener Eingangssignale eines Amplitudendetektors oder eines Filters verwendet werden.
Besonders vorteilhaft ist auch der weitere Amplitudendetektor ausgangsseitig des Multiplexers als logarithmischer Detektor ausgebildet.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die erste und/oder zweite Korrekturvorrichtung eine erste Korrektureinheit zur Korrektur eines Offsets mindestens einer Komponente des komplexen Eingangssignals beziehungsweise Ausgangssignals aufweist. Durch eine derartige Offset-Korrektur können bspw. Unsymmetrien hinsichtlich der Scheitelwerte der Signalkomponenten eines in dem Quadraturmodulator bzw. in dem Quadraturdemodulator zur Modulation bzw. Demodulation verwendeten Lokaloszillatorsignals eliminiert werden, wodurch beispielsweise der local oscillator leakage – Effekt verringert wird.
Bei einer weiteren sehr vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems ist vorgesehen, dass die erste und/oder zweite Korrekturvorrichtung eine zweite Korrektureinheit zur Beeinflussung einer Phase und/oder einer Amplitude des komplexen Eingangssignals bzw. Ausgangssignals aufweist. Die zweite Korrekturvorrichtung ermöglicht demgemäß eine Korrektur der komplexen Signale, die bspw. in Form einer Drehung, einer Streckung oder auch einer kombinierten Drehstreckung eines auch als komplexe Zahl aufzufassenden Signalwerts des komplexen Signals erfolgen kann.
Besonders vorteilhaft sind einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems zufolge Parameter der ersten und/oder zweiten Korrekturvorrichtung durch eine/die Steuereinheit einstellbar, wobei die Einstellung der Parameter vorzugsweise in Abhängigkeit von Rückkopplungssignalen erfolgt, die mittels des bzw. der Rückkopplungszweige bestimmbar sind. Dadurch ist der Aufbau eines Regelkreises möglich, um die aufgrund nichtidealer Verhältnisse auftretenden Fehler bei der Signalverarbeitung wie z.B. der Quadraturmodulation und dergleichen zu kompensieren.
Eine weitere Steigerung der Präzision bei der Kalibrierung von Komponenten mittels des erfindungsgemäßen Systems ist dadurch erzielbar, dass Filtermittel vorgesehen sind zur Filterung der von dem Testsignalgenerator bereitgestellten Testsignale. Diese Filtermittel begrenzen den Frequenzbereich der von dem Testsignalgenerator bereitgestellten Testsignale entsprechend ihren Parametern und gleichen somit etwaige Toleranzen bei den von dem Testsignalgenerator bereitgestellten Testsignalen bzw. dem Testsignalgenerator aus.
Als eine weitere Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren gemäß Patentanspruch 14 angegeben. Das erfindungsgemäße Betriebsverfahren ist gekennzeichnet durch einen auf den ersten Abgleichprozess zur Offsetkalibrierung folgenden zweiten Abgleichprozess, der die nachstehend aufgeführten Schritte aufweist:

– Ausgeben eines Testsignals mit einer vorgebbaren ersten Frequenz bzw. Mittenfrequenz durch einen Testsignalgenerator als komplexes Eingangssignal an die Korrekturvorrichtung,
– Ermitteln eines Hüllkurvensignals des aus dem Testsignal gebildeten Quadratursignals durch einen Amplitudendetektor, der in einem mit dem Ausgang des Quadraturmodulators verbindbaren Rückkopplungszweig vorgesehen ist,
– Filtern des ermittelten Hüllkurvensignals,
– Auswerten des gefilterten Hüllkurvensignals durch eine Steuereinheit,
– Einstellen mindestens eines Parameters einer zweiten in der Korrekturvorrichtung vorgesehenen Korrektureinheit zur Beeinflussung einer Phase und/oder einer Amplitude des komplexen Eingangssignals so, dass das gefilterte Hüllkurvensignal einen vorgebbaren Schwellwert unterschreitet.

Das erfindungsgemäße Betriebsverfahren ist besonders gut geeignet zur Kalibrierung eines Quadraturmodulators hinsichtlich einer bestmöglichen Spiegelfrequenzunterdrückung bei der Verarbeitung eines ihm als Eingangssignal zugeführten Bandpasssignals. Derartige Signale werden u.a. in Transceivern verarbeitet, die in einem Zwischenfrequenzbereich mit verhältnismäßig geringen Frequenzen (near zero intermediate frequency) arbeiten.
Bei der Modulation eines derartigen, dem Quadraturmodulator eingangsseitig zugeführten Bandpasssignals kann es z.B. aufgrund von Unsymmetrien bezüglich der die einzelnen Signalkomponenten verarbeitenden Komponenten des Quadraturmodulators dazu kommen, dass ein tatsächlich erhaltenes Quadratursignal am Ausgang des Quadraturmodulators neben einem ersten, erwünschten Frequenzband, das dem um die Lokaloszillatorfrequenz des Quadraturmodulators auf der Frequenzachse verschobenen Bandpasssignal entspricht, auch ein weiteres, an sich unerwünschtes Frequenzband erhält.
Ein derartiges, unerwünschtes Frequenzband wird durch das erfindungsgemäße Ermitteln eines Hüllkurvensignals und die anschließende Filterung des Hüllkurvensignals sowie eine Auswertung des gefilterten Hüllkurvensignals durch die Steuereinheit erkannt. Ferner kann durch eine entsprechende Auswahl bzw. Einstellung von Parametern der zweiten Korrektureinheit das komplexe Eingangssignal so vorverzerrt werden, dass sich die tatsächlich vorhandenen Unsymmetrien in dem Quadraturmodulator sowie weitere Störeinflüsse nur noch in abgeschwächter Weise auf den Prozess der Quadraturmodulation auswirken oder sogar völlig eliminiert werden. Dadurch können gezielt unerwünschte Frequenzbänder in dem Quadratursignal unterdrückt werden.
Besonders vorteilhaft besteht das Filtern des Hüllkurvensignals in einer Bandpassfilterung, wobei für die Bandpassfilterung eine Mittenfrequenz gewählt wird, die etwa im Bereich der doppelten Frequenz bzw. Mittenfrequenz des verwendeten Testsignals liegt.
Bei einer Ermittlung des Hüllkurvensignals des aus dem Testsignal gebildeten Quadratursignals wird neben einem Trägersignal, das im wesentlichen von dem erwünschten Frequenzband des quadraturmodulierten Signals herrührt, auch ein an sich unerwünschtes Bandpasssignal erhalten, das im wesentlichen von dem an sich unerwünschten Bandpasssignal des quadraturmodulierten Signals herrührt. Da es sich hierbei insbesondere um eine Spiegelfrequenz des quadraturmodulierten Signals handelt, weist das unerwünschte Bandpasssignal des Hüllkurvensignals eine Mittenfrequenz auf, die etwa der doppelten Frequenz bzw. Mittenfrequenz des Testsignals entspricht. Durch die vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Bandpassfilterung wird vorzugsweise nur derjenige Spektralanteil des Hüllkurvensignals selektiert, der von dem unerwünschten zweiten Frequenzband des quadraturmodulierten Signals herrührt. Weitere, ebenfalls unerwünschte Signalanteile wie z.B. Rauschen oder andere prinzipiell ebenfalls störende Modulationsprodukte werden dadurch vorteilhaft von dem erfindungsgemäßen Kalibrierungsvorgang ausgeschlossen, wodurch eine präzisere Kalibrierung des Quadraturmodulators insbesondere hinsichtlich der Unterdrückung des an sich unerwünschten zweiten Frequenzbandes bzw. der Spiegelfrequenz möglich ist.
Bei einer weiteren sehr vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass während des zweiten Abgleichprozesses vorzugsweise nacheinander mehrere Testsignale mit jeweils unterschiedlicher Frequenz bzw. Mittenfrequenz ausgegeben werden, und dass für jede Frequenz ein entsprechender Satz von Parametern ermittelt wird. Damit ist sowohl die Offsetkorrektur als auch die Kalibrierung hinsichtlich der Unterdrückung von unerwünschten Frequenzbändern wie bspw. Spiegelfrequenzen entsprechend der vorliegenden Erfindung für mehrere unterschiedliche Betriebsfrequenzbereiche möglich. Bspw. können Kommunikationssysteme, die wechselweise ein oberes oder auch ein unteres Seitenband zur Datenübertragung verwenden, hinsichtlich beider Seitenbänder derart kalibriert werden, dass sie jeweils eine optimale Unterdrückung des jeweils nicht verwendeten anderen Seitenbandes bei der Quadraturmodulation aufweisen.
Eine weitere sehr vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist durch einen weiteren Abgleichprozess mit den folgenden Verfahrensschritten gekennzeichnet:

– Zuführen des aus dem Testsignal gebildeten Quadratursignals zu einem Quadraturdemodulator, wobei an einem Ausgang des Quadraturdemodulators als Ausgangssignal ein demoduliertes Testsignal erhalten wird,
– Bilden eines korrigierten demodulierten Testsignals mittels einer dem Quadraturdemodulator zugeordneten zweiten Korrektureinheit zur Beeinflussung einer Phase und/oder einer Amplitude des demodulierten Testsignals,
– Ermitteln eines Hüllkurvensignals des korrigierten demodulierten Testsignals durch einen Amplitudendetektor,
– Auswerten des ermittelten Hüllkurvensignals durch die Steuereinheit,
– Einstellen mindestens eines Parameters der zweiten Korrektureinheit so, dass das ermittelte Hüllkurvensignal einen vorgebbaren Schwellwert unterschreitet.

Besonders vorteilhaft wird der vorstehend beschriebene weitere Abgleichprozess nach einem erfolgreichen Abgleich bzw. nach einer erfolgreichen Kalibrierung des erfindungsgemäßen Systems hinsichtlich des Quadraturmodulators durchgeführt. In diesem Fall ist gewährleistet, dass das von dem Quadraturmodulator aus dem ihm zugeführten Testsignal gebildete Quadratursignal nur minimale Verzerrungen bzw. Unsymmetrien aufweist, bspw. in Form eines unerwünschten Seitenbandes.
Ein derartiges Quadratursignal wird erfindungsgemäß bspw. über eine schaltbare Verbindung dem Quadraturdemodulator eingangsseitig zugeführt, woraufhin an einem Ausgang des Quadraturdemodulators als Ausgangssignal ein demoduliertes Testsignal erhalten wird. Dem Quadraturdemodulator ist vorteilhaft eine zweite Korrektureinheit nachgeordnet, die aus dem demodulierten Testsignal ein korrigiertes demoduliertes Testsignal bildet. Die Bildung des korrigierten demodulierten Testsignals erfolgt in derselben Weise, wie sie bereits unter Bezug auf die zweite Korrektureinheit vorgesehen ist, die dem Quadraturmodulator zugeordnet ist.
Dementsprechend wird in analoger Weise auch für das korrigierte demodulierte Testsignal ein Hüllkurvensignal ermittelt, das durch die Steuereinheit des erfindungsgemäßen Systems ausgewertet wird, woraus bspw. Rückschlüsse auf eine nicht optimale Quadraturdemodulation durch den Quadraturdemodulator gezogen werden können. In diesem Fall kann durch die Steuereinheit mindestens ein Parameter der zweiten Korrektureinheit so eingestellt beziehungsweise verändert werden, dass das ermittelte Hüllkurvensignal den zu erreichenden Vorgaben entspricht bzw. im Falle eines unerwünschten Frequenzbandes minimiert wird.
Bei einer weiteren sehr vorteilhaften erfindungsgemäßen Verfahrensvariante wird der Steuereinheit durch einen in dem Rückkopplungszweig vorgesehenen Multiplexer wahlweise ein gefiltertes Hüllkurvensignal des Quadraturmodulators oder das korrigierte demodulierte Testsignal des Quadraturdemodulators zugeführt. Das Ausgangssignal des Multiplexers wird vorteilhaft einem vorzugsweise logarithmischen Amplitudendetektor zugeführt, um hieraus ein Rückkopplungssignal zur Auswertung durch die Steuereinheit zu erhalten.
Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung bzw. in der Zeichnung.
In der Zeichnung zeigt:
1 ein schematisches Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kalibrierungssystems,
2 eine Detailansicht des Kalibrierungssystems aus 1,
3 eine vereinfachte spektrale Darstellung von durch das Kalibrierungssystem verarbeiteten Signalen, und
4 ein Flussdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Das vereinfachte Blockschaltbild gemäß 1 gibt eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kalibrierungssystems 100 zur Kalibrierung eines Quadraturmodulators 200 an. Die Komponenten des erfindungsgemäßen Kalibrierungssystems 100 sind von einer gestrichelten Linie umgeben, während der Quadraturmodulator 200 selbst und ein ihm nachgeschalteter Verstärker nicht Bestandteil des erfindungsgemäßen Kalibrierungssystems 100 und mit diesem beispielsweise über schaltbare Verbindungen (nicht abgebildet) verbindbar sind.
Das erfindungsgemäße Kalibrierungssystem 100 weist einen Testsignalgenerator 130 auf, der an seinem Ausgang bekannte Testsignale ausgibt, die eine In-Phase-Komponente It sowie eine Quadraturkomponente Qt aufweisen. Das erfindungsgemäße Kalibrierungssystem 100 weist ferner eine erste Korrekturvorrichtung 110 auf, die ein ihr eingangsseitig zugeführtes komplexes Eingangssignal in ein korrigiertes komplexes Eingangssignal Ik, Qk umwandelt. Sofern der erfindungsgemäße Testsignalgenerator 130 – wie in 1 abgebildet – mit dem Eingang der ersten Korrekturvorrichtung 110 verbunden ist, wandelt die Korrekturvorrichtung 110 entsprechend die Testsignale It, Qt in korrigierte Testsignale Ik, Qk um.
Für einen außerhalb der erfindungsgemäßen Kalibrierung durchgeführten Normalbetrieb des Quadraturmodulators 200 wird der zwischen dem Testsignalgenerator 130 und der Korrekturvorrichtung 110 befindliche Schalter S1 geöffnet, so dass fortan nicht mehr die Testsignale It, Qt an dem Eingang der Korrekturvorrichtung 110 anliegen, sondern Eingangssignale I, Q (nicht in 1 abgebildet) bei denen es sich bspw. um ein in komplexer Form vorliegendes Nutzsignal handelt.
In dem Normalbetrieb wird ferner ein von dem Quadraturmodulator 200 an seinem Ausgang 200b zur Verfügung gestelltes Quadratursignal qs an den nicht näher bezeichneten nachgeordneten Leistungsverstärker ausgegeben, das nach entsprechender Verstärkung bspw. einem nicht in 1 abgebildeten Antennensystem zugeführt werden kann.
Während des Normalbetriebs ist auch der zweite Schalter S2 geöffnet, der einem durch eine strichpunktierte Linie angedeuteten Rückkopplungszweig 120a des erfindungsgemäßen Kalibrierungssystems 100 zugeordnet ist, und der diesen während der erfindungsgemäßen Kalibrierung mit dem Ausgang 200b des Quadraturmodulators 200 verbindet. Dieser Zustand ist in 1 abgebildet.
Der Rückkopplungszweig 120a weist einen Amplitudendetektor 121a auf, der eine Hüllkurvendemodulation des ihm über den Schalter S2 zugeführten Quadratursignals qs vornimmt, wodurch an einem Ausgang des Amplitudendetektors 121a ein Hüllkurvensignal qsh des Quadratursignals qs erhalten wird. Das Hüllkurvensignal qsh wird dem erfindungsgemäß ebenfalls in dem Rückkopplungszweig 120a angeordneten Filter 122a, bei dem es sich vorzugsweise um einen Bandpassfilter handelt, zugeführt. Nach einer entsprechenden Bandpassfilterung des Hüllkurvensignals qsh steht an dem Ausgang des Bandpassfilters 122a ein bandpassgefiltertes Hüllkurvensignal qshb zur Verfügung.
Das bandpassgefilterte Hüllkurvensignal qshb wird erfindungsgemäß dazu ausgenutzt, um aufgrund von Unsymmetrien in dem Quadraturmodulator 200 und anderen Störungen entstehende unerwünschte Signalanteile des Quadratursignals qs gezielt zu erkennen und durch eine Anpassung von Parametern der Korrekturvorrichtung 110 eine Verzerrung des dem Quadraturmodulator 200 zugeführten komplexen Signals Ik, Qk zu bewirken, die eine Kompensation der unerwünschten Signalanteile in dem Quadratursignal qs zur Folge hat.
Die erfindungsgemäße Filterung durch den Filter 122a erlaubt hierbei vorteilhaft eine selektive Optimierung der von der Korrekturvorrichtung 110 bewirkten Verzerrung hinsichtlich bestimmter Frequenzanteile des Quadratursignals qs.
Eine Steuerung des erfindungsgemäßen Kalibriervorgangs und die Einstellung der Parameter der Korrekturvorrichtung 110 kann bspw. durch eine dem Quadraturmodulator 200 zugeordnete, bereits vorhandene Steuereinheit erfolgen, die nicht in 1 abgebildet ist. Einer derartigen Steuereinheit kann hierzu bspw. das bandpassgefilterte Hüllkurvensignal qshb zugeführt sein, und die Steuereinheit kann durch entsprechende, nicht in 1 abgebildete Steuerleitungen den Zustand der Schalter S1, S2 steuern sowie die Parameter der ersten Korrekturvorrichtung 110 beeinflussen.
Alternativ weist das Kalibrierungssystem 100 eine eigene Steuereinheit auf, die aus der nachstehend näher beschriebenen Detailansicht der 2 ersichtlich und mit dem Bezugszeichen 140 versehen ist.
Neben den bereits unter Bezugnahme auf 1 beschriebenen Komponenten des erfindungsgemäßen Kalibrierungssystems 100 ist aus 2 ferner ein später näher beschriebener Filter 131 ersichtlich, der dem Testsignalgenerator 130 nachgeschaltet ist.
Der Ausgang des Filters 131 ist über den bereits beschriebenen Schalter S1, der ebenso wie die weiteren Schalter S2, S3 über die Steuereinheit 140 steuerbar ist, mit der erfindungsgemäßen Korrekturvorrichtung 110 verbindbar und führt dieser bei geschlossenem Schalter S1 ein durch den Filter 131 gefiltertes Testsignal zu, das nachfolgend als komplexes Eingangssignal I, Q bezeichnet wird.
Die Korrekturvorrichtung 110 wandelt das ihr zugeführte komplexe Eingangssignal I, Q um und gibt es in Form eines korrigierten Signals Ik, Qk (vgl. 1) an den zu kalibrierenden Quadraturmodulator 200 aus.
Ausgangsseitig ist der Quadraturmodulator 200 wie bereits unter Bezugnahme auf 1 beschrieben über einen zweiten Schalter S2 verbindbar mit nunmehr zwei Rückkopplungszweigen 120a, 120b, deren Komponenten in 2 jeweils durch eine strichpunktierte Linie umgeben sind.
Die in 2 abgebildete Variante des erfindungsgemäßen Kalibrierungssystems weist ferner einen dritten Schalter S3 auf, über den der Ausgang 200b des Quadraturmodulators 200 auch mit einem Eingang 300a eines Quadraturdemodulators 300 verbindbar ist.
Der Quadraturdemodulator 300 befindet sich bspw. in einem Empfangszweig eines Transceivers, der auch den bereits beschriebenen Quadraturmodulator 200 aufweist.
In Analogie zu der dem Quadraturmodulator 200 eingangsseitig zugeordneten Korrekturvorrichtung 110 ist dem Quadraturdemodulator 300 ausgangsseitig eine zweite Korrekturvorrichtung 111 zugeordnet. Der zweiten Korrekturvorrichtung 111 ist ein Filter 305 nachgeordnet, bei dem es sich vorzugsweise um einen Bandpassfilter handelt, der zur Selektion eines bestimmten Frequenzbandes des von dem Quadraturdemodulator 300 gelieferten Ausgangssignals dient.
Ein an dem Filter 305 ausgangsseitig verfügbares gefiltertes Ausgangssignal ist bei dem erfindungsgemäßen Kalibrierungssystem 100 dem Multiplexer 123a des ersten Rückkopplungszweigs 120a zugeführt. Auf diese Weise ist es möglich, alternativ entweder ein durch die Komponenten 121a, 122a verarbeitetes Quadratursignal qs des Quadraturmodulators 200 oder das gefilterte Ausgangssignal des Filters 305 zur weiteren Signalverarbeitung in dem Rückkopplungszweig 120a auszuwählen. Die Steuerung des Multiplexers 123a erfolgt durch die Steuereinheit 140.
Wie aus 2 ersichtlich, weist die erste Korrekturvorrichtung 110 eine erste Korrektureinheit 116 sowie eine zweite Korrektureinheit 115 auf.
Die erste Korrektureinheit 116 umfasst vorliegend zwei Addierer, wobei jeder Addierer die Addition einer von der Korrektureinheit 116 verarbeiteten Komponente I, Q des komplexen Signals mit einem der jeweiligen Komponente zugeordneten Parameter c0, d0 ermöglicht. Die Parameter c0, d0 sind durch die Steuereinheit 140 vorgebbar. Damit ermöglicht die erste Korrektureinheit 116 der Korrekturvorrichtung 110 einen Offset-Abgleich des dem Quadraturmodulator 200 zugeführten komplexen Signals. Der Offset-Abgleich kann insbesondere zur Verringerung des local oscillator leakage – Effekts eingesetzt werden.
Bei der zweiten Korrektureinheit 115 handelt es sich um einen Funktionsblock, der die Beeinflussung einer Phase und/oder einer Amplitude des bearbeiteten komplexen Signals I, Q ermöglicht. Beispielhaft weist jeder einer Komponente I, Q des komplexen Signals zugeordnete Teil der zweiten Korrektureinheit 115 zwei Multiplizierer und einen Addierer auf, die zur Bildung eines komplexen Ausgangssignals der zweiten Korrektureinheit 115 in Abhängigkeit des ihr zugeführten komplexen Eingangssignals I, Q verwendet werden.
Die Multiplizierer fuhren wie aus 2 ersichtlich eine Multiplikation der ihnen jeweils zugeordneten Eingangsgröße mit den Faktoren –a0, a0, –b0, b0 durch, während die Addierer die jeweils drei ihnen zugeordneten Eingangssignale addieren, um das entsprechende Ausgangssignal zu erhalten.
Ausgehend von einem bestimmten Eingangssignal I1, Q1 wird auf diese Weise an dem Ausgang der zweiten Korrektureinheit 115 ein Ausgangssignal I2 erhalten, für das gilt: I2 = I1(1 + a0) – b0·Q1,
Analog ergibt sich für das der Quadraturkomponente entsprechende Ausgangssignal Q2 der zweiten Korrektureinheit 115: Q2 = Q1(1 – a0) + b0·I1.
Insgesamt lässt sich durch die zweite Korrektureinheit 115 eine Verzerrung des Eingangssignals I, Q erzielen, die als eine Drehung, eine Streckung und/oder eine Drehstreckung einer komplexen Zahl bzw. eines Punkts in der komplexen Zahlenebene interpretiert werden kann, der einen jeweiligen Signalwert des komplexen Signals I, Q darstellt.
Durch geeignete Wahl der Parameter a0, b0 können ggf. vorhandene Unsymmetrien in dem Quadraturmodulator 200 sowie in den weiteren signalverarbeitenden Komponenten eines Sendepfades des den Quadraturmodulator 200 enthaltenden Transceivers kompensiert werden.
Neben der in 2 beispielhaft abgebildeten Struktur der Korrektureinheit 115 sind auch andere Ausführungsformen denkbar, die eine geeignete Verzerrung des komplexen Signals I, Q und damit die Kompensation von Störgrößen erlauben.
Der dem Quadraturdemodulator 300 zugeordnete Funktionsblock 111 ist ausgebildet wie die zweite Korrekturvorrichtung 115 des Quadraturmodulators 200, d.h. im Unterschied zu der ersten Korrekturvorrichtung 110 ist dem Quadraturdemodulator 300 keine Offset-Korrektureinheit 116 zugeordnet.
Der erste Rückkopplungszweig 120a des erfindungsgemäßen Kalibrierungssystems 100 weist eingangsseitig einen Amplitudendetektor 121a auf, der wie bereits beschrieben über den Schalter S2 mit dem Ausgang 200b des Quadraturmodulators 200 verbindbar ist. Bei dem Amplitudendetektor 121a handelt es sich vorzugsweise um einen linearen Amplitudendetektor, der bspw. in Form einer Halbleiterdiode und eines hierzu in Serie geschalteten Ohmwiderstands realisierbar ist.
Der Amplitudendetektor 121a bildet aus dem ihm eingangsseitig zugeführten Quadratursignal qs ein entsprechendes Hüllkurvensignal.
Wie aus 2 ersichtlich, wird das Hüllkurvensignal anschließend dem Bandpassfilter 122a zugeführt, der einen interessierenden Frequenzbereich des Hüllkurvensignals selektiert und an den bereits beschriebenen Multiplexer 123a weiterleitet. Dem Multiplexer 123a nachgeschaltet ist ein weiterer Detektor, bei dem es sich vorzugsweise um einen logarithmischen Amplitudendetektor 124a handelt. Der logarithmische Amplitudendetektor 124a bildet aus dem ihm durch den Multiplexer 123a zugeführten Eingangssignal ein entsprechendes, vorliegend auch als Rückkopplungssignal VIM bezeichnetes Ausgangssignal, das der Steuereinheit 140 zur Auswertung zugeleitet wird.
Neben dem ersten Rückkopplungszweig 120a ist bei der in 2 abgebildeten Variante des erfindungsgemäßen Kalibrierungssystems 100 ein weiterer Rückkopplungszweig 120b vorgesehen. Der zweite Rückkopplungszweig 120b weist einen vorzugsweise logarithmischen Amplitudendetektor 121b auf, der in der bereits beschriebenen Weise ebenfalls über den zweiten Schalter S2 mit dem Ausgang 200b des Quadraturmodulators 200 verbindbar ist. Der Amplitudendetektor 121b führt eine Hüllkurvendetektion des Quadratursignals qs durch und leitet ein hieraus erhaltenes Hüllkurvensignal als Rückkopplungssignal VOF ebenfalls zur Auswertung an die Steuereinheit 140 weiter.
Nachstehend ist das erfindungsgemäße Kalibrierungsverfahren unter Bezugnahme auf das in 4 angegebene Flussdiagramm näher erläutert.
In einem ersten Schritt 410 des erfindungsgemäßen Kalibrierungsverfahrens wird zunächst ein erster Abgleichprozess durchgeführt, der einen Offset-Abgleich mittels der ersten Korrektureinheit 116 zum Gegenstand hat.
Für den Offset-Abgleich der ersten Korrektureinheit 116 wird dem Quadraturmodulator 200 kein zu modulierendes Signal zugeführt. Dies kann beispielsweise dadurch bewerkstelligt werden, dass der Testsignalgenerator 130 kein Testsignal bzw. komplexes Eingangssignal I, Q ausgibt. Alternativ hierzu kann der steuerbare Schalter S1 durch die Steuereinheit 140 auch in einen Schaltzustand versetzt werden, bei dem die Korrekturvorrichtung 110 weder mit dem Testsignalgenerator 130 bzw. dessen Filter 131 noch mit einer Nutzsignalquelle verbunden ist.
In dieser Situation liegt an einem Eingang 200a des Quadraturmodulators 200 allenfalls ein an sich unerwünschtes Signal an, das aufgrund einer z.B. kapazitiven Kopplung zwischen einem nicht abgebildeten Lokaloszillator des Quadraturmodulators 200 bzw. den entsprechenden Lokaloszillatorsignaleingängen loi, loq des Quadraturmodulators 200 und dem Eingang 200a für das Nutzsignal auftritt und dementsprechend dieselbe Frequenz aufweist wie das Signal des Lokaloszillators.
Das unerwünschte Signal an dem Eingang 200a wird durch den Quadraturmodulator 200 entsprechend moduliert, wodurch sich an dem Ausgang 200b des Quadraturmodulators 200 ein Quadratursignal ergibt, das ein Trägersignal aufweist. Das Trägersignal ist ein Maß für das Überkoppeln des Lokaloszillatorsignals auf den Eingang 200a und wird durch den logarithmischen Amplitudendetektor 121b des Rückkopplungszweigs 120b detektiert und in Form des Rückkopplungssignals VOF an die Steuereinheit 140 weitergeleitet. Die Steuereinheit 140 verändert daraufhin die Parameter c0, d0 der Offset-Korrektureinheit 116 derart, dass der beschriebene Gleichanteil minimal wird. In diesem Zustand kann von einer bestmöglichen Kompensation des local oscillator leakage – Effekts ausgegangen werden.
Generell wird für den Offset-Abgleich des ersten Abgleichprozesses 410 für die Parameter a0, b0 der zweiten Korrektureinheit 115 entweder ein Wert von Null angenommen bzw. eingestellt oder ein zuvor ermittelter, besserer Wert.
Anschließend an den ersten Abgleichprozess 410 wird erfindungsgemäß als zweiter Schritt 420 (4) ein weiterer Abgleichprozess durchgeführt, bei dem die Parameter a0, b0 der zweiten Korrektureinheit 115 sukzessive verändert werden und die sich hierbei ergebenden Rückkopplungssignale der beiden Rückkopplungszweige 120a, 120b durch die Steuereinheit 140 ausgewertet werden.
Durch die Modifikation der Parameter a0, b0 ist es insbesondere möglich, ein aufgrund von Unsymmetrien in dem Quadraturmodulator 200 entstehendes unerwünschtes zweites Frequenzband innerhalb des Quadratursignals weitgehend zu eliminieren. Hierzu wird die zweite Korrektureinheit 116 vorzugsweise mit den zuvor in dem ersten Abgleichprozess 410 ermittelten Parametern c0, d0 betrieben.
Weitere Einzelheiten zu dem zweiten Abgleichprozess 420 sind nachstehend unter Bezugnahme auf die in 3 abgebildeten Spektren angegeben.
Eine erste Spektrallinie s_1 repräsentiert hierbei ein von dem Testsignalgenerator 130 (2) erzeugtes Testsignal bzw. das entsprechend von dem Filter 131 gefilterte Testsignal. Ebenfalls in 3 abgebildet ist eine Spektrallinie s_2, die einem durch das Lokaloszillatorsignal gebildeten Trägersignal entspricht und dementsprechend bei der Frequenz LO aufgetragen ist. Aufgrund der Quadraturmodulation des Testsignals befindet sich dessen Spektrallinie s_1 in einem Frequenzabstand TS von der Frequenz LO des Lokaloszillatorsignals, d.h. bei einer Frequenz LO+TS.
Ein an sich unerwünschtes Frequenzband bzw. Signal s_3 befindet sich wie aus 3 ersichtlich bei der Frequenz LO–TS. Hierbei handelt es sich um die dem Testsignal zugehörige Spiegelfrequenz, die aufgrund von Unsymmetrien in dem Quadraturmodulator 200 bzw. aufgrund sonstiger Störeinflüsse auftritt.
Ebenfalls in 3 abgebildet ist eine Spektrallinie s_4, die stellvertretend für nichtlineare Verzerrungen im Quadraturmodulator aufgeführt und bei der Frequenz LO–3·TS aufgetragen ist, jedoch erst später näher beschrieben wird.
Neben den vier vorstehend diskutierten Spektrallinien s_1 bis s_4, die sich bei einer Quadraturmodulation des Testsignals durch den realen Quadraturmodulator 200 ergeben, und von denen allein die dem gewünschten Seitenband entsprechende Spektrallinie s_1 weiterverarbeitet, insbesondere übertragen werden soll, zeigt 3 auch noch weitere Spektrallinien s_1' bis s_4', wie sie bei einer Hüllkurvendemodulation des Quadratursignals qs erhalten werden, und die mit den Spektrallinien s_1 bis s_4 des Quadratursignals korrespondieren.
D.h., an dem Ausgang des Amplitudendetektors 121a liegt ein Signal an, das die vier weiteren Spektrallinien s_1' bis s_4' in einem Frequenzbereich von 0 bis 4·TS aufweist.
Um den Prozess der Quadraturmodulation insbesondere im Hinblick auf die Unterdrückung des unerwünschten Seitenbands s_3 in der Spiegelfrequenzlage, d.h. bei der Frequenz LO–TS, zu optimieren, ist der erfindungsgemäße Rückkopplungszweig 120a vorgesehen. Nach der vorstehend beschriebenen Hüllkurvendemodulation wird in dem Rückkopplungszweig 120a durch den Bandpassfilter 122a vorteilhaft die der Spiegelfrequenz entsprechende Spektrallinie s_3' bei der Frequenz 2·TS aus dem Hüllkurvensignal selektiert und durch den Multiplexer 123a an den weiteren Amplitudendetektor 124a weitergleitet. Der weitere Amplitudendetektor 124a bildet hieraus ein Rückkopplungssignal VIM, dessen Wert proportional ist zu der Amplitude der Spektrallinie s_3', d.h. das Rückkopplungssignal VIM stellt ein Maß für die Spiegelfrequenzunterdrückung dar.
Unter Auswertung des Rückkopplungssignals VIM verändert die Steuereinheit 140 schließlich die Parameter a0, b0 der zweiten Korrektureinheit 115 so lange, bis das Rückkopplungssignal VIM minimal ist, d.h., bis eine optimale Spiegelfrequenzunterdrückung gewährleistet ist.
Neben einer Auswahl der Parameter a0, b0 hinsichtlich einer maximalen Spiegelfrequenzunterdrückung kann die Amplitude des Testsignalgenerators 130 genügend groß gewählt werden, da die evtl. entstehenden nichtlinearen Verzerrungen im Quadraturmodulator 200, vgl. z.B. die Spektrallinie s_4, in dem Bandpassfilter 122a unterdrückt werden.
Ebenso wie die Parameter c0, d0 der zweiten Korrektureinheit 116 werden die einmal ermittelten Parameter a0, b0 der ersten Korrektureinheit 115 gespeichert, beispielsweise in einem nichtflüchtigen Speicher (nicht gezeigt) der Steuereinheit 140. Nach Beendigung der erfindungsgemäßen Kalibrierung können diese Parameter in dem Normalbetrieb des Quadraturmodulators 200 verwendet werden, wodurch ein minimaler local oscillator leakage – Effekt und eine maximale Spiegelfrequenzunterdrückung gewährleistet sind.
Sobald die ersten beiden Abgleichprozesse 410, 420 erfolgreich abgeschlossen worden sind, findet in einem weiteren Schritt 430, vgl. 4, eine Kalibrierung des Quadraturdemodulators 300 statt. Hierzu wird der steuerbare Schalter S3 durch die Steuereinheit 140 geschlossen, so dass dem Quadraturdemodulator 300 das von dem Quadraturmodulator 200 ausgegebene, modulierte Testsignal eingangsseitig zugeführt wird.
Ein entsprechend demoduliertes komplexes Ausgangssignal I', Q' wird an einem Ausgang 300b des Quadraturdemodulators 300 erhalten und der bereits beschriebenen zweiten Korrektureinheit 111 an ihrem Eingang 111a zugeführt.
Während des dritten Kalibrierungsschritts 430 werden die Parameter der zweiten Korrektureinheit 111 durch die Steuereinheit 140 ebenso wie die Parameter a0, b0 der zweiten Korrektureinheit 115 der ersten Korrekturvorrichtung 110 sukzessive verändert, um das vorgebbare Abgleichziel zu erreichen.
Die Erreichung des Abgleichziels kann vorteilhaft durch den Rückkopplungszweig 120a überwacht werden, der bereits für den Abgleich des Quadraturmodulators 200 bezüglich der Speiegelfrequenzunterdrückung verwendet worden ist. Hierzu wird der Multiplexer 123a z.B. von der Steuereinheit 140 so eingestellt, dass er das am Ausgang 305b des Filters 305 verfügbare Signal an den Amplitudendetektor 124a weiterleitet, der wiederum sein Ausgangssignal als Rückkopplungssignal VIM an die Steuereinheit 140 ausgibt.
Bei dem an dem Ausgang 305b des Filters 305 verfügbaren Signal handelt es sich um ein durch die Korrektureinheit 111 gebildetes korrigiertes komplexes Ausgangssignal Ik', Qk', das zusätzlich durch den Filter 305 bandpassgefiltert ist. Der Filter 305 ist vorzugsweise so konfigurierbar, dass seine Mittenfrequenz wahlweise ein oberes bzw. ein unteres Seitenband des demodulierten Testsignals bzw. eines empfangenen Signals durchlässt. Durch geeignete Wahl der Mittenfrequenz im Bereich der jeweils unerwünschten Spiegelfrequenz kann sichergestellt werden, dass dem Amplitudendetektor 124a nur diejenigen Spektralanteile zugeführt werden, die mit der unerwünschten Spiegelfrequenz korrelieren. In diesem Fall ist das Abgleichziel wiederum die Minimierung des Rückkopplungssignals VIM.
Generell können die vorstehend beschriebenen Verfahrens- bzw. Abgleichschritte 410, 420, 430 auch nacheinander für verschiedene Frequenzen beziehungsweise Mittenfrequenzen des von dem Testsignalgenerator 130 ausgegebenen komplexen Testsignals durchgeführt werden, um einen Abgleich des Quadraturmodulators 200 und des Quadraturdemodulators 300 für verschiedene Frequenzen zu ermöglichen. Hierbei wird für jeden der untersuchten Frequenzbereiche ein entsprechender Satz von Parametern für die Korrekturvorrichtungen 110, 111 erhalten.
Obwohl das erfindungsgemäße Kalibrierungssystem 100 besonders vorteilhaft sowohl zur Kalibrierung von Quadraturmodulatoren 200 als auch von Quadraturdemodulatoren 300 einsetzbar ist und aufgrund der Mehrfachnutzung von Rückkopplungszweigen 120a mithilfe des Multiplexers 123a nur einen geringen Mehraufwand zur Kalibrierung beider Komponenten 200, 300 anstelle z.B. nur eines Quadraturmodulators 200 erfordert, ist es auch möglich, das Kalibrierungssystem 100 allein zur Kalibrierung eines Quadraturmodulators 200 auszulegen. In diesem Fall ist der Multiplexer 123a und der weitere Amplitudendetektor 124a sowie der Schalter S3 und die zweite Korrektureinheit 111 nicht erforderlich.
Der Filter 131 dient vorwiegend zur Steigerung der Güte des Testsignals und kann auch entfallen.
Es ist ferner denkbar, weitere Rückkopplungszweige vorzusehen, die entweder eine Auswertung unterschiedlicher Frequenzbereiche oder auch die gleichzeitige Auswertung von den Betrieb eines Quadraturmodulators 200 und eines Quadraturdemodulators 300 beeinflussenden Parametern ermöglichen.
Vorteilhaft ist das erfindungsgemäße Kalibrierungssystem 100 in bestehende, integrierte Transceiverschaltungen integrierbar.
Bei einer sehr vorteilhaften Erfindungsvariante sind Filter, insbesondere Bandpassfilter mit unterschiedlicher Mittenfrequenz, in mindestens einem Rückkopplungszweig 120a vorgesehen, von denen jeweils einer über entsprechende Schalter in den Rückkopplungszweig 120a schaltbar ist. Alternativ hierzu kann auch ein Bandpassfilter mit steuerbarer Mittenfrequenz vorgesehen sein.
Die Erfindung ermöglicht insgesamt eine besonders effiziente Kalibrierung eines Quadraturmodulators 200 und/oder eines Quadraturdemodulators 300. Bei Transceivern, die z.B. je nach Betriebsart sowohl ein unteres als auch ein oberes Seitenband verwenden, kann eine vollständige Kalibrierung mittels des erfindungsgemäßen Systems 100 besonders vorteilhaft dadurch vorgenommen werden, dass zunächst für das erste, bspw. das obere Seitenband, der Offset-Abgleich des Quadraturmodulators 200 gemäß Schritt 410 vorgenommen wird. Anschließend erfolgt unter Verwendung eines entsprechenden Testsignals, dessen Signalfrequenzen in dem oberen Seitenband liegen, eine Kalibrierung der zweiten Korrektureinheit 115, um eine optimale Spiegelfrequenzunterdrückung des unteren Seitenbands zu erzielen. Hierbei werden die zuvor in dem Offset-Abgleich 410 ermittelten Parameter c0, d0 verwendet.
Danach wird – wiederum ohne Testsignal – für das zweite, d.h. in dem vorliegenden Beispiel das untere Seitenband, der Offset-Abgleich des Quadraturmodulators 200 gemäß Schritt 410 vorgenommen, wobei ein weiterer Satz von Parametern c0, d0 ermittelt wird. Anschließend erfolgt unter Verwendung eines weiteren Testsignals, dessen Signalfrequenzen in dem unteren Seitenband liegen, eine weitere Kalibrierung der zweiten Korrektureinheit 115, um eine optimale Spiegelfrequenzunterdrückung des oberen Seitenbands zu erzielen. Hierbei werden analog die zuvor in dem Offset-Abgleich 410 ermittelten Parameter verwendet. Auch die bei der weiteren Kalibrierung der zweiten Korrektureinheit 115 ermittelten Parameter werden für einen späteren Betrieb gespeichert.
In einem nachfolgenden Abgleichschritt wird schließlich der Quadraturdemodulator 300 abgeglichen, wobei wiederum geeignete Testsignale durch den Testsignalgenerator 130 erzeugt und über den geschlossenen Schalter S3 an den Quadraturdemodulator 300 weitergeleitet werden. Ebenso wie bei den Abgleichschritten des Quadraturmodulators 200 kann auch der Abgleich des Quadraturdemodulators 300 für verschiedene Frequenzen wie z.B. die beiden Seitenbänder getrennt erfolgen, wobei entsprechende Sätze von Parametern für die Korrektureinheit 111 erhalten werden. Bei dem Abgleich des Quadraturdemodulators 300 werden vorteilhaft die jeweils zuvor für den Betrieb des Quadraturmodulators 200 ermittelten Parameter verwendet.
Durch die vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Reihenfolge der Abgleichschritte ist sichergestellt, dass der Abgleich des Quadraturdemodulators 300 mit einem bereits abgeglichenen Quadraturmodulator 200 und damit möglichst präzise erfolgt. Dadurch sind ferner insgesamt verhältnismäßig wenige Abgleichschritte erforderlich, so dass der erfindungsgemäße Abgleich auch verhältnismäßig schnell erfolgt.
Ein weiterer Vorteil bei der vorstehend beschriebenen Reihenfolge der Abgleichschritte besteht darin, dass sich die verschiedenen Abgleichschritte möglichst wenig gegenseitig beeinflussen.

Claims

System (100) zur Kalibrierung mindestens eines Quadraturmodulators (200), mit einer ersten, dem Quadraturmodulator (200) eingangsseitig vorschaltbaren, Korrekturvorrichtung (110) zur Umwandlung eines komplexen Eingangssignals (I, Q) in ein korrigiertes komplexes Eingangssignal (Ik, Qk), und mit einem Rückkopplungszweig (120a), der mit einem Ausgang (200b) des Quadraturmodulators (200) verbindbar ist und einen Amplitudendetektor (121a) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass ein der Korrekturvorrichtung eingangsseitig vorschaltbarer Testsignalgenerator (130) zur Bereitstellung vorgebbarer Testsignale (It, Qt) vorgesehen ist, und dass der Rückkopplungszweig (120a) Filtermittel (122a), insbesondere einen Bandpassfilter, aufweist.
System (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein weiterer, mit dem Ausgang (200b) des Quadraturmodulators (200) verbindbarer Rückkopplungszweig (120b) vorgesehen ist, der einen Amplitudendetektor (121b) und/oder Filtermittel aufweist.
System (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtermittel (122a) wahlweise in beziehungsweise aus dem Rückkopplungszweig (120a) schaltbar sind.
System (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Amplitudendetektor (121b) als logarithmischer Amplitudendetektor ausgebildet ist.
System (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinheit (140) vorgesehen ist zur Auswertung von mittels des bzw. der Rückkopplungszweige (120a, 120b) erhaltenen Rückkopplungssignalen (VIM, VOF).
System (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Korrekturvorrichtung (111) vorgesehen ist, deren Eingang (111a) mit einem Ausgang (300b) eines Quadraturdemodulators (300) verbindbar ist, und deren Ausgang (111b) mit einem dem Quadraturdemodulator (300) zugeordneten Filtermittel (305) verbindbar ist, und die zur Umwandlung eines komplexen Ausgangssignals (I', Q') des Quadraturmodulators (300) in ein korrigiertes komplexes Ausgangssignal (Ik', Qk') vorgesehen ist.
System (100) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ausgang (305b) des dem Quadraturdemodulator (300) zugeordneten Filtermittels (305) verbindbar ist mit einem der Rückkopplungszweige (120a, 120b).
System (100) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Rückkopplungszweige (120a, 120b) einen Multiplexer (123a) aufweist, um wahlweise einen Ausgang eines Amplitudendetektors (121a) oder Filters (122a) des betreffenden Rückkopplungszweigs (120a, 120b) oder den Ausgang (305b) des dem Quadraturdemodulator (300) zugeordneten Filtermittels (305) mit einem weiteren Amplitudendetektor (124a) des Rückkopplungszweigs (120a, 120b) zu verbinden.
System (100) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Amplitudendetektor (124a) als logarithmischer Detektor ausgebildet ist.
System (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder zweite Korrekturvorrichtung (110, 111) eine erste Korrektureinheit (116) zur Korrektur eines Offsets mindestens einer Komponente (I, Q, I', Q') des komplexen Eingangssignals (I, Q) beziehungsweise Ausgangssignals (I', Q') aufweist.
System (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder zweite Korrekturvorrichtung (110, 111) eine zweite Korrektureinheit (115) zur Beeinflussung einer Phase und/oder einer Amplitude des komplexen Eingangssignals (I, Q) beziehungsweise Ausgangssignals (I', Q') aufweist.
System (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Parameter (a0, b0, c0, d0) der ersten und/oder zweiten Korrekturvorrichtung (110, 111) durch eine/die Steuereinheit (140) einstellbar sind, wobei die Einstellung der Parameter (a0, b0, c0, d0) vorzugsweise in Abhängigkeit von Rückkopplungssignalen (VIM, VOF) erfolgt, die mittels des beziehungsweise der Rückkopplungszweige (120a, 120b) bestimmbar sind.
System (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Filtermittel (131) zur Filterung der von dem Testsignalgenerator (130) bereitgestellten Testsignale (It, Qt).
Verfahren zum Betreiben eines Systems (100) zur Kalibrierung mindestens eines Quadraturmodulators (200) mit einer dem Quadraturmodulator (200) eingangsseitig vorschaltbaren Korrekturvorrichtung (110) zur Umwandlung eines komplexen Eingangssignals (I, Q) in ein korrigiertes komplexes Eingangssignal (Ik, Qk), wobei dem Quadraturmodulator (200) in einem ersten Abgleichprozess (410) kein Eingangssignal zugeführt wird, und wobei während des ersten Abgleichprozesses (410) mindestens ein Parameter (c0, d0) einer ersten in der Korrekturvorrichtung (110) vorgesehenen Korrektureinheit (116) zur Korrektur eines Offsets mindestens einer Komponente (I, Q) des komplexen Eingangssignals (I, Q) so eingestellt wird, dass ein mittels eines Amplitudendetektors (120b) ermitteltes Hüllkurvensignal des von dem Quadraturmodulator (200) an seinem Ausgang (200b) ausgegebenen Quadratursignals einen vorgebbaren Schwellwert unterschreitet, gekennzeichnet durch einen, vorzugsweise auf den ersten Abgleichprozess (410) folgenden zweiten Abgleichprozess (420) mit den folgenden Schritten: – Ausgeben eines Testsignals mit einer vorgebbaren ersten Frequenz bzw. Mittenfrequenz durch einen Testsignalgenerator (130) als komplexes Eingangssignal (I, Q) an die Korrekturvorrichtung (110), – Ermitteln eines Hüllkurvensignals des aus dem Testsignal gebildeten Quadratursignals durch einen Amplitudendetektor, der in einem mit dem Ausgang (200b) des Quadraturmodulators (200) verbindbaren Rückkopplungszweig (120b) vorgesehen ist, – Filtern des ermittelten Hüllkurvensignals, – Auswerten des gefilterten Hüllkurvensignals durch eine Steuereinheit (140), – Einstellen mindestens eines Parameters (a0, b0) einer zweiten. in der Korrekturvorrichtung (110) vorgesehenen Korrektureinheit zur Beeinflussung einer Phase und/oder einer Amplitude des komplexen Eingangssignals (I, Q) so, dass das gefilterte Hüllkurvensignal einen vorgebbaren Schwellwert unterschreitet.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass während des zweiten Abgleichprozesses (420), vorzugsweise nacheinander, mehrere Testsignale mit jeweils unterschiedlicher Frequenz beziehungsweise Mittenfrequenz ausgegeben werden, und dass für jede Frequenz ein entsprechender Satz von Parametern (a0, b0) ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtern des Hüllkurvensignals in einer Bandpassfilterung besteht, wobei für die Bandpassfilterung eine Mittenfrequenz gewählt wird, die etwa im Bereich der doppelten Frequenz beziehungsweise Mittenfrequenz des verwendeten Testsignals liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, gekennzeichnet durch einen weiteren Abgleichprozess (430) mit den folgenden Verfahrensschritten: – Zuführen des aus dem Testsignal gebildeten Quadratursignals zu einem Quadraturdemodulator (300), wobei an einem Ausgang (300b) des Quadraturdemodulators (300) als Ausgangssignal ein demoduliertes Testsignal erhalten wird, – Bilden eines korrigierten demodulierten Testsignals mittels einer dem Quadraturdemodulator (300) zugeordneten zweiten Korrektureinheit (111) zur Beeinflussung einer Phase und/oder einer Amplitude des demodulierten Testsignals, – Ermitteln eines Hüllkurvensignals des korrigierten demodulierten Testsignals durch einen Amplitudendetektor, – Auswerten des ermittelten Hüllkurvensignals durch die Steuereinheit (140), – Einstellen mindestens eines Parameters der zweiten Korrektureinheit (110) so, dass das ermittelte Hüllkurvensignal einen vorgebbaren Schwellwert unterschreitet.
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuereinheit (140) durch einen in dem Rückkopplungszweig (120a) vorgesehenen Multiplexer (123a) wahlweise ein gefiltertes Hüllkurvensignal des Quadraturmodulators (200) oder das korrigierte demodulierte Testsignal des Quadraturdemodulators (300) zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ausgangssignal des Multiplexers einem vorzugsweise logarithmischen Amplitudendetektor (124a) zugeführt wird, um hieraus ein Rückkopplungssignal (VIM) zur Auswertung durch die Steuereinheit (140) zu erhalten.