DE102013212535A1

DE102013212535A1 - IQ calibration of a direct frequency converter by vector modulation of a local oscillator signal

Info

Publication number: DE102013212535A1
Application number: DE201310212535
Authority: DE
Inventors: Mohamed Elkhouly
Original assignee: IHP GmbH
Current assignee: IHP GmbH
Priority date: 2013-06-27
Filing date: 2013-06-27
Publication date: 2014-12-31

Abstract

Vorrichtung (100) zur direkten Frequenzkonvertierung eines eingehenden elektrischen Wechselsignals, mit einem ersten Frequenzkonverter (104), der ausgebildet ist, eine in ein Zielfrequenzband frequenzkonvertierte Inphase-Signalkomponente (I) des Wechselsignals auszugeben, einem zum ersten Frequenzkonverter parallelgeschalteten zweiten Konverter (102), der ausgebildet ist, eine in das Zielfrequenzband frequenzkonvertierte Quadratur-Signalkomponente (Q) des Wechselsignals auszugeben, einem bezüglich der Vorrichtung lokalen Oszillator (106), der ausgebildet ist, ein Oszillatorsignal zur Frequenzmischung an die Frequenzkonverter (102, 104) auszugeben, und mit einer zwischen den lokalen Oszillator und mindestens einen der Frequenzkonverter geschalteten Anpassungsvorrichtung (108), die ausgebildet ist, eine Amplitude oder eine Phase des Oszillatorsignals oder die Amplitude und die Phase des Oszillatorsignals zu modulieren, wobei die Anpassungsvorrichtung (108) einen Vektormodulator (208) enthält, dem das Oszillatorsignal, ein Phasensteuersignal und ein Amplitudensteuersignal zugeführt sind, und der ausgebildet ist, das Oszillatorsignal in eine Inphase-Oszillatorsignalkomponente und eine Quadratur-Oszillatorsignalkomponente zu zerlegen, die Inphase-Oszillatorsignalkomponente in Abhängigkeit vom Amplitudensteuersignal und die Quadratur-Oszillatorsignalkomponente in Abhängigkeit vom Phasensteuersignal zu modulieren, sowie die modulierten Inphase- und Quadratur-Oszillatorsignalkomponenten zu einem modulierten Oszillatorsignal zu rekombinieren und dieses dem zweiten Frequenzkonverter (102) zuzuführen, während dem ersten Frequenzkonverter (104) das Oszillatorsignal ohne Zwischenschaltung des Vektormodulators (208) zugeführt ist.Device (100) for direct frequency conversion of an incoming electrical alternating signal, with a first frequency converter (104) which is designed to output an in-phase signal component (I) of the alternating signal that is frequency-converted into a target frequency band, a second converter (102) connected in parallel with the first frequency converter, which is designed to output a quadrature signal component (Q) of the alternating signal that is frequency-converted into the target frequency band, an oscillator (106) local to the device that is designed to output an oscillator signal for frequency mixing to the frequency converter (102, 104), and with a between the local oscillator and at least one of the frequency converters connected adaptation device (108), which is designed to modulate an amplitude or a phase of the oscillator signal or the amplitude and the phase of the oscillator signal, wherein the adaptation device (108) ent a vector modulator (208) holds, to which the oscillator signal, a phase control signal and an amplitude control signal are fed and which is designed to split the oscillator signal into an in-phase oscillator signal component and a quadrature oscillator signal component, the in-phase oscillator signal component as a function of the amplitude control signal and the quadrature component To modulate the phase control signal, and to recombine the modulated in-phase and quadrature oscillator signal components to form a modulated oscillator signal and to feed this to the second frequency converter (102), while the oscillator signal is fed to the first frequency converter (104) without the interposition of the vector modulator (208).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Frequenzkonvertierung eines eingehenden elektrischen Wechselsignals mit einem ersten Frequenzkonverter, der ausgebildet ist, eine in ein Zielfrequenzband frequenzkonvertierte Inphase-Signalkomponente des Wechselsignals auszugeben, einem zum ersten Frequenzkonverter parallelgeschalteten zweiten Frequenzkonverter, der ausgebildet ist, eine in das Zielfrequenzband frequenzkonvertierte Quadratur-Signalkomponente des Wechselsignals auszugeben, einem bezüglich der Vorrichtung lokalen Oszillator, der ausgebildet ist, ein Oszillatorsignal zur Frequenzmischung an die Frequenzkonverter auszugeben, und mit einer zwischen den lokalen Oszillator und mindestens einen der Frequenzkonverter geschalteten Anpassungsvorrichtung, die ausgebildet ist, eine Amplitude oder eine Phase des Oszillatorsignals oder die Amplitude und die Phase des Oszillatorsignals zu modulieren. The invention relates to a device for frequency conversion of an incoming electrical alternating signal with a first frequency converter, which is designed to output a frequenzkonvertierte in a target frequency band in-phase signal component of the alternating signal, a second frequency converter connected in parallel to the first frequency converter, which is formed, a frequency-converted into the target frequency band quadrature Output signal component of the alternating signal, a local oscillator with respect to the device, which is adapted to output an oscillator signal for frequency mixing to the frequency converter, and with a connected between the local oscillator and at least one of the frequency converter matching device, which is formed, an amplitude or a phase of the oscillator signal or to modulate the amplitude and the phase of the oscillator signal.

Die Erfindung betrifft weiterhin einen Empfänger, einen Sender und einen Senderempfänger, insbesondere für Millimeterwellen. Schließlich betrifft die Erfindung Anwendungsfälle eines erfindungsgemäßen Senderempfängers, insbesondere unter Verwendung von Millimeterwellen, wie eine Vorrichtung zur bildlichen Erfassung von Objekten, eine Vorrichtung zur Abstandsbestimmung von Objekten, und eine Mobilfunk-Basisstation. The invention further relates to a receiver, a transmitter and a transceiver, in particular for millimeter waves. Finally, the invention relates to applications of a transceiver according to the invention, in particular using millimeter waves, such as a device for imaging of objects, a device for distance determination of objects, and a mobile radio base station.

In der digitalen Signalverarbeitung finden direktmischende Sender- oder Empfängerstrukturen Anwendung. Beispielsweise sind solche Strukturen bei digitalen Modulationsverfahren wie etwa der Quadraturamplitudenmodulation im Einsatz. Solche Vorrichtungen verwenden Einrichtungen zur Frequenzkonvertierung. Mit steigender Frequenz gewinnt das Problem der Fehlanpassungen von Phasen und Amplituden der I- und Q-Komponenten des komplexen Signals an Bedeutung. Als Ursachen für die Fehlanpassungen in Sender- oder Empfängerstrukturen für Millimeterwellen werden Prozesstoleranzen, Prozessgradienten, Temperaturdrift, systematische Fehler bei der Generierung der IQ-Komponenten und eine Fehlanpassung zwischen unterschiedlichen Chips genannt. In digital signal processing, direct mixing transmitter or receiver structures are used. For example, such structures are used in digital modulation techniques such as quadrature amplitude modulation. Such devices use frequency conversion devices. With increasing frequency, the problem of mismatches of phases and amplitudes of the I and Q components of the complex signal becomes more important. Causes of mismatches in millimeter wave transmitter or receiver structures include process tolerances, process gradients, temperature drift, systematic errors in the generation of IQ components, and mismatching between different chips.

Derartige Fehlanpassungen begrenzen in digitalen Modulationsverfahren die Genauigkeit der Modulation und sind bestimmend für einen Fehlervektor des Gesamtsystems. Damit beeinträchtigen sie die Datenrate einer Kommunikationsverbindung.Such mismatches limit the accuracy of the modulation in digital modulation methods and are decisive for an error vector of the overall system. This affects the data rate of a communication connection.

Aus dem Dokument US 2006/0176975 A1 eine IQ-Kalibrierungsvorrichtung bekannt, also eine Anpassungsvorrichtung, die ausgebildet ist, eine Amplitude oder eine Phase des Oszillatorsignals oder die Amplitude und die Phase des Oszillatorsignals zu modulieren, um Fehlanpassungen der genannten Art zu reduzieren oder vollständig zu beseitigen. Die Anpassungsvorrichtung ist im Hochfrequenzteil (RF front end) eines Modulators oder Demodulators vorgesehen. From the document US 2006/0176975 A1 an IQ calibration device known, ie a matching device which is designed to modulate an amplitude or a phase of the oscillator signal or the amplitude and the phase of the oscillator signal in order to reduce or completely eliminate mismatches of the type mentioned. The matching device is provided in the high-frequency part (RF front end) of a modulator or demodulator.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zur direkten Frequenzkonvertierung eines eingehenden elektrischen Wechselsignals, mit

– einem ersten Frequenzkonverter, der ausgebildet ist, eine in ein Zielfrequenzband frequenzkonvertierte Inphase-Signalkomponente des Wechselsignals auszugeben,
– einem zum ersten Frequenzkonverter parallelgeschalteten zweiten Konverter, der ausgebildet ist, eine in das Zielfrequenzband frequenzkonvertierte Quadratur-Signalkomponente des Wechselsignals auszugeben,
– einem bezüglich der Vorrichtung lokalen Oszillator, der ausgebildet ist, ein Oszillatorsignal zur Frequenzmischung an die Frequenzkonverter auszugeben, und mit
– einer zwischen den lokalen Oszillator und mindestens einen der Frequenzkonverter geschalteten Anpassungsvorrichtung, die ausgebildet ist, eine Amplitude oder eine Phase des Oszillatorsignals oder die Amplitude und die Phase des Oszillatorsignals zu modulieren,

wobei die Anpassungsvorrichtung einen Vektormodulator enthält, dem das Oszillatorsignal, ein Phasensteuersignal und ein Amplitudensteuersignal zugeführt sind, und der ausgebildet ist, das Oszillatorsignal in eine Inphase-Oszillatorsignalkomponente und eine Quadratur-Oszillatorsignalkomponente zu zerlegen, die Inphase-Oszillatorsignalkomponente in Abhängigkeit vom Amplitudensteuersignal und die Quadratur-Oszillatorsignalkomponente in Abhängigkeit vom Phasensteuersignal zu modulieren, sowie die modulierten Inphase- und Quadratur-Oszillatorsignalkomponenten zu einem modulierten Oszillatorsignal zu rekombinieren und dieses entweder dem zweiten Frequenzkonverter zuzuführen, während dem ersten Frequenzkonverter das Oszillatorsignal ohne Zwischenschaltung des Vektormodulators zugeführt ist.. According to the present invention, an apparatus for direct frequency conversion of an incoming electrical alternating signal, with

A first frequency converter, which is designed to output a frequency-converted in a target frequency band in-phase signal component of the alternating signal,
A second converter connected in parallel with the first frequency converter and configured to output a quadrature signal component of the alternating signal frequency-converted into the target frequency band,
An oscillator local to the device, which is designed to output an oscillator signal for frequency mixing to the frequency converters, and with
A matching device connected between the local oscillator and at least one of the frequency converters and configured to modulate an amplitude or a phase of the oscillator signal or the amplitude and the phase of the oscillator signal,

wherein the matching device includes a vector modulator to which the oscillator signal, a phase control signal and an amplitude control signal are supplied, and which is configured to decompose the oscillator signal into an in-phase oscillator signal component and a quadrature oscillator signal component, the in-phase oscillator signal component in response to the amplitude control signal and the quadrature -Oszillatorsignalkomponente in response to the phase control signal to modulate, and the modulated in-phase and quadrature oscillator signal components to a modulated oscillator signal to recycle and this either the second frequency converter, while the first frequency converter, the oscillator signal is supplied without the interposition of the vector modulator.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat eine Anpassungsvorrichtung, die einen Vektormodulator enthält. Als Vektormodulation wird eine Kombination aus Amplituden- und Winkelmodulation bezeichnet. Vektormodulatoren verwenden eine Addition von im rechten Winkel zu einander stehenden Vektoren mit variabler Amplitude. Die Vektoren werden als I/Q-Vektoren, vorliegend der Klarheit halber auch als Inphase-Oszillatorsignalkomponente und als Quadratur-Oszillatorsignalkomponente bezeichnet. Bei dem erfindungsgemäß verwendeten Vektormodulator resultiert die Phasenverschiebung zwischen seinem Eingangssignal, dem Oszillatorsignal, und seinem Ausgangssignal, dem modulierten Oszillatorsignal, also aus einer Rekombination der getrennt modulierten, um 90º-phasenverschobenen Oszillatorsignal-Komponenten. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung gelingt auf schaltungstechnisch vergleichsweise einfache Weise eine jeweils individuelle Modulation beider Oszillatorsignalkomponenten, wodurch eine Phasenschiebung und gleichzeitige Amplitudensteuerung des modulierten Oszillatorsignals gegenüber dem eingehenden Oszillatorsignal ermöglicht wird.The device according to the invention has a matching device which contains a vector modulator. Vector modulation is a combination of amplitude and angle modulation. Vector modulators use addition of right-angle variable amplitude vectors. The vectors are referred to as I / Q vectors, in the present case for the sake of clarity also as an in-phase oscillator signal component and as a quadrature oscillator signal component. In the vector modulator used according to the invention, the phase shift results between its input signal, the oscillator signal, and its Output signal, the modulated oscillator signal, ie from a recombination of the separately modulated, 90 ° -phase-shifted oscillator signal components. With the device according to the invention succeeds in circuit technology comparatively simple way each individual modulation of both oscillator signal components, whereby a phase shift and simultaneous amplitude control of the modulated oscillator signal relative to the incoming oscillator signal is made possible.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben. Hereinafter, embodiments of the device according to the invention will be described.

Die Vorrichtung ist grundsätzlich für in beliebigen Frequenzbereichen einsetzbar. Sie entfaltet Ihre Vorteile jedoch insbesondere im Einsatz im Millimeterwellenbereich. The device can basically be used in any frequency range. It unfolds your advantages, however, especially in use in the millimeter wave range.

In einer bevorzugten Ausführungsform (weiter unten als „Empfängerausführung“ bezeichnet) zum Einsatz in einem Empfänger sind also die Frequenzkonverter ausgebildet, ein Eingangssignal mit mindestens einer Eingangsfrequenzkomponente im Bereich zwischen 30 und 300 GHz in ein Ausgangssignal mit gegenüber der Eingangsfrequenzkomponente geringerer Zielfrequenzkomponente in einem Zielfrequenzband abwärts zu konvertieren. Das Zielfrequenzband kann in einer Homody-Empfängerstruktur das Basisband sein. In anderen Ausführungsformen handelt es sich beim Zielfrequenzband um ein Zwischenfrequenzband, das dann in einem weiteren Frequenzumsetzungs-Schritt ins Basisband konvertiert wird. Auch bei diesem Frequenzumsetzungsschritt kann in einer Ausführungsform der erfindungsgemäße Frequenzkonverter Verwendung finden. Jedoch ist in einer alternativen Ausführungsform die Verwendung einer anderen Vorrichtung zur Frequenzkonvertierung vorgesehen. In a preferred embodiment (hereinafter referred to as "receiver design") for use in a receiver so the frequency converter is formed, an input signal with at least one input frequency component in the range between 30 and 300 GHz in an output signal with respect to the input frequency component lower target frequency component in a target frequency band down to convert. The target frequency band may be the baseband in a homodyne receiver structure. In other embodiments, the target frequency band is an intermediate frequency band, which is then converted to baseband in a further frequency conversion step. Also in this frequency conversion step, the frequency converter according to the invention can be used in one embodiment. However, in an alternative embodiment, the use of another frequency conversion device is provided.

Eine andere Ausführungsform (weiter unten als „Senderausführung“ bezeichnet) der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist für den Einsatz in einem Sender, insbesondere einem Millimeterwellensender vorgesehen. Sie ist ausgebildet, ein Eingangssignal mit mindestens einer Eingangsfrequenzkomponente in ein Ausgangssignal mit gegenüber der Eingangsfrequenzkomponente höherer Zielfrequenz in einem Zielfrequenzbereich, der im Frequenzbereich zwischen 30 und 300 GHz enthalten ist, aufwärts zu konvertieren. Another embodiment (referred to below as "transmitter design") of the device according to the invention is intended for use in a transmitter, in particular a millimeter wave transmitter. It is designed to upconvert an input signal having at least one input frequency component into an output signal having higher target frequency than the input frequency component in a target frequency range included in the frequency range between 30 and 300 GHz.

Die nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen sind Fortbildungen, die sowohl für die in einem Sender als auch in einem Empfänger vorgesehenen Varianten der erfindungsgemäßen Vorrichtung geeignet sind. Sie betreffen die Gewinnung der Steuersignale für den Vektormodulator. In einer ersten Fortbildung ist ein Amplitudendetektor vorhanden, dem als Eingangssignale die frequenzkonvertierte Inphase-Signalkomponente und die frequenzkonvertierte Quadratur-Signalkomponente jeweils über einen Gleichrichter zugeführt sind, und der als Vergleicher ausgebildet ist, um ein von der Amplitudendifferenz zwischen den zugeführten Eingangssignalen abhängiges Ausgangssignal als das Amplitudensteuersignal an die Anpassungsvorrichtung auszugeben. Zur Herstellung des Ausgangssignals kann beispielsweise ein Differenzverstärker genutzt werden. The embodiments described below are further developments which are suitable both for the variants of the device according to the invention provided in a transmitter and in a receiver. They relate to the extraction of the control signals for the vector modulator. In a first embodiment, there is provided an amplitude detector to which the frequency-converted in-phase signal component and the quadrature frequency-quadrature signal component are respectively input via a rectifier and which is designed as a comparator to provide an output dependent on the amplitude difference between the input signals supplied Output amplitude control signal to the matching device. For example, a differential amplifier can be used to produce the output signal.

Zusätzlich oder alternativ ist in einer anderen Ausführungsform ein Phasendetektor vorhanden, dem als Eingangssignale die frequenzkonvertierte Inphase-Signalkomponente und die frequenzkonvertierte Quadratur-Signalkomponente zugeführt sind, und der ausgebildet ist, ein von der Phasendifferenz zwischen den zugeführten Eingangssignalen abhängiges Ausgangssignal als das Phasensteuersignal an die Anpassungsvorrichtung auszugeben.Additionally or alternatively, in another embodiment, a phase detector is present, to which the frequency-converted in-phase signal component and the frequency-converted quadrature signal component are supplied as input signals, and which is designed as an output signal dependent on the phase difference between the supplied input signals as the phase control signal to the matching device issue.

In alternativen Ausführungsformen sind das Amplitudensteuersignal oder das Phasensteuersignal oder beide Steuersignale über Steuersignaleingänge von extern zuführbar. Auch eine manuelle Abstimmung der Steuersignale kann somit realisiert werden. In alternative embodiments, the amplitude control signal or the phase control signal or both control signals can be externally supplied via control signal inputs. A manual tuning of the control signals can thus be realized.

Für eine Empfängerstruktur umfassen die Frequenzkonverter zur Erzeugung der betreffenden Signalkomponente vorzugsweise jeweils einen Frequenzmischer, dem das Oszillatorsignal oder das modulierte Oszillatorsignal zugeführt ist, einen dem Frequenzmischer nachgeschalteten Verstärker, der in dem Zielfrequenzband der Frequenzkonverter wirksam ist, und dem Verstärker nachgeschalteten Frequenzfilter aufweisen, der nur in dem Zielfrequenzband durchlässig ist. For a receiver structure, the frequency converters for generating the relevant signal component preferably each comprise a frequency mixer to which the oscillator signal or the modulated oscillator signal is fed, a frequency mixer downstream amplifier operating in the target frequency band of the frequency converter and the amplifier having downstream frequency filter only is permeable in the target frequency band.

Für eine Senderstruktur dagegen umfassen die Frequenzkonverter zur Erzeugung der betreffenden Signalkomponente des elektrischen Wechselsignals vorzugsweise jeweils einen Verstärker, der in einem Eingangsfrequenzband der Frequenzkonverter wirksam ist, einen dem Verstärker nachgeschalteten Frequenzfilter, der nur in dem Eingangsfrequenzband der Frequenzkonverter durchlässig ist, und einen dem Verstärker nachgeschalteten Frequenzmischer aufweisen. In contrast, for a transmitter structure, the frequency converters for generating the relevant signal component of the electrical alternating signal preferably each comprise an amplifier which operates in an input frequency band of the frequency converter, a frequency filter connected downstream of the amplifier, which is permeable only in the input frequency band of the frequency converter, and a downstream of the amplifier Have frequency mixer.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung bildet ein Empfänger, insbesondere für den Frequenzbereich zwischen 30 und 300 GHz, mit einer Empfangsvorrichtung, die ausgebildet ist, ein eingehendes Millimeterwellen-Funksignal in ein elektrisches Wechselsignal zu wandeln, und mit einer der Empfangsvorrichtung nachgeschalteten Vorrichtung zur direkten Frequenzkonvertierung des elektrischen Wechselsignals gemäß der oben beschriebenen Empfängerausführung, die in Weiterbildungen zusätzlich auch mindestens eines der zusätzlichen Merkmale der weiteren hier beschriebenen Ausführungen der Vorrichtung enthält. A particularly preferred embodiment of the invention forms a receiver, in particular for the frequency range between 30 and 300 GHz, with a receiving device which is designed to convert an incoming millimeter-wave radio signal into an electrical alternating signal, and with a device for direct frequency conversion connected downstream of the receiving device the electrical alternating signal according to the above described recipient embodiment, which also contains in further developments at least one of the additional features of the other embodiments of the device described herein.

Eine weitere besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung bildet ein Sender, insbesondere für den Frequenzbereich zwischen 30 und 300 GHz, mit einer Sendevorrichtung, die ausgebildet ist, ein elektrisches Wechselsignal in ein Millimeterwellen-Funksignal zu wandeln, und mit einer der Sendevorrichtung vorgeschalteten Vorrichtung zur direkten Frequenzkonvertierung des elektrischen Wechselsignals gemäß der oben beschriebenen Senderausführung, die in Weiterbildungen zusätzlich auch mindestens eines der zusätzlichen Merkmale der weiteren hier beschriebenen Ausführungen der Vorrichtung enthält.A further particularly preferred embodiment of the invention forms a transmitter, in particular for the frequency range between 30 and 300 GHz, with a transmitting device which is designed to convert an electrical alternating signal into a millimeter-wave radio signal, and with a device for direct frequency conversion upstream of the transmitting device the electrical alternating signal according to the transmitter embodiment described above, which also contains in further developments at least one of the additional features of the other embodiments of the device described herein.

Für viele Anwendungsfälle ist eine Ausführungsform als Senderempfänger vorteilhaft, die einen solchen Sender und einen unmittelbar davor beschriebenen Empfänger aufweist. For many applications, an embodiment is advantageous as a transceiver having such a transmitter and a receiver immediately before described.

Anwendungsfälle eines solchen Senderempfängers sind beispielsweise Vorrichtungen zur bildlichen Erfassung eines Objekts, welche einen solchen Senderempfänger aufweist. Solche Vorrichtungen nutzen insbesondere Millimeterwellen in einer Radartechnik, um hochauflösende Bilder von Objekten zu erstellen. Applications of such a transceiver are, for example, devices for imaging of an object having such a transceiver. In particular, such devices use millimeter waves in a radar technique to produce high resolution images of objects.

Ein anderer Anwendungsfall der Erfindung ist eine Mobilfunk-Basisstation mit einem ersten Senderempfänger zur Kommunikation mit mindestens einem Mobilfunk-Endgerät, der darüberhinaus einen zweiten Senderempfänger gemäß der vorliegenden Erfindung zur drahtlosen Kommunikation, insbesondere mit Millimeterwellen-Funksignalen, mit mindestens einem Core-Netzwerk-Knoten aufweist.Another application of the invention is a mobile radio base station with a first transceiver for communicating with at least one mobile radio terminal, in addition a second transceiver according to the present invention for wireless communication, in particular with millimeter-wave radio signals, with at least one core network node having.

Auch die abhängigen Ansprüche definieren bevorzugte Ausführungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung. The dependent claims also define preferred embodiments of the device according to the invention.

Nachfolgend werden weitere Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung unter Bezugnahme auf die Figuren erläutert. Hereinafter, further embodiments of the device according to the invention will be explained with reference to the figures.

Es zeigen: Show it:

1 ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur direkten Frequenzkonvertierung eines eingehenden elektrischen Wechselsignals; 1 a block diagram of an embodiment of an inventive device for direct frequency conversion of an incoming electrical alternating signal;

2 ein Blockdiagramm eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur direkten Frequenzkonvertierung eines eingehenden elektrischen Wechselsignals zur Verwendung in einem Empfänger; 2 a block diagram of a second embodiment of an inventive device for direct frequency conversion of an incoming electrical alternating signal for use in a receiver;

3 ein Blockdiagramm eines dritten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur direkten Frequenzkonvertierung eines eingehenden elektrischen Wechselsignals zur Verwendung in einem Empfänger; und 3 a block diagram of a third embodiment of an inventive device for direct frequency conversion of an incoming electrical alternating signal for use in a receiver; and

4 ein Blockdiagramm eines vierten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur direkten Frequenzkonvertierung eines eingehenden elektrischen Wechselsignals zur Verwendung in einem Sender. 4 a block diagram of a fourth embodiment of an inventive device for direct frequency conversion of an incoming electrical alternating signal for use in a transmitter.

1 zeigt ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 100 zur Frequenzkonvertierung eines eingehenden elektrischen Wechselsignals. Die Vorrichtung ist in 1 in abstrakter Form dargestellt. Auf diese Weise sind Gemeinsamkeiten von Ausführungsbeispielen für die Verwendung Sender- und in Empfängerstrukturen erkennbar. Solche Ausführungsbeispiele speziell für Empfängerstrukturen werden weiter unten anhand von 2 und 3 erläutert. Ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung, die speziell in Senderstrukturen verwendet werden kann, wird anhand von 4 erläutert. 1 shows a block diagram of an embodiment of a device according to the invention 100 for frequency conversion of an incoming electrical alternating signal. The device is in 1 presented in abstract form. In this way, common features of embodiments for the use of transmitter and receiver structures can be seen. Such embodiments, especially for receiver structures, will be described below with reference to FIG 2 and 3 explained. An embodiment of a device that can be used specifically in transmitter structures, is based on 4 explained.

Die Vorrichtung 100 zur Frequenzkonvertierung weist zunächst zwei parallel geschaltete Frequenzkonverter 102 und 104 auf, denen ein und dasselbe elektrische Wechselsignal zugeführt ist. Die Frequenzkonverter dienen bei einer Variante für die Verwendung in einer Empfängerstruktur zur Wandlung eines eingehenden Hochfrequenzsignals, das in einem Frequenzbereich zwischen 30 und 300 GHz liegt, in ein niederfrequentes Signal. Bei dem niederfrequenten Signal handelt es sich beispielsweise um ein Zwischenfrequenzsignal, dass im Empfänger anschließend einer weiteren Frequenzwandlung zur Rückgewinnung eines Basisbandsignals unterzogen wird. Es kann sich in einer Variante aber auch unmittelbar um das Basisbandsignal handeln. Im Falle einer Ausführung der Vorrichtung 100 für eine Senderstruktur liegt eingangsseitig an den Frequenzkonvertern 102 und 104 ein Basisbandsignal oder ein Zwischenfrequenzsignal an, und ausgangsseitig geben die Frequenzkonverter 102 und 104 ein Hochfrequenzsignal aus, insbesondere im Frequenzbereich zwischen 30 und 300 GHz, das anschließend über eine Sendeantenne in ein Millimeterwellen-Funksignal gewandelt wird. The device 100 For frequency conversion initially has two parallel frequency converter 102 and 104 on, which one and the same electrical alternating signal is supplied. The frequency converters are used in a variant for use in a receiver structure for converting an incoming high-frequency signal, which is in a frequency range between 30 and 300 GHz, in a low-frequency signal. The low-frequency signal is, for example, an intermediate frequency signal that is subsequently subjected to another frequency conversion in the receiver for the purpose of recovering a baseband signal. In a variant, however, it may also be directly related to the baseband signal. In the case of an embodiment of the device 100 for a transmitter structure is the input side to the frequency converters 102 and 104 a baseband signal or an intermediate frequency signal, and on the output side give the frequency converter 102 and 104 a high-frequency signal, in particular in the frequency range between 30 and 300 GHz, which is then converted via a transmitting antenna into a millimeter-wave radio signal.

Der Spektralbereich elektromagnetischer Wellen zwischen 30 und 300 GHz wird auch als EHF-Band (Extremely high frequency) bezeichnet. Die Wellen in diesem Spektralbereich haben eine Wellenlänge von 10 bis 1 Millimeter, woher auch ihre Bezeichnung als Millimeterwellen rührt. The spectral range of electromagnetic waves between 30 and 300 GHz is also referred to as EHF band (Extremely High Frequency). The waves in this spectral range have a wavelength of 10 to 1 millimeter, whence also their name as millimeter waves stirs.

Die Frequenzkonverter 102 und 104 sind parallelgeschaltet, um zum einen am Frequenzkonverter 102 eine Quadratur-Signalkomponente des eingangsseitigen Wechselsignals auszugeben, und parallel dazu am Frequenzkonverter 104 eine Inphase-Signalkomponente des eingehenden elektrischen Wechselsignals auszugeben. Dazu ist weiterhin ein lokaler Oszillator 106 vorhanden, der ausgebildet ist, ein Oszillatorsignal zur Frequenzmischung an die Frequenzkonverter auszugeben. Mit dem Oszillatorsignal des lokalen Oszillators 106 erzeugen die Frequenzkonverter Signalkomponenten im je nach Anwendungsfall gewünschten Frequenzbereich. Das Oszillatorsignal wird in einer zwischen den lokalen Oszillator 106 und die Frequenzkonverter 102 und 104 geschalteten Anpassungsvorrichtung 108 moduliert. Die Anpassungsvorrichtung 108 ist ausgebildet ist, eine Amplitude oder eine Phase des Oszillatorsignals oder die Amplitude und die Phase des Oszillatorsignals zu modulieren und das so modulierte Oszillatorsignal an einen der Frequenzkonverter 102 und 104 auszugeben, während dem anderen der Frequenzkonverter das Oszillatorsignal ohne diese Modulation zugeführt wird. Beispielsweise kann mit Hilfe eines Leistungsteilers eine Aufteilung des Oszillatorsignals aufgteilt werden in einen Zweig, der in der Anpassungsvorrichtung moduliert wird, und einen Zweig, der nicht moduliert wird. The frequency converter 102 and 104 are connected in parallel, on the one hand to the frequency converter 102 To output a quadrature signal component of the input side alternating signal, and parallel to the frequency converter 104 output an in-phase signal component of the incoming electrical alternating signal. This is still a local oscillator 106 present, which is designed to output an oscillator signal for frequency mixing to the frequency converter. With the oscillator signal of the local oscillator 106 The frequency converters generate signal components in the desired frequency range, depending on the application. The oscillator signal is in a between the local oscillator 106 and the frequency converters 102 and 104 switched adaptation device 108 modulated. The adaptation device 108 is configured to modulate an amplitude or a phase of the oscillator signal or the amplitude and the phase of the oscillator signal and the thus modulated oscillator signal to one of the frequency converter 102 and 104 while the other, the frequency converter is supplied with the oscillator signal without this modulation. For example, with the aid of a power divider, a division of the oscillator signal can be divided into a branch which is modulated in the matching device and a branch which is not modulated.

Zur Erzielung der gewünschten Trennung des eingehenden elektrischen Wechselsignals in seine Inphasen (I) und Quadratur (Q)-Signalkomponenten eine präzise Modulation von Amplitude und Phase notwendig, was insbesondere im Frequenzbereich zwischen 30 und 300 GHz von hoher Bedeutung und zugleich großer technischer Schwierigkeit ist. Die Vorrichtung 100 der 1 wie auch die nachfolgenden Ausführungsbeispiele enthalten zu diesem Zweck in der Anpassungsvorrichtung 108 einen Vektormodulator. Dem Vektormodulator der Anpassungsvorrichtung 108 sind das Oszillatorsignal, ein Phasensteuersignal und ein Amplitudensteuersignal zugeführt. Das Amplitudensteuersignal wird im Beispiel der 1 von einer Amplituden-Steuersignaleinheit 110 aus dem von den Frequenzkonvertern 102 und 104 erzeugten Ausgangssignal gewonnen. Das Phasensteuersignal wird im Beispiel der 1 von einer Phasen-Steuersignaleinheit 112 aus dem von den Frequenzkonvertern 102 und 104 erzeugten Ausgangssignal gewonnen.In order to achieve the desired separation of the incoming electrical alternating signal in its in-phase (I) and quadrature (Q) signal components precise modulation of amplitude and phase necessary, which is particularly important in the frequency range between 30 and 300 GHz of great importance and at the same time of great technical difficulty. The device 100 of the 1 as well as the subsequent embodiments included for this purpose in the adapter 108 a vector modulator. The vector modulator of the adaptation device 108 are supplied to the oscillator signal, a phase control signal and an amplitude control signal. The amplitude control signal is in the example of 1 from an amplitude control signal unit 110 from the one of the frequency converters 102 and 104 obtained generated output signal. The phase control signal is in the example of 1 from a phase control signal unit 112 from the one of the frequency converters 102 and 104 obtained generated output signal.

Der Vektormodulator ist ausgebildet, das ihm vom lokalen Oszillator 106 her zugeführte Oszillatorsignal in eine Inphase-Oszillatorsignalkomponente und eine Quadratur-Oszillatorsignalkomponente zu zerlegen, die Inphase-Oszillatorsignalkomponente in Abhängigkeit vom Amplitudensteuersignal und die Quadratur-Oszillatorsignalkomponente in Abhängigkeit vom Phasensteuersignal zu modulieren, sowie die modulierten Inphaseund Quadratur-Oszillatorsignalkomponenten zu einem modulierten Oszillatorsignal zu rekombinieren und dieses dem ersten Frequenzkonverter 102 für die Q-Komponente zuzuführen. Darüber hinaus leitet die Anpassungsvorrichtung 108 das nicht vektormodulierte Oszillatorsignal an den zweiten Frequenzkonverter für die I-Komponente, weiter. Dieses Signal kann alternativ über einen Leistungsteiler vom lokalen Oszillator 106 zu dem zweiten Frequenzkonverter 104 geführt werden, ohne dass die Anpassungsvorrichtung zwischengeschaltet ist. The vector modulator is designed by the local oscillator 106 decomposed supplied oscillator signal into an in-phase oscillator signal component and a quadrature oscillator signal component to modulate the in-phase oscillator signal component in response to the amplitude control signal and the quadrature oscillator signal component in response to the phase control signal, as well as the modulated in-phase and quadrature oscillator signal components to a modulated oscillator signal to recombine and this the first frequency converter 102 for the Q component. In addition, the adapter conducts 108 the non-vector modulated oscillator signal to the second frequency converter for the I component, on. This signal may alternatively be via a power divider from the local oscillator 106 to the second frequency converter 104 be guided without the adapter is interposed.

Mit Hilfe der Rückkopplung über die Amplituden-Steuereinheit 110 und die Phasen-Steuereinheit 112 wird die Vektormodulation des lokalen Oszillatorsignals kontinuierlich nachjustiert, um auch bei der Verwendung von elektrischen Wechselsignalen im Frequenzbereich von 30 bis 300 GHz eine stets richtig kalibrierte Aufspaltung des eingehenden elektrischen Wechselsignals in eine Inphase-Signalkomponente und eine Quadratur-Signalkomponente mit präziser Phasendifferenz von 90° zueinander und korrektem Amplitudenverhältnis zueinander sicherzustellen. With the help of the feedback via the amplitude control unit 110 and the phase control unit 112 the vector modulation of the local oscillator signal is continuously readjusted to always properly calibrated splitting the incoming electrical alternating signal into an in-phase signal component and a quadrature signal component with precise phase difference of 90 ° to each other even with the use of electrical alternating signals in the frequency range of 30 to 300 GHz and correct amplitude ratio to each other.

2 zeigt ein Blockdiagramm eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 200 zur direkten Frequenzkonvertierung eines eingehenden elektrischen Wechselsignals zur Verwendung in einem Empfänger. 2 shows a block diagram of a second embodiment of a device according to the invention 200 for direct frequency conversion of an incoming electrical alternating signal for use in a receiver.

In 2 für Teile, die eine entsprechende Funktion ausüben wie im Zusammenhang mit 1 erwähnte Teile, in den letzten zwei Ziffern mit entsprechenden Bezugszeichen versehen und unterscheiden sich lediglich durch eine voranstehende Ziffer „2“ von den entsprechenden Bezugszeichen der 1. In 2 for parts that perform a similar function as related to 1 mentioned parts, provided in the last two digits with corresponding reference numerals and differ only by a preceding digit "2" from the corresponding reference numerals 1 ,

In der Vorrichtung 200 der 2 ist den Frequenzkonvertern 202 und 204 eingangsseitig mit von einer Hochfrequenzantenne 214 und einen rauscharmen Verstärker 216 her ein elektrisches Wechselsignal im Frequenzbereich zwischen 30 und 300 GHz zugeführt. Die Frequenzkonverter 202 und 204 weisen jeweils in einer Reihenschaltung einen Mischer 202.1, 204.1 zur Mischung des eingehenden elektrischen Wechselsignals mit dem Oszillatorsignal, einen Verstärker 202.2, 204.2 zur Verstärkung des gemischten Signals und einen Frequenzfilter 202.3, 204.3 zur Unterdrückung anderer als der gewünschten frequenzkonvertierten Signalkomponente des gemischten und verstärkten Signals auf. An Ausgängen 202.4, 204.4 werden die auf diese Weise frequenzkonvertierte Inphase- Signalkomponente bzw. die frequenzkonvertierte Quadratur-Signalkomponente ausgegeben. In the device 200 of the 2 is the frequency converters 202 and 204 on the input side with a high-frequency antenna 214 and a low-noise amplifier 216 supplied an electrical alternating signal in the frequency range between 30 and 300 GHz. The frequency converter 202 and 204 each have a mixer in a series connection 202.1 . 204.1 for mixing the incoming electrical alternating signal with the oscillator signal, an amplifier 202.2 . 204.2 for amplifying the mixed signal and a frequency filter 202.3 . 204.3 for suppressing other than the desired frequency-converted signal component of the mixed and amplified signal. At outputs 202.4 . 204.4 the in-phase signal component frequency-converted or the frequency-converted quadrature signal component are output in this manner.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist dem Mischer 202.1 des Frequenzkonverters für die Quadratur-Signalkomponente Q ein vektormoduliertes Oszillatorsignal zugeführt, während dem Mischer 204.1 für die Inphase-Signalkomponente I das Oszillatorsignal direkt, also ohne zwischengeschaltete Vektormodulation zugeführt ist. Dafür ist dem Ausgang des lokalen Oszillators 206 ein Leistungsteiler 207 nachgeschaltet. In the present embodiment, the mixer 202.1 the frequency converter for the Quadrature signal component Q supplied to a vector modulated oscillator signal during the mixer 204.1 for the in-phase signal component I, the oscillator signal is fed directly, that is without intermediate vector modulation. This is the output of the local oscillator 206 a power divider 207 downstream.

Die Anpassungsvorrichtung 208 besteht im vorliegenden Ausführungsbeispiel im wesentlichen aus einem Vektormodulator, der nachfolgend ebenfalls unter diesem Bezugszeichen 208 geführt wird. Der Vektormodulator hat eine Teilerstufe 208.1, in der das eingehende Ozsillatorsignal in zwei um 90° phasenverschobene Signale aufgeteilt wird, nämlich eine Inphase-Oszillatorsignalkomponente und eine Quadratur-Oszillatorsignalkomponente. Der Teilerstufe 208.1 nachgeschaltet sind steuerbare Amplitudenstellglieder 208.2 und 208.3 für jede beiden Oszillator-Signalkomponenten. Im Signalfluss folgt eine Kombinationsstufe 208.4, in der die beiden Oszillator-Signalkomponenten zu einem resultierenden vektormodulierten Oszillatorsignal als Ausgangssignal überlagert (rekombiniert) werden. The adaptation device 208 consists in the present embodiment essentially of a vector modulator, hereinafter also under this reference character 208 to be led. The vector modulator has a divider stage 208.1 in which the incoming ozsillator signal is split into two quadrature signals, namely an in-phase oscillator signal component and a quadrature oscillator signal component. The divider stage 208.1 downstream are controllable amplitude actuators 208.2 and 208.3 for each two oscillator signal components. The signal flow is followed by a combination stage 208.4 in which the two oscillator signal components are superimposed (recombined) into a resulting vector modulated oscillator signal as an output signal.

Da die beiden Oszillator-Signalkomponenten orthogonal zueinander sind, kann mit dieser Kombination der Winkelbereich zwischen 0° und 90° mit Amplituden von Null bis zu einem Maximalwert erreicht werden. Werden die Amplitudenstellglieder so gewählt, dass auch eine Vorzeichenumkehr möglich ist (sog. Biphasen-Modulator) kann die Kombination den gesamten Winkelbereich der komplexen Ebene überstreichen.Since the two oscillator signal components are orthogonal to each other, with this combination, the angle range between 0 ° and 90 ° can be achieved with amplitudes from zero to a maximum value. If the amplitude actuators are chosen such that a sign reversal is possible (so-called biphase modulator), the combination can cover the entire angular range of the complex plane.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel werden das Amplitudensteuersignal und das Phasensteuersignal über entsprechende Steuersignaleingänge 210.1 und 212.1 von extern zugeführt. Die Steuerung kann bei diesem Ausführungsbeispiel also von einer nicht dargestellten externen Steuervorrichtung oder manuell vorgenommen werden. In the present embodiment, the amplitude control signal and the phase control signal via corresponding control signal inputs 210.1 and 212.1 supplied externally. The control can thus be carried out in this embodiment by an external control device, not shown, or manually.

3 zeigt ein Blockdiagramm eines dritten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur direkten Frequenzkonvertierung eines eingehenden elektrischen Wechselsignals zur Verwendung in einem Empfänger. Wiederum sind die Bezugszeichen in Entsprechung zu 2 gewählt und tragen lediglich als erste Ziffer eine „3“ statt einer „2“. 3 shows a block diagram of a third embodiment of an inventive device for direct frequency conversion of an incoming electrical alternating signal for use in a receiver. Again, the reference numerals correspond to 2 chosen and carry only as a first digit a "3" instead of a "2".

Das vorliegende Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem der 2 allein durch die Gewinnung der Steuersignale für Amplitude und Phase des vektormodulierten Oszillatorsignals. Für die Gewinnung des Amplitudensteuersignals weist die Amplitudensteuervorrichtung zwei Gleichrichterschaltungen 310.2 und 310.3 auf, denen die Ausgangssignale der Frequenzkonverter 302 und 304 zugeführt sind. Eine Differenzverstärkerschaltung 310.4 erzeugt ein der Differenz der gleichgerichteten Signale entsprechendes Signal, dass als das Amplitudensteuersignal dem Vektormodulator 308 zugeführt wird. The present embodiment differs from that of the 2 solely by obtaining the amplitude and phase control signals of the vector modulated oscillator signal. For obtaining the amplitude control signal, the amplitude control device has two rectifier circuits 310.2 and 310.3 on which the output signals of the frequency converter 302 and 304 are fed. A differential amplifier circuit 310.4 generates a signal corresponding to the difference of the rectified signals, that as the amplitude control signal to the vector modulator 308 is supplied.

Das Phasensteuersignal wird in einem als Phasendetektor dienenden Kombinierer 312 durch eine Kombination der Ausgangssignale der Frequenzkonverter 302 und 304 gebildet, wobei das vom Ausgang 304.4 des Frequenzkonverters für die Quadratur-Signalkomponente abgegriffene Signal invertiert ist. Das Ausgangssignal dieses Phasendetektors liefert demnach eine präzise Information über die Phasendifferenz zwischen den beiden eingangsseitig anliegenden Signalen. The phase control signal is used in a combiner serving as a phase detector 312 by a combination of the output signals of the frequency converter 302 and 304 formed, being the output 304.4 of the frequency converter for the quadrature signal component tapped signal is inverted. The output signal of this phase detector thus provides precise information about the phase difference between the two signals present on the input side.

4 ein Blockdiagramm einer eines vierten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur direkten Frequenzkonvertierung eines eingehenden elektrischen Wechselsignals zur Verwendung in einem Sender; 4 a block diagram of a fourth embodiment of a device according to the invention for direct frequency conversion of an incoming electrical alternating signal for use in a transmitter;

In der Vorrichtung 400 der 4 ist den Frequenzkonvertern 402 und 404 eingangsseitig ein elektrisches Wechselsignal in einem Basisband oder Zwischenfrequenzbereich eines Senders zugeführt. Die Frequenzkonverter 402 und 404 weisen jeweils in einer Reihenschaltung einen Eingang 402.1, 404.1, einen Verstärker 402.2, 404.2 zur Verstärkung des eingehenden elektrischen Wechselsignals, einen Frequenzfilter 402.3, 404.3 zur Unterdrückung anderer als einer gewünschten, zu konvertierenden Basisband- oder Zwischenfrequenzkomponente des verstärkten Signals und einen Mischer 402.4, 404.4 zur Mischung des verstärkten und gefilterten elektrischen Wechselsignals mit dem Oszillatorsignal. Die auf diese Weise frequenzkonvertierte Inphase-Signalkomponente bzw. die frequenzkonvertierte Quadratur-Signalkomponente im Frequenzbereich zwischen 30 und 300 GHz werden an einem Kombinierer 418 kombiniert, in einem rauscharmen Verstärker 420 verstärkt und ausgegeben, beispielsweise an eine Antenne zur Aussendung von Millimeterwellen. In the device 400 of the 4 is the frequency converters 402 and 404 On the input side, an electrical alternating signal fed in a baseband or intermediate frequency range of a transmitter. The frequency converter 402 and 404 each have an input in a series connection 402.1 . 404.1 , an amplifier 402.2 . 404.2 for amplifying the incoming electrical alternating signal, a frequency filter 402.3 . 404.3 for suppressing other than a desired baseband or intermediate frequency component of the amplified signal to be converted and a mixer 402.4 . 404.4 for mixing the amplified and filtered electrical alternating signal with the oscillator signal. The thus frequency-converted in-phase signal component or the frequency-converted quadrature signal component in the frequency range between 30 and 300 GHz are applied to a combiner 418 combined, in a low-noise amplifier 420 amplified and output, for example to an antenna for transmitting millimeter waves.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist dem Mischer 402.4 des Frequenzkonverters 402 für die Erzeugung der Quadratur-Signalkomponente ein vektormoduliertes Oszillatorsignal zugeführt, während dem Mischer 404.4 für die Erzeugung der Inphase-Signalkomponente I das Oszillatorsignal über einen Leistungsteiler 407 direkt, also ohne zwischengeschaltete Vektormodulation zugeführt ist. In the present embodiment, the mixer 402.4 of the frequency converter 402 for generating the quadrature signal component, a vector modulated oscillator signal is supplied during the mixer 404.4 for the generation of the in-phase signal component I, the oscillator signal via a power divider 407 directly, that is supplied without intermediate vector modulation.

Die Anpassungsvorrichtung umfasst im wesentlichen einen Vektormodulator 408. Der Vektormodulatoren hat wie im Ausführungsbeispiel der 2 eine Teilerstufe, in der das eingehende Oszillatorsignal in zwei um 90° phasenverschobene Signale aufgeteilt wird, nämlich eine Inphase-Oszillatorsignalkomponente und eine Quadratur-Oszillatorsignalkomponente. Der Teilerstufe nachgeschaltet sind steuerbare Amplitudenstellglieder und für jede beiden Oszillator-Signalkomponenten. Im Signalfluss folgt eine Kombinationsstufe, in der die beiden Oszillator-Signalkomponenten zu einem resultierenden vektormodulierten Oszillatorsignal als Ausgangssignal überlagert werden, welches dem Mischer 402.4 zugeführt ist. The adapter essentially comprises a vector modulator 408 , The vector modulators has as in the embodiment of 2 a divider stage in which the incoming oscillator signal is split into two signals phase-shifted by 90 °, namely an inphase Oscillator signal component and a quadrature oscillator signal component. Downstream of the divider stage are controllable amplitude actuators and for each of the two oscillator signal components. The signal flow is followed by a combination stage, in which the two oscillator signal components are superimposed to form a resulting vector-modulated oscillator signal as the output signal, which is the mixer 402.4 is supplied.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 2006/0176975 A1 [0005]

Claims

Contraption ( 100 ) for direct frequency conversion of an incoming electrical alternating signal, comprising - a first frequency converter ( 104 ), which is designed to output a frequency-converted in a target frequency band in-phase signal component (I) of the alternating signal, - a parallel to the first frequency converter second converter ( 102 ) configured to output a quadrature signal component (Q) of the alternating signal frequency-converted into the target frequency band, - an oscillator local to the device ( 106 ), which is adapted to an oscillator signal for frequency mixing to the frequency converter ( 102 . 104 ) and with a matching device connected between the local oscillator and at least one of the frequency converters ( 108 ) which is adapted to modulate an amplitude or a phase of the oscillator signal or the amplitude and the phase of the oscillator signal, wherein the matching device ( 108 ) a vector modulator ( 208 ) to which the oscillator signal, a phase control signal and an amplitude control signal are supplied, and which is configured to decompose the oscillator signal into an in-phase oscillator signal component and a quadrature oscillator signal component, the in-phase oscillator signal component in response to the amplitude control signal and the quadrature oscillator signal component in response from the phase control signal, as well as to recombine the modulated in-phase and quadrature oscillator signal components into a modulated oscillator signal and apply this to the second frequency converter ( 102 ) during the first frequency converter ( 104 ) the oscillator signal without interposition of the vector modulator ( 208 ) is supplied.

Device according to Claim 1, in which the frequency converters ( 102 . 104 ) are adapted to downconvert an input signal having at least one input frequency component in the range between 30 and 300 GHz into an output signal having a lower target frequency component in a target frequency band than the input frequency component.

The device of claim 1, wherein the frequency converters are configured to upconvert an input signal having at least one input frequency component into an output signal having higher target frequency than the input frequency component in a target frequency range included in the range between 30 and 300 GHz.

Apparatus according to claim 2 or 3, comprising an amplitude detector to which are input the frequency-converted in-phase signal component and the frequency-converted quadrature signal component respectively via a rectifier and adapted to derive an amplitude difference between the input signals supplied as the amplitude control signal to output to the adapter.

A device according to claim 2, 3 or 4, comprising a phase detector supplied with the frequency-converted in-phase signal component and the frequency-converted quadrature signal component as inputs, and adapted to output a signal dependent on the phase difference between the applied input signals as the phase control signal to the Output adjustment device.

Apparatus according to claim 1 or 2, wherein the amplitude control signal and the phase control signal are externally supplied via control signal inputs.

Apparatus according to Claim 2 or Claim 2 in combination with at least one of Claims 4 to 6, in which the frequency converters for generating the relevant signal component each comprise a frequency mixer to which the oscillator signal or the modulated oscillator signal is fed, an amplifier connected downstream of the frequency mixer which operates in the Target frequency band of the frequency converter is effective, and have the amplifier downstream frequency filter which is permeable only in the target frequency band.

Receiver, in particular for the frequency range between 30 and 300 GHz, having a receiving device which is designed to convert an incoming millimeter-wave radio signal into an electrical alternating signal, and to a receiving device downstream device for direct frequency conversion of the electrical alternating signal according to claim 2 or according to Claim 2 in combination with at least one of claims 4 to 6.

Apparatus according to claim 3 or claim 3 in combination with at least one of claims 4 to 6, wherein in the frequency converter for generating the respective signal component of the alternating electrical signal in each case an amplifier which is operative in an input frequency band of the frequency converter, a downstream of the amplifier Frequency filter which is permeable only in the input frequency band of the frequency converter, and having a frequency mixer downstream of the amplifier.

Transmitter, in particular for the frequency range between 30 and 300 GHz, with a transmitting device which is designed to convert an electrical alternating signal into a millimeter-wave radio signal, and with a device upstream of the transmitting device according to claim 3 or according to claim 3 in combination with at least one of claims 4 to 6 or according to claim 9.

Transmitter receiver, in particular for millimeter waves, with a receiver according to claim 8 and a transmitter according to claim 10.

An apparatus for imaging an object by scanning the millimeter-wave object comprising a receiver according to claim 8, a transmitter according to claim 10 or a transceiver according to claim 11.

Mobile radio base station having a first transceiver for communicating with at least one mobile radio terminal, characterized by a second transceiver according to claim 11 for wireless communication with at least one core network node.