Rekonfigurierbare Hochfrequenz-Empfänger

Abstract

ÜbersichtDie klassischen Vorteile von Mehrfach-Überlagerungsempfängern wie hohe Empfindlichkeit und hohe Trennschärfe können nicht ohne weiteres auf die Anforderungen abgebildet werden, die sich aus dem Wunsch nach software-konfigurierbaren Systemen ergeben. Bereits für einen Empfänger, der zwei unterschiedliche Frequenzen gleichzeitig verarbeiten kann, ergeben sich Kostenvorteile für den Direktkonversions-Empfänger. Diese Klasse von Empfängern verlangt jedoch einen erheblichen Aufwand zur Korrektur statischer und dynamischer Fehler, was in der Praxis meist zu reduzierter Empfindlichkeit und Flexibilität führt. Eine Alternative dazu können Sechstor-Empfänger sein, bei denen ohne einen eigentlichen Mischprozeß durch mehrfache Gleichrichtung des Signals eine breitbandige Architektur erzielbar ist. Rekonfigurierbare Empfänger mit einer direkten Abtastung des Hochfrequenzsignals können verschiedene Standards, verschiedene Abtastraten und verschiedene Bänder mit einer einzigen Hardware-Plattform bedienen. Der Flaschenhals in derartigen Konzepten ist der Analog-zu-Digital-Wandler. Mit derzeit verfügbaren Wandlern wird eine bandpaßbegrenzte Unterabtastung in dem Trägerfrequenzbereich bis etwa 1 GHz möglich. Dadurch werden digitale Empfänger für den Rundfunk-und Fernsehbereich möglich. Für Frequenzen im Millimeterwellenbereich müssen die einzelnen Bausteine möglicher Wandler untersucht werden. Tiefpaß-oder Bandpaß-Filter, Abtast-und Komparatorschaltungen sind die Schlüsselkomponenten. Die Hochfrequenzfilter müssen Nachbarkanalstörer fernhalten und geringste Durchgangsverluste im Nutzband aufweisen. Dreidimensional mikromechanisch strukturierte Filter können bei Trägerfrequenzen von 24 GHz hohe Güten und geringe Einfügungsdämpfungen erreichen. Impedanzwandler und Verstärker für diesen Frequenzbereich können in kommerzieller SiGe-Technologie entworfen und realisiert werden. Ein erster 24-GHz-Abtaster selbst enthält als Kernstück vier Schottky-Dioden. AbstractThe classical advantages of heterodyne receivers as high sensitivity and high selectivity can not be transferred easiliy to the requirements arising from software configurable systems. Already for a dual-frequency receiver the Direct Conversion approach has a clear cost advantage. However, these types of receivers require significant efforts for the correction of static and dynamic errors which in practical cases very often reduce sensitivity and flexibility. Sixport non-mixing direct conversion architectures may be an alternative. Re-configurable receivers with direct RF sampling can provide multimode, multirate and multiband functions in a single hardware platform. The current bottleneck in the direct digitizing receivers is the analog to digital converter. With currently available analog to digital converters bandpass limited sub-sampling in the carrier frequency range of up to 1 GHz is possible. Direct digital receivers for broadcast standards become feasible. The high speed building blocks of a millimeter wave direct digital receiver are composed by lowpass or ban...