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Linearer Sender und digitaler Empfänger

31. Juli 2007, 10:26 Uhr   |  Dr. Patrick Morgan


Fortsetzung des Artikels von Teil 1 .

Digitalempfänger mit niedriger ZF bietet beste Empfindlichkeit

Die Empfängerempfindlichkeit ist ein wichtiger Leistungsparameter bei jedem GSM-Telefon. Bei der Messung im Conducted Mode ist eine Empfängerempfindlichkeit von –110 dBm oder besser der Industriestandard für GMSK-Signale. Bei der Empfindlichkeitsmessung mit Nachbarkanälen, die neben dem gewünschten Signal vorhanden sind, ist das Erreichen einer hervorragenden Empfängerempfindlichkeit vor allem in Netzwerken mit EDGE-Diensten eine Herausforderung.

Bild 3 zeigt einen Superhet-Empfänger (oben) im Vergleich zu einer Empfängerarchitektur mit zweiter ZF (unten). Superhet-Empfänger erreichen nur schwer eine ausreichende AM-Unterdrückung, da ein Nachbarkanalsignal den Antennenumschalter, die Eingangsfilter und rauscharmen Eingangsverstärker passieren und auf die Oszillatorseite der Mischstufe einkoppeln kann. Ist diese Kopplung zu hoch, mischt sich das Nachbarkanalsignal mit sich selbst und erzeugt einen DC-Offset am Ausgang, der das gewünschte Signal verfälscht. Bei EDGE können Nachbarkanäle sowohl amplituden- als auch phasenmoduliert sein, womit sich ein einfacher Subtraktions- oder Mittelungsalgorithmus zur DC-Offset- Korrektur ausschließt. Abhängig vom verwendeten Algorithmus kann sich die Empfindlichkeit dabei erheblich verschlechtern.

Ein digitaler Empfänger mit niedriger Zwischenfrequenz (zweite ZF) hindert DC-Offsets daran, das Nutzsignal zu verfälschen. Die DCOffsets werden aus dem Nutzsignal herausgemischt und vom digitalen Filter unterdrückt. Damit sind keine DC-Offset-Korrekturalgorithmen mehr erforderlich.

Ein weiterer Vorteil ist die Integration des Regelkreisfilters für den Synthesizer, das normalerweise nicht in Transceiver-ICs mit Superhet- Empfänger zu finden ist. Damit fällt bei Superhet- Empfängern die Stückliste größer aus, da zusätzliche Präzisionsbauteile mit niedrigem Rauschanteil für dieses Filter erforderlich sind. Außerdem entsteht auf Leiterplattenebene eine Kopplung für externe Rauschquellen, die zum Phasenrauschen des lokalen Oszillators hinzukommen. Ist das Phasenrauschen zu groß, kann sich das Nachbarkanalsignal mit dem Phasenrauschen mischen: Es entsteht ein zusätzliches niederfrequentes Störsignal, mit dem das empfangene Nutzsignal verfälscht wird. Dieser Effekt nennt sich „reziprokes Mischen“ und ist bei der Entwicklung von Kommunikationssystemen stets zu beachten. Harry Schubert

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Bild 3. Beim Superhet-Empfänger (oben), mit einfacher Mischung auf die Zwischenfrequenz können Nachbarkanalsignale auf den Oszillator und den Mischer übersprechen und somit das Nutzsignal stören. Durch eine weitere Mischung auf eine zweite Zwischenfr

Links:

[1] www.gsacom.com

[2] www.silabs.com

Dr. Patrick Morgan ist als Marketing Manager für Funk-Produkte bei Silicon Laboratories für die GSM/GPRS/ EDGE/3G-Transceiver-Bausteine verantwortlich. Bevor er zu Silicon Laboratories kam, war er Assistenz-Professor für Elektrotechnik an der Texas-A&M-Universität und leitete ein Forschungsprogramm in Elektromagnetismus und Bildverarbeitung für biomedizinische Anwendungen. Er erhielt seinen Ph.D. in Elektrotechnik an der Stanford Universität, hält zwei USPatente und ist Autor von 25 technischen Veröffentlichungen.
pr@silabs.com

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