NL1017191C2

NL1017191C2 - Kwadratuurmodulator en -demodulator.

Info

Publication number: NL1017191C2
Application number: NL1017191A
Authority: NL
Inventors: Christiaan Johannes Verhoeven; Michael Hendrikus Kouwenhoven; Chris Van Den Bos
Original assignee: Univ Delft Tech
Priority date: 2001-01-25
Filing date: 2001-01-25
Publication date: 2002-07-30
Also published as: JP3959349B2; DE60203160D1; CA2435720A1; WO2002060107A3; AU2002230268A1; JP2004523952A; EP1354398B1; WO2002060107A2; US20040178845A1; EP1354398A2; ATE290734T1; US7084714B2; DE60203160T2

Description

Kwadratuurmodulator en -demodulator

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een kwadratuurmodulator en -demodulator omvattende een gekoppelde oscillatorschakeling die een eerste oscillator 5 en een tweede oscillator omvat, waarbij de eerste oscillator een teruggekoppelde versterker en een integrator omvat, een uitgang van de teruggekoppelde versterker verbonden is met een ingang van de integrator, en een uitgang van de integrator verbonden is met een ingang van de temggekoppelde versterker, de eerste oscillator twee stabiele toestanden heeft die elkaar afwisselen in een oscillatieperiode en een niet-10 stabiele of regeneratieve toestand tussen de twee stabiele toestanden, en een afzonderlijk excitatiesignaal toegevoerd wordt aan de eerste oscillator om het moment van schakelen tussen de twee stabiele toestanden te bepalen, de tweede oscillator identiek is aan de eerste oscillator, en de kwadratuurdemodulator verder eerste, respectievelijk tweede excitatiemiddelen omvat die ingericht zijn om een 15 excitatiesignaal voor de tweede, respectievelijk eerste oscillator, af te leiden uit een uitgangssignaal van de eerste, respectievelijk tweede oscillator.

Voor een veelvoud aan schakelingen zijn kwadratuurmodulators en/of kwadratuurdemodulators nodig, zoals in moderne communicatieapparatuur (GSM-telefoons, DECT-telefoons, kabelmodems, enz.).

20 In bestaande kwadratuurmodulators en -demodulators wordt gebruik gemaakt van afzonderlijke mengschakelingen of modulatoren en een oscillator. Een misaanpassing in of tussen de mengschakelingen leidt tot een directe verstoring van de kwadratuurrelatie tussen het in-fasesignaal I en het kwadratuursignaal Q en dus tot wederzijdse overspraak. De mengschakelingen kunnen van het (dubbel) gebalanceerde 25 type zijn, of geïmplementeerd worden door middel van een analoog-digitaalomzetter of een schakeling met geschakelde capaciteiten. Bij de gebalanceerde mengschakelingen kan een verschuiving (offset) alleen verminderd worden door calibratie. De overige types zijn in het algemeen nauwkeuriger, maar complexer van opzet en er kan in het algemeen een digitale correctie toegepast worden. De oscillator voor het opwekken van 30 kwadratuursignalen kan bijvoorbeeld geïmplementeerd worden door gebruik te maken van een frequentiedeler of een (frequentieafhankelijke) fasedraaiingschakeling. Deze soorten oscillators hebben echter geen ingebouwd kwadratuurcorrectiemechanisme.

Een ander soort oscillator dat toegepast kan worden maakt gebruik van een 1017191 2 fasevergrendelde lus (phase locked loop, PLL). In dit geval hebben de twee kwadratuurcomponenten niet dezelfde frequentiekarakteristiek, en is de nauwkeurigheid van de fasedetector bepalend voor het bedrijf van de oscillator.

Het Amerikaanse octrooischrift US-A-5.939.951 openbaart bijvoorbeeld een 5 werkwijze en inrichting voor het moduleren en demoduleren van een signaal. De inrichting omvat twee terugkoppellussen voor het opwekken van uitgangsignaalcomponenten uit een ingangssignaal. Elke lus omvat een spanningsgestuurde oscillator en een vergelijker voor het genereren van een besturingssignaal. In elke lus wordt een bedrijfssignaal opgewekt, waarbij de signalen 10 van de twee lussen een kwadratuurfaserelatie hebben.

Doelstelling van de onderhavige aanvrage is een kwadratuurmodulator en -demodulator te verschaffen die de boven genoemde nadelen niet vertoont, en een nauwkeurige kwadratuurrelatie handhaaft.

Deze doelstelling wordt bereikt door een kwadratuurmodulator van de bij aanhef 15 beschreven soort, waarbij een ingangssignaal Si(t) aan de kwadratuurdemodulator verschaft wordt waarmee een parameter van een van de elementen van de eerste en tweede oscillator beïnvloed wordt, waarbij de elementen de teruggekoppelde versterker, integrator of excitatiemiddelen omvatten, en een set van kwadratuuruitgangsignalen I0, Q0 verschaft wordt aan de uitgangen van het respectieve 20 ene element dat behoort bij de beïnvloede parameter.

Door de mengschakelingen (vermenigvuldigers) van de kwadratuurdemodulator te integreren in een kwadratuuroscillator die twee referentiesignalen met een zeer nauwkeurige kwadratuurrelatie opwekt, wordt een zeer nauwkeurige kwadratuurdemodulator verschaft. De mengschakelingen worden geïmplementeerd 25 door een schakelingparameter van de kwadratuuroscillator te variëren in het tempo van het te demoduleren signaal. Het kwadratuurregelmechanisme (tegenkoppeling) van de oscillator onderdrukt in dit geval tevens de effecten van een eventuele misaanpassing van de mengschakelingen op de kwadratuurrelatie.

Opgemerkt wordt dat het Amerikaanse octrooischrift US-A-5.233.315 een 30 gekoppelde regeneratieve oscillatorschakeling openbaart. In deze oscillatorschakeling wordt een nauwkeurige kwadratuurfaserelatie in stand gehouden door middel van een terugkoppellus.

In een uitvoeringsvorm is de parameter een van de volgende parameters: ü17191 3 een drempelniveau (γ) of een uitgangsniveau (δ) van de teruggekoppelde versterker, of een integratieconstante (a) van de integrator.

In een voorkeursuitvoeringsvorm omvatten de excitatiemiddelen een bij de eerste, respectievelijk tweede oscillator behorende eerste, respectievelijk tweede soft-5 limiterschakeling, en is de parameter de versterking (G) of het limietniveau (β) van de soft-limiterschakeling.

In deze uitvoeringsvorm heeft de beïnvloeding van de parameters van de soft-limiterschakeling heeft geen invloed op de nuldoorgangdetectie van de soft-limiterschakeling. De functie van het opwekken van een excitatiesignaal voor de andere 10 oscillator wordt dus niet beïnvloed door de beïnvloeding van de ene parameter. De vermenigvuldigingsfunctie is nu onderdeel van de negatieve terugkoppellus van de kwadratuurgekoppelde oscillator. Het heeft voordeel om de parameter β van de soft-limiterschakeling te gebruiken als te beïnvloeden parameter, omdat in dat geval het uitgangssignaal van de soft-limiterschakeling begrensd wordt op de parameter β.

15 Hierdoor blijven ook de amplitudes van de (I- en Q-) kwadratuursignalen gelijk.

De onderhavige uitvinding betreft in een verder aspect een kwadratuurmodulator omvattende een gekoppelde oscillatorschakeling die een eerste oscillator en een tweede oscillator omvat, waarbij de eerste oscillator een teruggekoppelde versterker en een integrator omvat, een uitgang van de teruggekoppelde versterker verbonden is met een 20 ingang van de integrator, en een uitgang van de integrator verbonden is met een ingang van de teruggekoppelde versterker, de eerste oscillator twee stabiele toestanden heeft die elkaar afwisselen in een oscillatieperiode en een niet-stabiele of regeneratieve toestand tussen de twee stabiele toestanden, en een afzonderlijk excitatiesignaal toegevoerd wordt aan de eerste oscillator om het moment van schakelen tussen de twee 25 stabiele toestanden te bepalen, de tweede oscillator identiek is aan de eerste oscillator, en de kwadratuurmodulator verder eerste, respectievelijk tweede excitatiemiddelen omvat die ingericht zijn om een excitatiesignaal voor de tweede, respectievelijk eerste oscillator, af te leiden uit een uitgangssignaal van de eerste, respectievelijk tweede oscillator, met het kenmerk, dat een eerste kwadratuursignaal en een tweede 30 kwadratuursignaal aan de kwadratuurmodulator verschaft wordt waarmee een parameter van een van de respectieve elementen van de eerste en tweede oscillator beïnvloed wordt, waarbij de elementen de teruggekoppelde versterker, integrator of excitatiemiddelen omvatten, en de kwadratuurmodulator verder optelmiddelen omvat 4 1 C : Γ 1 8 t 4 die verbonden zijn met de respectieve uitgangssignalen van het ene element dat behoort bij de beïnvloede parameter teneinde een gemoduleerd uitgangssignaal S0(t) te vormen.

De parameter is in een uitvoeringsvorm een van de volgende parameters: een drempelniveau (γ) of een uitgangsniveau (δ) van de teruggekoppelde versterker, of 5 een integratieconstante (a) van de integrator.

In een voorkeursuitvoeringsvorm omvatten de excitatiemiddelen een bij de eerste, respectievelijk tweede oscillator behorende eerste, respectievelijk tweede soft-limiterschakeling omvatten, en is de parameter de versterking (G) of het limietniveau (β) van de soft-limiterschakeling.

10 De kwadratuurmodulator volgens de onderhavige uitvinding verschaft overeenkomstige voordelen als de kwadratuurdemodulator volgens de onderhavige uitvinding, zoals hierboven besproken.

In een nog verdere uitvoeringsvorm omvat de kwadratuurmodulator of -demodulator verder ten minste een verdere oscillator die identiek is aan de eerste en 15 tweede oscillator, en bijbehorende verdere excitatiemiddelen die ingericht zijn om een excitatiesignaal voor een volgende van de ten minste ene verdere oscillator, af te leiden uit een uitgangssignaal van de ten minste ene verdere oscillator. Dit breidt het aantal mogelijkheden voor modulatie/demodulatie aanzienlijk uit. In dit geval wordt echter geen gebruik gemaakt van een orthogonale (minimale) set basisgolfvormen, zoals de 20 kwadratuursignalen in de hierboven genoemde uitvoeringsvormen.

De onderhavige uitvinding zal nu in meer detail worden toegelicht aan de hand van een aantal voorbeelden, met verwijzing naar de bijgevoegde tekeningen, waarin

Fig. 1 een blokschema toont van een uitvoeringsvorm van de kwadratuurdemodulator volgens de onderhavige uitvinding; 25 Fig. 2 een blokschema toont van een uitvoeringsvorm van de kwadratuurmodulator volgens de onderhavige uitvinding;

Fig. 3 een schema toont van een integratorschakeling die onderdeel uitmaakt van de kwadratuurmodulator /-demodulator volgens Fig. 1 en 2;

Fig. 3 een schema toont van een integratorschakeling die onderdeel uitmaakt van 30 de kwadratuurmodulator /-demodulator volgens Fig. 1 en 2;

Fig. 4 een schema toont van een soft-limiter- en vermenigvuldigingsschakeling die onderdeel uitmaakt van de kwadratuurmodulator /-demodulator volgens Fig. 1 en 2; « 1017191 5

Fig. 5 een schema toont van een optelschakeling die onderdeel uitmaakt van de kwadratuurmodulator /-demodulator volgens Fig. 1 en 2; en

Fig. 6 een schema toont van een Schmitt-triggerschakeling die onderdeel uitmaakt van de kwadratuurmodulator /-demodulator volgens Fig. 1 en 2; 5 Fig. 1 toont een blokschema van een kwadratuurdemodulator 10 volgens een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding. Een in kwadratuur gekoppelde oscillator 11,12 wordt bij de onderhavige kwadratuurdemodulator 10 gebruikt om twee periodieke signalen te genereren die een kwadratuurrelatie hebben. Het negatieve terugkoppelmechanisme houdt de kwadratuurfaserelatie tussen de twee periodieke 10 signalen nauwkeurig in stand. De in kwadratuur gekoppelde oscillator omvat een eerste oscillator 11 en een tweede oscillator 12, die ieder een Schmitt-triggerschakeling 13,15 en een integratorschakeling 14,16 omvatten. De Schmitt-triggerschakeling 13,15 kan gevormd worden door een teruggekoppelde versterker en wordt gekenmerkt door een drempelniveau γ en een uitgangsniveau δ. De integratorschakeling 14,16 kan gevormd 15 worden door een condensator en wordt gekenmerkt door een integratieconstante a. De Schmitt-triggerschakeling 13,15 en integratorschakeling 14,16 zijn in een lus met elkaar gekoppeld, d.w.z. een ingang van de Schmitt-triggerschakeling 13,15 is verbonden met een uitgang van de integratorschakeling 14,16 en een ingang van de integratorschakeling 14,16 is verbonden met een uitgang van de Schmitt-20 triggerschakeling 13,15. Een in tijd variërend signaal ej„t(t) wordt gegenereerd met een integratieconstante cc door de integratieschakeling 14,16, Het signaal ejnt(t) wordt periodiek gemaakt door te schakelen tussen twee toestanden waarbij a, respectievelijk -a wordt geïntegreerd. De Schmitt-triggerschakeling 13,15 schakelt tussen deze twee toestanden indien het uitgangssignaal van de integratorschakeling 14,16 het positieve 25 of negatieve drempelniveau γ overschrijdt.

De nauwkeurige kwadratuurrelatie wordt gerealiseerd door de twee oscillators 11, 12 onderling te koppelen. Deze koppeling draagt zorg voor een overgang tussen twee toestanden in één van de oscillators 11,12 door gebruik te maken van de andere oscillator 11,12 als een referentie. Dit kan geïmplementeerd worden door middel van 30 een vergelijkschakeling (niet getoond), die een nuldoorgang van het uitgangssignaal van de integratorschakeling van de ene oscillator 11,12 detecteert en daaruit een excitatiesignaal afleidt dat toegevoerd wordt aan de Schmitt-triggerschakeling 13, 15 van de andere oscillator 12,11.

4 1017191 6

In de in Fig. 1 getoonde uitvoeringsvorm wordt echter gebruik gemaakt van een eerste, respectievelijk tweede soft-limiterschakeling 17,18. Een dergelijke schakeling wordt gekenmerkt door een variabele versterking G in een beperkt gebied van het ingangssignaal en een limietwaarde β (VUit= -β voor Vjn< -β, VUjt =G * Vin voor 5 -β<νίη<β, en VUit= β voor Vj„> β). Een ingang van de eerste soft-limiterschakeling 17 is verbonden met de uitgang van de eerste integratieschakeling 14, en een uitgang van de eerste soft-limiterschakeling 17 wordt via een optelelement 20 toegevoerd aan de ingang van de tweede Schmitt-triggerschakeling 15. Een ingang van de tweede soft-limiterschakeling 18 is verbonden met de uitgang van de tweede integratieschakeling 10 16, en een uitgang van de tweede soft-limiterschakeling 18 wordt via een optelelement 19 toegevoerd aan de ingang van de eerste Schmitt-triggerschakeling 13.

Het koppelmechanisme tussen de twee oscillators 11,12 is in staat de kwadratuurfaserelatie in stand te houden indien er een misaanpassing tussen de twee oscillators 11,12 bestaat. Indien de twee oscillators 11,12 nog niet in vaste 15 kwadratuurrelatie werken, en een oscillator 11,12 een grotere periode heeft dan de andere, zal de snellere oscillator wachten met het schakelen van toestand totdat de langzamere oscillator 11,12 door nul gaat en wordt dus vertraagd. De langzamere oscillator 11,12 zal eerder zijn toestand omschakelen door het snellere excitatiesignaal van de snellere oscillator 11,12 en zal dus versneld worden. Uiteindelijk zullen de twee 20 oscillators dezelfde periode hebben en een nauwkeurige kwadratuurrelatie hebben.

De gedrag van de twee oscillators 11,12 wordt bepaald door vijf parameters, te weten de integratieconstante α van de integratieschakeling 14, 16, de limietniveaus β en de versterking G van de soft-limiterschakeling 17, 18, en de drempelniveaus γ en uitgangsniveaus δ van de Schmitt-triggerschakeling 13, 15. Deze parameters worden in 25 de onderhavige uitvinding gebruikt om de kwadratuurdemodulator 10 te implementeren. De parameters kunnen aangepast worden aan het te demoduleren ingangssignaal Sj(t) door een vermenigvuldiger op te nemen, waarbij op één ingang het gemoduleerde signaal Sj(t) ingevoerd wordt en op een andere ingang het normale plaatselijke oscillatorsignaal.

30 In het volgende wordt de mogelijkheid besproken om de parameters β en G van de soft-limiterschakeling 17, 18 te gebruiken om het te demoduleren signaal S,(t) in de schakeling in te voeren. Er wordt verondersteld dat de soft-limiterschakeling 17,18 zich in zijn lineaire werkgebied bevindt. Omdat de schakeling zodanig is opgezet dat de 1017191 7

Schmitt-triggerschakeling 13,15 van de ene oscillator 11,12 omschakelt bij een nuldoorgang van de andere oscillator 11,12, zal dit in de praktijk altijd het geval zijn.

Indien de parameters constant worden gehouden is het uitgangssignaal esiim(t) van de soft-limiterschakeling 17, 18 gelijk aan pGei„t(t). Indien de parameter G gebruikt 5 wordt om het te demoduleren signaal Si(t) in te voeren in de oscillator 11,12 wordt het uitgangssignaal gelijk aan p[G+Si(t)]ei„t(t). De term pSi(t)eim(t) is het gewenste uitgangssignaal I0, respectievelijk Q0, en kan eenvoudig verkregen worden uit het uitgangssignaal van de soft-limiterschakeling 17,18 door middel van een laagdoorlaatfilter 21, 22. In vergelijking met de situatie met constante parameters, is dit 10 signaal de enige term in het uitgangssignaal van de soft-limiterschakeling 17,18. Deze extra term introduceert geen extra nuldoorgangen indien de amplitude van het te demoduleren signaal Si(t) kleiner is dan de grootte van de parameter G. Omdat geen extra nuldoorgangen geïntroduceerd worden zal de gekoppelde oscillator 10 op dezelfde wijze tussen de twee toestanden schakelen als in het geval van constante 15 parameters, waardoor in dit geval ook de kwadratuurfaserelatie tussen de uitgangssignalen I0 en Q0 gewaarborgd blijft.

Indien als alternatief het te demoduleren signaal Sj(t) ingevoerd wordt door middel van de limietniveaus P van de soft-limiterschakeling 17, 18, wordt het uitgangssignaal gegeven door esiim(t) = [P + Si(t)]Gei„t(t). In dit geval is de term 20 Sj(t)Gej„t(t) het gewenste uitgangssignaal I0, Q0- Een vergelijkbare situatie treedt op als in het voorgaande geval: Indien de amplitude van S»(t) kleiner is dan de grootte van p worden geen extra nuldoorgangen gecreëerd. De oscillator zal nog steeds van toestand omschakelen wanneer ej„t(t) door nul gaat.

In beide beschreven gevallen worden dezelfde resultaten bereikt met betrekking 25 tot de schakelmomenten van de oscillators 11, 12. De oscillatorfrequentie en -fase worden niet veranderd, en dus blijft de kwadratuurrelatie van de kwadratuuruitgangsignalen I0 en Q0 in stand. De vermenigvuldigingsfunctie van het te demoduleren signaal en het oscillatorsignaal is nu deel van de negatieve terugkoppellus van de gekoppelde kwadratuuroscillator, die optredende fouten kan corrigeren.

30 Fig. 2 toont een kwadratuurmodulator 30 volgens de onderhavige uitvinding. De opbouw en werking is in grote lijnen identiek aan de met verwijzing naar Fig. 1 beschreven kwadratuurdemodulator 10. In dit geval worden echter de kwadratuuringangssignalen Ij en Qj toegevoerd aan de soft-limiterschakeling 17, 'i u 1 / 1 9 1 8 respectievelijk 18 om een van de parameters β, G te beïnvloeden, en worden de uitgangssignalen van de soft-limiterschakelingen 17,18 in een opteller 31 bij elkaar opgeteld en eventueel door een banddoorlaatfïlter 32 geleidt om het gemoduleerde HF-uitgangsignaal S0(t) te verkrijgen.

5 Om de kwadratuurmodulator 10 en -demodulator 30 te implementeren, moeten vier deelschakelingen ontworpen worden, te weten, de integrators 14,16, de Schmitt-triggerschakelingen 13,15, de optelschakelingen 19,20 en de soft-limiterschakelingen 17, 18. De vier delen worden met verwijzing naar de Fig. 3 tot en met 6 in nader detail beschreven.

10 Fig. 3 toont een schema van een mogelijke implementatie van de integrator 14, 16. De integrator 14,16 kan geïmplementeerd worden door gebruik te maken van de spanning-stroomrelatie van een condensator Ci„t· De stroom Ij„t van de stroombronnen kan ingesteld worden met behulp van de spanning Vt, en dit stelt tevens de frequentie van de oscillator 11,12 in. De frequentie van de oscillator 11, 12 is aanpasbaar tussen 1 15 MHz en 2 MHz. Het differentieel geschakelde paar transistors Qi, Q2 wordt gebruikt om de stroom door de condensator Cint te schakelen tussen Ijnt en -Iint in reactie op de spanning Va. De weerstanden R2, R3, transistor Q3 en spanningsbron Vcm vormen een gemeenschappelijke-moduslus en houden de gemeenschappelijke spanning op de collectors van Qi en Q2 gelijk aan Vbe3+Vcm· De frequentiecompensatie van de 20 gemeenschappelijke-moduslus wordt bewerkstekkigd met de condensators Ci en C2.

Het uitgangssignaal van de integrator 14, 16 wordt weergegeven met V0i.

Fig. 4 toont een schema van een mogelijke implementatie van de soft-limiter- en vermenigvuldigingsschakeling 17, 18. Deze soft-limiterschakeling 17, 18 implementeert de vermenigvuldiging met het te demoduleren signaal Sj(t) en de functie 25 van soft-limiting. Het ingangssignaal Vj2, wordt verbonden met de uitgangsspanning Voi van de integratorschakeling 14, 16, en het ingangssignaal Vi3 wordt verbonden met het te demoduleren signaal Sj(t). Een differentieel transistorpaar Q4, Q5 verzorgt de soft-limiterfunctie, en tezamen met de transistor Qe, een mengschakeling. De vermenigvuldiging van Vj2 en V,3 is aanwezig als het uitgangssignaal Io2 van de 30 mengschakeling. De weerstanden R3, R4 en R5 en de spanningsbron Vcc worden gebruikt om de voorinstelling van transistor Qe in te stellen.

Fig. 5 toont een schema van een mogelijke implementatie van de optelschakeling 19, 20. Een ingang 1,3 wordt verbonden met de uitgang van de soft-limiterschakeling 1017191 9 17,18 en een ingang Vi4 wordt verbonden met het uitgangssignaal V0i van de integrator. De spanning Vw wordt omgezet in een stroom om optelling in het stroomdomein mogelijk te maken. Transistoren Q7, Qs en weerstanden Rs, R9 vormen een gebalanceerde serietrap voor de optelling. Twee weerstanden R$ en R7 worden 5 gebruikt om de som van de ingangsstroom Ij3 en de in een stroom omgezette spanning Vj4 om te zetten in een uitgangsspanning V03· Spanningsbron Vcc en stroombron Ibias worden gebruikt voor de voorinstelling van de transistoren Q7, Qs.

Fig. 6 toont een schema van een implementatie van de Schmitt-triggerschakeling 13,15. De Schmitt-triggerschakeling 13, 15 dient twee interne referentieniveaus [γ, -γ] 10 te genereren, een ingangssignaal te vergelijken met de twee referentieniveaus, een uitgangssignaal te schakelen tussen twee toestanden en de huidige toestand op te slaan. De twee interne referentieniveaus [γ, -γ] worden geïmplementeerd door twee spanningsbronnen, die aangeduid zijn met Vref, en in het getoonde schema gelijk zijn aan een basis-emitterspanning Vbe = 700 mV. Het ingangssignaal Vis, die afkomstig os 15 van dë öptelschakeling 19,20 en overeenkomt met de uitgangsspanning V03 van de optelschakeling 19,20, wordt vergeleken met de twee referentiespanningen +Vref, -Vref door middel van de differentiële transistorparen Q9, Q10, respectievelijk Qn, Q12. De differentiële transistorparen Q9, Q10 en Qn, Q12 leveren stromen Iset en IreSet als uitgangssignaal. Het schakelen tussen twee toestanden en het opslaan van de huidige 20 toestand worden geïmplementeerd met een schakeling, die een begrenzer in een positieve terugkoppeling omvat. De begrenzer wordt geïmplementeerd met differentieel transistorpaar Q13, Q14. Een positieve terugkoppeling van de begrenzer wordt geïmplementeerd met een stroom-spanningomzetter, gevormd door weerstanden R10 en Rn. De positieve terugkoppeling zorgt ervoor dat het uitgangssignaal van de begrenzer 25 Q13, Q14 een van twee mogelijke uitgangswaarden heeft. Indien het signaal aan de ingang van de begrenzer Q13, Q14 door nul gaat, zorgt de positieve terugkoppeling ervoor dat het uitgangssignaal van de begrenzer Q13, Q14 omschakelt naar de andere uitgangswaarde. Verder omvat de Smitt-triggerschakeling 13,15 spanningsbronnen VbS om de transistoren Q13, Q14 te voorzien van een voorinstelling en als een 30 niveauverschuiving van de gemeenschappelijke modus (common mode). De stromen ISet en Ireset zijn de ingangssignalen voor de begrenzer en worden opgeteld bij de uitgangsstroom van de begrenzer Qn, Q14. De stromen Iset en IreSet dienen groter te zijn dan de uitgangsstroom van de begrenzer Qn, Q14 om een overgang naar de andere 10 17 191¾ 10 toestand te initiëren. De voorinstelling van de transistoren Qs>.. .Qm wordt ingesteld met een spanningsbron Vcc en stroombronnen Ibias* De spanning tussen de respectieve basis van transistoren Qo, Q14 geeft de uitgangsspanning V0s van de Smitt-triggerschakeling 13, 15. Deze uitgangsspanning V05 wordt toegevoerd als ingangsspanning Vn aan de 5 integrator 14, 16.

De Schmitt-triggerschakeling 13, 15 en de soft-limiterschakeling 17, 18 kunnen met behulp van dezelfde soort elementen geïmplementeerd worden, bijvoorbeeld een versterker met een niet-lineaire (limiterende) overdracht. In de hierboven beschreven voorbeelden worden de elementen geïmplementeerd met complementair geschakelde 10 transistors.

De kwadratuurmodulator of -demodulator kunnen meerdere oscillatoren 11,12 omvatten en bijbehorende excitatiemiddelen, zoals de soft-limiterschakelingen 17, 18.

Dit breidt het aantal mogelijkheden voor modulatie/demodulatie aanzienlijk uit. In dit geval wordt echter geen gebruik gemaakt van een orthogonale (minimale) set 15 basisgolfvormen, zoals de kwadratuursignalen in de hierboven genoemde uitvoeringsvormen.

In het bovenstaande is de onderhavige uitvinding toegelicht aan de hand van enkele uitvoeringsvoorbeelden. Voor de deskundige zal het duidelijk zijn dat variaties en andere implementaties mogelijk zijn. Deze variaties en andere implementaties 20 worden geacht omvat te zijn in de beschermingsomvang die gedefinieerd wordt door de bijgevoegde conclusies.

M

1017191

Claims

1. Kwadratuurdemodulator (10) omvattende een gekoppelde oscillatorschakeling die een eerste oscillator (11) en een tweede oscillator (12) omvat, 5 waarbij de eerste oscillator (11) een teruggekoppelde versterker (13,15) en een integrator (14,16) omvat, een uitgang van de teruggekoppelde versterker (13, 15) verbonden is met een ingang van de integrator (14,16), en een uitgang van de integrator (14,16) verbonden is met een ingang van de teruggekoppelde versterker (13, 15), 10 de eerste oscillator (11) twee stabiele toestanden heeft die elkaar afwisselen in een oscillatieperiode en een niet-stabiele of regeneratieve toestand tussen de twee stabiele toestanden, en een afzonderlijk excitatiesignaal toegevoerd wordt aan de eerste oscillator (11) om het moment van schakelen tussen de twee stabiele toestanden te bepalen, 15 de tweede oscillator (12) identiek is aan de eerste oscillator (11), en de kwadratuurdemodulator (10) verder eerste, respectievelijk tweede excitatiemiddelen (17, 18) omvat die ingericht zijn om een excitatiesignaal voor de tweede, respectievelijk eerste oscillator (12,11), af te leiden uit een uitgangssignaal van de eerste, respectievelijk tweede oscillator (11,12), 20 met het kenmerk, dat een ingangssignaal Si(t) aan de kwadratuurdemodulator (10) verschaft wordt waarmee een parameter van een van de elementen van de eerste en tweede oscillator (11, 12) beïnvloed wordt, waarbij de elementen de teruggekoppelde versterker (13,15), integrator (14,16) of excitatiemiddelen (17,18) omvatten, en een set van kwadratuuruitgangsignalen I0, Q0 verschaft wordt aan de uitgangen van het 25 respectieve ene element dat behoort bij de beïnvloede parameter.

2. Kwadratuurdemodulator volgens conclusie 1, waarbij de parameter een van de volgende parameters is: een drempelniveau (γ) of een uitgangsniveau (δ) van de teruggekoppelde versterker 30 (13, 15), of een integratieconstante (a) van de integrator (14, 16).

3. Kwadratuurdemodulator volgens conclusie 1, waarbij de excitatiemiddelen (17, 18) een bij de eerste, respectievelijk tweede oscillator (11, 12) behorende eerste, 5017191 respectievelijk tweede sofit-limiterschakeling omvatten, en de parameter de versterking (G) of het limietniveau (β) van de sofit-limiterschakeling (17, 18) is.

4. Kwadratuurdemodulator volgens een van de conclusies 1 tot en met 3, waarbij 5 deze verder omvat ten minste een verdere oscillator die identiek is aan de eerste en tweede oscillator (11, 12), en bijbehorende verdere excitatiemiddelen die ingericht zijn om een excitatiesignaal voor een volgende van de ten minste ene verdere oscillator, af te leiden uit een uitgangssignaal van de ten minste ene verdere oscillator.

5. Kwadratuurmodulator (30) omvattende een gekoppelde oscillatorschakeling die een eerste oscillator en een tweede oscillator (11,12) omvat, waarbij de eerste oscillator (11) een teruggekoppelde versterker (13,15) en een integrator (14,16) omvat, een uitgang van de teruggekoppelde versterker (13,15) verbonden is met een ingang van de integrator (14, 16), en een uitgang van de 15 integrator (14, 16) verbonden is met een ingang van de teruggekoppelde versterker (13, 15), de eerste oscillator (11) twee stabiele toestanden heeft die elkaar afwisselen in een oscillatieperiode en een niet-stabiele of regeneratieve toestand tussen de twee stabiele toestanden, en een afzonderlijk excitatiesignaal toegevoerd wordt aan de eerste 20 oscillator (11) om het moment van schakelen tussen de twee stabiele toestanden te bepalen, de tweede oscillator (12) identiek is aan de eerste oscillator (11), en de kwadratuurmodulator (30) verder eerste, respectievelijk tweede excitatiemiddelen (17,18) omvat die ingericht zijn om een excitatiesignaal voor de tweede, 25 respectievelijk eerste oscillator (12,11), af te leiden uit een uitgangssignaal van de eerste, respectievelijk tweede oscillator (11, 12), met het kenmerk, dat een eerste kwadratuursignaal en een tweede kwadratuursignaal aan de kwadratuurmodulator (30) verschaft wordt waarmee een parameter van een van de respectieve elementen van de eerste en tweede oscillator (11, 12) beïnvloed wordt, 30 waarbij de elementen de teruggekoppelde versterker (13,15), integrator (14, 16) of excitatiemiddelen (17, 18) omvatten, en de kwadratuurmodulator (30) verder optelmiddelen (31) omvat die verbonden zijn met de respectieve uitgangssignalen van 1017191 het ene element dat behoort bij de beïnvloede parameter teneinde een gemoduleerd uitgangssignaal S0(t) te vormen.

6. Kwadratuurmodulator volgens conclusie 5, waarbij de parameter een van de 5 volgende parameters is: een drempelniveau (γ) of een uitgangsniveau (δ) van de teruggekoppelde versterker (13,15), of een integratieconstante (a) van de integrator (14,16).

7. Kwadratuurmodulator volgens conclusie 5, waarbij de excitatiemiddelen (17, 10 18) een bij de eerste, respectievelijk tweede oscillator (11,12) behorende eerste, respectievelijk tweede soft-limiterschakeling omvatten, en de parameter de versterking (G) of het limietniveau (β) van de soft-limiterschakeling (17,18) is.

8. Kwadratuurmodulator volgens een van de conclusies 5 tot en met 7, waarbij 15 deze verder omvat ten minste een verdere oscillator die identiek is aan de eerste en tweede oscillator (11, 12), en bijbehorende verdere excitatiemiddelen die ingericht zijn om een excitatiesignaal voor een volgende van de ten minste ene verdere oscillator, af te leiden uit een uitgangssignaal van de ten minste ene verdere oscillator. 1017191