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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf RF-Verstärkerschaltkreise
und insbesondere auf einen sequenziellen Verstärkerschaltkreis, der frequenzagil
gemacht werden kann und der verwendet werden kann, um RF-Signal-Empfänger und
-Sender mit der Fähigkeit
mehrerer Kanäle
zu erzeugen.
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Hintergrund
der Erfindung
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RF-Verstärkerschaltkreise
sind alt und im Stand der Technik wohlbekannt und werden im Allgemeinen
in Sender-/Empfänger-Schaltkreisen
verwendet. Ein besonderer RF-Verstärkerschaltkreis wurde
in der US-Patentschrift Nr. 5,357,206 des Anmelders als ein neuer
RF-Empfänger
beschrieben, der sequenzielle RF-Verstärker verwendet. Eine weitere
Verbesserung dieser Erfindung ist in der US-Patentschrift Nr. 5,787,117
des Anmelders offenbart, die einen Sende-Empfänger offenbart, der unter Verwendung
des neuen sequenziellen RF-Verstärkerschaltkreises
erzeugt ist. Diese neuen Erfindungen haben großen Erfolg.
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Eine
solche Entwicklung wurde verwendet, um ein Einkanal-SRD-Funk mit
guter Leistungscharakteristik und sehr niedrigem Stromverbrauch
zu implementieren. Einkanal-Funkgeräte beziehen
sich derzeit auf eine signifikante Zahl von Kurzreichweiten-Geräte(SRD,
short range distance)-Anwendungen einschließlich schlüssellosem Zugang mit Fernbedienung
(remote keyless entry, RKE), Reifendrucküberwachung (tyre pressure monitoring,
TPM), Tor/Tür-Steuerung,
drahtlose Sicherheitssysteme, Radiofrequenz-Identifikationsschlüssel (RFID), Sport/Medizin-Telemetrie,
und viele Anzeige-Lese-Anwendungen
beinhaltend automatisches Anzeige-Ablesen (AMR), usw. Diese Schaltkreise
haben eine große
Bedeutung, denn sie sind zuverlässig, wirtschaftlich,
haben einen geringen Stromverbrauch und haben signifikante Vorteile
gegenüber
Systemen des Standes der Technik.
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Jedoch
verwenden einige Anzeige-Lesesysteme, alle schnurlosen Telefone,
die meisten PDA/Laptop-Netzwerkverbindungen und eine Zahl anderer
Anwendungen Mehrkanal- oder
noch allgemeiner Mehrfachsitzung-unlizensierten-Funk (multi-session
unlicensed radio). Mehrfachsitzungs-Funkgeräte verhindern oder minimieren
Differenzen innerhalb eines Bandes, wo mehrere unkoordinierte Funksysteme
in derselben Umgebung betrieben werden. Die zwei am häufigsten
verwendeten Mehrfachsitzungsstrategien sind Frequenzkanalisierung
und Frequenzspreiz-Codierung. Die meisten unlizenzierten Funksysteme,
die mit PC-Technologie verwendet werden, arbeiten im 2,4 GHz-Band,
das das niedrigste industrielle, wissenschaftliche und medizinische (ISM)
Frequenzband oberhalb von 300 MHz ist, das in allen Regionen verfügbar ist.
Ein Betrieb im 2,4 GHz-Bereich ist insbesondere auch für Japan
interessant, wo die Alternative ein Betrieb unter sehr niedrigem
Stromverbrauch unter den Bijaku-Regularien ist.
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Es
wäre vorteilhaft,
in der Lage zu sein, die sequenzielle Verstärker-Technologie zu verwenden, um
ein frequenzagiles RF-System zu entwickeln, das für Mehrkanal-
oder Frequenzsprung-Betrieb verwendet werden könnte.
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Es
wird auf EP-A-0841755 Bezug genommen, die einen Hochfreuuenz-Empfänger mit
sukzessiven Hochfrequenz-Verstärkerstufen
beschreibt, die über
eine Laufzeitkette gekoppelt sind und die modulierte Hochfrequenz-Signale
empfangen, und die mit einer Antenne über einen abgestimmten Bandpassfilter
zum Selektieren des benötigten
Hochfrequenzsignals verbunden sind. Eine CPU wird verwendet um die
Verstärkerstufen
selektiv zu aktivieren und zu deaktivieren.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung erlaubt die Verwendung von wirtschaftlichen
sequenziellen Verstärkerschaltkreisen
mit niedrigem Stromverbrauch, um frequenzagile Funk-Empfänger und
Verstärker
auszubilden, wobei an dem sequenziellen Grund-Verstärkerschaltkreis
keine Architekturveränderungen vorgenommen
werden.
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Gemäß einer
Ausführungsform
verwendet das System den ersten RF-Verstärker des sequenziellen RF-Verstärkers, der
in dem US-Patent Nr. 5,787,117 des Anmelders gezeigt und beschrieben ist
als ein Mischer und das Wechselsignal des Pulsgenerators (als der
lokale Oszillator) wird variiert, um den Empfang von mehr als einer
Frequenz zu erlauben. Der gekoppelte Resonator-SAW-(Surface Acoustic
Wave)-Filter agiert auf dem Eingang der Antenne als ein Bandpassfilter
der alle Frequenzen von Interesse weitergibt. Die SAW- Laufzeitkette stellt
die Kanalisolierung zur Verfügung
und hat die Bandweite, die notwendig ist, damit ein Kanal durchläuft.
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Gemäß der bevorzugten
Ausführungsform wird
die Frequenz des Pulsgenerators wiederum variiert, um ein Signal
eines variablen lokalen Oszillators (LO) zur Verfügung zu
stellen. Ein doppelt ausgeglichener Mischer ist zwischen dem ersten
RF-Verstärker
und der SAW-Laufzeitkette platziert und hat als einen ersten Eingang
das RF-Signal des ersten RF-Verstärkers und
hat die Hälfte
der variablen Pulsgenerator-Frequenzausgabe als die zweite Eingabe. Der
Ausgang des Mischers sind die typischen Summen- und Differenz-Frequenzen,
die allen doppelt ausgeglichenen Mischern gemein sind. Es wird entweder
die Summen- oder Differenz-Frequenzausgabe des Mischerschaltkreises
selektiert, indem der Bandpass der SAW-Laufzeitkette geeignet eingestellt
wird, und läuft
durch den Schaltkreis um einen RF-Funkempfänger auszubilden. Dieser Empfänger hat
geringe Kosten, da er alle die existierenden Elemente des neuen
sequenziellen Verstärkerschaltkreises
verwendet, nur den doppelt ausgeglichenen Mischer, der auf demselben
Chip integriert werden kann, hinzufügt, eine geringe Leistung benötigt, eine erhöhte Signalempfindlichkeit
hat und eine gute Stabilität
aufgrund der niedrigen Frequenz des lokalen Oszillators im Vergleich
zur RF-Eingangssignal-Frequenz
hat. Eine große
Variation der Pulsgenerator-Frequenz macht einen geringen Unterschied beim
Betrieb des Schaltkreises, da eine Variation von selbst 10% die
Summen- und Differenz-Frequenzen des Mischers nur sehr leicht variieren
lässt.
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Weiter
wird, indem man einen doppelt ausgeglichenen Mixer in dem Senderschaltkreis
hinzufügt,
der im US-Patent des Anmelders mit der Nummer 5,787,117 gezeigt
und beschrieben ist, ein frequenzagiler Sender erzielt. Aus denselben
oben beschriebenen Gründen
hat dieser Schaltkreis wiederum dieselben Vorteile wie der Empfängerschaltkreis. Der
Ausgang des Pulsgenerators variabler Frequenz wird wiederum als
ein Eingang des doppelt ausgeglichenen Mischers verwendet, der im
Senderschaltkreis zwischen dem dritten und vierten RF-Verstärker platziert
ist, wie im US-Patent Nr. 5,787,117 des Anmelders gezeigt und offenbart
ist, und auf das bereits zuvor Bezug genommen wurde.
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Weiterhin
kann die neue Erfindung sowohl als ein Nachlauf-Empfänger und
ein "Frequenzsprung"-Schaltkreis verwendet
werden.
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Somit
ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen sequenziell
gekoppelten RF-Verstärker
zur Verfügung
zu stellen, der als ein frequenzagiler Empfänger betrieben werden kann,
so dass er den Betrieb von einem Frequenzband zu einem anderen verschieben
kann. Es ist auch eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen
neuen frequenzagilen Empfänger
zur Verfügung
zu stellen, der seine Empfindlichkeit mit der Verwendung eines doppelt ausgeglichenen
Mixers behält.
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Es
ist noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen
neuen sequenziellen RF-Verstärker-Empfänger/Sender
zur Verfügung
zu stellen, der auch als ein Frequenzsprung-Schaltkreis verwendet
werden kann. Er kann auch als ein Frequenz-Nachlaufempfänger mit der Verwendung von, nur
zum Beispiel, eines SAW-Näherungsfilter,
der bekannt ist, verwendet werden, der einen Frequenz-Bandpass hat,
der enger als der Frequenz-Bandpass der SAW-Laufzeitkette ist, die
in dem sequenziellen Verstärkerschaltkreis
verwendet wurde, der in den '117
und '206-Patenten,
die oben diskutiert wurden, offenbart ist.
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Somit
bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen neuen frequenzagilen
sequenziellen Verstärkerschaltkreis
wie in Anspruch 1.
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Bevor
die detaillierte Beschreibung der Erfindung durchgeführt wird,
kann es von Vorteil sein, Definitionen bestimmter Wörter und
Phrasen darzulegen, die innerhalb dieses Patentdokumentes verwendet
werden: Die Begriffe "enthalten" und "beinhalten", wie deren Ableitungen
meinen den Einschluss ohne darauf beschränkt zu sein; der Begriff "oder" wird inklusive verstanden
und meint und/oder; die Phrasen "verbunden
mit" und "verbunden damit", wie deren Ableitungen,
können
folgendes meinen: beinhalten, beinhaltet sein in, in Zusammenhang
stehend mit, bestehen, Bestandteil sein von, verbinden zu oder mit,
koppeln zu oder mit, in Kommunikation stehen können mit, zusammenwirken mit,
verschachteln, nebeneinanderstellen, etwas nahe sein, zu etwas gebunden
oder mit etwas verbunden sein, haben, eine Eigenschaft haben, oder ähnliches;
der Begriff "Kontroller" („Steuerung") meint jedes Gerät, System
oder Teil davon, das zumindest einen Betrieb steuert, solch ein
Gerät kann
als Hardware, Firmware oder Software oder als eine Kombination von
zumindest zwei dieser Dinge ausgeführt sein. Es sollte erwähnt werden,
dass die Funktionalität
in Bezug auf jeden besonderen Kontroller zentralisiert oder verteilt
sein kann, egal ob lokal oder ferngesteuert. Die Definitionen bestimmter
Wörter
und Phrasen werden innerhalb dieser Beschreibung zur Verfügung gestellt
und Fachleute sollten verstehen, dass in vielen, wenn nicht den
meisten, dieser Fälle
solche Definitionen auf vorherige als auch zukünftige Verwendungen solch definierter
Worte und Phrasen Anwendung finden.
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Kurze Beschreibung
der Figuren
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Diese
und andere Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden besser verstanden,
wenn sie in Zusammenhang mit der folgenden detaillierten Beschreibung
der Figuren gesehen werden, in der dieselben Elemente mit denselben
Bezugszeichen bezeichnet werden, und in der:
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1 eine
schematische Zeichnung des sequenziellen Verstärkers des Standes der Technik
ist, der in US-Patent Nr. 5,357,206 offenbart ist, die denselben
Anmelder wie die vorliegende Anmeldung hat;
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2 eine
schematische Zeichnung des Empfängers/Senders
des Standes der Technik mit herkömmlichen
Elementen ist, die in US-Patent Nr. 5,787,117 offenbart sind, das
denselben Anmelder wie die vorliegende Anmeldung hat;
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3 eine
schematische Zeichnung eines frequenzagilen Schaltkreises der vorliegenden
Erfindung ist, wobei der erste RF-Verstärker als Mixer agiert;
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4 eine
Graphik ist, die die Größe und Frequenz
der Mittenfrequenz und oberen und unteren Seitenbändern illustriert,
die man mit dem Schaltkreis aus 3 erhält;
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5 ein
Schaltkreis-Diagramm eines Mischerschaltkreises ist, der in dem
Schaltkreis verwendet werden kann, indem er zwischen den ersten RF-Verstärker und
die Verzögerungsleitung
platziert wird;
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6 eine
Graphik der Wellenformen ist, die durch die Schaltkreise von 3 und 5 generiert werden,
wobei der Mischerschaltkreis mit derselben Rate wie die RF-Verstärker geschaltet
wird;
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7 ein
Schaltkreis eines doppelt ausgeglichenen Mischers ist, der verwendet
werden kann, um die Empfindlichkeit des frequenzagilen Schaltkreises zu
erhöhen;
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8 eine
Graphik der Wellenformen ist, die als Eingänge zu und der Ausgang von
dem doppelt ausgeglichenen Mixer von 7 angekoppelt
sind;
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9 eine
Graphik ist, die den Anstieg der Größe der oberen und unteren Seitenbänder illustriert,
die durch den doppelt ausgeglichenen Mischer generiert werden;
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10 ein
Schaltkreis-Diagramm ist, das den neuen frequenzagilen Empfänger/Sender
illustriert; und
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11 ein
Schaltkreis-Diagramm eines Frequenz-Nachlaufempfängers ist, der die vorliegende Erfindung
verwendet.
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Detaillierte
Beschreibung der Erfindung
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1 zeigt
den neuen sequenziellen RF-Verstärkerschaltkreis,
der in dem US-Patent Nr. 5,357,206 des Anmelders offenbart und beansprucht ist.
In diesem Schaltkreis koppelt eine Verzögerungsleitung 20 den
ersten RF-Verstärker 16 mit
dem zweiten RF-Verstärker 18 sequenziell.
Ein Pulssteuerschaltkreis 22 pulst die RF-Verstärker 16 und 18 alterierend
und sequenziell, so dass wenn einer der RF-Verstärker leitend ist, der andere
ausgeschaltet ist. Ein solcher Ablauf verhindert es, dass die zwei RF-Verstärker oszillieren
und stellt eine wesentlich vergrößerte Leistungsabgabe
zur Verfügung.
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In 2 ist
der Empfänger/Sender 11 des Standes
der Technik, der in dem US-Patent Nr. 5,787,117 des Anmelders offenbart
und beansprucht ist, gezeigt, der die neuen sequenziellen RF-Verstärker verwendet.
Wenn der Empfänger
angeschaltet ist, ist der Sender ausgeschaltet und wenn der Sender
angeschaltet ist, ist der Empfänger
ausgeschaltet. Der Vorteil des sequenziellen Verstärkers ist, dass
er Elemente in dem Empfänger
mit Elementen in dem Sender so kombiniert, dass während des
Sendens bestimmte Elemente des Empfängers als ein Teil des Senders
verwendet werden.
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3 ist
ein schematisches Diagramm eines Schaltkreises, das den neuen sequenziellen
Verstärker
verwendet, der frequenzagil gemacht wurde. Der Schaltkreis kann
z. B. ein Teil eines Anzeige-Lesesystems eines schnurlosen Telefons,
eines PDA/Laptop-Netzwerkfunkes,
eines Mobiltelefons, oder einer Zahl von anderen Anwendungen sein,
die Mehrkanal oder allgemeiner gesagt, Mehrfachsitzungs-nichtlizenzierte-Funkverbindungen
verwenden.
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Der
Schaltkreis in 3 ist frequenzagil, indem ein
Pulsfrequenzanpass-Schaltkreis 24 an den Pulsgenerator 22 gekoppelt
ist, um die Frequenz des Pulsgenerators 22 zu variieren.
Der Frequenzanpass-Schaltkreis 24 kann auf viele Arten
inklusive jeder bekannte Gatteranordnung erzielt werden, die, nur
zum Beispiel, einen Widerstand mit einem bestimmten Wert selektiert,
der die Frequenz des Pulsgenerators 22 bestimmt, der mit
einem freilaufenden Oszillator wie einem RC-Oszillatorschaltkreis
ausgebildet sein kann. Es ist unerheblich, wie dies vollzogen wird;
aber das wichtige Merkmal ist, dass die Frequenz des Pulsgenerators 22 selektiv änderbar ist.
Somit wird der in 3 gezeigte Pulsgenerator 22 ein
lokaler Oszillator (LO), dessen Betriebsfrequenz über eine
Mehrzahl von Kanalfrequenzen wie erwünscht geändert werden kann. Der erste
RF-Verstärker 16 agiert
als ein Mixer und erzeugt die in 4 gezeigte,
bekannte Wellenform, wobei die Mittelfrequenz, wie gezeigt, die
größte Stärke hat
und wobei die oberen und unteren Seitenbänder (Summe und Differenz)
ungefähr
5 dB unterhalb der Mittelfrequenz liegen. Falls entweder das Summen-
oder Differenz-Seitenband als die Frequenz von Interesse selektiert
wird, ist sie in der Stärke
stark reduziert und die Signalempfindlichkeit des Schaltkreises
ist verringert.
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Eine
in 5 gezeigte Schaltereinheit 15 kann auch
als der Mischer verwendet werden. 5 ist ein
Schaltkreisdiagramm eines Mischerschaltkreises, der in dem Schaltkreis
verwendet werden kann, indem er zwischen dem ersten RF-Verstärker und
der Laufzeitkette platziert ist. Der in 5 dargestellte Schaltkreis
kann z. B. ein Teil eines Anzeige-Lesesystems, eines schnurlosen Telefons,
eines PDA/Laptop-Netzwerkfunkes, eines Mobiltelefons oder einer
Zahl von anderen Anwendungen sein, die Mehrkanal- oder Mehrfachsitzungs-unlizenzierte-Funksysteme
verwenden.
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Es
wird jedoch bemerkt, dass der Schalter 19 mit derselben
Rate wie der RF-Verstärker 16 gepulst oder
geschaltet wird. Um Leistung zu sparen, schalten die Pulse an Leitung 25a von
dem Pulsgenerator 22 die gesamte Schalteinheit 15 geordnet
an oder aus und zwar mit derselben Rate, wie den ersten und zweiten
RF-Verstärker.
Somit gibt der Differenzverstärker 21 den
Puls derselben Polarität
an die Laufzeitkette 20 wie die Ausführungsform, die in 3 gezeigt
ist. Die Wirkung des Schaltkreises sieht man, indem man 6 betrachtet.
Die Pulse A sind die ersten Eingangspulse zu der Schalteinheit 15 von dem
ersten RF-Verstärker 16.
Die Pulse B sind die zweiten Eingangspulse zu der Schalteinheit 15 von dem
Pulsgenerator 22. Die Pulse C repräsentieren die Phasenverschiebung
der Pulse, die von der Schalteinheit 15 ausgegeben werden.
Es wird bemerkt, dass für
jeden Puls des Pulsgenerators 22, der verwendet wird, um
den Schalter 19 in 5 oder den
RF-Verstärker 16 in 3 zu
schalten, nur eine Phase (dieselbe Phase) der Schalteinheit 15 (oder
des RF-Verstärkers 16)
an die Laufzeitkette 20 übertragen wird. Zum Ausgleich
müssen
beide Phasen, 0° und
180°, an
dem Ausgang der Schalteinheit 15 vorhanden sein. Daher
ist der Schaltkreis kein doppelt ausgeglichener Mischer und stellt
somit die in 4 gezeigte bekannte Ausgabe
zur Verfügung, die
die Mittelfrequenz und die Summen- und die Differenz-Frequenz hat.
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Man
hat jedoch eine Frequenzagilität
erhalten, indem man den Pulsgenerator als einen lokalen Oszillator
(LO) verwendet, der an den RF-Verstärker 16 (oder die
Schalteinheit 15 in 5) gekoppelt
ist. Es kann mehr als ein Kanal empfangen werden. Wie man jedoch
in 4 sieht, hat die Empfangs-Empfindlichkeit um 5
dB von der Stärke
der Mittenfequenz abgenommen. Der Bandpassfilter 14 ist
weit genug, um alle Frequenzen von Interesse, wie, nur zum Beispiel,
914 MHz, zu übertragen.
Die SAW-Laufzeitkette stellt die Kanalisolation zur Verfügung und
hat die Bandweite, dass ein einzelner Kanal von, nur zum Beispiel,
916,5 MHz passieren kann. In einem Test wurde der Empfänger mit
einer Grund-Bandweite nach der Detektion von 5 kHz eingerichtet.
Das Eingangssignal der Antenne 12 wurde ON-OFF-KEY (OOK) mit einer
500 Hz-Rechteckwellenform moduliert. Es wurde (mit einer 10–4 Bit-Fehlerrate) ein –90 dBM-Eingang
an dem Empfänger
als Empfmdlichkeits-Niveau gemessen. Dies belegt, dass der geschaltete
erste RF-Verstärker
die Mixeraktivität
zur Verfügung
gestellt hat, die notwendig ist, um das 914 MHz-Signal zu 916,5
MHz zu übersetzen,
die von der SAW-Laufzeitkette 20 übertragen wird. Der Wert eines
Pulsraten-Einstellwiderstandes (der einen Pulsfrequenzanpass-Schaltkreis 24 repräsentiert),
der an den Pulsgenerator 22 gekoppelt ist, wurde berechnet und
als nahe genug beobachtet, um die passende LO-Frequenz im Bereich
von 50 kHz zur Verfügung zu
stellen.
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Wie
zuvor bemerkt, verliert ein solcher Schaltkreis, während er
eine Frequenzagilität
hat, jedoch etwas seiner Signal-Empfindlichkeit, da die oberen (und
unteren) erzeugten Seitenbänder
ungefähr
4 dB Signalstärke
verlieren. Vergleiche 4 mit 9.
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Um
dieser Begrenzung zu entgehen ist in der bevorzugten Ausführungsform
der Schaltkreis aus 7, nur als ein Beispiel, als
ein doppelt ausgeglichener Mixer ausgebildet. Der doppelt ausgeglichene
Mischer kann z. B. ein Teil eines Anzeige-Lesesystems, eines schnurlosen
Telefons, eines PDA/Laptop-Netzwerkfunksystems, eines Mobiltelefons,
oder ähnlichem
sein. Die Pulse auf Leitung 25a stellen dieselbe Funktion
zur Verfügung,
wie sie in Bezugnahme auf 5 beschrieben
ist. Es wird bemerkt, dass die Pulsverbindung 25b an einen
Teile-durch-zwei-Schaltkreis 27 gekoppelt ist, der bewirkt,
dass Schalter 19 mit der halben Rate schaltet, mit der
der erste und zweite RF-Verstärker 16 und 18 geschaltet
wird. Indem 8 betrachtet wird, erkennt man,
dass der Differenzverstärker 21 von
Schalter 19 beide, die + und – Eingabe (Phasen) empfängt, da der
doppelt ausgeglichene Mixer 17 mit der halben Schaltrate
der RF-Verstärker 16 und 18 geschaltet wird.
Siehe Wellenform C in 8. Wie aus 8 zu sehen
ist, ist, wenn der erste RF-Verstärker 16 leitend oder
AN ist, die "+" oder "0°-Phase" die zweite Eingabe für den doppelt
ausgeglichenen Mischer 17. Wenn der erste RF-Verstärker 16 ausgeschaltet
ist, ist die zweite Eingabe für
den doppelt ausgeglichenen Mischer 17 immer noch 0°, aber es
gibt keine Änderung
in der Ausgabe des doppelt ausgeglichenen Mischers 17.
Wenn der erste RF-Verstärker 16 wieder
leitet, ist nun die zweite Eingabe für den doppelt ausgeglichenen
Mischer 17 180° und
erscheint als die Ausgabe des doppelt ausgeglichenen Mixers 17. Somit
erzeugt der doppelt ausgeglichene Mischer 17 die bekannten
Summen- und Differenz-Frequenzausgaben, die in 9 gezeigt
sind. Es wird bemerkt, dass die Summen- und Differenz-Signale einen
4 dB-Zuwachs im Vergleich zu den Summen- und Differenz-Signalen
haben, die in 4 gezeigt sind. Somit ist der
Schaltkreis nicht nur frequenzagil sondern hat auch seine Signalempfindlichkeit
im Wesentlichen behalten.
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Dieser
Schaltkreis hat im Vergleich zum Stand der Technik viele Vorteile.
Erstens hat der Pulsgenerator 22 (oder lokale Oszillator)
eine so niedrige Frequenz, von ungefähr 1 MHz bis ungefähr 20 MHz,
dass ein Abweichungsfehler von so viel wie 10% die Leistungsfähigkeit
des Schaltkreises nicht negativ beeinflussen würde, da der Verzögerungsleitungs-Filter 20 eine
3 dB-Bandweite im Bereich von ungefähr 700 kHz bis ungefähr 3 MHz
Weite hat. Daher kann eine hohe prozentuale Ungenauigkeit oder ein
Fehler der Frequenz des Pulsgene rators 22 existieren und
der Schaltkreis wird immer noch richtig funktionieren, da die Summen-(oder
Differenz-)Frequenz immer noch innerhalb des Durchlassbandes der
Laufzeitkette 20 ist.
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Zweitens
erhält
man die Frequenzagilität,
indem man einfach einen ausgeglichenen Mischer zu der Architektur
des sequenziellen Verstärkers
hinzufügt.
Daher ist der Stromverbrauch mit derselben Anzahl von äquivalenten
stromverbrauchenden Komponenten mit derselben physikalischen Größe und mit ultra-niedriger
LO-Abstrahlung sehr niedrig.
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Drittens
kann die Frequenz des Empfängers geändert werden,
indem der Wert eines Pulsraten-Widerstands verändert wird, der zwischen dem geeigneten
PIN des Pulsgenerators 22 und Erde verbunden wird. Ein
einfaches Gatter kann den Pulsraten-Widerstandswert schnell ändern, indem
ein anderer Widerstand selektiert wird.
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Viertens
kann der Empfänger
in einem Frequenz-"Sprung"-Modus verwendet
werden und wird nicht durch die Einschwingzeit eines Frequenz-Synthesizers,
wie er im Stand der Technik verwendet wird, behindert. Bei diesem
Schaltkreis ist Frequenz-"Springen" sehr schnell, da
es durch die Zeit bestimmt wird, die benötigt wird, um die Frequenz des
RC-Oszillators in
dem Pulsgenerator zu ändern und,
wie zuvor erkannt, durch einen einfachen Gatter-Schaltkreis vollzogen
werden kann, der einen Widerstand eines anderen Wertes mit Erde
koppelt, um die Frequenz eines RC-Oszillators in dem Pulsgenerator 22 zu ändern.
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Der
neue frequenzagile Empfänger
kann einfach zu einem frequenzagilen Empfänger/Sender gemacht werden,
durch eine einfache Modifikation des Schaltkreises, der in dem US-Patent
Nr. 5,787,117 des gleichen Anmelders gezeigt ist. Der in 10 gezeigte
Schaltkreis ist identisch zu dem in dem '117-Patent gezeigten, mit der Ausnahme,
dass der Ausgang des Pulsgenerators 22 variabler Frequenz nicht
nur mit dem ausgeglichenen Mischer 17 (der den Teile-Durch-2-Schaltkreis
enthält),
sondern auch mit dem doppelt ausgeglichenen Mischer 49 (der
den Teile-durch-2-Schaltkreis enthält) in dem Sendeschaltkreis
verbunden ist, wenn der Schaltkreis durch den verbundenen Schalter 26a und 26b in
der geschlossenen Position und den dreifach verbundenen Schalter 47a in
der offenen Position in den Sendemodus gesetzt ist. Natürlich ist
das Gegenteil wahr, wenn der Schaltkreis im Empfangsmodus ist. In
diesem Fall ist der verbundene Schalter 46a und 46b offen
und nimmt somit jede Leistung von dem Sendeschaltkreis und der dreifach
verbundene Schalter 47a ist geschlossen und stellt somit
nur Leistung an dem Empfängerschaltkreis
zur Verfügung.
Es wird daran erinnert, dass der dritte RF-Verstärker 32 und die SAW-Verzögerungsleitung 20 einen
Oszillator ausbildet, der die RF-Trägerfrequenz generiert, die durch
den Sende-Steuerschaltkreis 44 moduliert wird. Der doppelt
ausgeglichene Mixer 49 enthält wie der doppelt ausgeglichene
Mixer in 7 den Teile-durch-2-Schaltkreis.
Somit ist es mit nur einem Eingang des Pulsgenerators 22 gezeigt.
Mischer 49 hat die RF-Trägerfrequenz als eine erste
Eingabe und den Ausgang des Pulsgenerators 22 als eine zweite
Eingabe als einen lokalen Oszillator (LO) um die RF-Trägerfrequenz
zu der gewünschten
Sendefrequenz zu konvertieren und den Träger selbst zu unterdrücken. Der
Bandpassfilter 14 entfernt die nicht gewünschten
Mischer-Seitenbänder.
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Der
vierte RF-Verstärker
könnte
geschaltet werden, um dieselbe Konvertierung durchzuführen, aber,
wie zuvor in Bezug auf 1 beschrieben, mit einer geringeren
Effizienz.
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Der
neue erfinderische Schaltkreis kann auch als ein Frequenz-Nachlauf-Schaltkreis,
wie in 11 gezeigt, verwendet werden.
Dieser Schaltkreis enthält
einen Mikroprozessor 50 und einen Nachlauf-Schaltkreis 51.
Im Betrieb, um einer bestimmten Frequenz nachzulaufen, erzeugt der
Nachlauf-Schaltkreis 51 ein Signal wie eine Spannungsrampe 52.
Indem diese hochlaufende Spannung an dem lokalen Oszillator (Pulsgenerator 22)
angewendet wird, ist der Ausgang des Mischers 17 eine wechselnde
oder scannende Frequenz. Nur als ein Beispiel kann ein Näherungsfilter 20' anstelle der
Laufzeitkette 20, wie es im SAW-Bereich bekannt ist, verwendet
werden. Er hat zum Verbessern der Frequenz-Selektivität in dem
Bereich von ungefähr
50 kHz bis ungefähr
500 kHz, in Abhängigkeit
der Mittenfrequenz, ein enges Durchlassband. Wenn die richtige Frequenz,
der nachgelaufen werden soll, durch den Mikroprozessor 50 identifiziert
ist, ordnet er dem Nachlauf-Schaltkreis 51 an, das Scannen
zu stoppen. Somit wird die Frequenz, von der es gewünscht ist,
dass ihr nachgelaufen wird, in einem Rücführkreis gesperrt (gelocked)
und wird dann durch den neuen in 11 gezeigten
Schaltkreis "verfolgt".
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Alle
diese Schaltkreise stellen bis zu 10 mW Sendeleistung zur Verfügung. Eine
höhere
Sendeleistung ist eines der begehrtesten Merkmale in den oben dargelegten
Anwendungen. Daher wurde ein neuer verbesserter sequenzieller Verstärkerschaltkreis
offenbart, der sowohl frequenzagil ist als auch im Wesentlichen
seine Signal-Empfindlichkeit behält. Diese
neuen Merkmale erhält
man, indem ein Pulsgenerator variabler Frequenz verwendet wird,
um einen frequenzagilen und doppelt ausgeglichenen Mischer zu erhalten,
um die Signal-Empfindlichkeit im
Wesentlichen beizubehalten.
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Ein
Frequenz-Springen kann vollzogen werden, indem ein Schaltkreis verwendet
wird, um Widerstände
unterschiedlicher Werte zu dem Pulsgenerator zu führen, um
die Ausgabefrequenz des sequenziellen Verstärkerschaltkreises abrupt umzuschalten.
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Letztlich
kann ein Nachlauf-Empfänger
mit dem neuen Schaltschema erzielt werden, indem, nur als ein Beispiel,
ein Näherungs-SAW-Filter
und ein Mikroprozessor und ein Nachlaufschaltkreis hinzugefügt wird.
Der Nachlaufschaltkreis bedingt es, dass der Pulsgenerator die Ausgabe-Pulsfrequenz
linear ändert.
Wenn die korrekte Frequenz von dem Mischer ausgegeben wird, detektiert
der Mikroprozessor die Frequenz und bewirkt, dass der Nachlaufschaltkreis
sich auf die korrekte Frequenz "einlocked", indem die Änderung
der Frequenz des Pulsgenerators in einer Rückkopplungsschleife gestoppt wird.
Im Allgemeinen sind Nachlauf-Empfänger im Stand
der Technik bekannt.
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Jede
der obigen Schaltkreise verwendet die Vorteile des sequenziellen
Verstärkerschaltkreises, um
seine Ziele zu erreichen.
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Während die
Erfindung in Verbindung mit einer bevorzugten Ausführungsform
beschrieben wurde, ist diese nicht gedacht, den Umfang der Erfindung
auf die bestimmte dargelegte Ausbildung zu beschränken, sondern
im Gegensatz ist es gedacht, Alternativen, Modifikationen und Äquivalente
abzudecken, wie sie in dem Bereich der Erfindung enthalten sein
können,
wie er durch die angehängten
Ansprüche
definiert ist.