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Mischer mit hohem IIP2 für homodyn Empfänger

IP.com Disclosure Number: IPCOM000018047D
Original Publication Date: 2001-Dec-01
Included in the Prior Art Database: 2003-Jul-23
Document File: 2 page(s) / 208K

Publishing Venue

Siemens

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Harald Pretl: AUTHOR [+2]

Abstract

Der Integrationsgrad von Mobilfunkempfängern muß ständig erhöht werden. Einerseits, um Kosten zu sparen, andererseits um Multi-Standard Geräte mit sehr kleinem Formfaktor herstellen zu können. Ein sehr vielversprechender Ansatzpunkt ist die Ver- wendung einer homodynen (zero-1F) Empfängerar- chitektur, da dadurch die externen ZF-Filter einges- part werden können und ein sehr hoher Integrations- grad erreicht wird [1]. Ein gravierender Nachteil dieser Architektur sind jedoch die Intermodulationsprodukte 2. Ordnung (IIP2):

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Information / Kommunikation

Mischer mit hohem IIP2 für homo-dyn Empfänger

Idee: Harald Pretl, A-Linz;

Claus Stöger, A-Linz

Der Integrationsgrad von Mobilfunkempfängern mußständig� erhöht� werden.� Einerseits, um Kosten zusparen, andererseits um� Multi-Standard� Geräte� mitsehr kleinem Formfaktor herstellen zu können. Einsehr� vielversprechender� Ansatzpunkt� ist� die Ver-wendung� einer� homodynen� (zero-1F) Empfängerar-chitektur, da dadurch die externen ZF-Filter einges-part werden können und ein sehr hoher Integrations-grad erreicht wird [1].

Ein� gravierender� Nachteil� dieser� Architektur sindjedoch die Intermodulationsprodukte 2. Ordnung(IIP2):

•� � Durch den IIP2 wird die Amplitudenmodulationjedes Störers direkt in das Basisband übertragenund wirkt dort als Rauschen.

•� � Am Mischerausgang entsteht ein DC Offset, derdie DC-gekoppelte Basisbandstrecke sättigenkann.

•� � Zwei� um� f� voneinander entfernte Störer be-wirken ein Intermodulationsprodukt bei der ab-soluten Frequenz f. Dieses kommt für kleinef� (� ≤� Bandbreite)� innerhalb� des� Basisbands� zuliegen.

Der� Mischer� des� zero-IF� Empfängers� von� AnalogDevices (Othello) [2] ist nach diesem Prinzip gebaut.Einer der wesentlichen Nachteile dieser Lösung istder� Verlust� von� wertvollem Headroom durch dieStromquellen. Da ein Diffpair jedoch weniger linearist als 2 single-ended Stufen, ist zusätzliche induktiveDegenerierung erforderlich. Diese Spulen verschlin-gen jedoch� viel� Chipfläche,� und� der� IIP3� dieserStruktur ist relativ schlecht.

Die einzige Möglichkeit, die negativen Auswirkun-gen dieser Störungen so gering wie möglich zu hal-ten, ist, einen Mischer mit sehr hohem IIP2 zu real-isieren!

Die Entstehung und die Bekämpfung von IIP2 sindmomentan Gegenstand von weltweiten Untersuchun-gen. Die Hauptursache von IIP2 liegt in den Unsym-metrien (Mismatch) der Schaltungen. Die wirksam-sten Gegenmaßnahmen zielen deshalb auf möglichstgroße Symmetrie und gutes Matching des Mischers.

Die� bisherigen� Lösungen� setzen� darauf, Mischer-Eingangsstufen� mit� möglichst� hohem� IIP2 zu real-isieren. Dies� wird� durch� eine� differentielle� Ein-gangsstufe mit Stromquelle erreicht. Die Stromquellesorgt dafür, dass wenig IM2-Produkte (gleichtakt unddifferentiell) entstehen.

Die Helsinki Univ. Technology (HUT) stellte für W-CDMA einen Mischer vor, der 2 Single-ended Stufenverwendet. Diese Struktur� hat� zwar� einen� besseren

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Siemens� Technik Report� � � � � Jahrgang 4� Nr.14� � � � � Dezember 2001

Information / Kommunikation

Kern� der� hier� vorgestellten� Erfindung� ist die Erk-enntnis, daß der IIP2 der Struktur [3] wesentlich vonder Sperrdämpfung (und der Common-Mode Rejec-tion, CMR) des Switching-Quads und damit vom DC-Offset des LO-Treibersignals abhängt. Ziel muß esdeshalb sein, den Mischer-Core mit einem für diesenZweck optimalen LO-Treiber zu versehen, der denEingang des Switchi...