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2.2 Aufbaukonzepte
I
LO
Q
φ
(90°)
Abbildung 2.7: Vereinfachtes Blockschaltbild eines
Senders mit direkter Umsetzung (engl. direct
conversion).
Da die Frequenzumsetzung keine harmonischen Signale bei kritischen Frequenzen erzeugt, werden
auch keine Filter benötigt. Nach der Zusammenführung von I- und Q-Komponente mithilfe eines
Leistungsaddierers (engl. power combiner) gibt es im Grunde nur eine Verstärkerstufe. Der offensichtliche
Vorteil ist also, dass für diese Schaltungsarchitektur relativ wenige Komponenten benötigt
werden. Allerdings bringt die direkte Umsetzung auch folgende Nachteile mit sich:
• Eine schlechte HF-Isolation kann dazu führen, dass das LO-Signal im Ausgangssignal durchschlägt.
Eine benötigte Trägerunterdrückung von beispielsweise 30 dB ist schwierig zu realisieren.
• Das modulierte HF-Signal kann zurück in den Sender koppeln, wodurch eine Verzerrung des
eigentlichen Signals hervorgerufen wird (engl. modulation distortion).
• Der typischerweise für die LO-Signalerzeugung eingesetzte spannungsgesteuerte Oszillator
(engl. voltage controlled oscillator - VCO) kann durch das HF-Signal stark gestört werden
(engl. injection pulling, injection locking). Sogar eine Verschiebung des LO-Signals auf eine
andere Frequenz ist möglich (engl. LO pulling).
• Aufgrund der Quadraturmodulation bei hohen Frequenzen ist mit erhöhtem Übersprechen
zwischen der I- und Q-Komponente zu rechnen.
Zusammengefasst muss also jede Art von Verkopplung oder Rückkopplung sehr stark unterdrückt
werden, um einen ungestörten Betrieb zu gewährleisten. In der Praxis hat sich gezeigt, dass die
oben angegebenen Nachteile durch entsprechende schaltungstechnische Maßnahmen für einkanalige
Anwendungen zufriedenstellend unterdrückt werden können. Anwendungen mit vielen Kanälen
(beispielsweise einigen tausend) würden bei gleichzeitiger hoher Integrationsdichte sämtlicher Komponenten
unter sehr eingeschränkter Entkopplung leiden. Diese Problematik betrifft sowohl Sendeals
auch Empfangsstufen. Detaillierte Untersuchungen finden sich in [48, 50–52].
Was die Komplexität anbelangt, ist eine interessante Alternative durch eine Art Kombination beider
vorgestellten Architekturen in Abbildung 2.8 dargestellt. Zwei identische, jedoch in der Phase
verschobene digitale Signale werden über entsprechende ZF-Einheiten auf einen Mischer mit integrierter
Spiegelfrequenzunterdrückung (engl. IR-mixer) gegeben. Anschließend folgt noch eine
Verstärkung, bevor das Signal zu einer Antenne gelangt. Je nachdem, ob die beiden Signale um -90 ◦
oder +90 ◦ in der Phase verschoben sind, wird im Mischer entweder das untere oder das obere Seitenband
unterdrückt, weshalb ein zusätzliches IR-Filter auf HF-Ebene nicht benötigt wird. Es ist auch
möglich, zwei Signale im DSP derart zu erzeugen, dass das untere und das obere Seitenband parallel
genutzt werden. Somit kann also die nutzbare Bandbreite bei doppeltem DSP- und ZF-Aufwand
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