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Lehrstuhl für Mikrowellentechnik UMTS- Praktikum Martin Svigir Bernhard Reisch 1 Channel Select Filter Design beim Zero-IF UMTS Receiver Referat am 03.07.2002.

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1 Lehrstuhl für Mikrowellentechnik UMTS- Praktikum Martin Svigir Bernhard Reisch 1 Channel Select Filter Design beim Zero-IF UMTS Receiver Referat am Von Martin Svigir Bernhard Reisch

2 Lehrstuhl für Mikrowellentechnik UMTS- Praktikum Martin Svigir Bernhard Reisch 2 Zero-IF UMTS Receiver SAW-Filter

3 Lehrstuhl für Mikrowellentechnik UMTS- Praktikum Martin Svigir Bernhard Reisch 3 Eigenschaften eines Zero-IF UMTS Receivers + IF-SAW-Filter (Image-Filter) und weitere Downconversion-Stufen werden durch Tiefpässe und BB-Verstärker ersetzt Bandbreiten-Tuning und Multiband, Multimode-Application (2G und 3G) möglich Channel-Selection-Charakteristik bei Tiefpässen im Basisband besser Separate IF-Sektionen für jeden Mode unnötig + keine Image-Rejection, da IF = 0 Frequenzen mit ( wanted + LO ) - 2 LO = IF unproblematisch + Übersetzung des RF-Spektrums ins niedrigere Basisband in einem Schritt niedrigerer Leistungsverbrauch beim Filtern und Verstärken - Local-Oscillator (LO)-Frequenz = Empfangssignal Abschirmung kritisch - Signalunterbrechungen durch DC-Offset bei Signalverstärkung im BB Sättigung des A/D-Wandlers ZENTRALES ELEMENT: Basisband (BB) Filter-Kette

4 Lehrstuhl für Mikrowellentechnik UMTS- Praktikum Martin Svigir Bernhard Reisch 4 Channel Select Filter Design + Selektieren (Abgrenzen) des benachbarten Kanals Maß dafür ist die Adjacent Channel Selectivity (ACS) + Niedrigere Anforderungen an A/D-Wandler bei ACS > 33 dB + min. Leistungsverbrauch + Bit Error Rate (BER) gering ( 0,1 %) + hohe Linearität Elleptic-Filter mit folgenden Parametern: f pass = 2,4 MHz (0,48 MHz breiter als die halbe Spreiz-Bandbreite f C f C = 3,84 MHz f Stop = 3,1 MHz mit Stop-Band Abschwächung A S von 60 dB f X = f Stop / f pass = 1,29 N = 7 Inband Phase Ripple von +- 2° und Inband Amplitude Ripple von +- 0,2 dB

5 Lehrstuhl für Mikrowellentechnik UMTS- Praktikum Martin Svigir Bernhard Reisch 5 Adjacent Channel Selectivity (ACS) Dämpfung des gewünschten Kanals – Dämpf. der benachbarten Kanäle ACS = Dedicated Physical Channel

6 Lehrstuhl für Mikrowellentechnik UMTS- Praktikum Martin Svigir Bernhard Reisch 6 Phasenrauschen und Amplitudenrauschen Phasenrauschen durch 3 % Bauteiltoleranz von R und C (1000 Versuche) Inband Phase Error (Ripple) von max. 2° durch All-pass Filter 3. Ordnung möglich

7 Lehrstuhl für Mikrowellentechnik UMTS- Praktikum Martin Svigir Bernhard Reisch 7 Frequenzabhängigkeit des optimierten Filters f Stop = 3,1 MHz f pass = 2,4 MHz Elleptic-Filter 7. Ordnung i.V.m All-pass Filter 3. Ordnung

8 Lehrstuhl für Mikrowellentechnik UMTS- Praktikum Martin Svigir Bernhard Reisch 8 Tradeoff zwischen Zeit- und Frequenzbegrenzung

9 Lehrstuhl für Mikrowellentechnik UMTS- Praktikum Martin Svigir Bernhard Reisch 9 Lösung hierfür ist der Raised Cosine Filter Raised Cosine Filter ist ein Tiefpassfilter Definiert wird er durch die Grenzfrequenz und den roll- off Faktor α für

10 Lehrstuhl für Mikrowellentechnik UMTS- Praktikum Martin Svigir Bernhard Reisch 10 Idealer Tiefpaß vs. Raised Cosine

11 Lehrstuhl für Mikrowellentechnik UMTS- Praktikum Martin Svigir Bernhard Reisch 11 Raised Cosine Filter: verschiedene Roll- off Faktoren

12 Lehrstuhl für Mikrowellentechnik UMTS- Praktikum Martin Svigir Bernhard Reisch 12 Erstes Nyquist Kriterium Das erste Nyquist Kriterium ist erfüllt wenn die Impulsantwort zum Zeitpunkt t = 0 maximal und zu allen anderen Abtastzeitpunkten t = n T A null ist. Damit werden Intersymbolinterferenzen (ISI) verhindert. Diese Bedingung erfüllt z.B. der ideale Tiefpass und der raised cosine filter.

13 Lehrstuhl für Mikrowellentechnik UMTS- Praktikum Martin Svigir Bernhard Reisch 13 Root Raised Cosine Filter Für die Kombination aus Sende- und Empfangsfilter muss das erste Nyquistkriterium gelten. H T (Transmitfilter); H R (Receivefilter); H rc (raised cosinus filter) für

14 Lehrstuhl für Mikrowellentechnik UMTS- Praktikum Martin Svigir Bernhard Reisch 14 Root Raised Cosine Filter: Frequency Response

15 Lehrstuhl für Mikrowellentechnik UMTS- Praktikum Martin Svigir Bernhard Reisch 15 Root raised cosine filter: Eye- diagram Für verschiedene Roll-off Faktoren α: α = 0,1α = 0,4 α = 1 α = 0,6


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