-
GEBIET DER
VORLIEGENDEN ERFINDUNG
-
Im Allgemeinen betrifft die vorliegende
Erfindung drahtlose Kommunikationssysteme, etwa drahtlose lokale
Netzwerke (WLAN), Mobiltelefone, und dergleichen, und betrifft insbesondere
die Steuerung der Radiofrequenzausgangsleistung dieser drahtlosen
Kommunikationsgeräte.
-
BESCHREIBUNG
DES STANDES DER TECHNIK
-
Gegenwärtig werden große Anstrengungen unternommen,
um Sendegeräte/Empfangsgeräte, die
im Folgenden auch als Sende/Empfangsgeräte bezeichnet werden, zu entwickeln,
die ein hohes Maß an
Zuverlässigkeit
bei geringen Kosten bereitstellen. Ein Schlüsselproblem in dieser Hinsicht
ist der Integrationsgrad, mit welchem entsprechende Sende/Empfangselemente
hergestellt werden können. Während für viele
Anwendungen, etwa WLAN-Elemente, dies von großer Bedeutung auf Grund der Kosteneffizienz
ist, ist in anderen Anwendungen, etwa in Mobiltelefonen oder WLAN-Geräten in mobilen
Computern, die geringe Leistungsaufnahme ein wesentlicher Gesichtspunkt.
-
Zur Zeit konkurrieren hauptsächlich zwei
wesentliche Architekturen für
Sende/Empfangsgeräte auf
dem Markt, wobei auf Grund des hohen Maßes an Integration und der
Möglichkeit
zur Reduzierung der Leistungsaufnahme die sogenannte Direktumsetzungsarchitektur
im Vergleich zur sogenannten Superheterodyn-Architektur die bevorzugte
Technologie zu sein scheint. Superheterodyn-Empfänger konvertieren das Radiofrequenz-(RF)signal
zu und von einem Signal mit einer niedrigeren Zwischenfrequenz (ZF),
das besser gefiltert, verstärkt
und anderweitig verarbeitet werden kann. Obwohl die Super-heterodyn-Architektur gut entwickelt
ist und die Herstellung zuverlässig
arbeitender Sende/Empfangsgeräte
erlaubt, erfordern die äußerst selektiven
RF-Filter, die für
die korrekte Funktion dieser Geräte
erforderlich sind, die Verwendung von Kapazitäten und Induktivitäten hoher
Güte, wodurch
der Grad an Integration, der mit einer Super-heterodyn-Architektur
erreichbar ist, beschränkt
bleibt, da Induktivitäten
hoher Güte nicht
in einfacher Weise in ein Halbleitersubstrat integrierbar sind.
Ferner erfordern die Verstärker,
die bei der relativ hohen RF arbeiten, vergleichsweise hohe Treiberströme, um den
erforderlichen Verstärkungsfaktor
bereitzustellen, so dass die Leistungsaufnahme dieser Geräte nicht
auf einen Pegel reduzierbar ist, der vergleichbar ist mit einem
Verstärker,
der bei geringeren Frequenzen arbeitet.
-
In Direktumsetzungssende/Empfangsgeräten wird
das empfangene RF-Signal direkt auf einen Gleichspannungspegel umgesetzt,
d. h. die ZF ist gleich Null, oder das sogenannte Basisbandsignal wird
direkt in die RF hochgesetzt, so dass die erforderlichen Filter
und Verstärker
mit Ausnahme der Verstärker
in den Eingangs- und Ausgangsstufen und die entsprechenden Filter
bei Basisbandfrequenzen arbeiten können. Dies ermöglicht es,
dass die erforderlichen Filter in einen Chip integrierbar sind,
der die Gesamtheit oder den Hauptteil der Schaltung trägt, wobei
gleichzeitig die Leistungsaufnahme deutlich kleiner als in der Super-heterodyn-Architektur
ist.
-
Unabhängig von der in den Sende/Empfangsgeräten verwendeten
Architektur ist es in vielen Anwendungen äußerst wünschenswert, eine Ausgangsleistung
des Sendebereichs des Gerätes
beispielsweise in Hinblick auf die Leistungsaufnahme – insbesondere
für Mobilanwendungen – einer
reduzierten Signalinterferenz mit anderen Sende/Empfangsgeräten, aus
Umweltgründen,
und dergleichen zu steuern.
-
Daher wird in vielen konventionellen
Sende/Empfangsgeräten
die Ausgangsleistung abgetastet und mit einem Referenzsignal verglichen,
wobei die Verstärkung
eines Ausgangstreibers auf der Grundlage einer Differenz des Referenzsignals
und des abgetasteten Ausgangssignals so geändert wird, um den gewünschten
Ausgangsleistungspegel zu erreichen.
-
Beispielsweise beschreibt
US 6009119 ein Radiofrequenz-Sende/Empfangsgerät, das in
adaptiver Weise die Ausgangsleistungspegellinearität über ein
breites Spektrum an Sendefrequenzen beibehält. Dazu wird ein kleiner definiter
Teil des Ausgangsleistungssignals zu einem Hüllkurvendetektor geleitet, um
ein Gleichspannungssignal zu erhalten, das repräsentativ für den momentan vorherrschenden
Ausgangspegel ist. Das Signal des Hüllkurvendetektors wird dann
geeignet im Pegel verschoben und einem ADC zugeführt, dessen Ausgangswert einem
Mikroprozessor zugeführt
wird. Der Mikroprozessor vergleicht dann den Wert des ADC mit einer
entsprechenden, in einem nicht flüchtigen Speichermedium gespeicherten
Tabelle, um einen geeigneten Korrekturwert für eine Vorspannung zu berechnen,
die dem Ausgangstreiber zugeführt
wird. Ein berechneter Wert wird einem DAC zugeführt, der die geeignete Vorspannung
an den Ausgangstreiber bereitstellt. Obwohl das Ausgangsleistungspegelsteuersystem, das
in der
US 6009119 gezeigt
ist, es ermöglicht,
einen gewünschten
Ausgangsleistungspegel im Wesentlichen beizubehalten, ist eine große Anzahl
an Schaltungselementen einschließlich eines fortschrittlichen
Mikroprozessors mit einem nicht flüchtigen Speicherelement, etwa
einem Flash-Speicher, sowie ein DAC, der mit der Ausgangstreiberstufe
verbunden ist, erforderlich und macht damit dieses System teuer
und groß.
-
Angesichts der obigen Probleme gibt
es einen Bedarf für
ein äußerst effizientes
Ausgangsleistungspegelsteuersystem, das eine stabile, zuverlässige Steuerung
der Ausgangsleistung eines Sendeabschnitts ermöglicht, wobei die Anzahl der
Schaltungselemente und damit die erforderliche Chipfläche für die Kontrollschaltung
minimal ist.
-
ÜBERBLICK ÜBER DIE
ERFINDUNG
-
Im Allgemeinen richtet sich die vorliegende Erfindung
an ein Sende/Empfangselement mit einem automatischen Leistungspegelsteuersystem,
das eine zuverlässige
und stabile Steuerung der Ausgangsleistung mit reduzierter Komplexität zulässt, wobei
eine Ausgangsleistung abgetastet und eine Korrektur im Basisbandbereich
durchgeführt
wird, und/oder die Ausgangsleistung wird auf der Grundlage unterschiedlicher
Sendezyklen korrigiert, die voneinander zeitlich getrennt sind,
um damit die Genauigkeit und/oder die Stabilität der Regelschleife zu verbessern.
-
Gemäß einer anschaulichen Ausführungsform
umfasst ein Radiofrequenzsender eine Basisbandstufe mit einem Digital-Analog-Wandler
mit einem Eingang zum Empfangen einer einstellbaren Steuerspannung.
Der Sender umfasst ferner eine Radiofrequenz-(RF) ausgangsstufe,
die mit der Basisbandstufe gekoppelt und so ausgestaltet ist, um ein
Basisbandsignal in ein verstärktes
Radiofrequenz-Ausgangssignal
hochzusetzen. Ferner ist eine automatische Leistungspegelsteuerschaltung
vorgesehen, die eine Detektorschaltung mit einem Detektoreingang
und einem Detektorausgang umfasst, wobei der Detektorschaltungseingang
mit der RF-Ausgangsstufe verbunden ist, um zumindest einen Teil des
Radiofrequenzausgangssignals zu empfangen. Ferner ist eine Komparatorschaltung
mit einem Komparatoreingang und einem Komparatorausgang in der automatischen
Leistungspegelschaltung vorgesehen, wobei der Komparatoreingang
so gestaltet ist, um ein Ausgangssignal von dem Detektorausgang und
ein Referenzsignal zu empfangen. Der Komparatorausgang ist mit dem
Digital/Analog-Wandler verbunden, wobei die Komparatorschaltung
ferner so gestaltet ist, um die Steuerspannung des Digital/Analog-Wandlers
auf der Grundlage des Detektorausgangssignals und des Referenzsignals
einzustellen.
-
In einer weiteren anschaulichen Ausführungsform
umfasst ein Verfahren zum Steuern einer Ausgangsleistung eines Radiofrequenzsenders
das Detektieren eines Ausgangsleistungspegels während eines ersten Sendezyklus
und das Vergleichen eines Detektionssignals des ersten Sendezyklus
mit einem vordefinierten Referenzsignal. Anschließend wird
ein Ausgangsleistungspegel für
einen zweiten Sendezyklus auf der Grundlage eines Vergleichsergebnisses
eingestellt, das während
des Vergleichens des Dektektionssignals des ersten Sendezyklus und des
vordefinierten Referenzsignals gewonnen wurde.
-
In einer noch weiteren anschaulichen
Ausführungsform
umfasst ein Verfahren zum Steuern eines RF-Ausgangsleistungspegels
eines Direktumsetzungssende/Empfangselementes für WLAN-Anwendungen das Detektieren
des Ausgangsleistungspegels und das Erzeugen eines Steuerungssignals auf
der Grundlage der Detektion. Ferner wird ein Basisbandsignal auf
der Grundlage des Steuerungssignals so gesteuert, um den Ausgangsleistungspegel einzustellen.
-
KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
-
Weitere Vorteile, Aufgaben und Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung sind in den angefügten Patentansprüchen definiert
und gehen aus der folgenden detaillierten Beschreibung detaillierter
hervor, wenn diese mit Bezug zu den begleitenden Zeichnungen studiert
wird; es zeigen:
-
1a schematisch
ein Schaltungsdiagramm, das ein Sendeelement mit einer automatischen
Leistungspegelsteuerung gemäß einer
anschaulichen Ausführungsform
darstellt;
-
1b schematisch
ein detaillierteres Schaltungsdiagramm einer automatischen Leistungspegelsteuerung
gemäß einer
weiteren anschaulichen Ausführungsform;
und
-
2 ein
Flussdiagramm, das die Funktionsweise einer automatischen Leistungspegelsteuerungsschaltung
gemäß diverser
anschaulicher Ausführungsformen
darstellt.
-
DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG
-
Obwohl die vorliegende Erfindung
mit Bezug zu den Ausführungsformen
beschrieben ist, wie sie in der folgenden detaillierten Beschreibung
sowie in den Zeichnungen dargestellt sind, sollte es selbstverständlich sein,
dass die folgende detaillierte Beschreibung sowie die Zeichnungen
nicht beabsichtigen, die vorliegende Erfindung auf die speziellen
offenbarten anschaulichen Ausführungsformen
einzuschränken,
sondern die beschriebenen anschaulichen Ausführungsformen stellen lediglich
beispielhaft die diversen Aspekte der vorliegenden Erfindung dar,
deren Schutzbereich durch die angefügten Patentansprüche definiert
ist.
-
Es sollte beachtet werden, dass im
Folgenden auf ein Sende/Empfangselement verwiesen wird, dass für drahtlose
LAN-Anwendungen verwendet wird, und das eine Zwei-Weg-Kommunikation zwischen
einer Haupteinheit und einem entfernten Gerät ermöglicht. Unabhängig davon
ob oder welche Datentransferprotokolle in einer derartigen drahtlosen
Kommunikation verwendet werden, und unabhängig von der Radiofrequenz,
die in diesen Geräten verwendet
wird, kann das Konzept der vorliegenden Erfindung in einfacher Weise
auf ein beliebiges Sende/Empfangselement angewendet werden, das
eine automatische Leistungspegelsteuerung des Radiofrequenzausgangssignals
erfordert. Ferner ist die vorliegende Erfindung nicht auf LAN-Anwendungen beschränkt, die
typischer Weise einen Übertragungsbereich
von ungefähr
100 Metern bereitstellen, sondern diese ist ebenso auf ein beliebiges
Sende/Empfangselement anwendbar, wie es beispielsweise in Mobiltelefonen
verwendet wird, in denen das Steuern einer Sendeausgangsleistung
ebenfalls in Hinblick auf die Leistungsaufnahme und eine verringerte
Interferenz vorteilhaft sein kann.
-
1a zeigt
schematisch ein Schaltungsdiagramm einer Senderschaltung 100,
die in einem Sende/Empfangselement (nicht gezeigt) zum Datenübertragen
an ein entferntes Gerät
verwendet werden kann. Die Senderschaltung 100 umfasst
eine Basisbandstufe 110, eine Radiofrequenzausgangsstufe 130,
eine Modulationsstufe 150 und eine automatische Leistungspegelsteuerschaltung 170.
-
Die Basisbandstufe 110 umfasst
einen Eingang 111, um ein Basisbandsignal in digitaler
Form zu empfangen. Die Senderschaltung 100, die in 1a gezeigt ist, repräsentiert
eine sogenannte Direktumsetzungsarchitektur, die hinsichtlich der
Leistungsaufnahme und der Möglichkeit
eines hohen Integrationsgrades vorteilhaft sein kann, und daher
ist ein I-Q-Wandler 112 vorgesehen, der das Erzeugen eines
Inphasen-(I)signals und des Quadratur-(Q)-signals aus dem an dem
Eingang 111 empfangenen Basisbandsignals ermöglicht.
Ein Digital/Analog-Wandler
(DAC) 113 ist mit seinem digitalen Eingang mit dem I-Q-Wandler 112 verbunden
und ist mit seinem analogen Ausgang mit einem Basisbandfilter 114 verbunden.
Es sollte beachtet werden, dass der Einfachheit halber lediglich
ein Signalkanal an dem Ausgang des DAC 113 und in dem folgenden
Signalweg gezeigt ist, wobei der Signalweg als ein differenzieller Signalweg
gezeigt ist, wobei die einzelnen Zweige als P bzw. N bezeichnet
sind. Der Signalweg, der durch P bezeichnet ist, soll daher die
positiven Signalkomponenten der analogen I- und Q-Signale repräsentieren.
Das gleiche gilt für
die negativen Signalkomponenten. Der DAC 113 umfasst ferner
einen Steuerspannungseingang 115 zum Empfangen einer Steuerspannung,
um einen Offset und damit eine Amplitude des konvertieren analogen
Signals einzustellen.
-
Die Basisbandstufe 110 ist
mit dem Modulationsbereich 150 mittels einer Mischerschaltung 151 verbunden,
die ausgebildet ist, das gefilterte Basisbandsignal und ein von
einem lokalen Oszillator 152 erzeugtes Radiofrequenzsignal
zu empfangen. Ein Ausgang der Mischerschaltung 151 ist
mit der Ausgangsleistungsstufe 130 verbunden, die in einer
Ausführungsform
als eine Verstärkerstufe
mit "offener Schleife" ausgestaltet ist,
d. h. in der Ausgangsleistungsstufe 130 ist im Wesentlichen
keine RF-Rückkopplung
vorgesehen. In einer weiteren Ausführungsform ist die Möglichkeit
einer Leistungsrücksetzung
implementiert, beispielsweise in Form eines kapazitiven Spannungsteilers,
der an einem Eingang der Ausgangsstufe 130 vorgesehen ist,
und der es ermöglicht,
eine gewünschte "offene Schleife-"Verstärkung der
Ausgangsleistungsstufe 130 auszuwählen. Das Vorsehen der Ausgangsleistungsstufe 130 als
ein offenes Schleifen-RF-Verstärkungssystem
reduziert deutlich die Komplexität,
d. h. die Anzahl der RF-Komponenten, wodurch die Integration der
Ausgangsstufe 130 bei Minimierung der erforderlichen Chipfläche erleichtert
wird.
-
Ein Ausgang der Ausgangsstufe 130 ist
mit der automatischen Leistungspegelsteuer-(APLC)schaltung170 verbunden,
die ausgebildet ist, einen Ausgangsleistungspegel zu detektieren und
in Reaktion auf den detektierten Ausgangsleistungspegel eine geeignete
Steuerspannung zu erzeugen, die dem Steuerspannungseingang 115 des DAC 113 zugeführt wird.
-
Im Betrieb wird die Senderschaltung 100 initialisiert,
wobei die APLC-Schaltung 170 zurückgesetzt wird. D. h., die
dem DAC 113 über
den Steuerspannungseingang 115 zugeführte Steuerspannung wird auf
einen vordefinierten Startwert gesetzt, beispielsweise ein minimaler
Wert, so dass ein analoges Ausgangssignal des DAC 113 minimal
ist. Ferner kann während
des Initialisierens der Senderschaltung 100 die APLC-Schaltung 170 ein
Ausgangssignal der Ausgangsstufe 130 ignorieren, um das
Einschwingen von Eingangssignalen, Steuersignalen, Referenzsignalen,
und dergleichen zu ermöglichen, die
während
des Betriebs der APLC-Schaltung 170 verwendet werden können.
-
Das an dem Eingang 111 anliegende
Basisbandsignal wird in ein In-Phasen-Signal und in ein Quadratur-Phasen-Signal
umgewandelt, die wiederum in ein analoges Signal mittels des DAC 113 umgewandelt
werden, wobei die Steuerspannung, die von der APLC-Schaltung 170 bereitgestellt
wird, im Wesentlichen den Gleichspannungspegel und damit die Größe des analogen
Basisbandsignals bestimmt. Das analoge Signal wird dann in dem Basisbandfilter 114 geformt
und das gefilterte Basisbandsignal wird dann durch Mischen mit der
Trägerfrequenz,
die von dem lokalen Oszillator 152 geliefert wird, hochgesetzt.
Das modulierte RF-Signal wird sodann durch die Ausgangsstufe 130 verstärkt und
kann einer Antenne (nicht gezeigt) zugeführt werden, wobei das modulierte
Ausgangssignal von der APLC-Schaltung 170 überwacht
wird.
-
Dazu kann das modulierte Ausgangssignal oder
ein definierter Teil davon gleichgerichtet und mit einem oder mehreren
Referenzwerten verglichen werden, um auf der Grundlage des Vergleichsergebnisses
die geeignete Steuerspannung, die dem DAC 113 zugeführt wird,
zu erzeugen. Wenn beispielsweise das Vergleichsergebnis anzeigt,
dass eine Ausgangsleistung der Ausgangsstufe 130 zu hoch
ist, kann die Steuerspannung des DAC 113 um einen vordefinierten
Betrag reduziert werden, um damit die Amplitude des analogen Basisbandsignals
zu verkleinern, wodurch der Ausgangspegel der Ausgangsstufe 130 verringert
wird. Da die Regelschleife für
das Einstellen des Ausgangsleistungspegels zwischen der RF-Seite
und der Basisbandseite über
die APLC-Schaltung 170 geliefert wird, kann die Anzahl der
erforderlichen RF-Komponenten
in der Senderschaltung 100 minimal sein. Ferner wird das
Regeln des RF-Ausgangspegels vollständig auf der Basisbandseite
ausgeführt,
so dass ein höheres
Maß an Genauigkeit
erhalten werden kann, als im Falle eines konventionellen Lösungsansatzes,
in welchem eine Rückkopplung
auf der RF-Seite
vorgesehen ist.
-
In einer besonderen Ausführungsform
wird der Steuerungsvorgang der APLC-Schaltung 170 in einer zeitlich
diskreten Weise ausgeführt,
wobei während
eines ersten Sendezyklus der Ausgangspegel der Ausgangsstufe 130 gemessen
wird und das Messergebnis für
den Vergleich mit der vordefinierten Referenzspannung verwendet
wird, um die Steuerspannung für
den DAC 113 nach Abschluss des ersten Sendezyklus und vor
dem Beginn eines nachfolgenden zweiten Sendezyklusses einzustellen.
Somit ist der neu eingestellte DAC 113 vor dem Beginn eines neuen
Sendezyklus eingeschwungen, wodurch Basisbandsignalverzerrungen
reduziert oder gar im Wesentlichen vollständig vermieden werden, die
ansonsten durch eine Änderung
der Einstellung des DAC 113 während eines Sendezyklusses
auftreten können.
-
In einer weiteren Ausführungsform
ist die APLC-Schaltung 170 so ausgebildet, um die Steuerspannung
des DAC 113 um einen einzelnen vordefinierten Schritt für jeden
neuen Sendezyklus zu erhöhen/zu
erniedrigen, wenn der Vergleich der Messung der Ausgangsleistung
mit einer vordefinierten Referenzspannung, die einen gewünschten
Ausgangsleistungspegel kennzeichnet, andeutet, dass der Ausgangspegel
zu gering bzw. zu hoch ist. Auf Grund dieses zeitlich diskreten
Steuervorganges wird eine verbesserte Stabilität der Regelschleife erreicht,
wobei beispielsweise das Initialisieren der APLC-Schaltung 170 mit
der minimalen Steuerspannung für
den DAC 113 sicherstellt, dass eine maximale zulässige Ausgangsleistung
selbst während
der ersten Sendezyklen nach Initialisierung der Senderschaltung 100 nicht überschritten
wird.
-
1b zeigt
schematisch ein Blockschaltbild der APLC-Schaltung 170 gemäß weiterer
anschaulicher Ausführungsformen.
In 1b umfasst die APLC-Schaltung 170 eine
Gleichrichterschaltung 171 mit einem Eingang 171a zum
Empfangen des RF-Signals der Ausgangsstufe 130, und einen
Ausgang 171b, um ein Gleichspannungssignal, das für ein an
dem Eingang 171a empfangenes Signal kennzeichnend ist,
bereitzustellen. Die Gleichrichterschaltung 171 kann in
Form eines Hüllkurvendetektors, wie
dieser im Stand der Technik zum Messen von Radiofrequenzsignalen
gut bekannt ist, implementiert sein. Ferner umfasst die APLC-Schaltung 170 eine Referenzspannungsschaltung 172 mit
einem Ausgang 172b zum Bereitstellen einer spezifizierten
Referenzspannung. Ferner umfasst die Referenzspannungsschaltung 172 einen
Eingang 172a, der ausgebildet ist, ein Steuersignal von
einer Steuerlogik 173 zu empfangen, um eine Referenzspannung
auf der Grundlage des von der Steuerlogik 173 gelieferten Steuersignals
bereitzustellen. Eine Komparatorschaltung 174 umfasst einen
Eingang 174a, der mit den Ausgängen 171b und 172b der
Gleichrichterschaltung 171 bzw. der Referenzspannungsschaltung 172 verbunden
ist. D. h., der Eingang 174a kann so gestaltet sein, um
Signale von der Gleichrichterschaltung 171 und von der
Referenzspannungsschaltung 172 gleichzeitig zu empfangen,
oder die Signale davon nacheinander, beispielsweise jedes Signal
für eine
vordefinierte Zeitdauer, zu empfangen. In einer speziellen Ausführungsform
kann die Referenzspannungsquelle 172 eine erste und eine
zweite Referenzspannung sequenziell bereitstellen, so dass das von
der Gleichrichterschaltung gelieferte Signal mit der ersten bzw.
der zweiten Referenzspannung verglichen werden kann. Die Komparatorschaltung 174 kann
einen Steuereingang 174c aufweisen, der mit der Steuerlogik 173 verbunden
ist. Ferner umfasst die Komparatorschaltung 174 einen Ausgang 174b,
der ausgebildet ist, ein oder mehrere Signale zu liefern, die für die Ergebnisse
des Vergleichs der an dem Eingang 174a bereitgestellten
Signale kennzeichnend sind. Die APLC-Schaltung 170 umfasst ferner
eine DAC-Steuerschaltung 175 mit einem Eingang 175a zum
Empfangen des einen oder der mehreren Signale, die von der Komparatorschaltung 174 ausgegeben
werden, und einen Ausgang 175b, der mit dem Eingang 115 des
DAC 113 verbunden ist.
-
Der Betrieb der APLC-Schaltung 170,
wie sie in 1b gezeigt
ist, wird mit Bezug zu dem Flussdiagramm beschrieben, das in 2 dargestellt ist.
-
Im Schritt 210 wird die APLC-Schaltung 170 vor
einem ersten Sendezyklus initialisiert, wobei die DAC-Steuerschaltung 175 eine
vordefinierte Steuerspannung an den Eingang 115 des DAC 113 liefert. Wie
zuvor angemerkt ist, kann es vorteilhaft sein, die Steuerspannung
so bereitzustellen, um eine minimale Ausgangsleistung zu erreichen,
so dass ein Überschreiten
einer möglicherweise
definierten maximalen Ausgangsleistung verhindert wird. In anderen Ausführungsformen
kann es vorteilhaft sein, einen ersten Sendezyklus mit einer anders
gewählten DAC-Einstellung
zu beginnen, beispielsweise kann eine maximale Ausgangsleistung
in einigen Anwendungen geeignet sein, oder es kann ein Zwischenwert
ausgewählt
werden.
-
Im Schritt 220 wird das von der Ausgangsleistungsstufe 130 gelieferte
Ausgangsleistungssignal oder zumindest ein definierter Teil davon
an dem Eingang 171a der Gleichrichterschaltung 171 empfangen.
Das modulierte RF-Signal
an dem Eingang 171a wird in ein gleichspannungsbasiertes
Signal umgesetzt, das die Ausgangsleistung der Ausgangsleistungsstufe 130 spezifiziert.
Es werden eine erste und eine zweite Referenzspannung in der Referenzspannungsschaltung 172 erzeugt,
wobei eine Größe der ersten
und der zweiten Referenzspannung entsprechend einem Signal gewählt werden
kann, das von der Steuerlogik 173 zugeführt wird. In einer Ausführungsform
kann die Steuerlogik programmierbar sein, wie dies durch den Eingang 173a angedeutet ist,
um einen gewünschten
Ausgangspegel der Ausgangsstufe 130 vorzuwählen. Die
Steuerlogik 173 wählt
dann geeignete Werte für
die erste und die zweite Referenzspannung, beispielsweise durch Auswählen eines
entsprechenden Knotenpunkts eines Spannungsteilers, und dergleichen.
-
Im Schritt 230 wird das von dem Ausgang 171b der
Gleichrichterschaltung 171 bereitgestellte Signal mit der
ersten Referenzspannung in der Komparatorschaltung 174 verglichen.
Zum Beispiel kann die erste Referenzspannung so gewählt sein,
um eine Ausgangsleistung anzuzeigen, die die gewünschte Ausgangsleistung um
einen vordefinierten Betrag übersteigt.
-
Im Schritt 240 wird das die Ausgangsleistung spezifizierende
Signal mit der zweiten Referenzspannung verglichen, wobei in einer
Ausführungsform
die erste und die zweite Referenzspannung nacheinander der Komparatorschaltung 174 zugeführt werden, wobei
ein Zeitpunkt und eine Dauer des Zuführens der ersten und der zweiten
Referenzspannung von der Steuerlogik 173 gesteuert werden
kann. Auf diese Weise ist lediglich eine einzelne Komparatorstufe für den Vergleich
der ersten und der zweiten Referenzspannung mit dem die Ausgangsleistung
spezifizierenden Signals erforderlich. In anderen Ausführungsformen
kann die Komparatorschaltung 174 so gestaltet sein, um
einen gleichzeitigen Vergleich zu ermöglichen, in dem zwei oder mehr
Komparatorstufen vorgesehen sind. Ferner kann in einer Ausführungsform
die zweite Referenzspannung so gewählt sein, um einen Wert zu
repräsentieren,
der einen Ausgangsleistungspegel kennzeichnet, der als zu gering
erachtet wird, so dass die erste und die zweite Referenzspannung
einen oberen bzw. unteren Grenzwert für den gewünschten Zielausgangspegel repräsentieren.
-
Im Schritt 250 wird das Ergebnis
des Vergleichs an dem Ausgang 174b nach einen vordefinierten
Zeitintervall bereitgestellt. Beispielsweise kann nach Abschluss
des ersten Sendezyklus das Vergleichsergebnis bereitgestellt werden.
In einer Ausführungsform
umfasst der Ausgang 174b zwei Signalleitungen, wobei eine
erste Signalleitung ein Vergleichsergebnis mit der ersten Referenzspannung überträgt, wohingegen
eine zweite Signalleitung das Vergleichsergebnis mit der zweiten
Referenzspannung überträgt. Somit
können
durch Bereitstellen der ersten und der zweiten Signalleitung an dem
Ausgang 174b vier unterschiedliche Zustände der Komparatorschaltung 174 in
digitaler Weise dargestellt werden. Zum Beispiel kann ein hoher
Pegel an der ersten Signalleitung einen Ausgangsleistungspegel repräsentieren,
der zu hoch ist, wohingegen ein hoher Pegel auf der zweiten Signalleitung
einen Ausgangsleistungspegel repräsentieren kann, der zu gering
ist, und ein niedriger Pegel auf beiden Leitungen kann einen akzeptablen
Ausgangsleistungspegel kennzeichnen. Ein hoher Pegel auf beiden
Leitungen kann einen Außerbetriebmodus
der Komparatorschaltung 174 repräsentieren und kann beispielsweise
während
einer Hochlaufphase verwendet werden, um der DAC-Steuerschaltung 175 anzuzeigen,
dass die Referenzspannungen noch nicht eingeschwungen sind. Wie
leicht zu sehen ist, können
andere geeignete Zuordnungen der Logikpegel für die erste und die zweite
Signalleitung gewählt werden.
Ferner können
mehr als zwei Referenzspannungen für einen entsprechenden Zielausgangspegel
vorgesehen werden mit dem Vorteil einer geringeren Einschwingzeit
der Ausgangsstufe 130, wobei die Anzahl der Schaltungselemente,
die in der APLC-Schaltung 170 erforderlich
ist, vergrößert wird.
-
Im Schritt 260 erzeugt die DAC-Steuerschaltung 175 eine
geeignete Steuerspannung für
den DAC 113 bei Beendigung des ersten Sendezyklus, wobei
in einer speziellen Ausführungsform
das Vergleichsergebnis durch eine Zwei-Bit-Zahl repräsentiert
wird, die anzeigt, ob die Steuerspannung beizubehalten, zu erhöhen oder
zu erniedrigen ist, oder ob die Komparatorschaltung 174 in
einem Außer-Betrieb-Modus
ist. Wenn die Zwei-Bit-Zahl
anzeigt, dass die dem DAC 113 zugeführte Steuerspannung zu ändern ist,
kann die Steuerspannung in Abhängigkeit von
dem Wert der Zwei-Bit-Zahl um eine vordefinierte Schrittweite erhöht oder
reduziert werden. Wenn es beispielsweise wünschenswert ist, die Ausgangsleistung
der Ausgangsstufe 130 mit einer "Auflösung" von 1 dB zu steuern,
werden die erste und die zweite Referenzspannung, die durch die
Referenzspannungsschaltung 172 erzeugt werden, so gewählt, dass
diese um ungefähr
1 dB auseinanderliegen, wohingegen die Schrittweite beim Ändern der
Steuerspannung für
den DAC 113 so gewählt
ist, um eine Änderung
in dem Ausgangsleistungspegel von ungefähr 0.5 dB zu erzeugen. Wie
leicht zu erkennen ist, kann eine beliebige geeignete Schrittweite
entsprechend den gerätespezifischen
Erfordernissen ausgewählt
werden.
-
Im Schritt 270 wird ein zweiter Sendezyklus mit
der neu eingestellten Steuerspannung für den DAC 113 und
damit mit dem neu eingestellten Ausgangsleistungspegel der Ausgangsstufe 130 begonnen.
Der Prozessablauf kehrt dann zum Schritt 220 zurück und wiederholt die nachfolgenden
Prozessschritte, um den Ausgangsleistungspegel auf einen Soll-Pegel
einzustellen oder dort beizubehalten.
-
In den Ausführungsformen, in denen der Ausgangsleistungspegel
durch eine Zwei-Bit-Zahl repräsentiert
ist, kann eine Reihe von Sendezyklen notwendig sein, um den gewünschten
Soll-Ausgangspegel nach dem Initialisieren der APLC-Schaltung 170 zu
erreichen. In dieser Weise kann jedoch der Ausgangsleistungspegel
in einer zuverlässigen
und effizienten Weise mit einer minimalen Anzahl an Schaltungskomponenten,
insbesondere auf der RF-Seite, ausgeführt werden. Ferner ist lediglich
eine geringe Anzahl an Steuersignalen zur Erreichung der Ausgangsleistungssteuerung
erforderlich.
-
Es sollte beachtet werden, dass obwohl
der vorangegangene Prozessablauf in Hinblick auf das Beibehalten
des Ausgangsleistungspegels bei einem einzelnen vordefinierten Soll-Pegel
beschrieben ist, die APLC-Schaltung 170 ebenso vorteilhafter
Weise zum Steuern des Ausgangsleistungspegels gemäß anderer
Kriterien, etwa der Temperatur der Ausgangsstufe 130, dem
Abstand der Senderschaltung 100 von einem Empfängergerät, der Leistungsaufnahme
der Senderschaltung 100 und dergleichen verwendet werden.
Dies kann erfordern, einen anderen Soll-Pegel auszuwählen und
entsprechend das Ausgangssignal der Referenzspannungsschaltung 172,
etwa die erste und die zweite Referenzspannung, an den neu gewählten Soll-Pegel
anzupassen.
-
Wenn die Einschwingzeit, d. h. die
Anzahl der Sendezyklen, die zum Erreichen des gewünschten
Ausgangsleistungspegels erforderlich ist, reduziert werden soll,
kann eine Vielzahl geeigneter Referenzspannungen, etwa wie die erste
und die zweite Referenzspannung der Referenzspannungsschaltung 172 bereitgestellt
werden, so dass die DAC-Steuerschaltung 175 auf die Vergleichsergebnisse
durch ein genaueres Einstellen der Steuerspannung, die nun dem DAC 113 zugeführt wird,
zu reagieren, wodurch die Anzahl der Anpassungsschritte reduziert
wird.
-
Es gilt also: Durch Bereitstellen
einer Regelschleife zum Einstellen eines Ausgangsleistungspegels
eines Senders, die zwischen der RF-Seite und der Basisbandseite
errichtet ist, wird eine genaue Steuerung erreicht, wobei die Anzahl
der RF-Komponenten minimal gehalten werden kann, insbesondere wenn
eine RF-Ausgangsstufe des "offenen
Schleifen-"Typs
vorgesehen wird. Ferner führt
der zeitdiskrete Steuervorgang, d. h. das Messen des RF-Pegels in
einem Sendezyklus und das erneute Einstellen des Ausgangspegels
vor einem nachfolgenden Sendezyklus, zu einem stabilen Betrieb der
Regelschleife, wodurch im Wesentlichen keine Über- und Unterschwinger erzeugt
werden.
-
Weitere Modifikationen und Variationen
der vorliegenden Erfindung werden für den Fachmann angesichts dieser
Beschreibung offenkundig. Folglich ist diese Beschreibung als lediglich
anschaulich und für
die Zwecke gedacht, dem Fachmann die allgemeine Art und Weise des
Ausführens
der vorliegenden Erfindung zu vermitteln.