DE69833143T2

DE69833143T2 - Senderverstärkungsregler

Info

Publication number: DE69833143T2
Application number: DE69833143T
Authority: DE
Inventors: Hidehiko Minato-ku Norimatsu
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1997-04-21
Filing date: 1998-04-16
Publication date: 2006-07-06
Anticipated expiration: 2018-04-17
Also published as: AU737859B2; EP0876004A3; JP3180711B2; US6081701A; EP0876004A2; DE69833143D1; EP0876004B1; JPH10294626A; AU6282198A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verstärkungsregler zum Regeln der Verstärkung eines ihm zugeführten Eingangssignals und insbesondere einen für mobile Geräte in einem digitalen System verwendeten Verstärkungsregler.
Beispielsweise ist in der JP-A-4-3608 eine mit einem Verstärkungsregler in Beziehung stehende herkömmliche Technik beschrieben, insbesondere eine Vorrichtung zum Abdecken eines breiten Dynamikbereichs, in dem die Spannung einer Leistungsquelle in einer Leistungsverstärkungsstufe geregelt wird, um insbesondere die Linearität bezüglich einer Steuerspannung in einem Niedrigleistungsbetrieb zu verbessern. Außerdem ist in der JP-A-6-152495 eine Technik zum Einstellen der Effizienz bei einer Funkübertragung in einem TDMA-(Zeitmultiplex-Vielfachzugriff) System beschrieben.
Obwohl durch die in der JP-A-4-3608 beschriebene herkömmliche Technik die Regelbarkeit im Niedrigleistungsbetrieb verbessert wird, tritt ein Problem hinsichtlich einer Verbesserung der Effizienz auf, weil ein für einen Hochleistungsbetrieb konstruierter Verstärker auch in einem Niedrigleistungsbetrieb verwendet wird.
Außerdem wird die in der JP-A-6-152495 beschriebene Technik wirksam in einem TDMA-System verwendet, d.h. in einem System, in dem der Sende- und der Empfangsprozeß jeweils während verschiedenen Zeitperioden ausgeführt werden. Wenn die Technik in einem System verwendet wird, in dem der Sende- und der Empfangsprozeß gleichzeitig ausgeführt werden, muss jedoch ein Problem hinsichtlich diskontinuierlicher Punkte gelöst werden, die auftreten können, wenn die Effizienz geändert werden soll.
Die US-A-5561395 betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bereitstellen eines Selbstabgleichs eines mehrstufigen Hochfrequenzleistungsverstärkers (RFPA). Die Vorrichtung weist eine Sendeeingangsstufe und einen Controller oder Regler auf. Der mehrstufige RFPA weist N RFPA-Stufen auf, die zu einem N-Wege-HF-Verteiler und zu einem N-Wege-HF-Kombinierer parallel geschaltet sind, und eine Leistungserfassungsstufe, die ein Vorwärtsleistungserfassungssignal erzeugt. Jede der N RFPA-Stufen weist einen regelbaren Leistungsverstärker (PA) auf. Der Regler optimiert einen Verstärkungsabgleich und einen Phasenabgleich des mehrstufigen RFPA durch Einstellen von Signalen, die den jeweiligen Leistungsverstärkern zugeführt werden.
Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Verstärkungsregler bereitzustellen, der in der Lage ist, die Effizienz in einem Niedrigleistungsbetrieb mobiler Geräte in einem digitalen zellularen System, in dem ein Sende- und ein Empfangsprozeß gleichzeitig ausgeführt werden, insbesondere in einem breiten variablen Ausgangsleistungsbereich zu verbessern und den Einfluß auf diskontinuierliche Ausgangssignalwellenformen, die in einem Betrieb mit veränderlicher Verstärkung möglicherweise auftreten, zu minimieren.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale der Patentansprüche gelöst.
Die Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen verdeutlicht; es zeigen:
1 ein schematisches Blockdiagramm einer Konfiguration einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verstärkungsreglers;
2 einen Graphen zum Darstellen von Beziehungen zwischen einem Ausgangsleistungspegel und einem Verstärkungs-Sollwert in der ersten Ausführungsform;
3 ein Blockdiagramm einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verstärkungsreglers; und
4 einen Graphen zum Darstellen von Beziehungen zwischen Eingangsleistungspegeln eines Verstärkers bzw. eines linearen Leistungsverstärkers und der Effizienz in der zweiten Ausführungsform.
Nachstehend wird eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verstärkungsreglers unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
1 zeigt die Konfiguration einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verstärkungsreglers. Die Ausführungsform von 1 weist einen Verteiler 110 auf, der ein Eingangssignal über einen Eingangsanschluß 101 empfängt, um das Signal über zwei Pfade zu einem ersten und einem zweiten Regelverstärker (Gain Control Amplifier) 111 bzw. 116 zu verteilen. Der erste Verstärker 111 erzeugt ein Ausgangssignal und führt das Signal über ein Filter 112 und einen Vorverstärker 113 einem linearen Leistungsverstärker 114 zu. Das Signal wird durch den Verstärker 114 verstärkt und einem Mischer 115 zugeführt. Das Ausgangssignal des zweiten Regelverstärkers 116 wird dagegen dem Mischer 115 direkt zugeführt. Das Signal wird mit dem Ausgangssignal des linearen Leistungsverstärkers 114 gemischt, so daß an einem Ausgangsanschluß 102 des Mischers ein durch die Mischoperation erhaltenes Signal bereitgestellt wird.
Außerdem weist die Ausführungsform eine Spannungsversorgung 103 zum Erzeugen eines dem linearen Leistungsverstärker 114, dem Vorverstärker 113 und dem ersten Regelverstärker 111 über eine Schaltschaltung 118 zuzuführenden Spannungssignals auf. Im System ist ferner eine Steuerschaltung 117 zum Überwachen von Operationen des ersten und des zweiten Regelverstärkers 111 und 116 und der Schaltschaltung 118 vorgesehen.
Nachstehend wird die Funktionsweise der ersten Ausführunsgform mit der vorstehend beschriebenen Konfiguration beschrieben.
2 zeigt Kennlinien der jeweiligen Verstärker, die gewünschte Ausgangssignale erzeugen, wenn der erste und der zweite Regelverstärker geeignet gesteuert werden. Für große Ausgangssignalwerte werden die Verstärkungsfaktoren des ersten und des zweiten Regelverstärkers 111 bzw. 116 auf einen großen bzw. einen kleinen Verstärkungsfaktor gesetzt. In diesem Fall werden primäre Signale über den dem ersten Regelverstärker 111 zugeordneten ersten Pfad übertragen. Wenn niedrige Ausgangssignalwerte erwünscht sind, wird die vorstehende Beziehung umgekehrt.
Weil die Verstärkungsfaktoren der jeweiligen Verstärker wie vorstehend beschrieben kontinuierlich geändert werden, kann der Einfluß der mit den Verstärkungsänderungen in Beziehung stehenden Diskontinuität minimiert werden. Wenn der Verstärkungsfaktor des ersten Regelverstärkers 111 kleiner oder gleich einem vorgegebenen Verstärkungsfaktor G ist, wird die Schaltschaltung 118 aktiviert, um eine Umschaltoperation auszuführen und die Leistung des ersten Verstärkers 111, des Vorverstärkers 113 und des linearen Leistungsverstärkers 114 auszuschalten. Dadurch wird vorteilhaft der Stromverbrauch dieser Schaltungen im wesentlichen auf null reduziert. Wenn der vorgegebene Verstärkungsfaktor auf einen Wert gesetzt ist, der wesentlich niedriger ist als der Pegel des mit dem zweiten Regelverstärker 116 in Beziehung stehenden Verteilungspfades (zweiten Pfades), kann ein Einfluß, z.B. eine mit einer Leistungsabschaltoperation in Beziehung stehende Spannungsspitze, minimiert werden.
3 zeigt ein Blockdiagramm der zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verstärkungsreglers. In diesem Blockdiagramm sind die gleichen Komponenten wie in 1 durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet und werden nicht näher beschrieben.
Diese Ausführungsform weist ein Filter 130, einen Verstärker 131 und einen Isolator 133 im mit dem zweiten Regelverstärker 116 in Beziehung stehenden Pfad auf. Außerdem ist im primären Pfad ein Isolator 132 eingefügt. Es treten keinerlei Probleme auf, auch wenn dem Verteilungspfad Filter- und Verstärkerfunktionen hinzugefügt werden. In Abhängigkeit von der Eingangsimpedanz des Mischers 115 können die Isolatoren 132 und 133 im Verteilungspfad installiert sein, um eine geeignete Genauigkeit des Ausgangssignalpegels zu gewährleisten.
Nachstehend wird die Funktionsweise der zweiten Ausführungsform beschrieben.
4 zeigt einen Graphen eines Beispiels von Beziehungen zwischen der Effizienz des linearen Leistungsverstärkers 114 bzw. des Verstärkers 131 und ihren jeweiligen Eingangssignalpegeln. Für hohe Eingangssignalpegel, d.h. für hohe Ausgangssignalwerte, arbeitet der lineare Leistungsverstärker 114 mit einem hohen Effizienz. D.h. in diesem Fall kann der Stromverbrauch des Systems vermindert werden. Wenn hohe Eingangssignalpegel, d.h. hohe Ausgangssignalwerte, erwünscht sind, ist die vorstehende Beziehung umgekehrt. D.h. der Stromverbrauch des Systems kann im wesentlichen durch die Operation des Verstärkers 131 minimiert werden.
Auch wenn der Verstärker 131 oder 130, um die Anzahl von Komponenten zu reduzieren, oder aus anderen Gründen entfernt wird, wird, weil im normalen Niedrigleistungsbetrieb die Effizienz des zweiten Regelverstärkers 116 wesentlich höher ist als die des linearen Leistungsverstärkers 114, der Stromverbrauch auf ähnliche Weise reduziert wie vorstehend beschrieben wurde.
Außerdem kann die Konfiguration mehrere Verteilungspfade aufweisen. In diesem Fall kann die vorteilhafte Wirkung ähnlicherweise durch im wesentlichen die gleiche Steuerungsverarbeitung des Systems erzielt werden. In diesem Fall kann ein Verstärker mit einem optimalen Effizienz in jedem Verteilungspfad angeordnet sein, so daß die Effizienz durch eine selektive Verwendung der Verstärker noch präziser gesteuert werden kann.
Erfindungsgemäß ändert sich, wie vorstehend beschrieben wurde, weil die Konfiguration zwei Pfade aufweist, so daß die Verstärkung für jeden Pfad unabhängig regelbar ist, der Ausgangssignalpegel für die optimale Effizienz zwischen diesen Pfaden. Dadurch kann einer der Pfade für die optimale Effizienz in Abhängigkeit von einem gewünschten Ausgangssignalwert ausgewählt werden.
Aufgrund der Steuerungsoperation zum kontinuierlichen Ändern der Verstärkung jedes Pfades gemäß einem gewünschten Ausgangssignalwert, kann der nachteilige Einfluß der Diskontinuität minimiert werden.
Wenn die Verstärkung des ersten Pfades kleiner ist als ein vorgegebener Wert, wird die Betriebsspannung des linearen Verstärkers abgeschaltet, so daß der Stromverbrauch reduziert wird und Nachteile, wie beispielsweise in Verbindung mit einer Spannungsabschaltoperation auftretende Spannungsspitzen, minimiert werden.
Wenn eine Spannungsquelle und/oder ein Vorverstärker für die Verstärkungssteuerungseinheit des ersten Pfades vorgesehen ist, kann der Stromverbrauch weiter reduziert werden.
Durch Anordnen eines Isolators in einem der Pfade kann eine geeignete Präzision des Ausgangssignalpegel in Verbindung mit der Eingangsimpedanz des Mischers gewährleistet werden.
Wenn ein Verstärker für einen Niedrigleistungsbetrieb im zweiten Pfad angeordnet ist, kann der Leistungsverbrauch des Systems wesentlich reduziert werden.
Durch Anordnen eines Filters im zweiten Pfad kann die Präzision der Steuerung verbessert werden.
Außerdem kann, wenn eine Verstärkungsregelungsfunktion für den linearen Leistungsverstärker bereitgestellt wird, die Struktur des Systems vereinfacht werden.
Die Steuerung kann durch Erhöhen der Anzahl der Pfade noch präziser gemacht werden.
Obwohl die vorliegende Erfindung unter Bezug auf bestimmte erläuternde Ausführungsformen beschrieben worden ist, ist sie nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt, sondern für Fachleute ist erkennbar, daß innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können.

Claims

Verstärkungsregler mit: einer Verteilereinrichtung (110) zum Verteilen eines Eingangssignals auf einen ersten Pfad und einen zweiten Pfad; einer im ersten Pfad angeordneten ersten Verstärkungsregelungseinrichtung (111) zum Steuern einer Verstärkung eines Ausgangssignals der Verteilungseinrichtung (110); einem linearen Leistungsverstärker (114) zum linearen Verstärken eines Ausgangssignals der ersten Verstärkungsregelungseinrichtung (111); einer im zweiten Pfad angeordneten zweiten Verstärkungsregelungseinrichtung (116) zum Steuern einer Verstärkung eines Ausgangssignals der Verteilungseinrichtung (110); einer Schalteinrichtung (118) zum Ein- und Ausschalten einer Spannungsquelle des linearen Leistungsverstärkers (114); einer Steuereinrichtung (117) zum separaten Steuern der Verstärkungen der ersten bzw. der zweiten Verstärkungsregelungseinrichtung (111, 116) und zum Steuern der Schalteinrichtung (118); und einem Mischer (115) zum Mischen eines Ausgangssignals des linearen Leistungsverstärkers (114) mit einem Ausgangssignal der zweiten Verstärkungsregelungseinrichtung (116) und zum Ausgeben eines durch die Mischverarbeitung erhaltenen Ausgangssignals; dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung dazu geeignet ist, die Verstärkung der ersten Verstärkungsregelungseinrichtung (111) auf einen höheren Wert und die Verstärkung der zweiten Verstärkungsregelungseinrichtung (116) auf einen niedrigeren Wert einzustellen, wenn vom Mischer (115) ein Hochleistungsausgangssignal erhalten werden soll, und die Verstärkungen der ersten bzw. der zweiten Verstärkungsregelungseinrichtung auf umgekehrte Weise einzustellen, wenn vom Mischer (115) ein Niedrigleistungsausgangssignal erhalten werden soll.
Verstärkungsregler nach Anspruch 1, ferner mit einem Vorverstärker (113), wobei die Steuereinrichtung (117) dazu geeignet ist, eine Steuerung zum Aktivieren der Schalteinrichtung (118) zum Ausschalten der Leistungsquelle des linearen Leistungsverstärkers (114), der ersten Verstärkungsregelungseinrichtung (111) und des Vorverstärkers (113) auszuführen, wenn die Verstärkung der ersten Verstärkungsregelungseinrichtung (111) kleiner oder gleich einem vorgegebenen Wert ist.
Verstärkungsregler nach Anspruch 1, wobei die Schalteinrichtung (118) dazu geeignet ist, auch eine Spannungsquelle (103) der ersten Verstärkungsregelungseinrichtung (111) ein- und auszuschalten.
Verstärkungsregler nach Anspruch 1 oder 3, ferner mit einem Vorverstärker (113) in einer dem linearen Leistungsverstärker (114) vorgeschalteten Stufe, wobei die Schalteinrichtung (118) auch eine Leistungsquelle des Vorverstärkers (113) ein- und ausschaltet.
Verstärkungsregler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner mit einem Isolator, der zwischen dem linearen Leistungsverstärker (114) und dem Mischer (115) und/oder zwischen der zweiten Verstärkungsregelungseinrichtung (116) und dem Mischer (115) angeordnet ist.
Verstärkungsregler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner mit einem Verstärker (131) in einer der zweiten Verstärkungsregelungseinrichtung (116) nachgeschalteten Stufe.
Verstärkungsregler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, ferner mit einem Filter (130) in einer der zweiten Verstärkungsregelungseinrichtung (116) nachgeschalteten Stufe.
Verstärkungsregler nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der lineare Leistungsverstärker (114) die erste Verstärkungsregelungseinrichtung (111) aufweist.
Verstärkungsregler nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Verteilereinrichtung (110) dazu geeignet ist, das Eingangssignal mindestens zu einem weiteren Pfad zu verteilen, der im wesentlichen die gleiche Konfiguration hat wie der zweite Pfad.