DE4316526B4

DE4316526B4 - Sender mit einem steuerbaren Leistungsverstärker

Info

Publication number: DE4316526B4
Application number: DE4316526A
Authority: DE
Inventors: Ludwig Dennerlein; Christian Dipl.-Ing. Wünsch
Original assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1993-05-18
Filing date: 1993-05-18
Publication date: 2005-11-10
Anticipated expiration: 2013-05-19
Also published as: DE4316526A1; JPH06338842A; US5511239A; JP3447110B2

Abstract

Sender mit einem steuerbaren Leistungsverstärker (1), dessen Ausgangssignal (RF_out) über eine ein Detektorsignal (U_d) liefernde Vorrichtung (2) zum Detektieren der Ausgangsleistung des Leistungsverstärkers (1) auf einen Steuereingang des Leistungsverstärkers rückgekoppelt ist, und mit einem Signalgenerator (5) zur Lieferung eines Steuersignals (U₁), das zur Formung des Ausgangssignals (RF_out) dient und das ansteigende und abfallende Flanken aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Vergleich des Detektorsignals (U_d) mit einer festgelegten Referenzgröße (U_p) ein Kontrollsignal (U_K) abgeleitet wird, welches eine ansteigende Flanke im Steuersignal (U₁) beendet.

Description

Die Erfindung betrifft einen Sender mit einem steuerbaren Leistungsverstärker, dessen Ausgangssignal über eine ein Detektorsignal liefernde Vorrichtung zum Detektieren der Ausgangsleistung des Leistungsverstärkers auf einen Steuereingang des Leistungsverstärkers rückgekoppelt ist und mit einem Signalgenerator zur Lieferung eines Steuersignals, das zur Formung des Ausgangssignals dient und das ansteigende und abfallende Flanken aufweist.
In Telekommunikationssystemen mit Zeitmultiplexbetrieb muß während eines Sendevorgangs der zeitliche Verlauf der Ausgangsleistung des Leistungsverstärkers bzw. der Sendeleistung des Senders gesteuert bzw. geregelt werden. So muß sowohl das Anheben der Sendeleistung auf einen geeigneten Leistungspegel als auch das abschließende Absenken der Sendeleistung bestimmten Anforderungen genügen, damit die Störung benachbarter Übertragungskanäle minimiert wird.
Insbesondere in Mobilfunksystemen nach dem GSM-Standard, die im TDMA-Betrieb (Zeitmultiplex mit Vielfachzugriff) arbeiten, ist für den zeitlichen Verlauf der Sendeleistung während eines Zeitschlitzes eine Maske vorgegeben, die die jeweils zulässigen Bereichsgrenzen des Sendeleistungspegels in verschiedenen Zeitbereichen eines Zeitschlitzes vorgibt. So muß die Sendeleistung während des Sendens von Daten in einem Pegelbereich der Breite 2 dB liegen. Weiterhin sind für verschiedene Leistungspegel Masken für das jeweilige Schaltspektrum vorgegeben, um eine Störung von Nachbarkanälen zu verhindern. Auf diese Weise sind den Zeitverläufen des Ansteigens bzw. Abfallens der Sendeleistung Grenzen gesetzt.

Aus dem Abstract der japanischen Offenlegungsschrift 4-192636 (A) ist ein Sender mit einer Regelschleife bekannt, die einen steuerbaren Leistungsverstärker, eine Detektorvorrichtung, einen Komparator (Operationsverstärker), einen trapezförmige Signale erzeugenden und einen eine Referenzspannung erzeugenden Schaltungsblock enthält. Die Detektorvorrichtung, die zum Detektieren der Ausgangsleistung des Leistungsverstärkers dient, liefert ein Detektorsignal an einen ersten Eingang des Komparators. An den anderen Eingang des Komparators ist der trapezförmige Signale erzeugende Schaltkreis angschlossen. Die Größe der trapezförmigen Signale wird durch die Referenzspannung bestimmt. Das Ausgangssignal des Komparators wird auf den Steuereingang des Leistungsverstärkers gegeben.

Die hier beschriebene Anordnung ist für die gesamte Dauer eines Zeitschlitzes, d.h. für die gesamte Dauer eines Sendevorgangs, als geschlossener Regelkreis ausgelegt, d.h. die Detektorvorrichtung muß für alle Pegelbereiche der Sendeleistung ausgelegt sein. In Mobilfunksystemen nach dem GSM-Standard überstreicht die Sendeleistung einen Pegelbereich von mehr als 70 dB. Detektoren, die in einem solch ausgedehnten Pegelbereich jederzeit ein ausreichendes Detektorsignal liefern, sind technisch sehr aufwendig. Handelsübliche Detektorvorrichtungen sind im allgemeinen nicht in der Lage, besonders im unteren Pegelbereich die Ausgangsleistung des Leistungsverstärkers zu detektieren. In einem solchen Fall ist der in der oben genannten Japanischen Offenlegungsschrift beschriebene Regelkreis nicht mehr geschlossen und seine Funktion nicht mehr gewährleistet.

Aus der Offenlegungsschrift DE 39 40 295 A1 ist ein Hochfrequenzsender mit regelbarer Ausgangsleistung mit einem Sollwertgeber und einer an einem Schalteingang des HF-Senders angeschlossenen Anordnung zur Erzeugung einer definierten Spannung beim Einschalten des Hochfrequenzsenders bekannt, wobei der Sollwertgeber mittels einer mit dem Schalteingang verbundenen Anordnung zur Impulsverzögerung schaltbar und der Ausgang der Anordnung zur Erzeugung der definierten Spannung beim Einschalten des Senders mit dem Ausgang des Sollwertgebers verbunden ist. Der Sollwertgeber wird verzögert eingeschaltet und der Sollwert beim Einschalten des Senders um die definierte Spannung erhöht. Diese definierte Spannung entspricht der Spannung des Schaltsignals und sinkt durch Aufladen des Kondensators bis zu einer Spannung, die dem Verhältnis der beiden Teilwiderstände zu der Eingangsspannung entspricht, ab. Mittels eines einstellbaren Verstärkers und eines Filters wird daraus die Führungsgröße für den Regelkreis gebildet. Nach bekannten Verfahren der Regelungstechnik wird die Differenz aus Führungsgröße und Regelgröße (rückgekoppelte Ausgangsleistung) als Stellgröße für das Stellglied (ein steuerbarer Verstärker) verwendet. Das zurückgekoppelte Ausgangssignal wird also lediglich in bekannter Weise mit einer Führungsgröße verglichen, was einer permanenten Regelung innerhalb eines geschlossenen Regelkreises entspricht.

Um eine Detektorvorrichtung für einen geschlossenen Regelkreis für die Ausgangsleistung zu verwenden, die für den gesamten Pegelbereich ausgelegt ist, wird eine zusätzliche Führungsgröße verwendet, die eine Regelabweichung bewirkt, die die Ausgangsleistung schnell innerhalb ihres kontrollierbaren Bereiches bringt. Das heißt, der geschlossene Regelkreis wird im gesamten Pegelbereich verwendet, indem der Sollwert aufwendig durch zwei zusätzliche Schaltungsanordnungen aus einem verzögert eingeschalteten Sollwertgeber und einer zusätzlichen, abklingenden definierten Spannung gebildet wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Sender mit einem steuerbaren Leistungsverstärker anzugeben, der mit geringem technischen Aufwand vorgegebene Masken für den zeitlichen Verlauf der Sendeleistung und für deren Spektrum einhält.

Die Aufgabe wird bei einem Sender der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß aus dem Vergleich des Detektorsignals mit einer Referenzgröße ein Kontrollsignal abgeleitet wird, welches eine ansteigende Flanke beendet.

Bei Verwendung von Detektoren, die nicht den gesamten Leistungsbereich der Sendeleistung des Senders erfassen können, ist keine Kontrolle der Sendeleistung des Senders bzw. eines im Sender enthaltenen Leistungsverstärkers durch eine geschlossene Regelschleife möglich. Aus diesem Grund wird ein vom Ausgang des Leistungsverstärkers rückgekoppeltes Detektorsignal nur bedingt zur Kontrolle der Ausgangsleistung des Leistungsverstärkers eingesetzt. Bei der vorliegenden Erfindung ist ein Signalgenerator vorgesehen, der beim Senden, d.h. während eines Zeitschlitzes, ein Steuersignal liefert, das durch ansteigende und abfallende Flanken charakterisiert ist. Zwischen einer ansteigenden und einer abfallenden Flanke ist das Steuersignal konstant. Eine ansteigene Flanke des Steuersignals bestimmt das Anheben der Sendeleistung. Die Flanke kann einen linearen oder auch einen gekrümmten, beispielsweise einen cosinusförmigen, Verlauf besitzen. Hat die Sendeleistung den erforderlichen Leistungspegel erreicht, stoppt ein aus dem Vergleich des Detektorsignals mit einer festgelegten Referenzgröße abgeleitetes Kontrollsignal die ansteigende Flanke des Steuersignals bzw. das weitere Ansteigen der Sendeleistung. Nun liefert der Signalgenerator ein konstantes Steuersignal an den Leistungsverstärker und steuert die Sendeleistung auf einen konstanten Pegel, so daß eine Datenübertragung erfolgen kann. Auftretende Schwankungen der Sendeleistung des Senders, die auf Grund von Temperaturschwankungen oder Schwankungen einer Versor gungsspannung auftreten, sind bei sehr kurzen Sendeimpulsen vernachlässigbar. Das Abfallen der Sendeleistung am Ende des Zeitschlitzes wird durch eine abfallende Flanke des Steuersignals bestimmt. Diese Flanke kann wiederum eine lineare oder eine gekrümmte Form besitzen. Der Beginn einer ansteigenden Flanke bzw. der Beginn einer abfallenden Flanke des Steuersignals wird durch die positive bzw. die negative Flanke eines Steuerimpulses bestimmt, der durch eine im Sender angeordnete Synchronisationsvorrichtung geliefert wird und der auf einen Steuereingang des Signalgenerators gegeben wird. Damit wirkt das rückgekoppelte Detektorsignal nur auf das Ende des Anhebens der Sendeleistung ein und wird sonst nicht verwendet. Eine solche Anordnung zum Steuern der Sendeleistung des Senders ist mit geringem Schaltungsaufwand zu realisieren. Insbesondere ist kein technisch aufwendiger Detektor notwendig, der einen sehr großen Pegelbereich der Sendeleistung des Senders erfassen kann. Mit einem solchen Sender können beispielsweise die GSM-Spezifikationen 05.05 und 11.10, Teil II.3.3 und II.3.4 erfüllt werden. Der Sender ist in diesem Anwendungsfall sowohl für Mobilstationen als auch für Basisstationen geeignet.

In einer Ausgestaltung der Erfindung dient der Signalgenerator zur Lieferung eines trapezförmigen Steuersignals.

Es ist sinnvoll, eine möglichst einfache Signalform des Steuersignals zur Formung des Ausgangssignals des Leistungsverstärkers beim Senden und damit der Steuerung der Sendeleistung zu wählen. Die trapezförmige Signalform stellt in dieser Beziehung die vorteilhafteste Lösung dar. Die ansteigenden und abfallenden Flanken des Steuersignals haben für diesem Fall einen linearen Verlauf. Die Erzeugung eines solchen Steuersignals durch einen Signalgenerator erfordert nur einen geringen technischen Aufwand.

In zwei weiteren Ausgestaltungen der Erfindung ist einerseits ein zweiter Steuereingang vorgesehen, der mit dem Ausgang des Signalgenerators gekoppelt ist. Andererseits ist ein gemeinsamer Steuereingang des Leistungsverstärkers zur Aufnahme des Steuersignals und eines aus dem Detektorsignal abgeleiteten Signals vorgesehen.

Leistungsverstärker können mit einem oder auch mit mehreren Steuereingängen ausgestattet sein. Es besteht einerseits die Möglichkeit das vom Signalgenerator erzeugte Steuersignal auf einen ersten Steuereingang zu geben und das rückgekoppelte Detektorsignal, das durch weitere Schaltungsteile modifiziert sein kann, auf einen zweiten Steuereingang des Leistungsverstärkers zugeben. Andererseits besteht die Möglichkeit, die beiden Signale zu überlagern und einem gemeinsamen Steuereingang des Leistungsverstärkers zuzuführen. Die Erfindung ist somit für Sender geeignet, die einen Leistungsverstärker enthalten, der einen oder mehrere Steuereingänge aufweist.

Die Erfindung kann weiterhin so ausgestaltet sein, daß ein gemeinsamer Eingang des Leistungsverstärkers zur Aufnahme des Steuersignals, des aus dem Detektorsignal abgeleiteten Signals und eines zu verstärkenden Hochfrequenzsignals vorgesehen ist.

Die Erfindung umfaßt auch Sender mit steuerbaren Leistungsverstärkern, die nur einen Eingang zum Empfang eines zu verstärkenden modulierten Hochfrequenzsignals und zum Empfang von einem oder mehreren Steuersignalen aufweisen. In diesem Fall sind im Leistungsverstärker Vorrichtungen vorgesehen, mit deren Hilfe Hochfrequenz- und Steuersignal getrennt werden. Eine solche Vorrichtung kann beispielsweise aus Filtermitteln bestehen.

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist eine Überlagerungsschaltung zur Überlagerung des Steuersignals und eines aus dem Detektorsignal abgeleiteten Signals vorgesehen.

In vielen Fallen ist das zu verstärkende Hochfrequenzsignal mit einer einer Amplitudenmodulation entsprechenden Störgröße überlagert. Die nicht erwünschte Amplitudenmodulation wird beispielsweise durch nicht ideales Verhalten von im Sender angeordneten Modulatoren verursacht. Diese Störgröße wird vom Leistungsverstärker verstärkt. Die Sendeleistung des Leistungsverstärkers bleibt in diesem Fall während des Sendens von digitalen hochfrequenzmodulierten Daten nicht konstant. Eine reine Steuerung durch das vom Signalgenerator gelieferte Steuersignal reicht dann unter Umständen nicht aus, um die Ausgangsleistung des Leistungsverstärkers in einem vorgegebenen Pegelbereich zu halten. Aus diesem Grund wird dem Steuersignal ein aus dem Detektorsignal abgeleitetes Signal überlagert. Das überlagerte am Ausgang der Überlagerungsschaltung anliegende Signal wird dem Steuereingang des steuerbaren Leistungsverstärkers zugeführt. Das aus dem Detektorsignal abgeleitete Signal dient einer zusätzlichen Regelung der Ausgangsleistung des Leistungsverstärkers. Auf diese Weise kann auch ein verstärktes mit einer schnell veränderlichen Störgröße überlagertes Hochfrequenzsignal vom Leistungsverstärker mit einer konstanten Sendeleistung gesendet werden.

Die Erfindung wird weiterhin dadurch ausgestaltet, daß das am Ausgang der Überlagerungsschaltung anliegende Signal im wesentlichen durch das Steuersignal bestimmt ist.

Die Überlagerungsschaltug überlagert das vom Signalgenerator gelieferte Steuersignal und das aus dem Detektorsignal abgeleitete vom Ausgang des Leistungsverstärkers rückgekoppelte Signal. Im allgemeinen kann der Detektor wie oben beschrieben sehr kleine Sendeleistungen nicht detektieren. Bei sehr kleinen Sendeleistungen liegt somit kein geschlossener Regelkreis vor. Wird das am Ausgang der Überlagerungsschaltung anliegende Signal aber im wesentlichen durch das Steuersignal bestimmt, so ist der Einfluß des rückgekoppelten aus dem Detektorsignal hergeleiteten Signals während des Ansteigens und des Abfallens der Ausgangsleistung des Leistungsverstärkers vernachlässigbar. Nur im Bereich konstanter Sendeleistung, d.h. im Bereich des Sendens der zu übertragenden Daten, entfaltet der nun geschlossene Regelkreis die erwünschte Wirkung. Er regelt die Ausgangsleistung des Leistungsverstärkers konstant und verhindert kleinere Schwankungen der Sendeleistung.

Zwischen der Detektorvorrichtung und der Überlagerungsschaltung einer Regelanordnung zwischenzuschalten, ist eine weitere Möglichkeit der Ausgestaltung der Erfindung.

Um eine besonders effektive Wirkung des geschlossenen Regelkreises zu erhalten, ist es vorteilhaft, im Rückkopplungszweig wie oben beschrieben eine Regelanordnung vorzusehen. Eine solche Regelanordnung kann beispielsweise aus einem PI-Regler bestehen.

Eine weitere Möglichkeit die Erfindung auszugestalten ist dadurch gekennzeichnet, daß die Überlagerungsschaltung einen ersten am Ausgang des Signalgenerators und einen zweiten am Ausgang des Reglers anliegenden Widerstand enthält, deren andere Anschlüsse den Ausgang der Überlagerungsschaltung bilden und daß der Ausgang der Überlagerungsschaltung mit einem dritten Widerstand verbunden ist, dessen anderer Anschluß auf Massepotential liegt.

Wie beschrieben läßt sich die Überlagerung des am Ausgang des Signalgenerators anliegenden Steuersignals und des rückgekoppelten aus dem Detektorsignal abgeleiteten Signals auf einfache Weise mit drei Widerständen realisieren. Durch geschickte Dimensionierung des ersten und des zweiten Widerstandes läßt sich der Einfluß der beiden Signale auf das am Ausgang der Überlagerungsschaltung anliegende Signal einstellen. Wählt man beispielsweise den Widerstandswert des zweiten Widerstandes wesentlich größer als den Widerstandswert des ersten Widerstandes, so bestimmt das am Ausgang des Signalgenerators anliegende Steuersignal das dem Steuereingang des Leistungsverstärkers zugeführte Signal. Eine solche Realisierung der Überlagerungsschaltung ist mit minimalem technischen Aufwand und sehr kostengünstig möglich.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine erste Ausführungsform eines Senders mit einem steuerbaren Leistungsverstärker
2 eine zweite Ausführungsform eines Senders mit einem steuerbaren Leistungsverstärker
3: Zeitverläufe von zwei Eingangssignalen eines Signalgenerators, der ein Steuersignal generiert, und des Ausgangssignals des Signalgenerators.
In 1 ist ein Leistungsverstärker 1 mit einer Steuer-Regel-Schaltung dargestellt. An seinem Eingang liegt das Hochfrequenzsignal RF_in und an seinem Ausgang liegt ein durch Verstärkung des Hochfrequenzsignals RF_in erzeugtes Hochfrequenzsignal RF_out an. Ein Hochfrequenzdetektor 2 detektiert die Sendeleistung des Senders bzw. die Ausgangsleistung des Leistungsverstärkers 1 und setzt diese in eine Detektorspannung U_d um. Die Detektorspannung U_d wird auf einen ersten Eingang eines Reglers 3 gegeben. Der Regler 3 weist einen weiteren Eingang auf, an dem eine Referenzspannung U_p anliegt, die der konstanten Ausgangsleistung des Leistungsverstärkers beim Senden von Daten während eines Sendeimpulses entspricht. Der Regler 3, ein PI-Regler, enthält einen Operationsverstärker OP, einen Widerstand R_r und einen Kondensator C_r. Einem ersten Eingang des Operationsverstärkers OP wird die Detektorspannung U_d und einem zweiten Eingang wird die Referenzspannung U_p zugeführt. Die beiden Eingänge des Operationsverstärkers OP sind mit den Eingängen des Reglers 3 verbunden. Ein Anschluß des Widerstandes R_r ist mit dem Ausgang des Operationsverstärkers OP verbunden. Der andere Anschluß des Widerstandes R_r ist mit einem ersten Ausgang des Reglers 3 verbunden. Der erste Ausgang des Reglers 3 ist über den Kondensator C_r mit dem ersten Eingang des Operationsverstärkers OP rückgekoppelt. Ein zweiter Ausgang des Reglers 3 ist mit dem Ausgang des Operationsverstärkers OP und dem Eingang einer Kontrolleinheit 4 verbunden. Diese liefert eine Kontrollspannung U_k an einen ersten Eingang eines Signalgenerators 5. An einen zweiten Eingang des Signalgenerators 5 liegt ein Steuersignal ENABLE an. Der Signalgenerator 5 liefert eine Steuerspannung U₁. Zwischen dem Ausgang des Signalgenerators 5 und einem Steuereingang des Leistungsverstärkers 1 liegt ein Widerstand R₁. Dieser Steuereingang des Leistungsverstärkers 1 ist weiterhin über einen Widerstand R₂ mit dem ersten Ausgang des Reglers 3, an dem eine Regelspannung U₂ anliegt, und über einen Widerstand R₃ mit einem Massepotential gekoppelt. Am Steuereingang des Leistungsverstärkers 1 liegt eine Steuerspannung U₃ an.
Im folgenden soll die Arbeitsweise einer solchen Schaltung während eines Sendevorgangs beschrieben werden. Ein Sendevorgang wird eingeleitet, indem dem Signalgenerator 5 ein durch eine nicht dargestellte Synchronisationsvorrichtung erzeugtes impulsförmiges Steuersignal ENABLE zugeführt wird. Die ansteigende Flanke des Steuersignals ENABLE bewirkt ein Ansteigen der Steuerspannung U₁, die bis dahin den Wert 0 Volt aufwies. Die Steuerspannung U₁ und die vom Regler 3 gelieferte Regelspannung U₂ werden von einer aus den Widerständen R₁, R₂ und R₃ gebildeten Überlagerungsschaltung überlagert. Der Widerstand R₁ ist zu 1,5 kΩ, der Widerstand R₂ ist zu 27 kΩ gewählt. Durch den gegenüber von R₁ erheblich größeren Widerstandswert von R₂ wird erreicht, daß die am Ausgang der Überlagerungsschaltung anliegende Steuergröße U₃ im wesentlichen durch die Steuerspannung U₁ bestimmt wird. Der formelmäßige Zusammenhang kann durch
beschrieben werden, wenn ein großer Eingangswiderstand des Steuereingangs des Leistungsverstärkers 1 vorausgesetzt wird. k stellt eine Konstante dar, in die die Widerstandswerte von R₁, R₂ und R₃ eingehen. Durch erhöhen der Steuerspannung U₁ erhöht sich nun ebenfalls die Steuerspannung U₃. Dies bewirkt ein Ansteigen des Verstärkungsfaktors bzw. der Ausgangsleistung des Leistungsverstärkers 1. In dieser Phase liefert der Detektor 2 eine Detektorspannung U_d, die kleiner als die Referenzspannung U_p ist. Der Operationsverstärker OP und damit auch der Regler 3 werden voll ausgesteuert. Der Regler 3 übernimmt damit keine Regelfunktion zum Regeln der Ausgangsleistung des Leistungsverstärkers 1. Erreicht der Leistungsverstärker 1 nach einer gewissen Zeit die gewünschte Ausgangsleistung, so erzeugt der Detektor 2 eine Detektorspannung U_d, die gleich der Referenzspannung U_p ist. Nun fährt der Operationsverstärker OP bzw. der Regler 3 aus dem Bereich voller Aussteuerung. Der mit dem Ausgang des Operationsverstärkers gekoppelte Kontroll einheit 4 generiert eine Kontrollspannung U_k. Diese beendet das Ansteigen der vom Signalgenerator 5 gelieferten Steuerspannung U₁. Ab diesem Zeitpunkt beginnt ein Zeitraum konstanter Ausgangsleistung des Leistungsverstärkers 1, in dem eine Datenübertragung stattfinden kann. In diesem Zeitraum ist der Anteil der Regelspannung U₂ an der Steuerspannung U₃ von Bedeutung, um kleinere Schwankungen der Ausgangsleistung des Leistungsverstärkers 1 zu vermeiden und die Sendeleistung damit konstant zu regeln. Solche Schwankungen werden beispielsweise durch eine unerwünschte Amplitudenmodulation des am Eingang des Leistungsverstärkers anliegenden Hochfrequenzsignals RF_in hervorgerufen. Der Grund für eine solche Amplitudenmodulation ist beispielsweise im nicht idealen Verhalten der im Sender enthaltenen Modulatoren, in einem GSM-System sind dies GMSK-Modulatoren ("Gaussian Minimum Shift Keying"), zu finden.
Sind alle Daten gesendet, schaltet der Sender über die Synchronisationsvorrichtung das Steuersignal ENABLE wieder aus, d.h. auf den Wert 0 Volt. Die abfallende Flanke des Steuersignals ENABLE bewirkt ein Abfallen der Steuerspannung U₁ auf den Wert 0 Volt. Damit fällt auch die Steuerspannung U₃ und die Ausgangsleistung des Leistungsverstärkers wird auf Null abgesenkt. Der Regler 3 wird nun wieder voll ausgesteuert. Der Kontrolleinheit 4 wird zurückgesetzt und liefert keine Kontrollspannung U_k mehr. Bei einem späteren Sendevorgang wiederholt sich der beschriebene Ablauf.
Das Ansteigen und Abfallen der Steuerspannung U₁ hat näherungsweise einen linearen Verlauf. Damit kann der Verlauf der Steuerspannung U₁ als trapezförmig umschrieben werden. Ein lineares Ansteigen bzw. Abfallen der Steuerspannung U₁ ist leicht mit Hilfe des Signalgenerator 5 erzeugbar. Im Bedarfsfall kann jedoch auch ein nicht lineares beispiels weise cosinusförmiges Ansteigen und Abfallen der Steuerspannung U₁ von Signalgenerator 5 erzeugt werden.
Mit Hilfe dieser Anordnung ist es insbesondere möglich, einen Hochfrequenz-Sendeimpuls zu erzeugen, der den GSM-Spezifikationen 05.05 und 11.10, Teil II.3.3 und II.3.4 genügt. So wird einerseits eine ausreichende Konstanz der Sendeleistung während des Sendens von Daten erreicht. Andererseits können Sendeimpulse erzeugt werden, deren Spektrum beiderseits der zugehörigen Trägerfrequenz stark genug abfällt, damit benachbarte Kanäle nicht gestört werden.
In 2 ist ein steuerbarer Leistungsverstärker 1 mit einer gegenüber 1 vereinfachten Beschaltung dargestellt. Die Detektorspannung U_d des Detektors 2 wird hier einem ersten Eingang eines Komparators 6 zugeführt. Am zweiten Eingang des Komparators liegt die Referenzspannung U_p. Der Ausgang des Komparators 6 ist mit dem Setz-Eingang eines Kippgliedes 7 verbunden. Das Kippglied 7 liefert eine Kontrollspannung U_k, die auf den ersten Steuereingang des Signalgenerators 5 gegeben wird. Auf den zweiten Steuereingang wird wie in 1 das Steuersignal ENABLE gegeben. Dieser Steuereingang des Signalgenerators 5 ist außerdem mit dem Rücksetz-Eingang des Kippgliedes 7 gekoppelt. Die vom Signalgenerator erzeugte Steuerspannung U₁ wird dem Steuereingang des Leistungsverstärker 1 zugeführt.
Wie in 1 wird durch eine ansteigende Flanke des Steuersignals ENABLE ein Ansteigen der Steuerspannung U₁ und damit der Ausgangsleistung des Leistungsverstärkers 1 bewirkt. Der Signalgenerator erhöht mit Hilfe der Steuerspannung U₁ die Ausgangsleistung des Leistungsverstärkers 1 so lange, bis die Detektorspannung U_d den Wert der Refe renzspannung U_p erreicht. Daraufhin erzeugt der Komparator 6 eine Spannung, die das vorher rückgesetzte Kippglied 7 setzt. Dieses liefert nun eine Kontrollspannung U_k, mit der das weitere Ansteigen der Steuerspannung U₁ beendet wird. Der Signalgenerator 5 liefert daraufhin eine konstante Steuerspannung U₁ und steuert damit die Ausgangsleistung. des Leistungsverstärkers 1 konstant, so daß eine Datenübertragung stattfinden kann. Sind alle Daten gesendet, nimmt die Steuerspannung ENABLE den Wert 0 Volt an. Daraufhin wird die Steuerspannung U₁ und damit auch die Ausgangsleistung des Leistungsverstärkers 1 wie schon oben beschrieben abgesenkt. Die abfallende Flanke des Steuersignals ENABLE setzt das Kippglied 7 zurück. Das Kippglied 7 ist vorgesehen, um Schwankungen des Kontrollsignals U_k zu verhindern, nachdem die Detektorspannung U_d einmal die Referenzspannung U_p erreicht hat. Denn während des Sendens von Daten schwankt die Sendeleistung und damit auch die Detektorspannung U_d leicht trotz Steuerung durch die Steuerspannung U₁. Die Detektorspannung U_d pendelt um den Spannungswert der Referenzspannung U_p und die Ausgangsspannung des Komparators 6 kippt dementsprechend ständig. Ein wie oben beschrieben angeordnetes Kippglied 7 sorgt dafür, daß das Kontrollsignal U_k nicht entsprechend den leichten Schwankungen des Detektorsignals U_d entsprechend schwankt.
In der in 2 dargestellten Schaltung fehlt die Regelung der Ausgangsleistung des Leistungsverstärkers 1 mit Hilfe des rückgekoppelten Detektorsignals U_d. Es ist kein Zweig mit einem Regler vorgesehen. Das rückgekoppelte Detektorsignal U_d regelt nur das Ende der ansteigenden Flanke des Steuersignals U₁. Trotz der fehlenden Regelung durch das rückgekoppelte Detektorsignal (U_d) insbesondere während des Sendens von Daten können die oben genannten GSM-Spezifikationen bei nicht zu großer Amplitudenmodulation des zu verstärkenden Signals (durch nicht ideale Modulatoren her vorgerufen) mit Hilfe dieser Schaltung eingehalten werden, da ein Zeitschlitz in einem GSM-System von sehr kurzer Dauer ist und Störungen durch Temparatur- oder Versorgungsspannungsschwankungen vernachlässigbar sind.
Die in den 1 und 2 dargestellten Schaltungen enthalten einen Leistungsverstärker 1, der einen Steuereingang aufweist. Die in 1 dargestellte Schaltung läßt sich allerdings auch mit einem Leistungsverstärker realisieren, der zwei Steuereingänge aufweist, die die Steuerspannungen U₁ und U₂ aufnehmen. Somit ist keine Überlagerungsschaltung zur Überlagerung zweier solcher Steuerspannungen notwendig. Weiterhin ist es möglich, einen oder mehrere Steuereingänge und den Hochfrequenzeingang des Leistungsverstärkers zu einem Eingang zusammenzufassen. In diesen Fall muß mit Hilfe eines Trennkondensators eine Steuerspannung wie U₁ bzw. U₂ von dem Teil des Senders abgekoppelt werden, der das zu verstärkende Hochfrequenzsignal RF_in erzeugt.
Die in 3 dargestellten Zeitverläufe machen den Zusammenhang zwischen den beiden dem Signalgenerator 5 zugeführten Steuersignalen ENABLE und U_k und dem vom Signalgenerator 5 erzeugten Steuersignal U₁ deutlich. U₁ besteht aus Signalen mit trapezförmigen Verlauf. Die ansteigenden bzw. abfallenden Flanken von U₁ weisen in diesem Fall einen linearen Verlauf auf. Der Beginn einer ansteigenden Flanke von U₁ wird durch die wesentlich steilere ansteigende Flanke eines Steuerimpulses des Steuersignals ENABLE bestimmt. Das Ansteigen der Steuerspannung U₁ wird beendet, wenn eine ansteigende Flanke des Kontrollsignals U_k vorliegt. Dies ist der Fall, wenn die Detektorspannung U_d die Referenzspannung U_p erreicht. Ein nachfolgender Bereich konstanter Spannung von U₁, in dem eine Datenübertragung stattfindet, wird beendet durch eine steile abfallende Flanke des Steuersignals ENABLE. Diese bewirkt außerdem ein Abfallen der Kontrollspannung U_k auf 0 Volt. U₁ wird nun auf 0 Volt abgesenkt.

Claims

Sender mit einem steuerbaren Leistungsverstärker (1), dessen Ausgangssignal (RF_out) über eine ein Detektorsignal (U_d) liefernde Vorrichtung (2) zum Detektieren der Ausgangsleistung des Leistungsverstärkers (1) auf einen Steuereingang des Leistungsverstärkers rückgekoppelt ist, und mit einem Signalgenerator (5) zur Lieferung eines Steuersignals (U₁), das zur Formung des Ausgangssignals (RF_out) dient und das ansteigende und abfallende Flanken aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Vergleich des Detektorsignals (U_d) mit einer festgelegten Referenzgröße (U_p) ein Kontrollsignal (U_K) abgeleitet wird, welches eine ansteigende Flanke im Steuersignal (U₁) beendet.
Sender nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalgenerator (5) zur Lieferung eines trapezförmigen Steuersignals (U₁) dient.
Sender nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Leistungsverstärker (1) ein zweiter Steuereingang vorgesehen ist, der mit dem Ausgang des Signalgenerators (5) gekoppelt ist.
Sender nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein gemeinsamer Steuereingang des Leistungsverstärkers (1) zur Aufnahme des Steuersignals (U₁) und eines aus dem Detektorsignal (U_d) abgeleiteten Signals (U₂) vorgesehen ist.
Sender nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein gemeinsamer Eingang des Leistungsverstärkers (1) zur Aufnahme des Steuersignals (U₁), des aus dem Detektorsignal (Ud) abgeleiteten Signals (U₂) und eines zu verstärkenden Hochfrequenzsignals (RF_in) vorgesehen ist.
Sender nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Überlagerungsschaltung (R₁, R₂, R₃) zur Überlagerung des Steuersignals (U₁) und des aus dem Detektorsignal (U_d) abgeleiteten Signals (U₂) vorgesehen ist.
Sender nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das am Ausgang der Überlagerungsschaltung (R₁, R₂, R₃) anliegende Signal (U₃) im wesentlichen durch das Steuersignal (U₁) bestimmt ist.
Sender nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Detektorvorrichtung (2) und der Überlagerungsschaltung (R₁, R₂, R₃) eine Regelanordnung (3) zwischengeschaltet ist.
Sender nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Überlagerungsschaltung (R₁, R₂, R₃) einen ersten am Ausgang des Signalgenerators (5) und einen zweiten am Ausgang des Reglers (3) anliegenden Widerstand (R₁, R₂) enthält, deren andere Anschlüsse den Ausgang der Überlagerungsschaltung (R₁, R₂, R₃) bilden und daß der Ausgang der Überlagerungsschaltung (R₁, R₂, R₃) mit einem dritten Widerstand (R₃) verbunden ist, dessen anderer Anschluß auf Massepotential liegt.