DE69519839T2

DE69519839T2 - Sender mit Verzerrungskompensation von Leistungsverstärker

Info

Publication number: DE69519839T2
Application number: DE69519839T
Authority: DE
Inventors: Shinichi Ohmagari; Osamu Yamamoto
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1994-09-30
Filing date: 1995-09-28
Publication date: 2001-08-02
Anticipated expiration: 2015-09-29
Also published as: JP2964883B2; EP0705010A1; DE69519839D1; AU3294395A; CN1097924C; TW286455B; JPH08102767A; DE705010T1; CN1128924A; AU689309B2; EP0705010B1; US5553318A

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf einen Sender und insbesondere auf einen Sender, der ein durch einen Leistungsverstärker leistungsverstärktes Signal aussendet.

Hintergrund der Erfindung

Als Modulationssystem für einen Sender auf dem Gebiet der mobilen Kommunikation im Mikrowellenband oder bei der mobilen Satellitenkommunikation verwendet man ein schmalbandiges lineares Modulationssystem, wie z. B. die Vierphasen-Umschaltung (QPSK) oder die π/4-Umschalt-QPSK für ein Modulationssystem für einen Modulator in einem Sender, um eine wirkungsvolle Nutzung der zur Verfügung stehenden Frequenzen und eine Verringerung der Übertragungsverzerrung zu erzielen.
Nicht nur Sender der oben erwähnten Bauart müssen modulierte Wellen eines schmalen Bandes aussenden, sondern auch deren Leistungsverstärker, der eine modulierte Welle verstärkt, muß eine streng lineare Operation durchführen, um eine verbesserte Ausdehung eines Spektrums modulierter Wellen zu gewährleisten. Daher zielten die Anstrengungen zum Verbessern herkömmlicher Sender darauf ab, eine Erhöhung des Sättigungspegels der Ausgabe eines Leitungsverstärkers und eine Verbesserung der Linearität der Ausgabe zu erzielen.
Für Fälle, bei denen ein Leistungsverstärker mit einer nichtlinearen Phasencharakteristik verwendet wird, ist ein Sender herkömmlicher Bauart bekannt, der eine Schaltung zur automatischen Verstärkungssteuerung (AGC) und eine Phasenmodulationsschaltung verwendet, wie in Fig. 1 gezeigt, um die Ausdehnung eines Spektrums zu unterdrücken (japanische veröffentlichte Patentanmeldung Nr. Heisei 4-287457, Titel der Erfindung: "Phase Compensation System for Power Amplifier"/"Phasenkompensationssystem für Leistungsverstärker").
Bei dem soeben erwähnten herkömmlichen Sender, wie er in Fig. 1 gezeigt ist, wird eine modulierte Welle, die über dem Eingabeanschluß 1 eingegeben wird und eine vergleichsweise kleine Amplitudenverzerrung hat, der AGC-Schaltung 2 zugeführt, und gleichzeitig wird eine Einhüllende der modulierten Welle durch eine Einhüllenden-Erfassungsschaltung 6 erfaßt. Die ausgangsmodulierte Welle der AGC-Schaltung 2 wird durch eine Phasenmodulationsschaltung 3 phasenmoduliert und dann einem Leistungsverstärker 4 zugeführt, durch den sie leistungsverstärkt wird. Das Ausgangssignal des Leistungsverstärkers 4 wird an den Ausgangsanschluß 5 ausgegeben und gleichzeitig der Einhüllenden-Erfassungsschaltung 8 zugeführt.
Ein Differenzverstärker 7 vergleicht das Einhüllenden-Erfassungssignal der eingangsmodulierten Welle, die eine vergleichsweise kleine Amplitudenverzerrung hat und die von der Einhüllenden-Erfassungsschaltung 6 eingegeben wird, mit dem Einhüllenden-Erfassungssignal der modulierten Welle, die eine Amplitudenverzerrung hat, die nach der Verstärkung durch den Leistungsverstärker 4 erzeugt wird, und das von der Einhüllenden-Erfassungsschaltung 8 eingegeben wird, und steuert die Verstärkung der AGC-Schaltung 2 mit einem Signal der Differenz zwischen den Einhüllenden-Erfassungssignalen. Folglich wird eine Amplitudenverzerrung, die nach der Verstärkung des Leistungsverstärkers 4 erzeugt wird, unterdrückt.
Desweiteren wird das Einhüllenden-Erfassungssignal, das von der Einhüllenden-Erfassungsschaltung 6 ausgegeben wird, einer Phasenmodulationsschaltung 3 zugeführt, und die Phasenmodulationsschaltung 3 steuert den Leistungsverstärker 4, so daß er eine Phasenmodulation einer Charakteristik durchführt, die der Phasencharakteristik des Leistungsverstärkers 4 entgegengesetzt ist. Folglich wird eine Phasenverzerrung des durch den Leistungsverstärker 4 erzeugten Ausgangssignals unterdrückt, und eine Verschlechterung des Verhältnisses der Trägerleistung zur Rauschleistung (C/N) wird verringert.
Bei dem herkömmlichen Sender, der die Ausdehnung eines Spektrums steuert, indem er den Sättigungspegel der Ausgabe des Leistungsverstärkers anhebt oder indem er die Linearität der Ausgabe verbessert, werden jedoch erhöhte Kosten für den Leistungsverstärker benötigt. Da außerdem die Leistungsdissipation zunimmt, wird ein großer Wärmestrahlungsmechanismus benötigt, was zu einer Zunahme der Gesamtgröße des gesamten Senders führt.
Außerdem benötigt der in Fig. 1 gezeigte herkömmliche Sender eine teuere Hochfrequenz-Erfassungsschaltung sowohl für die Einhüllenden-Erfassungsschaltung 6 als auch die Einhüllenden-Erfassungsschaltung e, die eingangsseitig bzw. ausgangsseitig am Sender vorgesehen sind, da das in den Eingangsanschluß 1 eingegebene Signal eine phasenmodulierte Welle hoher Frequenz ist. Da außerdem der herkömmliche Sender zwei Phasenmodulationsschaltungen sowie eine weitere, nicht gezeigte Phasenmodulationsschaltung benötigt, ist er aus Kostengründen benachteiligt. Der herkömmliche Sender hat auch den Nachteil, daß er keine veränderliche Ausgangsleitung haben kann.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die oben beschriebenen Nachteile zu beseitigen, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Sender bereitzustellen, der kostengünstig ist, kleine Abmessungen hat und eine verringerte Leistungsdissipation besitzt.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Sender bereitzustellen, der stets so gesteuert wird, daß er automatisch bei einem optimalen Arbeitspunkt arbeitet und selbst dann eine stabilisierte Verzerrungsverbesserung erzielen kann, wenn der Ausgangspegel schwankt.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Sender bereitzustellen, bei dem die Ausgangsleistung eines Leistungsverstärkers zu einem willkürlichen Wert hin verändert werden kann.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Leistungsverstärker bereitzustellen, der eine Zunahme der Verzerrung selbst dann verhindern kann, wenn der Ausgangspegel über einen weiten Bereich schwankt, und der verhindern kann, daß der Ausgangspegel diskontinuierlich schwankt.
Um die oben beschriebenen Aufgaben zu lösen, wird erfindungsgemäß ein Sender bereitgestellt mit einem Modulator zum linearen Modulieren eines Trägers von einem Oszillator mit einem Modulationssignal und Ausgeben einer modulierten Welle, einem Leistungsverstärker zum Leistungsverstärken der ausgangsmodulierten Welle des Modulators, einem Richtungskoppler zum Verzweigen der leistungsverstärkten modulierten Welle von dem Leistungsverstärker in zwei abgezweigte modulierte Wellen, von denen eine zu einem Übertragungsausgabeelement ausgegeben wird, einem Detektor zum Erfassen einer Einhüllenden der anderen abgezweigten modulierten Welle von dem Richtungskoppler, einem ersten Fehlersignal-Erzeugungsmittel zum Erzeugen und Ausgeben eines Fehlersignals zwischen einem geglätteten Signal und dem Ausgabeerfassungssignal des Detektors und einer ersten Referenzspannung, einem ersten Multiplizierer zum Multiplizieren des Fehler-Ausgabesignals des ersten Fehlersignal- Erzeugungsmittels und einem bandbegrenzten Basisbandsignal, einem zweiten Fehlersignal-Erzeugungsmittel zum Erzeugen und Ausgeben eines Fehlersignals zwischen dem Ausgangssignal des Detektors und einem Vollweg-Gleichrichtungssignal des Ausgangssignals des ersten Multiplizierers, und einem zweitem Multiplizierer zum Multiplizieren des Fehlersignals des zweiten Fehlersignal-Erzeugungsmittels mit dem bandbegrenzten Basisbandsignal und Zuführen eines Ergebnisses der Multiplikation als Modulationssignal zu dem Modulator.
Der Sender der vorliegenden Erfindung kann außerdem ausgestattet sein mit einem veränderlichen Dämpfungsglied zum Abschwächen des Ausgangssignals des Modulators in Übereinstimmung mit einem Steuerungssignal und Ausgeben des abgeschwächten Signals zu dem Leistungsverstärker und einer Glättungsschaltung zum Glätten des Fehlerausgangssignals des zweiten Fehlersignal-Erzeugungsmittels und Ausgeben eines durch die Glättung gewonnenen Signals als Steuerungssignal an das veränderliche Dämpfungsglied.
Der Sender der vorliegenden Erfindung kann außerdem ein Spannungsänderungsmittel aufweisen, um die in das erste Fehlersignal-Erzeugungsmittel einzugebende erfaßte Referenzspannung zu einer veränderlichen Referenzspannung zu verändern.
Der Sender der vorliegenden Erfindung kann außerdem ausgestattet sein mit einem ersten Schalter zum Ausgeben des Fehlerausgabesignals des ersten Fehlersignal-Erzeugungsmittels zu dem ersten Multiplizierer, wenn die Ausgangsleistung des Leistungsverstärkers gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert ist, wobei jedoch dann, wenn die Ausgangsleistung kleiner als der vorbestimmte Wert ist, das Fehlerausgabesignal des ersten Fehlersignal-Erzeugungsmittels als Steuerungssignal des veränderlichen Dämpfungsglieds ausgegeben wird, einem zweiten Schalter zum Ausgeben des Fehlerausgabesignals des zweiten Fehlersignal-Erzeugungsmittels an den zweiten Multiplizierer, wenn die Ausgangsspannung gleich oder größer als der vorbestimmte Wert ist, wobei jedoch dann, wenn die Ausgangsleistung kleiner als der vorbestimmte Wert ist, eine zweite Referenzspannung an den zweiten Multiplizierer ausgegeben wird, und einem dritten Schalter zum Ausgeben des Ausgabesignals der Glättungsschaltung an das veränderliche Dämpfungsglied, wenn die Ausgangsleistung gleich oder größer als der vorbestimmte Wert ist, wobei jedoch dann, wenn die Ausgangsleistung kleiner als der vorbestimmte Wert ist, das Ausgeben des Ausgabesignals der Glättungsschaltung an das veränderliche Dämpfungsglied abgefangen wird.
Bei dem Sender der vorliegenden Erfindung wird durch eine Rückkopplungsschleife, die durch den Modulator, den Leistungsverstärker, den Detektor, das zweite Fehlersignal-Erzeugungsmittel und den zweiten Multiplizierer gebildet wird, eine Einhüllenden-Rückkopplungsschleife gebildet, die derart steuert, daß das Basisbandsignal und die Einhüllende der modulierten Welle zueinander gleich sein können. Außerdem kann mittels einer Schleife, die durch den Detektor, das erste Fehlersignal-Erzeugungsmittel und den ersten Multiplizierer gebildet wird, die Referenzamplitude der Einhüllenden-Rückkopplungsschleife, die von dem ersten Multiplizierer dem zweiten Fehlersignal-Erzeugungsmittel zugeführt werden soll, zu einer veränderlichen Amplitude gemacht werden.
Außerdem werden bei dem Sender der vorliegenden Erfindung durch eine weitere Rückkopplungsschleife, die aus dem veränderlichen Dämpfungsglied, dem Leistungsverstärker, dem Detektor, dem zweiten Fehlersignal-Erzeugungsmittel und der Glättungsschaltung gebildet wird, eine Arbeitspunkt-Rückkopplungsschleife gebildet, die derart steuert, daß der geglättete Wert des Fehlerausgabesignals des zweiten Fehlersignal-Erzeugungsmittels im Minimum sein kann.
Da bei dem Sender der vorliegenden Erfindung außerdem die erste Referenzspannung durch das Spannungsänderungsmittel zu einer veränderlichen Referenzspannung gemacht werden kann, kann die Referenzamplitude der Einhüllenden der Einhüllenden-Rückkopplungsschleife willkürlich verändert werden.
Wenn die Ausgangsleistung des Leistungsverstärkers kleiner als der vorbestimmte Wert ist, können bei dem Sender der vorliegenden Erfindung außerdem die Einhüllenden-Rückkopplungsschleife und die Arbeitspunkt-Rückkopplungsschleife mit Hilfe des ersten bis dritten Schalters geöffnet werden, während eine Rückkopplungsschleife gebildet werden kann, durch die das Fehlerausgabesignal des ersten Fehlersignal- Erzeugungsmittels als Steuerungssignal an das veränderliche Dämpfungsglied eingegeben wird.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm eines herkömmlichen Beispiels;
Fig. 2 ist ein Blockdiagramm eines ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3 ist ein Blockdiagramm eines zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 ist ein Blockdiagramm eines dritten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5 ist ein Blockdiagramm eines vierten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
Fig. 6 ist ein Blockdiagramm eines fünften Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
Fig. 7 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Charakteristik zwischen Eingangssignalleistung und erfasster Ausgangsspannung eines Detektors von Fig. 2 zeigt;
und
Fig. 8 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Charakteristik zwischen einer Eingangsspannug und einer Ausgangsspannung eines Gleichrichters von Fig. 2 zeigt.

AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Es werden nun Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Fig. 2 ist ein Blockdiagramm des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung. Wie in Fig. 2 gezeigt, enthält das Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung einen Oszillator 11, einen Pufferverstärker (PV) 12, einen Phasenmodulator 13, einen Hochleistungsverstärker (HLV) 15, einen Richtungskoppler 16, einen Detektor 17, Fehlerverstärker (FV) 18 und 32, Analogmultiplizierer 20 und 21, einen Gleichrichter (Vollweg-Gleichrichter) 22, einen Referenzspannungsanschluß 30 sowie eine RMS-Glättungsschaltung 29.
Der Oszillator 11 schwingt und gibt einen Träger vorbestimmter Frequenz aus. Der Phasenmodulator 13 moduliert den Träger in Übereinstimmung mit einem vorbestimmten Phasenmodulationssystem, z. B. einem BPSK-System (Binary Phase Shift Keying/Binäre Phasenumschaltung). Der Hochleistungsverstärker 15 führt eine Leistungsverstärkung eines an ihm anliegenden Eingabesignals mit hoher Effizienz durch. Der Detektor 17 erfaßt eine Einhüllende eines an ihm anliegenden Eingabesignals.
Eine erste Rückkopplungsschleife, die aus einem Phasenmodulator 13, einem Hochleistungsverstärker 15, einem Richtungskoppler 16, einem Detektor 17, einem Fehlerverstärker 18 und einem Analogmultiplizierer 21 gebildet wird, erzeugt eine Einhüllenden-Rückkopplungsschleife. Die Schaltungen, welche die Einhüllenden-Rückkopplungsschleife bilden, haben derartige Charakteristiken, daß sie mit einer Geschwindigkeit arbeiten, die ausreichend höher (um das zehnfache oder mehr höher) als die Geschwindigkeit ist (z. B. 64 Kbps), bei der ein moduliertes Signal übertragen werden soll. Der Analogmultiplizierer 21 ist vorgesehen, um den Referenzwert für die Einhüllenden-Rückkopplungsschleife zu verändern, um die Ausgangsleistung des Senders zu verändern.
Außerdem bilden ein Richtungskoppler 16, ein Detektor 17, eine RMS-Glättungsschaltung 29, ein Fehlerverstärker 32 und ein Analogmultiplizierer 20 eine Schleife zur automatischen Pegelsteuerung (ALC). Die ALC-Schleife ist so aufgebaut, daß sie die Arbeitsgeschwindigkeit einer ihrer Komponenten einstellen kann, die mit der niedrigsten Geschwindigkeit arbeiten können (z. B. die RMS-Glättungsschaltung 29 oder der Fehlerverstärker 32), so daß die Schaltung mit einer Geschwindigkeit arbeiten kann, bei der ein Modulationssignal geglättet werden kann (z. B. mit einer Geschwindigkeit, die niedriger als 1/10 der Geschwindigkeit des Modulationssignals ist).
Die Referenzspannung wird von dem Referenzspannunganschluß 30 eingegeben, um die Ausgabe der Sendeleistung des Senders einzustellen.
Es wird nun die Funktionsweise des vorliegenden Ausführungsbeispiels beschrieben. Zunächst wird ein Signal hoher Frequenz, das von dem Oszillator 11 schwingend ausgegeben wird, mit Hilfe des Pufferverstärkers 12 als Träger in den Phasenmodulator 13 eingegeben. Gleichzeitig wird ein bandbegrenztes Basisbandsignal von dem Eingangsanschluß 19 eingegeben und den Analogmultiplizieren 20 und 21 zugeführt. Der Analogmultiplizierer 21 multipliziert das eingegebene Basisbandsignal und das Signal des Fehlerverstärkers 18, die in ihn eingegeben werden, wie später beschrieben wird, und führt ein Ergebnis der Multiplikation als Modulationssignal dem Phasenmodulator 13 zu.
Der Phasenmodulator 13 führt eine BPSK-Modulation des Eingabemodulationssignals durch, wobei die Phase des Trägers von dem Pufferverstärker 12 zu 0º und 180º je nach dem logischen Wert "1" bzw. "0" der Eingabemodulationsschaltung verändert wird und führt eine so gewonnene modulierte Welle fester Amplitude dem Hochleistungsverstärker 15 zu.
Die modulierte Welle, die durch den Leistungsverstärker 15 auf einen für die Übertragung notwendigen Pegel leistungsverstärkt wurde, wird durch den Richtungskoppler 16 verzweigt, und eine der abgezweigten modulierten Wellen wird an den Ausgangsanschluß 36 ausgegeben, während die andere abgezweigte modulierte Welle durch den Detektor 17 über die Einhüllende erfaßt wird und dann dem Fehlerverstärker 18 und der RMS-Glättungsschaltung 29 zugeführt wird. Gleichzeitig multipliziert der Analogmultiplizierer 20 das Basisbandsignal von dem Eingabeanschluß 19 und das Ausgabesignal des Fehlerverstärkers 32, die in ihn eingegeben werden, wie weiter unten beschrieben wird, und führt ein Ergebnis der Multiplikation dem Gleichrichter 22 zu.
Der Fehlerverstärker 18 verstärkt ein Fehlersignal zwischen dem Einhüllenden-Erfassungssignal von dem Detektor 17 und dem Ausgangssignal des Analogverstärkers 20, das durch den Gleichrichter 22 vollweg-gleichgerichtet wird, und führt das so verstärkte Fehlersignal dem Analogmultiplizierer 21 zu. Somit wird der in den Phasenmodulator 13 eingegebene Träger mit einem Signal phasenmoduliert, das gewonnen wird durch Multiplizieren des Fehlersignals, das durch den Fehlerverstärker 18 gewonnen wird, mit dem Basisbandsignal von dem Eingabeanschluß 19 mit Hilfe des Analogmultiplizierers 21 der Einhüllenden-Rückkopplungsschleife.
Der Detektor 17 hat hier eine derartige Charakteristik zwischen der Eingabesignalleistung und der erfaßten Ausgangsspannung, wie in Fig. 7 gezeigt. Da eine Diode normalerweise für den Detektor 17 verwendet wird, hat die Charakteristik zwischen der Eingabesignalleistung und der erfaßten Ausgangsspannung normalerweise keine lineare Charakteristik, sondern weist eine der Dioden-Charakteristik entsprechende nichtlineare Charakteristik auf, wie man aus Fig. 7 sehen kann.
Da die Eingabespannung an den Gleichrichter 22 der Amplitude der Eingabespannung zu dem Detektor 17 entspricht, wird somit die Charakteristik zwischen der Eingabespannung und der Ausgabespannung des Gleichrichters 22 so eingestellt, daß sie der Charakteristik zwischen der Eingabesignalspannung und der erfaßten Ausgangsspannung des Detektors 17 entspricht, wie in Fig. 8 gezeigt. Somit steuert die Einhüllenden-Rückkopplungsschleife die Einhüllende derart, daß das Basisbandsignal mit der Einhüllenden der mit dem Detektor 17 erfaßten Welle übereinstimmen kann.
Außerdem wird bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel das ausgegebene Einhüllenden-Erfassungssignal des Detektors 17 durch die RMS-Glättungsschaltung 29 quadratisch gemittelt (RMS) und dann dem Fehlerverstärker 32 zugeführt, durch den ein Fehler zwischen dem quadratisch geglätteten Wert (RMS) von der RMS-Glättungsschaltung 29 und eine erste Referenzspannung von dem Referenzspannungsanschluß 30 erfaßt und verstärkt wird. Das Fehlersignal von dem Fehlerverstärker 32 wird dem Analogmultiplizierer 20 zugeführt. Durch den Analogmultiplizierer 20 wird das Fehlersignal durch das Basisbandsignal von dem Eingabeanschluß 19 multipliziert, und ein so gewonnenes Multiplikationsergebnissignal wird durch den Gleichrichter 22 vollweg-gleichgerichtet und als Referenzamplitudensignal für die Einhüllenden-Rückkopplungsschleife in den Fehlerverstärker 18 eingegeben.
Somit wird bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel selbst dann, wenn eine Veränderung der Verstärkung des Hochleistungsverstärkers 15 oder dergleichen eintritt, das Referenzamplitudensignal für die Einhüllenden-Rückkopplungsschleife durch die ALC-Schleife gesteuert, die derart rückkoppelt, das der geglättete Pegel des quadratisch gemittelten Werts des Einhüllenden-Erfassungssignals und der ersten Referenzspannung miteinander übereinstimmen können und folglich eine festgelegte Ausgangsleistung entsprechend der ersten Referenzspannung an dem Ausgangsanschluß 36 gewonnen wird.
In dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind zusätzlich ein veränderliches Dämpfungsglied 14, ein Fehlerverstärker 26 und eine Glättungsschaltung 25 vorgesehen, wie in Fig. 3 gezeigt. Das veränderliche Dämpfungsglied 14 schwächt ein an ihm anliegendes Eingabesignal mit einer Abschwächung ab, die dem Ausgangssignal des Fehlerverstärkers 26 entspricht.
Außerdem wird durch eine zweite Rückkopplungsschleife, die aus dem veränderlichen Dämpfungsglied 14, dem Hochleistungsverstärker 15, dem Richtungskoppler 16, dem Detektor 17, dem Fehlerverstärker 18, der Glättungsschaltung 25 und dem Fehlerverstärker 26 gebildet wird, eine Arbeitspunkt- Rückkopplungsschleife erzeugt. Die Arbeitspunkt-Rückkopplungsschleife ist so aufgebaut, daß sie die Arbeitsgeschwindigkeit einer ihrer Komponenten einstellt, die mit der niedrigsten Geschwindigkeit arbeiten können (z. B. die Glättungsschaltung 25 oder der Fehlerverstärker 26), so daß die Schaltung mit einer Geschwindigkeit arbeiten kann, bei der die Schleife zur automatischen Pegelsteuerung (ALC), wie im folgenden beschrieben wird, nicht divergiert (z. B. mit einer Geschwindigkeit, die kleiner als 1/10 der Geschwindigkeit der ALC-Schleife ist).
Der Phasenmodulator 13 führt eine BPSK-Modulation des eingegebenen Modulationssignals durch, bei der die Phase des Trägers von dem Pufferverstärker 12 zu 0º und 180º entsprechend dem logischen Wert "1" bzw. "0" des eingegebenen modulierten Signals verändert wird, und führt eine so gewonnene modulierte Welle mit feststehender Amplitude dem veränderlichen Dämpfungsglied 14 zu. Das veränderliche Dämpfungsglied 14 schwächt die eingegebene modulierte Welle mit einer Abschwächung ab, die dem Ausgangssignal des Fehlerverstärkers 26 entspricht, der im folgenden beschrieben wird, und führt die abgeschwächte modulierte Welle dem Hochleistungsverstärker 15 zu.
Außerdem wird in dem zweiten Ausführungsbeispiel das Fehlerausgabesignal des Fehlerverstärkers 18 auch einer Glättungsschaltung 25 zugeführt, durch die es geglättet (integriert) wird. Daraufhin wird die Ausgabe der Glättungsschaltung 25 durch den Fehlerverstärker 26 verstärkt und als Steuerungssignal dem veränderlichen Dämpfungsglied 14 zugeführt. Folglich glättet die zuvor erwähnte Arbeitspunkt-Rückkopplungsschleife, die das veränderliche Dämpfungsglied 14 steuert, den Fehler des ausgegebenen Einhüllenden-Erfassungssignals des Detektors 17 und steuert das veränderliche Dämpfungsglied 14 derart, daß der geglättete Fehler einen minimalen Wert annehmen kann.
In dem dritten Ausführungsbeispiel und dem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, die in Fig. 4 und 5 gezeigt sind, kann die von der geregelten Spannungsquelle 31 ausgegebene erste Referenzspannung als veränderliche Referenzspannung in Übereinstimmung mit einem ausgegebenen Pegelsteuerungssignal von dem Referenzspannungsanschluß 30 verändert werden, wodurch der an den Ausgangsanschluß 36 auszugebende Leistungspegel der modulierten Welle als veränderlicher Leistungspegel der modulierten Welle in Übereinstimmung mit dem Ausgangspegel-Steuerungssignal verändert werden kann. Die ausgegebene modulierte Welle des Ausgangsanschlusses 36 wird von einem nicht gezeigten Übertragungsausgabeelement ausgesendet.
Es wird nun das fünfte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anhand von Fig. 6 beschrieben. Wie in Fig. 6 gezeigt, sind in dem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung die Schalter 23, 27 und 34, eine geregelte Spannungsquelle 24, ein Addierer 28 und eine Halteschaltung 35 dem Aufbau des Blockdiagramms des vierten Ausführungsbeispiels hinzugefügt.
Jeder der Schalter 23, 27 und 34 wird zu einem der Anschüsse a und b in Übereinstimmung mit einem Schaltersteuerungssignal geschaltet, das durch den Eingangsanschluß 33 eingegeben wird. Die geregelte Spannungsquelle 24 erzeugt eine vorbestimmte zweite Referenzspannung und gibt sie an einen der Anschlüsse des Schalters 23 aus.
Die Funktionsweise des fünften Ausführungsbeispiels wird nun beschrieben. Man nimmt an, daß in Übereinstimmung mit einem von dem Eingangsanschluß 33 eingegebenen Schaltersteuerungssignal jeder der Schalter 23, 27 und 34 zunächst mit dem Anschluß der Seite a verbunden ist, wie in Fig. 6 gezeigt. Folglich wird das Ausgangssignal des Fehlerverstärkers 18 in eines der Paare der Eingabeanschlüsse des Analogmultiplizierers 21 eingegeben; das Ausgabesignal des Fehlerverstärkers 26 wird in eines der Paare der Eingabeanschlüsse des Addierers 28 eingegeben; und das Ausgabesignal des Fehlerverstärkers 32 wird in eines der Paare der Eingabeanschlüsse des Analogmultiplizierers 20 eingegeben.
Ein von dem Oszillator 11 ausgegebenes, mit hoher Frequenz schwingendes Signal wird als Träger durch den Pufferverstärker 12 in den Phasenmodulator 13 eingegeben. Gleichzeitig wird ein bandbegrenztes Basisbandsignal von dem Eingabeanschluß 19 eingegeben und den Analogmultiplizierern 20 oder 21 zugeführt. Der Analogmultiplizierer 21 multipliziert das eingegebene Basisbandsignal und das ausgegebene Signal des Fehlerverstärkers 18, wie weiter unten beschrieben, das durch den Schalter 23 eingegeben wird, und führt ein Ergebnis der Multiplikation als Modulationssignal dem Phasenmodulator 13 zu.
Der Phasenmodulator 13 führt eine BPSK-Modulation des eingegebenen Modulationssignals durch, wobei die Phase des Trägers von dem Pufferverstärker 12 zu 0º und 180º entsprechend dem logischen Wert "1" bzw. "0" des eingegebenen Modulationssignals geändert wird, und führt eine so gewonnene modulierte Welle fester Amplitude dem veränderlichen Dämpfungsglied 14 zu. Das veränderliche Dämpfungsglied 14 schwächt die eingegebene modulierte Welle mit einer Abschwächung ab, die dem Ausgangssignal des Addierers 28 entspricht, wie weiter unten beschrieben wird, und führt die abgeschwächte modulierte Welle dem Hochleistungsverstärker 15 zu.
Die modulierte Welle, die durch den Hochleistungsverstärker 15 auf einen Pegel leistungsverstärkt wird, der für die Übertragung notwendig ist, wird durch den Richtungskoppler 16 verzweigt, und eine der abgezweigten modulierten Wellen wird an den Ausgangsanschluß 36 ausgegeben, während die andere abgezweigte modulierte Welle durch den Detektor 17 über ihre Einhüllende erfaßt wird und dann dem Fehlerverstärker 18 und der RMS-Glättungsschaltung 29 zugeführt wird. Gleichzeitig multipliziert der Analogmultiplizierer 20 das Basisbandsignal von dem Eingabeanschluß 29 und das Ausgangssignal des Fehlerverstärkers 32, was im folgenden beschrieben wird, das durch den Schalter 34 eingegeben wird, und führt ein Ergebnis der Multiplikation dem Gleichrichter 22 zu.
Der Fehlerverstärker 18 verstärkt ein Fehlersignal zwischen dem Einhüllenden-Erfassungssignal von dem Detektor 17 und dem Ausgangssignal des Analogmultiplizierers 20, das durch den Gleichrichter 22 vollweg-gleichgerichtet wurde, und führt das derart verstärkte Fehlersignal durch den Schalter 23 dem Analogmultiplizierer 21 zu. Somit wird der in den Phasenmodulator 13 eingegebene Träger mit einem Signal phasenmoduliert, das gewonnen wird durch Multiplizieren des Fehlersignals, das durch den Fehlerverstärker 18 gewonnen wird, mit dem Basisbandsignal von dem Eingabeanschluß 19 durch den Analogmultiplizierer 21 der oben beschriebenen Einhüllenden-Rückkopplungsschleife.
Außerdem wird bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel das Fehlerausgabesignal des Fehlerverstärkers 18 auch der Glättungsschaltung 25 zugeführt und durch sie geglättet (integriert) und daraufhin durch den Fehlerverstärker 26 verstärkt, woraufhin es als Steuerungssignal über den Schalter 27 und den Addierer 28 dem veränderlichen Dämpfungsglied 14 zugeführt wird. Somit wird durch die erwähnte Arbeitspunkt- Rückkopplungsschleife, die das veränderliche Dämpfungsglied 14 steuert, der Fehler des ausgegebenen Einhüllenden-Erfassungssignals des Detektors 17 geglättet und das veränderliche Dämpfungsglied 14 so gesteuert, daß der geglättete Fehler einen minimalen Wert aufweisen kann.
Außerdem wird bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel das ausgegebene Einhüllenden-Erfassungssignal des Detektors 17 in Form quadratischer Mittelung (RMS) durch die RMS-Glättungsschaltung 29 geglättet und dann dem Fehlerverstärker 32 zugeführt, durch den ein Fehler zwischen dem quadratisch geglätteten Wert (RMS) von der RMS-Glättungsschaltung 29 und einer Referenzspannung von der Referenzspannungsquelle 31 erfaßt und verstärkt wird. Das Fehlersignal von dem Fehlerverstärker 32 wird dem Analogmultiplizierer 20 durch den Schalter 34 zugeführt. Durch den Analogmultiplizierer 20 wird das Fehlersignal mit dem Basisbandsignal von dem Eingabeanschluß 19 multipliziert, und ein so gewonnenes Multiplikationssignal wird durch den Gleichrichter 22 vollweggleichgerichtet und als Referenzamplitudensignal für die Einhüllenden-Rückkopplungsschleife in den Fehlerverstärker 18 eingegeben.
Selbst wenn eine Änderung der Verstärkung des Hochleistungsverstärkers 15 oder dergleichen auftritt, wird somit das Referenzamplitudensignal für die Einhüllenden-Rückkopplungsschleife durch die ALC-Schleife gesteuert, die derart rückkoppelt, daß der geglättete Pegel des quadratisch gemittelten Werts des Einhüllenden-Erfassungssignals und die erste Referenzspannung miteinander übereinstimmen können, und die Einhüllenden-Rückkkopplungsschleife steuert derart, daß eine festgelegte Ausgangsleistung, die der ersten Referenzspannung entspricht, an dem Ausgangsanschluß 36 gewonnen wird.
Wenn bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Schalter 23, 27 und 34 mit dem Anschluß der Seite a in Übereinstimmung mit dem Schaltersteuerungssignal von dem Eingabeanschluß 32 einzeln verbunden sind, wird somit eine Amplitudenverzerrung, die durch den Hochleistungsverstärker 15 erzeugt wird, durch die Einhüllenden-Rückkopplungsschleife beseitigt. Da außerdem der Arbeitspunkt der Arbeitspunkt- Rückkopplungsschleife automatisch zu einem optimalen Arbeitspunkt durch die ALC-Schleife gesteuert wird, kann eine stabilisierte Verzerrungsverbesserung selbst dann erzielt werden, wenn der Ausgangspegel schwankt.
Es wird nun die Funktionsweise des vorliegenden Ausführungsbeispiels beschrieben, wenn die Schalter 23, 27 und 34 in Übereinstimmung mit dem Schaltersteuerungssignal von dem Eingabeanschluß 33 einzeln geschaltet und mit dem Anschluß der Seite b verbunden werden. Als Folge dieser Verbindung wird die zweite Referenzspannung der geregelten Spannungsquelle 24 in einen der Eingabeanschlüsse des Analogmultiplizierers 21 eingegeben; einer der Eingabeanschlüsse des Addierers 28 ist im wesentlichen offen; und der Ausgabeanschluß des Fehlerverstärkers 32 wird nicht dem Analogmultiplizierer 20, sondern der Halteschaltung 35 zugeführt. Mit anderen Worten sind sowohl die Einhüllenden-Rückkopplungsschleife als auch die Arbeitspunkt-Rückkopplungsschleife geöffnet.
In diesem Fall wird das Fehlersignal zwischen dem geglätteten Pegel des quadratisch gemittelten Werts des Einhüllenden-Erfassungssignals und der durch den Fehlerverstärker 32 erzeugten zweiten Referenzspannung durch den Schalter 34 der Halteschaltung 35 zugeführt und durch sie gehalten, woraufhin es als Steuerungssignal durch den Addierer 28 dem veränderlichen Dämpfungsglied 14 zugeführt wird. Wenn die Schalter 23, 27 und 34 mit dem Anschluß der Seite b einzeln zusammengeschaltet und verbunden sind, wird eine gewöhnliche ALC-Schleife gebildet, weshalb selbst dann, wenn der Ausgangspegel über einen weiten Bereich schwankt, eine leistungsverstärkte modulierte Welle eines stabilisierten Pegels an dem Ausgangsanschluß gewonnen wird, ohne daß man eine Verschlechterung der Amplitudenverzerrung oder eine Änderung des Ausgangspegels hervorruft.
Falls der Ausgangspegel des Ausgabeanschlusses 36 abfällt, kommt es wegen der Verschiebung der Charakeristik zwischen der Eingangsspannung und der Ausgangsspannung des Gleichrichters 22 bezüglich der Charakteristik zwischen der Eingangssignalspannung und der erfaßten Ausgangsspannung des Detektors 17 zu einer Verringerung und schlimmstenfalls zu einer Verschlechterung der durch die Einhüllenden-Rückkopplungsschleife und die Arbeitspunkt-Rückkopplungsschleife bewirkten Verzerrungsverbesserung. Durch Umschalten und Verbinden der Schalter 23, 27 und 34 mit dem Anschluß der Seite b einzeln und in Übereinstimmung mit einem Schaltersteuerungssignal zum Öffnen sowohl der Einhüllenden-Rückkopplungsschleife als auch der Arbeitspunkt-Rückkopplungsschleife zur Ausbildung einer gewöhnlichen ALC-Schleife, wie oben beschrieben, kann jedoch eine leistungsverstärkte modulierte Welle mit einem stabilisierten Pegel am Ausgangsanschluß 36 gewonnen werden.
Da eine durch den Hochleistungsverstärker 15 erzeugte Verzerrung beachtlich verringert werden kann, können auf diese Weise bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Spezifikationen für die Sättigungsleistung und die Linearität des Hochleistungsverstärkers 15 herabgesetzt werden. Da außerdem lediglich Einzelschaltungen des Phasenmodulators 13 und des Detektors 17 als Phasenmodulator und Einhüllenden-Detektor für die Hochfrequenz benötigt werden und die meisten der anderen Schaltungen als integrierte Schaltungen (IC) ausgebildet werden können, läßt sich die Leistungsdissipation gegenüber derjenigen der herkömmlichen Sender verringern und der Sender kann in einer kleinen Größe gebaut werden.
Es muß gesagt werden, daß die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt ist. So kann z. B. eine Spitzenwert-Halteschaltung zum Glätten anstelle der RMS-Glättungschaltung 29 verwendet werden. Außerdem ist es prinzipiell möglich, als Modulationssystem für einen Modulator ein lineares Modulationssystem, wie z. B. ein Vierphasen-Umschaltsystem (QPSK) oder ein Amplitudenmodulationssystem zu verwenden. Obwohl in den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen eine Einhüllenden-Rückkopplungsschleife, eine Arbeitspunkt-Rückkopplungsschleife und eine ALC-Schleife verwendet werden, muß die Arbeitspunkt-Rückkopplungsschleife nicht notwendigerweise vorhanden sein.
Da gemäß der vorliegenden Erfindung, wie oben beschrieben, die Einhüllenden-Rückkopplungsschleife derart steuert, daß das Basisbandsignal und die Einhüllende der modulierten Welle zueinander gleich sein können und die Referenzamplitude der Einhüllenden-Rückkopplungsschleife, die von dem ersten Multiplizierer, dem zweiten Fehlersignal-Erzeugungsmittel zugeführt werden soll, durch die ALC-Schleife verändert werden kann, die durch den Detektor, das erste Fehlersignal-Erzeugungsmittel und den ersten Multiplizierer gebildet wird, kann eine durch den Leistungsverstärker erzeugte Leistungsverzerrung sehr stark verbessert werden, und eine modulierte Welle festgesetzter Leistung, die von der ersten Referenzspannung unabhängig von einer Änderung der Verstärkung des Leistungsverstärkers usw. abhängt, kann an einen Ausgangsanschluß ausgegeben werden.
Aufgrund der Verzerrungsverbesserung können die Spezifikationen für die Sättigungsausgabe und die Linearität des Leistungsverstärkers herabgesetzt werden. Da außerdem die meisten der Schaltungen als integrierte Schaltung ausgebildet werden können, läßt sich der Sender mit einem kostengünstigeren Aufbau und verringerter Leistungsdissipation und verringerter Größe verglichen mit herkömmlichen Sendern fertigen.
Da die Arbeitspunkt-Rückkopplungsschleife derart steuert, daß der geglättete Wert des Fehlerausgabesignals des zweiten Fehlersignal-Erzeugungsmittels im Minimum liegen kann, wird gemäß der vorliegenden Erfindung außerdem der Arbeitspunkt der Arbeitspunkt-Rückkopplungsschleife stets automatisch zu einem optimalen Steuerungspunkt hin gesteuert, und es läßt sich selbst dann eine stabilisierte Verzerrungsverbesserung erzielen, wenn der Ausgangspegel schwankt.
Da die erste Referenzspannung durch das Spannungsänderungsmittel verändert werden kann, kann gemäß der vorliegenden Erfindung außerdem die Referenzamplitude der Einhüllenden der Einhüllenden-Rückkopplungsschleife willkürlich geändert werden, weshalb die Ausgangsleistung des Leistungsverstärkers zu einem willkürlichen Wert verändert werden kann.
Da für den Fall, daß die Ausgangsleistung des Leistungsverstärkers kleiner als der vorbestimmte Wert ist, die Einhüllenden-Rückkopplungsschleife und die Arbeitspunkt-Rückkopplungsschleife geöffnet sind, während eine Rückkopplungsschleife durch die das Fehlerausgangsignal des ersten Fehlersignal-Erzeugungsmittels als Steuerungssignal in das veränderliche Dämpfungsglied eingegeben wird, durch den ersten bis dritten Schalter gebildet wird, wenn die Ausgangsspannung gleich oder größer als der vorbestimmte Wert ist, wird gemäß der vorliegenden Erfindung außerdem eine Verzerrungsverbesserung durch die Einhüllenden-Rückkopplungsschleife und die Arbeitspunkt-Rückkopplungsschleife erzielt, doch wenn die Ausgangsleistung auf einem Pegel unterhalb des vorbestimmten Werts liegt und eine ungenügende Verzerrungsverbesserung durch die Einhüllenden-Rückkopplungsschleife und die Arbeitspunkt-Rückkopplungsschleife erzeugt wird, wird eine gewöhnliche ALC-Operation durchgeführt. Selbst wenn der Ausgangspegel über einen weiten Bereich schwankt, kann somit verhindert werden, daß eine Verzerrung verschlechtert wird oder der Ausgangspegel diskontinuierlich schwankt.

Claims

1. Sender mit:

einem Modulator (13) zum linearen Modulieren einer Trägerschwingung eines Schwingungserregers (11) mit einem modulierenden Signal und zur Ausgabe einer modulierten Schwingung;

einem Leistungsverstärker (15) zur Leistungsverstärkung des modulierten Ausgangssignals des Modulators;

einem Richtungskoppler (16) zum Aufteilen des vom Leistungsverstärker leistungsverstärkten modulierten Signals in zwei verzweigte modulierte Signale, von denen das eine an ein Sendeausgangselement abgegeben wird;

einem Detektor (17) zum Erfassen der Einhüllenden des anderen aufgeteilten modulierten Signals des Richtungskopplers;

ersten fehlersignalerzeugenden Mitteln (32) zur Erzeugung und Ausgabe eines Fehlersignals zwischen einem geglätteten Signal des Detektorausgangssignals des Detektors und einer ersten Bezugsspannung (30);

einem ersten Multiplizierer (20) zum Multiplizieren des Fehlerausgangssignals der ersten fehlersignalerzeugenden Mittel mit einem bandbegrenzten Grundbandsignal (19);

zweiten fehlersignalerzeugenden Mitteln (18) zur Erzeugung und Ausgabe eines Fehlersignals zwischen dem Detektorausgangssignal des Detektors und einem aus dem Ausgangssignals des ersten Multiplizierers gleichgericheten Signal;

und einem zweiten Multiplizierer (21) zum Multiplizieren des Fehlerausgangssignals der zweiten fehlersignalerzeugenden Mittel mit dem Grundbandsignal (19), und zum Zuführen des Ergebnisses der Multiplikation zum Modulator (13) als das modulierte Signal.

2. Sender nach Anspruch 1, der ferner aufweist:

einen veränderbaren Dämpfer zum Dämpfen des Ausgangsignals des Modulators entsprechend einem Steuersignal und zur Ausgabe des gedämpften Signals an den Leistungsverstärker; und einen Glättungsschaltkreis zum Glätten des Fehlerausgangssignals der zweiten fehlersignalerzeugenden Mittel und zur Ausgabe eines durch die Glättung erhaltenen Signals als Steuersignal an den veränderbaren Dämpfer.

3. Sender nach Anspruch 1, der ferner aufweist:

spannungsvariierende Mittel zum Verändern der ersten Bezugsspannung, die in die ersten fehlersignalerzeugenden Mittel eingespeist wird, zu einer veränderlichen Bezugsspannung.

4. Sender nach Anspruch 2, der ferner aufweist:

5. Sender nach Anspruch 2, der ferner aufweist:

einen ersten Schalter zur Ausgabe des Fehlerausgangssignals der ersten fehlersignalerzeugenden Mittel an den ersten Multiplizierer, wenn die Ausgangsleistung des Leistungsverstärkers gleich oder höher als ein vorgegebener Wert ist, und zur Ausgabe des Fehlerausgangssignals der ersten fehlersignalerzeugenden Mittel als das Steuersignal an den veränderlichen Dämpfer, wenn die Ausgangsleistung geringer als der vorgegebene Wert ist;

einen zweiten Schalter zur Ausgabe des Fehlerausgangssignals der zweiten fehlersignalerzeugenden Mittel an den zweiten Multiplizierer, wenn die Ausgangsleistung gleich oder höher als der vorgegebene Wert ist, und zur Ausgabe einer zweiten Bezugsspannung an den zweiten Multiplizierer, wenn die Ausgangsleistung geringer ist als der vorgegebene Wert; und

einen dritten Schalter zur Ausgabe des Ausgangssignals des Glättungsschaltkreises an den veränderlichen Dämpfer, wenn die Ausgangsleistung gleich oder höher als der vorgegebene Wert ist, und zum Unterbrechen der Ausgabe des Ausgangssignals des Glättungsschaltkreises an den veränderlichen Dämpfer, wenn die Ausgangsleistung geringer als der vorgegebene Wert ist.