DE10035065C2

DE10035065C2 - Leistungsverstärkerschaltung mit Versorgungseinstellung zum Steuern des Spitzen-Mittelwert-Leistungsverhältnisses des verstärkten Signals und Verfahren zum Verstärken

Info

Publication number: DE10035065C2
Application number: DE10035065A
Authority: DE
Inventors: David Schlueter
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Mobility LLC
Priority date: 1999-07-22
Filing date: 2000-07-17
Publication date: 2003-03-20
Anticipated expiration: 2020-07-18
Also published as: MXPA00007090A; FR2797361B1; GB0017422D0; FR2797361A1; CN1282151A; BR0014787A; GB2352896B; KR100372857B1; CN1164027C; US6166598A; DE10035065A1; JP2001068941A; KR20010015388A; GB2352896A

Abstract

Eine Leistungsverstärkungsschaltung (300) mit Versorgungseinstellung zur Steuerung der Leistung des benachbarten Kanals und des übernächsten Kanals. Ein Leistungsverstärker (172) verstärkt ein Eingangssignal, um ein verstärktes Signal zu erzeugen. Ein Spitzen-Mittelwert-Detektor (180) erfaßt Spitzenpegel des verstärkten Signals und einem mittleren Pegel des verstärkten Signals und erzeugt eine Anzeige der Spitzenpegel und des mittleren Pegels. Eine Steuereinheit (181) stellt in Reaktion auf die Anzeige eine Versorgungsspannung für den Leistungsverstärker (172) ein, um die Versorgungsspannung zum Absinken zu veranlassen, wenn die Differenz zwischen den Spitzenpegeln und dem mittleren Pegel über einen vorgegebenen Pegel ansteigt, und um die Versorgungsspannung zum Ansteigen zu veranlassen, wenn die Differenz unter den vorgegebenen Pegel absinkt.

Description

Diese Anmeldung bezieht sich auf die anhängigen US- Patentanmeldungen mit der Serien-Nr. . . . (Docket Nr. CS10069), die gleichzeitig durch Alberth u. a. mit dem Ti tel "LOAD ENVELOPE FOLLOWING AMPLIFIER SYSTEM" eingereicht wird, mit der Serien-Nr. . . . (Docket Nr. CS10022), die gleichzeitig durch Klomsdorf u. a. mit dem Titel "MEMORY BASED AMPLIFIER LOAD ADJUST SYSTEM" eingereicht wird, und mit der Serien-Nr. . . . (Docket Nr. CS90026), die gleich zeitig durch Alberth u. a. mit dem Titel "LOAD ENVELOPE E LIMINATION AND RESTORATION AMPLIFIER SYSTEM" eingereicht wird.

Diese Anmeldung bezieht sich außerdem auf die anhängige US-Patentanmeldung mit der Serien-Nr. . . . (Docket Nr. CS90025), die gleichzeitig durch Klomsdorf u. a. mit dem Titel "POWER AMPLIFYING CIRCUIT WITH LOAD ADJUST FOR CONTROL ADJACENT AND ALTERNATE CHANNEL POWER" eingereicht wird, und hier durch Bezugnahme eingeschlossen ist.

Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf Leistungsver stärker. Diese Erfindung bezieht sich insbesondere auf ei ne Leistungsverstärkerschaltung zur Steuerung der Leistung des benachbarten Kanals und des übernächsten Kanals.

Hintergrund der Erfindung

Der Leistungsverstärker ist eine Schlüsseltechnologie bei der Entwicklung tragbarer Funktelefone. In zellularen Telefonen besitzt der Leistungsverstärker einen großen Einfluß auf die zur Verfügung stehende Sprechzeit. Der Grund besteht darin, daß der Leistungsverstärker in Bezug auf die weitere Schaltungseinrichtung im zellularen Telefon einen wesentli chen Betrag der Leistung verbraucht. Ein Parameter, der definiert, welche Leistung der Leistungsverstärker verbraucht, ist der Wirkungsgrad des Leistungsverstärkers.

Leistungsverstärker, deren Gleichstrom-Versorgungsspannungen zur Einhaltung der Signalpegelanforderungen ständig variiert werden, um den Wirkungsgrad über einen vorgegebenen Bereich von Eingangssignalpegeln zu verbessern, sind allgemein bekannt. Ein solches Beispiel ist im US-Patent Nr. 4.442.407 mit dem Titel "TWO LOOP AUTOMATIC LEVEL CONTROL FOR POWER AMPLIFIER", das am 11. Juni 1982 an Thomas R. Apel erteilt wurde, offenbart. In '407 wird der Leistungsverstärker mit verbessertem Wirkungsgrad betrieben, indem die Gleichstrom- Versorgungsspannung des RF- (Hochfrequenz) Verstärkers in Reaktion auf einen Vergleich zwischen einem Signal, das der gewichteten Summe aus der Größe des Laststroms und der Versorgungsspannung des Leistungsverstärkers entspricht, und der Amplitude des Modulationssignals moduliert wird.

Das in '407 offenbarte System berücksichtigt jedoch einen weiteren wichtigen Leistungsparameter von Leistungsverstär kern, die für zellulare Telefonsysteme verwendet werden, nicht - die übertragene Leistung des benachbarten Kanals und des übernächsten Kanals. In zellularen Telefonsystemen kann die im benachbarten Kanal abgestrahlte Leistung Störungen in anderen Zellenkanälen verursachen, wodurch eine Verschlechte rung der Gesamtsystemleistung verursacht wird. Die Parameter der Leistung des benachbarten Kanals und des übernächsten Kanals sind sogar noch kritischer in zellularen Systemen, die lineare Modulationsschemen verwenden, wie etwa Interim Standard (IS)-136 Zeit-Mehrfachzugriff (TDMA) und IS-95 Code- Mehrfachzugriff (CDMA). Bei Optimierung des Wirkungagrads der Leistungsverstärker ohne Berücksichtigung der Leistungseffi zienz des benachbarten Kanals und des übernächsten Kanals kann der Leistungsverstärker die Spezifikationen der Leistung des benachbarten Kanals und des übernächsten Kanals für ein spezielles zellulares System verfehlen.

Ein Verfahren zur gleichzeitigen Erhöhung der Linearität und des Wirkungsgrades von Leistungsverstärkern ist im US-Patent Nr. 5.101.172 mit dem Titel "LINEAR AMPLIFIER", das am 1. Dezember 1990 an Yukio Ikeda u. a. erteilt wurde, offenbart. In '172 wird die Drainspannung durch einen DC/DC- Wandler gesteuert, damit sie dem Amplitudenpegel des Ausgangssignals folgt. Dies erhöht den Wirkungsgrad des Leistungsverstärkers, führt jedoch Verzerrung durch Amplitudenmodulation (AM) und Phasenmodulation (PM) ein. Deswegen werden zur Einführung einer Vorverzerrung Eingangs- und Ausgangs-Hüllkurvendetektoren in Verbindung mit Phasen- und Amplituden-Komparatoren verwendet, um der Verzerrung entgegenzuwirken, die durch den Leistungsverstärker eingeführt wird. Dieses System erfordert eine genaue Verfolgung der Leistungsverstärkerverzerrung, was schwierig sein kann. Außerdem vergrößern mehrere Koppler und die Schaltungseinrichtung für den Phasen/Amplitudenvergleich bei der Verwendung in tragbaren zellularen Telefonen die Abmessung und die Kosten.

Eine weitere Technik zur Minimierung der Leistungsverstärker verzerrung ist im US-Patent Nr. 4.348.644 mit dem Titel "POWER AMPLIFYING CIRCUIT WITH CHANGING MEANS FÜR SUPPLY VOLTAGE", das am 24. März 1980 an Shingo Kamiya erteilt wurde, offenbart. In '644 erfasst eine Leistungsverstär kungsschaltung den Scheitelfaktor (z. B. Spitzen- Mittelwert-Verhältnis (Spitzenfaktor)) des Ausgangssignals eines Leistungsverstärkers. Wenn der Scheitelfaktor groß ist, wird die Versorgungsspannung des Leistungsverstärkers erhöht. Wenn umgekehrt der Scheitelfaktor klein ist, wird die Versorgungsspannung gesenkt. Auf diese Weise wird dann, wenn eine größere Versorgungsspannung des Leistungs verstärkers benötigt wird, um ein großes Spitzen- Mittelwert-Verhältnis zu bewältigen, die Versorgungsspan nung erhöht. Wenn umgekehrt ein kleines Spitzen- Mittelwert-Verhältnis vorhanden ist, wird die Versorgungs spannung gesenkt. Die großen Spitzenwerte werden auf diese Weise durch Anheben der Versorgungsspannung naturgetreu wiedergegeben und durch das Anheben und Absenken der Ver sorgungsspannung des Leistungsverstärkers nach Bedarf wird der Leistungsverlust reduziert. Die Technik von '644 ist in elektronischen Systemen zur Verstärkung musikalischer Signale geeignet. Bei diesem Anwendungstyp ist eine natur getreue Wiedergabe des musikalischen Signals notwendig, um eine akzeptable Wiedergabetreue zu schaffen. Die Technik von '644 richtet sich jedoch nicht an die Notwendigkeit eines Kompromisses zwischen Wiedergabetreue und Wirkungs grad, der zur Schaffung kostengünstiger und hocheffektiver tragbarer Funktelefone erforderlich ist.

Bei anderen Verfahren und Vorrichtungen des Standes der Technik wird das Verhältnis der Einhüllenden einer kombi nierten Spitzenleistung und der Einhüllenden der Durchschnittsleistung überwacht und verringert, um die Verrin gerung der Leistung zu ermöglichen, die für die Verstärker erforderlich ist, welche eine Vielzahl von Trägersignalen eines Vielkanal-Trägersystems verarbeiten. Ein solches System und ein solches Verfahren sind in der DE 693 17 202 T2 offenbart, wobei die Phase von einem oder von mehreren der Trägersignale separat verarbeitet wird, um das Ver hältnis der zusammengesetzten Spitzenleistung zu der Durchschnittsleistung zu minimieren. Indem das Spitzen- Mittelwert-Leistungsverhältnis minimiert wird, kann die Leistung reduziert werden, die für Verstärker erforderlich ist, welche Vielkanal-Signale verarbeiten. Da jedoch nur die Phase von einem oder von mehreren der Vielzahl von Trägersignalen eingestellt wird, kann auf diese Weise nicht der Einfluss von jedem individuellen Trägersignal auf die entsprechenden Kanalleistungen des benachbarten und des übernächsten Kanals berücksichtigt werden; im Prinzip wird nur das Verhältnis der Einhüllenden der kom binierten Spitzenleistung zu der Einhüllenden der mittle ren Leistung des kombinierten Signals beeinflusst.

Es gibt dementsprechend einen Bedarf an einer genaueren und umfassenden Steuerung der durch einen Leistungsver stärker übertragenen Leistung des benachbarten Kanals und des übernächsten Kanals. Es gibt einen weiteren Bedarf an der effektiven Funktionsweise des Leistungsverstärkers bei linearen Modulationsschemen. Für Leistungsverstärker, die in tragbaren Funktelefonen verwendet werden, wird ein Ver fahren zum Abwägen zwischen Linearität und Wirkungsgrad benötigt. Es gibt außerdem einen Bedarf an der Steuerung der Leistung des benachbarten Kanals, der Leistung des ü bernächsten Kanals und der Leistungseffizienz des Leistungsverstärkers, um Bau elementabweichungen, Temperaturabweichungen, Lastimpedanz abweichungen und Frequenzabweichungen zu kompensieren. Es gibt außerdem einen Bedarf an der Steuerung der mittleren Sendeleistung des Leistungsverstärkers, während gleichzei tig die Linearität und der Wirkungsgrad des Leistungsver stärkers gesteuert werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Leistungs verstärkungsschaltung und ein Verfahren zum Verstärken zur Verfügung zu stellen, bei der die Verstärkerleistung in umfassender Weise und nicht nur auf der Grundlage von einem oder einigen Kanälen erfolgt.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen An sprüche gelöst.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist ein Blockschaltbild eines Funktelefons, das ei nen Empfänger und einen Sender aufweist;

Fig. 2 ist ein Blockschaltbild eines Testaufbaus, der ver wendet wird, um die Versuche mit dem Spitzen- Mittelwert-Verhältnis durchzuführen;

Fig. 3 ist eine grafische Darstellung der Versorgungsspan nung, der Verstärkung und des während einer endli chen Zeitperiode ermittelten maximalen Spitzen- Mittelwert-Leistungs-Verhältnisses, jeweils gegen über der Eingangsleistung, für den Testaufbau von Fig. 2;

Fig. 4 ist eine grafische Darstellung der Leistung des be nachbarten Kanals, der Leistung des übernächsten Kanals und des maximalen Spitzen-Mittelwert- Leistungs-Verhältnisses, jeweils gegenüber der Ein gangsleistung, für den Testaufbau von Fig. 2;

Fig. 5 ist ein Blockschaltbild einer Leistungsverstär kungsschaltung zur Verwendung im Sender von Fig. 1;

Fig. 6 ist eine abgetastete Signalform, die aus einem linearen Modulationsschema, wie etwa Phasenumtastung, resultiert;

Fig. 7 zeigt ein Verfahren zum Verstärken eines RF-Signals.

Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungen

Fig. 1 ist eine Erläuterung eines Funktelefon-Kommunikations systems 100 in Form eines Blockschaltbilds. Das Funktelefon- Kommunikationssystem 100 enthält einen entfernten Sende empfänger 10 und ein oder mehrere Funktelefone, wie etwa das Funktelefon 12. Der entfernte Sendeempfänger 10 sendet und empfängt innerhalb eines bestimmten geografischen Gebiets RF- Signale an das tragbare Funktelefon 12 bzw. von diesem.

Das Funktelefon 12 enthält eine Antenne 14, einen Sender 16, einen Empfänger 18, einen Steuerblock 20, einen Synthesizer 22, einen Duplexer (Sende-Empfangsweiche) 24 und eine Benutzerschnittstelle 26. Um Informationen zu empfangen, erfaßt das Funktelefon 12 RF-Signale, die Daten enthalten, über die Antenne 14 und erzeugt erfaßte RF-Signale. Der Empfänger 18 wandelt die erfaßten RF-Signale in elektrische Basisbandsignale, demoduliert die elektrischen Basisband signale, stellt die Daten, die Informationen zur automati schen Frequenzsteuerung enthalten, wieder her und gibt die Daten an den Steuerblock 20 aus. Der Steuerblock 20 formatiert die Daten in wahrnehmbare Sprach- oder Dateninfor mationen zur Verwendung durch die Benutzerschnittstelle 26.

Die Benutzerschnittstelle 26 enthält typischerweise ein Mikrofon, einen Lautsprecher, eine Anzeige und ein Tasten feld. Die Benutzerschnittstelle 26 dient zum Empfangen von Benutzereingabeinformationen und zum Präsentieren der empfangenen Daten, die durch den entfernten Sendeempfänger 10 übertragen wurden. Der Empfänger 18 enthält Schaltungsein richtungen wie etwa rauscharme Verstärker, Filter, Mischer zur Abwärtswandlung und Quadraturmischer, sowie eine Schaltungseinrichtung zur automatischen Verstärkungssteue rung, die jeweils in der Technik bekannt sind.

Um RF-Signale, die Informationen enthalten, vom Funktelefon 12 zum entfernten Sendeempfänger 10 zu übertragen, leitet die Benutzerschnittstelle 26 die Eingabedaten des Benutzers zum Steuerblock 20. Der Steuerblock 20 enthält typischerweise jeweils einen DSP-Kern, einen Mikrosteuereinheits-Kern, einen Speicher, eine Schaltungseinrichtung zur Takterzeugung, Software sowie eine Steuerschaltung der Ausgangsleistung. Der Steuerblock 20 formatiert die Informationen, die von der Benutzerschnittstelle 26 erhalten werden, und übermittelt sie zum Sender 16 zur Umwandlung in RF-modulierte Signale. Der Sender 16 übermittelt die RF-modulierten Signale zur Antenne 14 zur Übertragung zum entfernten Sendeempfänger 10. Somit dient der Sender 16 zum Übertragen eines modulierten Informationssignals. Der Duplexer dient der Trennung der Signale, die durch den Sender 16 gesendet werden, und derjenigen, die durch den Empfänger 18 empfangen werden.

Das tragbare Funktelefon 12 ist über ein vorgegebenes Frequenzband betreibbar. Der Synthesizer 22 versorgt den Empfänger 18 und den Sender mit Signalen, die auf die richtige Frequenz abgestimmt sind, um den Empfang und die Übertragung von Informationssignalen zu ermöglichen. Die Steuerung der Funktionen des Empfängers 18 und des Senders 16, wie etwa die Kanalfrequenz, wird durch den Steuerblock 20 gewährleistet. Somit liefert der Steuerblock 20 Programmbe fehle zur Frequenzsynthese an den Synthesizer 22.

Anfänglich wurden Experimente mit einem Leistungsverstärker- Prototyp durchgeführt, um zu bestimmen, ob das übertragene Spitzen-Mittelwert-Verhältnis des vom Sender 16 erzeugten Signals verwendet werden kann, um die Leistung des benachbar ten Kanals und des übernächsten Kanals vorherzusagen. Die Leistung des benachbarten Kanals ist als der Betrag der Leistung definiert, die in einem Kanal, der zu dem Kanal, in dem der Sender 16 momentan arbeitet, unmittelbar benachbart ist, in einer vorgegebenen Bandbreite übertragen wird. Die Leistung des übernächsten Kanals ist als der Betrag der Leistung definiert, die in einem Kanal, der zwei Kanäle neben dem Betriebskanal des Senders 16 liegt, in einer vorgegebenen Bandbreite übertragen wird.

Im IS-95 zellularen CDMA Funktelefonsystem kann der Sender beispielsweise bei 836 MHz arbeiten. Der benachbarte Kanal würde bei 836 MHz ± 885 kHz liegen und der übernächste Kanal würde bei 836 MHz ± 1,98 MHz liegen.

Fig. 2 ist ein Blockschaltbild eines Testaufbaus 200, der verwendet wird, um die Versuche mit dem Spitzen-Mittelwert- Verhältnis durchzuführen. Der Testaufbau 200 verwendet einen Signalgenerator 40, der über einen bidirektionalen Koppler 42 mit dem Eingang der zu prüfenden Leistungsverstärkerein richtung (DUT) 44 verbunden ist. Der Ausgang der DUT 44 ist mit dem Koppler 46 verbunden.

Der Signalgenerator 40 erzeugt ein RF-Eingangssignal. Ein Teil des Eingangssignals wird zum Anschluß 48 geschaltet und wird mit dem Leistungsmesser 50 gemessen. Der Rest des RF- Eingangssignals, der am Ausgang 53 des bidirektionalen Kopplers erzeugt wird, wird an die DUT 44 angelegt. Der Teil des RF-Eingangssignals, der am Eingang 43 der DUT reflektiert wird, wird zum Anschluß 52 geschaltet, wo er mit dem Leistungsmesser 54 gemessen wird. Die Messungen, die mit den Leistungsmessern 50 und 54 erfolgen, ermöglichen die Messung der Eingangsrückflußdämpfung der DUT 44.

Das RF-Eingangssignal wird durch die DUT 44 verstärkt, um am DUT-Ausgang 56 ein verstärktes Signal zu erzeugen, und das verstärkte Signal wird an den Koppler 46 angelegt. Ein Teil des verstärkten Signals wird über den Anschluß 58 zum Spektrum-Analysator 60 geschaltet. Mit dem Spektrum- Analysator 60 können die Leistung des benachbarten Kanals und des übernächsten Kanals des verstärkten Signals in Bezug auf die Leistung im Betriebskanal gemessen werden. Der Rest des verstärkten Signals wird am Kopplerausgang 66 erzeugt und die Spitzenleistung und die mittlere Leistung werden mit dem Leistungsmesser 68 gemessen.

Die Stromversorgung 70 liefert eine regelbare Versorgungs spannung an den Versorgungsanschluß 72 der DUT 44. Für Testzwecke wird die Betriebsfrequenz auf 836 MHz eingestellt und der Signalgenerator 40 variiert die Leistung des RF- Eingangssignals von -9 dBm bis +7 dBm in 1 dB-Schritten. Bei der Erhöhung der Eingangsleistung in 1 dB-Schritten wird die mittlere Leistung des am DUT-Ausgang 56 erzeugten verstärkten Signals durch Einstellen der Versorgungsspannung konstant gehalten, die an die DUT 44 angelegt wird (d. h. in diesem Fall die Drainspannung der FET-Einrichtung der DUT 44). Mit anderen Worten wird die Versorgungsspannung der DUT 44 eingestellt, um die Verstärkung der DUT 44 einzustellen, wodurch für verschiedene Pegel der Eingangsleistung eine konstante mittlere Ausgangsleistung erreicht wird.

Der Signalgenerator 40 erzeugt ein Eingangssignal mit einer Modulation, um ein komplexes Eingangssignal zu erzeugen, das durch eine mittlere Leistung sowie eine Spitzenleistung gekennzeichnet ist, die vom verwendeten Modulationsschema abhängig ist. In der erläuterten Ausführung ist das im IS-95 zellularen CDMA-Telefonsystem verwendete Modulationsschema die in der Technik bekannte Modulation mit Versatz-Quadratur- Phasenumtastung (OQPSK) und Basisbandfilterung. Dieses Modulationsschema erzeugt einen maximales unverzögertes Spitzen-Mittelwert-Verhältnis von 5,2 dB. In der gesamten Beschreibung ist der Ausdruck Spitzen-Mittelwert-Verhältnis so zu verstehen, daß er ein Spitzen-Mittelwert-Leistungs- Verhältnis bedeutet. Es könnte jedoch ohne Gebrauch einer erfinderischen Gabe ein Spitzen-Mittelwert-Verhältnis der Spannungspegel verwendet werden.

Bei jedem Eingangsleistungspegel werden die Emissionen der Leistung des benachbarten Kanals und des übernächsten Kanals mit dem Spektrum-Analysator 60 gemessen. Die Versorgungsspan nung zur DUT 44 wird durch Änderung der Impulsbreitenmodula tion in einem Schaltregler (nicht gezeigt) eingestellt, wie in der Technik bekannt ist. Alternativ könnte die Versor gungsspannung unter Verwendung eines linearen Reglers eingestellt werden.

Fig. 3 ist eine grafische Darstellung der Versorgungsspan nung, der DUT-Verstärkung und des während einer endlichen Zeitperiode ermittelten maximalen unverzögerten Spitzen- Mittelwert-Verhältnisses, jeweils gegenüber der Eingangslei stung. Die linke vertikale Achse 90 ist die Verstärkung der DUT 44 in dB, die der Verstärkungskurve 92 entspricht. Die rechte vertikale Achse 94 ist die Versorgungsspannung der DUT 44 in Volt, die der Versorgungsspannungskurve 96 entspricht. Die rechte vertikale Achse 94 ist außerdem das während einer endlichen Zeitperiode ermittelte maximale Spitzen-Mittelwert- Verhältnis in dB und entspricht der Spitzen-Mittelwert-Kurve 98. Die horizontale Achse 102 ist die Eingangsleistung in dBm.

Fig. 3 zeigt, daß es möglich ist, die Versorgungsspannung der DUT 44 über einen Bereich von Eingangsleistungen zu variieren, um eine konstante Ausgangsleistung beizubehalten. Bei einem linearen Anstieg der Eingangsleistung gibt es durch die Variation der Versorgungsspannung zur DUT einen linearen Abfall der Verstärkung durch die DUT 44.

Die Spitzen-Mittelwert-Kurve 98 ist eine grafische Darstel lung des während eines bestimmten Zeitintervalls ermittelten maximalen Spitzen-Mittelwert-Verhältnisses. Eine Meßtechnik mit Spitzenwerthaltung wird bei der Prüfausrüstung verwendet, um das maximale unverzögerte Spitzen-Mittelwert-Verhältnis bei jeder Einstellung von Eingangsleistung und Versorgungs spannung zu erfassen. Der Signalgenerator 40 (Fig. 2) erzeugt beispielsweise ein Eingangssignal, das eine OQPSK-Modulation besitzt, die jener ähnlich ist, die für das IS-95 zellulare CDMA-System verwendet wird. Deswegen beträgt das maximale unverzögerte Spitzen-Mittelwert-Verhältnis des Eingangs signals 5,2 dB. Wenn die DUT 44 linear ist und keine wesentliche Verzerrung einführt, sollte das gemessene maximale unverzögerte Spitzen-Mittelwert-Verhältnis nahe an 5,2 dB liegen.

Bei einer geringen Eingangsleistung (z. B. -9 dBm) und einer Versorgungsspannung von 3,2 V zeigt die Spitzen-Mittelwert- Kurve 98, daß die DUT 44 linear ist. Dies wird durch die Tatsache bestätigt, daß das maximale unverzögerte Spitzen- Mittelwert-Verhältnis, das bei dem -9 dBm-Eingang aufgezeich net wird, ungefähr 5,2 dB beträgt; die DUT 44 führt bei den geringen Eingangsleistungspegeln keine Verzerrung ein (z. B. Kappen des Spitzensignals).

Die Spitzen-Mittelwert-Kurve 98 zeigt außerdem, daß dann, wenn die Eingangsleistung in die DUT 44 erhöht wird und die Versorgungsspannung der DUT 44 zur Aufrechterhaltung einer konstanten Ausgangsleistung eingestellt wird, das während einer endlichen Zeitperiode ermittelte maximale unverzögerte Spitzen-Mittelwert-Verhältnis monoton fällt. Das monotone Fallen des Spitzen-Mittelwert-Verhältnisses an dieser Stelle zeigt, daß in einer Steuerschleife eine Differenzoperation verwendet werden kann, um während einer endlichen Zeitperiode ein gewünschtes maximales unverzögertes Spitzen-Mittelwert- Verhältnis einzustellen, wobei die Stabilität der Steuer schleife beibehalten wird. Diese Ergebnisse sind auf verschiedene Ausgangsleistungen, auf unterschiedliche Ausführungen von Leistungsverstärkern unter Verwendung einer identischen Halbleitereinrichtung oder selbst auf unter schiedliche Technologien von Einrichtungen zur Leistungsver stärkung, wie etwa die Feldeffekttransistoren (FET) oder die Technologie bipolarer Transistoren, anwendbar.

Fig. 4 ist eine grafische Darstellung der Leistung des benachbarten Kanals, der Leistung des übernächsten Kanals und des während einer endlichen Zeitperiode ermittelten maximalen unverzögerten Spitzen-Mittelwert-Verhältnisses, jeweils gegenüber der Eingangsleistung. Die Ausgangsleistung wird wiederum durch Variieren der Versorgungsspannung auf 20 dBm konstant gehalten.

Die linke vertikale Achse 112 ist die Leistung des benachbar ten Kanals und des übernächsten Kanals der DUT 44 in dBc. Die horizontale Achse 114 ist die Eingangsleistung in dBm. Die Kurve 116 AdjCP_low ist die Ausgangsleistung des benachbarten Kanals am unteren Ende des Betriebskanal. Der Betriebskanal des Eingangssignals ist beispielsweise auf 836 MHz einge stellt. Die Leistung des benachbarten Kanals am unteren Ende ist dann die Leistung in einer 30 kHz-Bandbreite 885 kHz unterhalb von 836 MHz. Die Kurve 11 AdjCP_high ist in ähnlicher Weise die Ausgangsleistung des benachbarten Kanals 885 kHz oberhalb von 836 MHz.

Die Kurve 120 AltCP_low ist die Ausgangsleistung des übernächsten Kanals 1,98 MHz unterhalb von 836 MHz. In ähnlicher Weise ist die Kurve 122 AltCP_high die Ausgangs leistung des übernächsten Kanals 1,98 MHz oberhalb von 836 MHz. In Fig. 4 sind außerdem die Kurve 124 Adj_spec limit, die der Spezifikationsbegrenzung der Leistung des benachbarten Kanals (-42 dBc) entspricht, und die Kurve 126 Alt_spec limit, die der Spezifikationsbegrenzung der Leistung des übernächsten Kanals (-54 dBc) entspricht, gezeigt, beide gemäß der IS-95 CDMA-Spezifikation. Die Spezifikationsbegren zungen variieren für unterschiedliche zellulare Standards.

Die rechte vertikale Achse 128 ist das während einer endlichen Zeitperiode ermittelte maximale unverzögerte Spitzen-Mittelwert-Verhältnis, ausgedrückt in dB, das der Spitzen-Mittelwert-Kurve 130 entspricht. Die Spitzen- Mittelwert-Kurve 130 ist die gleiche Kurve wie die Spitzen- Mittelwert-Kurve 98 von Fig. 3, da beide Kurven die gleichen Daten darstellen.

Wenn die Eingangsansteuerung erhöht wird und die Ausgangs leistung konstant gehalten wird, steigt die Leistung des benachbarten Kanals und des übernächsten Kanals an. Es ist anzumerken, daß für Leistungen des benachbarten Kanals und des übernächsten Kanals, die geringer als ungefähr -55 dBc sind, die Messungen durch Beschränkungen der Prüfinstrumente begrenzt sind (z. B. der dynamische Bereich des Spektrum- Analysators von Fig. 2 und die spektrale Reinheit des Signalgenerators 40). Für Datenpunkte, die nahe an dem Punkt liegen, wo die Leistung des benachbarten Kanals und des übernächsten Kanals ihre Spezifikationsbegrenzungen schneiden, sind die Kurven der Leistung des benachbarten Kanals und des übernächsten Kanals jedoch monoton.

In der Nähe der Region 136 des Gültigkeitsbereichs der Spezifikation für die Leistung des benachbarten Kanals und der Region 138 des Gültigkeitsbereichs der Spezifikation für die Leistung des übernächsten Kanals ist das während einer endlichen Zeitperiode ermittelte maximale unverzögerte Spitzen-Mittelwert-Verhältnis sowohl zur Leistung des benachbarten Kanals als auch zur Leistung des übernächsten Kanals umgekehrt proportional. Bei dieser speziellen DUT 44 wird dann, wenn die Eingangsleistung erhöht wird, die Spezifikationsbegrenzung für die Leistung des benachbarten Kanals erreicht, bevor die Spezifikationsbegrenzung für die Leistung des übernächsten Kanals erreicht wird. Deswegen kann für den speziellen Leistungsverstärker, der als DUT 44 verwendet wird, das während einer endlichen Zeitperiode ermittelte maximale unverzögerte Spitzen-Mittelwert- Verhältnis zur Einstellung der Versorgungsspannung überwacht werden, um eine gewünschte Leistung des benachbarten Kanals zu erreichen, wobei dies außerdem den Gültigkeitsbereich der Spezifikation für die Leistung des übernächsten Kanals gewährleistet.

Da das während einer endlichen Zeitperiode ermittelte maximale unverzögerte Spitzen-Mittelwert-Verhältnis vorhersagefähig gesteuert werden kann, kann die Leistung des benachbarten Kanals ebenfalls gesteuert werden. Durch die Steuerung des während einer endlichen Zeitperiode ermittelten maximalen unverzögerten Spitzen-Mittelwert-Verhältnisses am Ausgang eines Leistungsverstärkers wird indirekt die Leistung des benachbarten Kanals und des übernächsten Kanals gesteuert. Dies schafft eine effektive und vorhersagefähige Art der Steuerung der Leistung des benachbarten Kanals und des übernächsten Kanals.

Als ein Beispiel beträgt für das IS-95 zellulare CDMA-System die Spezifikationsbegrenzung für die Leistung des benachbarten Kanals -42 dBc. Der Kreuzungspunkt 150 (Fig. 4), an dem die Leistung des benachbarten Kanals die Spezifikationsbe grenzung schneidet, entspricht einem während einer endlichen Zeitperiode ermittelten maximalen unverzögerten Spitzen- Mittelwert-Verhältnis von ungefähr 2,6 dB (wie durch die gestrichelte Linie 152 gezeigt ist). Somit wird für einen Sender, der einen Leistungsverstärker verwendet, der die DUT 44 enthält, das während einer endlichen Zeitperiode ermittelte maximale unverzögerte Spitzen-Mittelwert- Verhältnis bei ungefähr 2,6 dB aufrechterhalten, um sowohl die Leistung des benachbarten Kanals als auch die Leistung des übernächsten Kanals innerhalb der Spezifikation zu halten. Um einen gewissen Spielraum zu schaffen, kann die Leistungsverstärkerschaltung das Periodenverhältnis des während einer endlichen Zeitperiode ermittelten maximalen unverzögerten Spitzen-Mittelwert-Verhältnisses bei 2,8 dB oder 3 dB aufrechterhalten.

Fig. 5 ist ein Blockschaltbild einer Leistungsverstärker schaltung 300 zur Verwendung im Sender 16 (Fig. 1). Die Leistungsverstärkerschaltung 300 enthält einen Leistungsver stärker 172, der über den RF-Koppler 176 und den Hüllkurven detektor 178 mit dem Spitzen-Mittelwert-Detektor 180 verbunden ist. Der Spitzen-Mittelwert-Detektor 180 ist mit der Steuereinheit 181 verbunden. Die Steuereinheit 181 ist über die Spannungssteuerungsschaltung 182 mit dem Versor gungsanschluß 186 des Leistungsverstärkers 172 verbunden. Die Steuereinheit 181 enthält einen Komparator 202, der mit einem Digitale/Analog-Wandler (DAC) 204 verbunden ist.

Der Spitzen-Mittelwert-Detektor 180 enthält einen Analog/ Digital-Wandler (ADC) 192, der mit einer Mittelwertabtast schaltung 183 und einer Spitzenwertabtastschaltung 185 verbunden ist. Die Spitzenwertabtastschaltung ist mit einer Schaltung 189 des mittleren Spitzenwerts verbunden und die Schaltung des mittleren Spitzenwerts ist mit einer Logarith musschaltung 191 verbunden. Die Logarithmusschaltung 191 speist eine Quotientenschaltung 193. Die Mittelwertabtast schaltung 183 ist mit einer Logarithmusschaltung 187 verbunden und die Logarithmusschaltung speist die Quotienten schaltung 193.

Ein moduliertes RF-Eingangssignal wird über den Eingang 170 an den Leistungsverstärker 172 angelegt. Der Leistungsver stärker 172 erzeugt am Ausgang 174 ein verstärktes Signal. Ein Teil des verstärkten Signals wird über den Koppler 176 an den Hüllkurvendetektor 178 geschaltet.

Der Hüllkurvendetektor 178 dient dazu, das RF-Trägersignal aus dem verstärkten Signal zu entfernen.

Das resultierende Signal wird an den Spitzen-Mittelwert- Detektor 180 angelegt. Der Spitzen-Mittelwert-Detektor 180 berechnet einen mittleren Pegel (z. B. eine mittlere Leistung) des verstärkten Signals während einer vorgegebenen Zeitpe riode. Der Spitzen-Mittelwert-Detektor erfaßt außerdem die Spitzenpegel des verstärkten Signals, um einen Mittelwert aller Spitzenwerte zu berechnen, die in die gleiche Zeitperiode fallen. Der Spitzen-Mittelwert-Detektor 180 erzeugt auf der Leitung 196 ein Signal, das eine Anzeige des mittleren Spitzen-Mittelwert-Verhältnisses während der vorgegebenen Zeitperiode ist.

Der ADC 192 tastet das Signal schnell genug ab, um eine genaue Anzeige der momentan erfaßten, durch den Hüllkurven detektor erzeugten Spannung zu erreichen. Das digitale Signal, das durch den ADC 192 erzeugt wird, wird an die Mittelwertabtastschaltung 183 und an die Spitzenwertabtast schaltung 185 angelegt.

Die Mittelwertabtastschaltung 183 enthält konventionelle getaktete logische Schaltungseinrichtungen, um verschiedene Abtastungen, die durch den ADC 192 erzeugt werden, zu berechnen und daraus den Mittelwert zu bilden. Die Mittel wertabtastschaltung 183 kann beispielsweise den Mittelwert von zwanzig Abtastungen berechnen, und da jede nachfolgende Abtastung durch den ADC 192 erzeugt wird, aktualisiert die Mittelwertabtastschaltung 183 den Mittelwert.

Ein Signal, das eine Darstellung des mittleren Pegels ist, wird an die konventionelle Logarithmusschaltung 187 angelegt, um den Logarithmus des mittleren Pegels zu bilden. Der Logarithmuswert wird als ein Eingang an die Quotientenschal tung 193 angelegt.

Die Spitzenwertabtastschaltung 185 enthält konventionelle getaktete logische Schaltungseinrichtungen, um die Spitzenpe gel der digitalen Abtastungen zu erfassen. Die Schaltung des mittleren Spitzenwerts enthält außerdem konventionelle getaktete logische Schaltungseinrichtungen, um einen Mittelwert der Spitzenpegel während einer vorgegebenen Anzahl von Abtastungen zu berechnen. Anders ausgedrückt berechnet die Spitzenwertabtastschaltung 185 einen Mittelwert der Spitzenpegel während einer vorgegebenen Zeitperiode.

Ein Signal, das eine Darstellung des mittleren Spitzenpegels ist, wird an die konventionelle Logarithmusschaltung 191 angelegt, um den Logarithmus des mittleren Spitzenpegels zu bilden. Der Logarithmuswert wird als zweiter Eingang an die Quotientenschaltung 193 angelegt. Die Quotientenschaltung 193 ist eine konventionelle getaktete logische Schaltungseinrich tung, um ein mittleres Spitzen-Mittelwert-Verhältnis des verstärkten Signals während einer vorgegebenen Zeitperiode zu erzeugen.

Der Spitzen-Mittelwert-Detektor 180 erzeugt auf der Leitung 196 ein Signal, das das mittlere Spitzen-Mittelwert- Verhältnis der Leistung während einer vorgegebenen Zeitpe riode darstellt. Die Steuereinheit 181 dient zum Einstellen der Versorgungsspannung für den Leistungsverstärker 172 in Reaktion auf die Anzeige des Spitzenleistungspegels und des mittleren Leistungspegels, um zu veranlassen, daß die Versorgungsspannung sinkt, wenn ein mittleres Spitzen- Mittelwert-Verhältnis des verstärkten Signals über ein gewünschtes mittleres Spitzen-Mittelwert-Verhältnis ansteigt, und um zu veranlassen, daß die Versorgungsspannung ansteigt, wenn das mittlere Spitzen-Mittelwert-Verhältnis unter das gewünschte mittlere Spitzen-Mittelwert-Verhältnis absinkt. Die Steuereinheit 181 veranlaßt den Leistungsverstärker 171, das mittlere Spitzen-Mittelwert-Verhältnis im wesentlichen gleich dem gewünschten mittleren Spitzen-Mittelwert- Verhältnis zu halten.

Somit wird das resultierende mittlere Spitzen-Mittelwert- Verhältnis, den der Spitzen-Mittelwert-Detektor 180 berechnet, über die Leitung 196 an den Komparator 202 angelegt. Außerdem wird ein Sollwert des gewünschten mittleren Spitzen-Mittelwert-Verhältnisses an den Komparator 202 angelegt. Der Sollwert wird über den ersten Sollwertein gang 198 an den Komparator 202 angelegt.

Der Komparator 202 erzeugt ein Signal, das eine Darstellung der Differenz zwischen dem mittleren Spitzen-Mittelwert- Verhältnis und dem gewünschten mittleren Spitzen-Mittelwert- Verhältnis ist. Der Komparator 202 kann beispielsweise ein konventionelles Steuersystem mit proportionalem Integrator enthalten, das in der Technik bekannt ist. Das Signal wird über den DAC 204 in ein analoges Signal umgewandelt und das analoge Steuersignal wird über die Spannungssteuerungsschaltung 182 an den Versorgungsanschluß 186 des Leistungsverstär kers 172 angelegt.

Der DAC 204 steuert die geregelte Spannung am Versorgungsan schluß des Leistungsverstärkers 172 derart, daß die Differenz zwischen dem mittleren Spitzen-Mittelwert-Verhältnis und dem gewünschten mittleren Spitzen-Mittelwert-Verhältnis reduziert wird. Durch Einstellen der Versorgungsspannung für den Leistungsverstärker 172 nähert sich das mittlere Spitzen- Mittelwert-Verhältnis dem gewünschten mittleren Spitzen- Mittelwert-Verhältnis.

Somit erzeugt die Steuereinheit 181 in Reaktion auf die Anzeige des Spitzenleistungspegels und des mittleren Leistungspegels ein Steuersignal. Die Spannungssteuerungs schaltung 182 verarbeitet das Steuersignal, um die Versor gungsspannung zu erzeugen. Die Spannungssteuerungsschaltung 182 umfaßt entweder einen linearen Spannungsregler oder einen getakteten Spannungsregler, wie in der Technik bekannt ist.

Durch das Aufrechterhalten des mittleren Spitzen-Mittelwert- Verhältnisses sichert die Leistungsverstärkungsschaltung 300 außerdem, daß die Leistung des benachbarten Kanals und die Leistung des übernächsten Kanals innerhalb der Spezifikation liegen. Somit wird der Wirkungsgrad des Leistungsverstärkers 172 verbessert, indem die Versorgungsspannung auf ein Minimum eingestellt wird, das notwendig ist, um die richtige Ausgangsleistung zu erzeugen, die trotzdem in die Spezifika tion der Leistung des benachbarten Kanals und des übernäch sten Kanals fällt.

Wie zuvor angemerkt wurde, wird durch die Änderung der Versorgungsspannung zum Leistungsverstärker 172 die Verstärkung des Leistungsverstärkers 172 geändert. Somit ändert sich die Verstärkung des Leistungsverstärkers 172, wenn die Leistungsverstärkungsschaltung 300 die Versorgungs spannung für den Leistungsverstärker 172 ändert, um ein bestimmtes Spitzen-Mittelwert-Verhältnis zu erreichen.

Der Verstärkungsänderung des Leistungsverstärkers 172 kann entgegengewirkt werden, indem der Leistungsverstärkungsschal tung 300 eine zusätzliche Steuerungsschleife hinzugefügt wird. Die zusätzliche Steuerungsschleife enthält eine Schaltung mit veränderlicher Verstärkung, hier einen Verstärker 206 mit veränderlicher Verstärkung, die an den Eingang des Leistungsverstärkers 172 geschaltet ist. Die Steuereinheit 181 steuert eine Verstärkung des Verstärkers 206 mit veränderlicher Verstärkung in Reaktion auf die Anzeige der mittleren Leistung, um zu veranlassen, daß die mittlere Leistung im wesentlichen gleich einer gewünschten mittleren Ausgangsleistung ist.

Der Spitzen-Mittelwert-Detektor 180 berechnet den mittleren Leistungspegel des verstärkten Signals während der vorgegebe nen Zeitperiode. Eine Anzeige der mittleren Leistung wird über die Leitung 210 an einen zweiten Komparator 214 angelegt. Außerdem wird ein Sollwert der gewünschten mittleren Leistung an den zweiten Komparator 214 angelegt. Der Sollwert der mittleren Leistung wird über den zweiten Sollwerteingang 212 an den zweiten Komparator 214 angelegt. Der Sollwert der gewünschten mittleren Leistung ändert sich, wenn sich die gewünschte mittlere Ausgangsleistung ändert und der Sollwert der gewünschten mittleren Leistung wird durch den Steuerblock 20 (Fig. 1) erzeugt. Alternativ kann die Steuereinheit 181 (Fig. 5) ein Abschnitt des Steuerblocks 20 (Fig. 1) sein.

Der zweite Komparator 214 erzeugt ein Differenzsignal, das eine Darstellung der Differenz zwischen der mittleren Ausgangsleistung und der gewünschten mittleren Ausgangsleistung ist. Das Differenzsignal wird an den DAC 216 angelegt und der DAC 216 legt ein Verstärkungssteuerungs signal an den VGA 206 an. Der VGA 206 stellt anschließend seine Verstärkung so ein, daß er sich der gewünschten mittleren Ausgangsleistung nähert. Die veränderliche Verstärkung des VGA 206 kann in einem anderen Abschnitt des RF-Wegs des Senders 16 (Fig. 1) angeordnet sein. Die veränderliche Verstärkung des VGA 206 kann außerdem längs unterschiedlicher Abschnitte des RF-Sendewegs verteilt sein.

Somit kann die Leistungsverstärkungsschaltung eine innere Schleife zur Steuerung des mittleren Spitzen-Mittelwert- Verhältnisses und eine äußere Schleife zur Steuerung des mittleren Ausgangsleistungspegels umfassen. Die äußere Schleife arbeitet schneller als die innere Schleife um zu sichern, daß die gewünschte mittlere Ausgangsleistung aufrechterhalten wird.

Als Beispiel wird die Ausgangsschleife für eine gewünschte mittlere Ausgangsleistung von 20 dBm die Verstärkung des VGA 206 steuern, wobei die Versorgungsspannung für den Leistungs verstärker 172 anfangs auf eine maximale Spannung eingestellt wird. Gemäß Fig. 3 würde der VGA 206 anfangs eine Verstärkung aufweisen, die eine Eingangsleistung zum Leistungsverstärker 172 von -9 dBm schafft, wobei die Versorgungsspannung für den Leistungsverstärker 172 anfangs ungefähr 3,2 V beträgt. Diese Eingangsleistung des Leistungsverstärkers 172 und die Versorgungsspannung sind für die äußere Schleife ausreichend, um die gewünschte Ausgangsleistung von 20 dBm zu erzeugen, sie würde jedoch nicht das gewünschte mittlere Spitzen- Mittelwert-Verhältnis erzeugen. In Fig. 3 beträgt das während einer endlichen Periode ermittelte maximale unverzögerte Spitzen-Mittelwert-Verhältnis bei der anfänglichen. Eingangs leistung des Leistungsverstärkers 172 und der anfänglichen Versorgungsspannung ungefähr 5,2 dB.

Die innere Schleife stellt die Versorgungsspannung für den Leistungsverstärker 172 in der Richtung ein, die notwendig ist, um das gewünschte mittlere Spitzen-Mittelwert-Verhältnis zu erreichen. Wenn die Versorgungsspannung geändert wird, stellt die äußere Schleife ständig die Verstärkung des VGA 206 ein, bis die gewünschte mittlere Ausgangsleistung erreicht ist. Wenn beide Sollwerte erreicht sind, werden die Schleifen verriegelt.

In einer alternativen Ausführung werden die Berechnungen der Spitzenleistung und der mittleren Leistung an Stelle der logischen Schaltungseinrichtung des Spitzen-Mittelwert- Detektors 180 von Fig. 5 entweder mit einem Mikroprozessor oder mit einem digitalen Signalprozessor (nicht gezeigt) durchgeführt. In einer weiteren alternativen Ausführung kann eine analoge Schaltungseinrichtung (nicht gezeigt) unmittel bar nach dem Hüllkurvendetektor 178 (Fig. 5) verwendet werden, um die mittlere Spitzenleistung und die mittlere Leistung zu erfassen, wie in der Technik bekannt ist. Diese erfaßten Pegel werden anschließend an die ADC-Schaltungsein richtung angelegt und das Spitzen-Mittelwert-Verhältnis kann berechnet werden.

Fig. 6 ist eine abgetastete Signalform, die ein Signal zeigt, das einen Mittelwert, der durch die horizontale Zeitachse 230 angezeigt ist, und ein maximales unverzögertes Spitzen- Mittelwert-Verhältnis 232 von 5,2 dB aufweist. Das gewünschte mittlere Spitzen-Mittelwert-Verhältnis 234 beträgt ungefähr 2,6 dB (um die Spezifikationen der Leistung des benachbarten Kanals und der Leistung des übernächsten Kanals zu erfüllen). In der erläuterten Ausführung beträgt die vorgegebene Zeitperiode, während der das mittlere Spitzen-Mittelwert- Verhältnis berechnet wird, 100 Mikrosekunden. Andere Zeitperioden können verwendet werden. Alle unverzögerten Spitzenwerte in der vorgegebenen Zeitperiode werden erfaßt und verwendet, um das während der vorgegebenen Zeitperiode ermittelte Spitzen-Mittelwert-Verhältnis zu berechnen.

Fig. 7 zeigt ein Verfahren zum Verstärken eines RF-Signals. Das Verfahren beginnt im Block 250 und im Block 251 wird die gewünschte mittlere Ausgangsleistung erhalten. Im Block 252 verstärkt ein Leistungsverstärker das RF-Signal, um ein verstärktes Signal zu erzeugen. Im Block 254 wird eine mittlere Ausgangsleistung des verstärkten Signals erfaßt, im Block 256 werden die Spitzenpegel des verstärkten Signals erfaßt und es wird ein Mittelwert der Spitzenpegel berechnet.

Im Block 258 wird ein während einer Zeitperiode ermitteltes mittleres Spitzen-Mittelwert-Verhältnis des verstärkten Signals berechnet. Das mittlere Spitzen-Mittelwert-Verhältnis kann während einer Zeitperiode oder während einer endlichen Anzahl von Spitzenpegeln (z. B. abgetastete Spitzenpegel) ermittelt werden. Alternativ wird wie im Testsystem von Fig. 2 ein maximales Spitzen-Mittelwert-Verhältnis verwendet. Nochmals weiterhin kann das Spitzen-Mittelwert-Verhältnis ein während einer vorgegebenen Anzahl von Spitzenpegeln ermitteltes maximales Spitzen-Mittelwert-Verhältnis sein.

Wenn im Entscheidungsblock 260 das mittlere Spitzen- Mittelwert-Verhältnis über einen vorgegebenen Pegel ansteigt, wird im Block 262 die Versorgungsspannung für den Leistungs verstärker gesenkt. Wenn im Entscheidungsblock 164 das mittlere Spitzen-Mittelwert-Verhältnis unter einen vorgegebe nen Pegel sinkt, wird im Block 266 die Versorgungsspannung für den Leistungsverstärker angehoben.

Wenn die mittlere Ausgangsleistung im Entscheidungsblock 268 nicht im wesentlichen gleich einer gewünschten mittleren Ausgangsleistung ist, wird im Block 270 die mittlere Leistungsamplitude des RF-Signals eingestellt, um ein verstärktes Signal mit der gewünschten mittleren Leistung zu erzeugen. Die mittlere Amplitude wird eingestellt, indem die Verstärkung der Schaltung mit veränderlicher Verstärkung, die dem Leistungsverstärker vorangeht, variiert wird.

Wenn im Entscheidungsblock 272 die Verstärkung des RF-Signals beendet ist (wenn z. B. die Übertragung des RF-Signals über einen Sender beendet ist), endet das Verfahren im Block 274. Wenn die Verstärkung des RF-Signals nicht beendet ist, setzt sich das Verfahren im Block 251 fort.

Die Versorgung wird eingestellt, bis das mittlere Spitzen- Mittelwert-Verhältnis im wesentlichen gleich einem vorgegebe nen Pegel ist, und die Verstärkung der Schaltung mit veränderlicher Verstärkung wird variiert, bis die gewünschte mittlere Ausgangsleistung erreicht ist. Für eine bestimmte gewünschte mittlere Ausgangsleistung werden deswegen die Schritte des Einstellens der Versorgungsspannung und des Variierens der Verstärkung mehrmals ausgeführt bis die Ziele erreicht sind.

Die voranstehende Beschreibung der bevorzugten Ausführungen wurde geschaffen, um jeden Fachmann zu befähigen, die Leistungsverstärkungsschaltung mit Versorgungseinstellung herzustellen oder zu verwenden. Fachmännern werden leicht zahlreiche Modifikationen dieser Ausführungen erscheinen und die hier definierten ungeschützten Prinzipien können ohne Verwendung einer erfinderischen Gabe auf andere Ausführungen angewendet werden. Beispielsweise berechnet der Spitzen- Mittelwert-Detektor 180 (Fig. 5) das mittlere Spitzen- Mittelwert-Verhältnis. Alternativ kann die Steuereinheit 181 (Fig. 5) das mittlere Spitzen-Mittelwert-Verhältnis berechnen.

Außerdem kann die Leistungsverstärkungsschaltung 300 (Fig. 5) in tragbaren Funktelefonen in zellularen Systemen verwendet werden, die auf IS-136 Zeit-Mehrfachzugriff (TDMA), IS-95 CDMA und zukünftigen Generationen der zellularen Telefonie basieren. Noch allgemeiner kann die Leistungsverstärkungs schaltung 300 für Funktelefone verwendet werden, die lineare Modulationsschemen verwenden, wie etwa Phasenumtastung (PSK) und Quadratur-Amplitudenmodulation (QAM), bei der das Eingangssignal eine amplitudenmodulierte Hüllkurve aufweist. Die Leistungsverstärkungsschaltung kann bei Betriebsfrequen zen und Ausgangsleistungen verwendet werden, die sich von jenen unterscheiden, die in der erläuterten Ausführung vorgegeben sind.

In einer weiteren alternativen Ausführung verwendet die Leistungsverstärkungsschaltung die innere Schleife, um das mittlere Spitzen-Mittelwert-Verhältnis des verstärkten Signals lediglich für einen Abschnitt des dynamischen Bereichs des Senders zu steuern. Das mittlere Spitzen- Mittelwert-Verhältnis (und letztendlich die Leistung des benachbarten Kanals und die Leistung des übernächsten Kanals) kann beispielsweise lediglich für einen oberen Abschnitt des gesamten dynamischen Bereichs der mittleren Ausgangsleistung gesteuert werden.

In einer nochmals weiteren Ausführung stellt die Leistungs verstärkungsschaltung die Versorgungsspannung gemäß einer anderen Art der Bestimmung der Differenz zwischen der Spitzenleistung und der mittleren Leistung während einer vorgegebenen Zeitperiode ein. Im speziellen erfaßt ein Spitzen-Mittelwert-Detektor, der mit einem Ausgang des Leistungsverstärkers verbunden ist, einen Spitzenpegel des verstärkten Signals während einer vorgegebenen Zeitperiode und einen mittleren Pegel des verstärkten Signals während der vorgegebenen Zeitperiode. Der Spitzen-Mittelwert-Detektor schafft eine Anzeige einer Differenz zwischen dem Spitzenpe gel und dem mittleren Pegel. Dies ist der Bestimmung des während einer endlichen Zeitperiode ermittelten maximalen unverzögerten Spitzen-Mittelwert-Verhältnisses ähnlich, die im experimentellen Prüfsystem von Fig. 2 verwendet wird. Eine Detektorschaltungseinrichtung, die zu der in Fig. 5 gezeigten ähnlich ist, kann für die Differenzbestimmung verwendet werden. Außerdem kann zur Bestimmung des Spitzen-Mittelwert- Verhältnisses die Detektorschaltungseinrichtung verwendet werden, die in der anhängigen US-Patentanmeldung mit der Serien-Nr. . . . (Docket Nr. CS90025) offenbart ist, die gleichzeitig durch Klomsdorf u. a. mit dem Titel "POWER AMPLIFYING CIRCUIT WITH LOAD ADJUST FOR CONTROL ADJACENT AND ALTERNATE CHANNEL POWER" eingereicht wurde. Eine Steuerein heit stellt eine Versorgungsspannung für einen Leistungsver stärker in Reaktion auf die Differenz zwischen dem Spitzenpe gel und dem mittleren Pegel derart ein, daß die Versorgungsspannung zum Absinken veranlaßt wird, wenn die Differenz zwischen dem Spitzenpegel und dem mittleren Pegel über einen vorgegebenen Pegel ansteigt, und daß die Versorgungsspannung zum Ansteigen veranlaßt wird, wenn die Differenz zwischen dem Spitzenpegel und dem mittleren Pegel unter einen vorgegebenen Pegel absinkt. Somit veranlaßt die Steuereinheit den Leistungsverstärker, die Differenz zwischen dem Spitzenpegel und dem mittleren Pegel im wesentlichen gleich einem vorgegebenen Pegel zu halten.

Die Leistungsverstärkungsschaltung schafft eine sehr effektive Art der Verbesserung des Wirkungsgrads eines Leistungsverstärkers, wobei gleichzeitig die notwendige Effizienz der Leistung des benachbarten Kanals und der Leistung des übernächsten Kanals aufrechterhalten wird. Diese Effizienz wird durch das Einstellen der Versorgungsspannung erreicht, um den Leistungsverstärker näher an der Sättigung zu betreiben. Die Leistung des benachbarten Kanals und des übernächsten Kanals kann aus der Senderschaltungseinrichtung resultieren, die dem Leistungsverstärker im Sendeweg vorangeht. Außerdem kann der Leistungsverstärker zur gesamten Leistung des benachbarten Kanals und des übernächsten Kanals beitragen.

Die Leistungsverstärkungsschaltung dient zur effektiven Steuerung der Leistung des benachbarten Kanals und des übernächsten Kanals, die durch einen Sender eines tragbaren Funktelefons erzeugt wird. Die Leistungsverstärkungsschaltung dient außerdem zur Steuerung der Leistung des benachbarten Kanals und des übernächsten Kanals, um Bauelementabweichun gen, Temperaturabweichungen, Lastimpedanzabweichungen und Frequenzabweichungen zu kompensieren, die in tragbaren Funktelefonen vorhanden sind.

Claims

1. Leistungsverstärkungsschaltung (300), mit:
einem Leistungsverstärker (172) zum Verstärken eines Eingangssignals, um ein verstärktes Signal zu erzeugen; und
einem Spitzen-Mittelwert-Detektor (180), der mit einem Ausgang des Leistungsverstärkers (172) verbunden ist, wobei der Spitzen-Mittelwert-Detektor (180) Spitzenpe gel des verstärkten Signals und einen mittleren. Pegel des verstärkten Signals erfasst und eine Anzeige der Spitzenpegel und eine Anzeige des mittleren Pegels zur Verfügung stellt;
wobei die Leistungsverstärkungsschaltung (300) gekenn zeichnet ist durch
eine Steuereinheit (181), die mit dem Spitzen-Mittel wert-Detektor (180) und mit dem Leistungsverstärker (172) verbunden ist, wobei die Steuereinheit (181) die Anzeige der Spitzenpegel und die Anzeige des mittleren Pegels empfängt und eine Versorgungsspannung für den Leistungsverstärker (172) einstellt, wobei die Versor gungsspannung erniedrigt wird, wenn das Spitzen- Mittelwert-Verhältnis des verstärkten Signals über einen vorgegebenen Pegel ansteigt, und die Versorgungs spannung angehoben wird, wenn das Spitzen-Mittelwert- Verhältnis des verstärkten Signals unter den vorgegebe nen Pegel absinkt.

2. Leistungsverstärkungsschaltung (300) nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (181) die Versorgungsspannung für den Leistungsverstärker (172) ein stellt, um die Versorgungsspannung zu erniedrigen, wenn ein mittleres Spitzen-Mittelwert-Verhältnis des ver stärkten Signals über ein gewünschtes mittleres Spitzen- Mittelwert-Verhältnis ansteigt, und um die Versorgungs spannung anzuheben, wenn das mittlere Spitzen-Mittelwert- Verhältnis des verstärkten Signals unter das gewünschte mittlere Spitzen-Mittelwert-Verhältnis absinkt.

3. Leistungsverstärkungsschaltung (300) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (181) den Leistungsverstärker (172) so steuert, dass das mittlere Spitzen-Mittelwert-Verhältnis gleich dem gewünschten mittleren Spitzen-Mittelwert-Verhältnis gehal ten wird.

4. Leistungsverstärkungsschaltung (300) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das mittlere Spitzen-Mittel wert-Verhältnis ein Verhältnis eines Mittelwerts der Spit zenpegel des verstärkten Signals zum mittleren Pegel des verstärkten Signals während einer vorgegebenen Zeitperiode enthält.

5. Leistungsverstärkungsschaltung (300) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Spitzen-Mittelwert-Detek tor das mittlere Spitzen-Mittelwert-Verhältnis berechnet.

6. Leistungsverstärkungsschaltung (300) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (181) das mittlere Spitzen-Mittelwert-Verhältnis berechnet.

7. Verfahren zum Verstärken eines Hochfrequenz-(RF)-Sig nals, umfassend:
Verstärken (252) des RF-Signals mit einem Leistungsver stärker, um ein verstärktes Signal zu erzeugen;
Erfassen (254, 256) eines mittleren Ausgangspegels und von Spitzenpegeln des verstärkten Signals; und
Berechnen (258) eines Spitzen-Mittelwert-Verhältnisses des verstärkten Signals;
gekennzeichnet durch
Absenken (262) einer Versorgungsspannung für den Leis tungsverstärker, wenn das Spitzen-Mittelwert-Verhältnis über einen vorgegebenen Pegel ansteigt; oder
Anheben (266) der Versorgungsspannung für den Leis tungsverstärker, wenn das Spitzen-Mittelwert-Verhältnis unter einen vorgegebenen Pegel absinkt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch das Einstellen (268) einer mittleren Amplitude des RF- Signals, um das verstärkte Signal mit einer gewünschten mittleren Leistung zu erzeugen.

9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Spitzen-Mittelwert-Verhältnis während einer Zeitpe riode oder während einer Anzahl von Spitzenpegeln ein ma ximales Spitzen-Mittelwert-Verhältnis enthält.

10. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Spitzen-Mittelwert-Verhältnis während einer Zeit periode oder während einer Anzahl von Spitzenpegeln ein mittleres Spitzen-Mittelwert-Verhältnis enthält.