Querverweis auf in Bezug genommene Anmeldung
Diese Anmeldung bezieht sich auf die anhängigen US-Patentan
meldungen mit der Serien-Nr. . . . (Docket Nr. CS10069), die
gleichzeitig durch Alberth u. a. mit dem Titel "LOAD ENVELOPE
FOLLOWING AMPLIFIER SYSTEM" eingereicht wird, mit der Serien-
Nr. . . . (Docket Nr. CS10158), die gleichzeitig durch David
Schlueter mit dem Titel "POWER AMPLIFYING CIRCUIT WITH SUPPLY
ADJUST TO CONTROL ADJACENT AND ALTERNATE CHANNEL POWER"
eingereicht wird, 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
mit der Serien-Nr. . . . (Docket Nr. CS90026), die gleichzeitig
durch Alberth u. a. mit dem Titel "LOAD ENVELOPE ELIMINATION
AND RESTORATION AMPLIFIER SYSTEM" eingereicht wird.
Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Leistungsver
stärkersystem mit hohem Wirkungsgrad. Diese Erfindung bezieht
sich insbesondere auf einen Leistungsverstärker mit einem
Netzwerk mit veränderlicher Impedanz, das mit einem Ausgang
des Leistungsverstärkers verbunden ist.
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 ver
braucht, ist der Wirkungsgrad des Leistungsverstärkers.
Dieser Wirkungsgrad kann beispielsweise der Wirkungsgrad
bezüglich der Leistung sein. Für Leistungsverstärker, die
bipolare Einrichtungen verwenden, ist der Kollektorwirkungs
grad ein weiterer Effektivitätsparameter. Für FET-gestützte
Leistungsverstärker ist der Drainwirkungsgrad ein zusätzli
cher Parameter, der verwendet wird, um den Wirkungsgrad des
Verstärkers zu kennzeichnen.
Es ist versucht worden, den Wirkungsgrad von Leistungsver
stärkern durch Variieren der am Leistungsverstärker
bereitgestellten Lastimpedanz zu erhöhen. US-Patent
Nr. 5.673.001 (hier nachfolgend mit '001 bezeichnet) zeigt
verschiedene Beispiele der Lastschaltung. In einer ersten
Ausführung werden das Hochfrequenz-(RF)Eingangssignal und
das RF-Ausgangssignal abgetastet. Eine Steuerschaltung bildet
auf Grundlage des Vergleichs zwischen Ein- und Ausgangssignal
ein Steuersignal. Ein spannungsveränderlicher Kondensator
(VVC) am Ausgang des Leistungsverstärkers wird in Reaktion
auf das Steuersignal verändert, um den Arbeitspunkt des
Leistungsverstärkers näher zu einem Arbeitspunkt mit
maximalem Wirkungsgrad zu verschieben.
In einer zweiten Ausführung des Standes der Technik wird
lediglich ein abgetasteter Abschnitt des RF-Ausgangssignals
verwendet, um das Laststeuersignal zur Steuerung des VVC am
Leistungsverstärkerausgang zu erzeugen. Es wird wiederum eine
Abtastung der Leistung des Ausgangssignals verwendet, um die
durch den VVC bereitgestellte Impedanz zu steuern.
In einer dritten Ausführung des Standes der Technik wird eine
Sättigungserfassungsschleife verwendet. In zellularen
Systemen gibt es im Sender typischerweise eine Steuerschleife
der Ausgangsleistung und die Ausgangsleistung wird über einen
Bereich von Ausgangsleistungen verändert. Wenn sich die
Mobileinheit beispielsweise nahe an der Basisstation
befindet, muß die Mobileinheit keine große Ausgangsleistung
übertragen. In der dritten Ausführung des Standes der Technik
wird die Ausgangssignalleistung gemessen, um das Steuersignal
zu bilden. Die Spannung des Steuersignals wird mit der
Versorgungsspannung verglichen, und wenn die Steuersignal
spannung in einem im voraus definierten Bereich der
Versorgungsspannung liegt, ist die Impedanz des VVC
eingestellt. Ohne diese Sättigungserfassungsschleife könnte
das VVC-Netzwerk eine Impedanz mit hohem Wirkungsgrad
einstellen, könnte die Impedanz jedoch auch auf einen solchen
Wert einstellen, für den der PA (Leistungsverstärker) die
benötigte Ausgangsleistung nicht liefern kann. Somit könnte
der VVC eine Impedanz am Leistungsverstärkerausgang
bereitstellen, die verursacht, daß der Leistungsverstärker
bei einer Ausgangsleistung gesättigt ist, die geringer als
die gewünschte Ausgangsleistung ist.
Die beschriebenen Ausführungen des Standes der Technik sind
für Modulationsschemen mit konstanter Hüllkurve sehr
nützlich, wie etwa im fortschrittlichen Mobiltelefonsystem
(AMPS) oder bei der Gauß'schen Minimalphasenumtastung (GMSK-
Modulationsverfahren) im digitalen zellularen GSM-(Gruppe
spezieller Mobiltelefone)Telefonsystem. Andere digitale
zellulare Telefonsysteme verwenden jedoch Modulationsschemen,
die im Gegensatz zu einer konstanten Hüllkurve eine Hüllkurve
mit Amplitudenmodulation (AM) aufweisen, die auf das RF-
modulierte Signal aufgeprägt ist.
Der Interim-Standard (IS-Vorläufiger Standard) 136 für
zellulare Telefone verwendet beispielsweise Zeit-Mehrfachzu
griff (TDMA) und erfordert π/4-Differential-Quadratur-
Phasenumtastung (DQPSK) und der Standard (IS-95) für
zellulare Telefone verwendet Code-Mehrfachzugriff (CDMA) und
erfordert Versatz-QPSK (OQPSK). Ein nochmals weiteres System
für zellulare Telefone verwendet Quadratur-Amplitudenmodula
tion (QAM), die ebenfalls auf dem RF-modulierten Signal eine
AM-Hüllkurve aufweist.
Das System des Standes der Technik vertraut auf Echtzeitmes
sungen, um die Lastimpedanz als eine Funktion der Ausgangs
leistung zu verändern. Dies ist bei linearen Modulationssche
men ungeeignet. Die Systeme des Standes der Technik
berücksichtigen die Leistung des benachbarten Kanals (ACP),
die durch den Leistungsverstärker übertragen wird, nicht. In
Systemen, die lineare Modulation verwenden, wird der
Leistungsverstärker einen zu großen Betrag der ACP übertra
gen, wenn der Leistungsverstärker die AM-Hüllkurve nicht
genau reproduziert. Das Funktelefon, das den Leistungsver
stärker verwendet, würde dann nicht den Anforderungen des
zellularen Standards bezüglich ACP genügen. Somit stellt der
Stand der Technik die Lastimpedanz auf der Grundlage von
Echtzeitmessungen ein. Dies ist eine einfache Lasteinstel
lung, die den Wirkungsgrad der Leistung des benachbarten
Kanals nicht berücksichtigt.
Außerdem schaffen Systeme zur Impedanzsteuerung mit
geschlossener Regelschleife nicht die besten Impedanzen für
alle Abweichungen der Betriebsfrequenz und der Ausgangs
leistung. Dies ist der Fall, da der Algorithmus zur Steuerung
der VVC-Schaltung dahingehend relativ einfach ist, daß auf
Grundlage einer Erfassung der Ausgangsleistung eine einfache
Aufwärtsrichtung oder Abwärtsrichtung zur VVC-Schaltung
geführt wird. Bauelementabweichungen der Schaltungseinrich
tung des Leistungsverstärkers, die in jedem Funktelefon
verwendet wird, kann außerdem den Wirkungsgrad des Leistungs
verstärkers reduzieren.
Dementsprechend gibt es einen Bedarf an einem System zur
Lasteinstellung eines Leistungsverstärkers mit genauerer und
umfassender Steuerung der Impedanzen, die am Leistungsver
stärkerausgang durch das Netzwerk mit veränderlicher Impedanz
bereitgestellt werden. Es gibt ferner einen Bedarf an einem
System zur Lasteinstellung, um Bauelementabweichungen
auszugleichen. Es gibt ferner einen Bedarf, das Netzwerk mit
veränderlicher Impedanz in einer solchen Weise zu steuern,
die die vom Leistungsverstärker übertragene Leistung des
benachbarten Kanals steuert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Fig. 1 ist ein Blockschaltbild eines Funktelefons, das einen
Empfänger und einen Sender aufweist;
Fig. 2 ist ein System zur Lasteinstellung eines Leistungs
verstärkers, das einen Abschnitt des Senders von
Fig. 1 bildet;
Fig. 3 ist eine grafische Darstellung des digitalen
Steuerworts gegenüber der Frequenz für eine Vielzahl
von Leistungspegeln, wobei das digitale Steuerwort
zur Steuerung des System zur Lasteinstellung von
Fig. 2 dient;
Fig. 4 ist eine grafische Darstellung des digitalen
Steuerworts als eine Funktion der Frequenz und der
Versorgungsspannung;
Fig. 5 ist ein Smith-Diagramm, das zeigt, wie die Impedanz
des Netzwerks mit veränderlicher Impedanz als eine
Funktion des digitalen Steuerworts variiert;
Fig. 6 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Bestimmen
der verschiedenen Steuerwerte, die im Speicher des
Systems zur Lasteinstellung von Fig. 2 gespeichert
sind;
Fig. 7 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Steuern
des Netzwerks mit veränderlicher Impedanz des Systems
zur Lasteinstellung in Fig. 2;
Fig. 8 zeigt ein Netzwerk mit veränderlicher Impedanz, das
verwendet werden kann, um am Leistungsverstärker des
Systems zur Lasteinstellung von Fig. 2 verschiedene
Impedanzen bereitzustellen; und
Fig. 9 zeigt eine zweite Ausführung des Netzwerks mit
veränderlicher Impedanz.
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 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 Frequenzsteuerung,
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 Funktelefon 12 ist über ein vorgegebenes Band von
Frequenzen 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.
Fig. 2 ist ein System 200 zur aktiven Lasteinstellung eines
Leistungsverstärkers (PA), das einen Abschnitt des Senders 16
von Fig. 1 bildet. Das System 200 zur aktiven Lasteinstellung
enthält ein Bauelement mit veränderlicher Verstärkung, hier
einen Verstärker 30 mit veränderlicher Verstärkung (VGA), der
mit einem Leistungsverstärker 32 verbunden ist. Ein Netzwerk
36 mit veränderlicher Impedanz ist mit dem Ausgang 33 des
Leistungsverstärkers 32 verbunden. Optional kann zwischen den
Leistungsverstärker 32 und das Netzwerk 36 mit veränderlicher
Impedanz eine Schaltung 34 zur statischen Anpassung eingefügt
sein. Diese statische Anpassung kann verschiedene Schaltungs
einrichtungen zur RF-Anpassung enthalten, die in der Technik
bekannt sind, um am Ausgang 33 des Leistungsverstärkers 32
eine Zwischenumformung der Impedanz zu schaffen. Dies kann
beispielsweise verwendet werden, um den Impedanzpegel vom
Ausgang 33 des Leistungsverstärkers 32 anzuheben, um die
Effekte des Gütefaktors des Netzwerks 36 mit veränderlicher
Impedanz zu reduzieren.
Eine Verarbeitungsschaltung 38 ist mit einem Laststeuerungs-
Digital/Analog-Wandler (DAC) 42 verbunden und der Laststeue
rungs-DAC 42 ist mit einer Pegelumsetzschaltung 44 verbunden.
Die Pegelumsetzschaltung 44 ist mit dem Netzwerk 36 mit
veränderlicher Impedanz verbunden.
Der Steuerblock 20 (Fig. 1) enthält eine Ausgangsleistungs
steuerungsschaltung (nicht gezeigt) zum Erzeugen eines
Signals der automatischen Ausgangssteuerung (AOC), das
ebenfalls als Sendeleistungsbefehl bezeichnet wird, wie in
der Technik bekannt ist. Das AOC-Signal wird an den VGA-
Steuereingang 50 angelegt, um die Verstärkung des VGA 30
einzustellen. Durch Variieren der Verstärkung des VGA 30 kann
das Funktelefon 12 seine mittlere gesendete Ausgangsleistung
variieren (und somit die mittlere Amplitude des modulierten
Signals).
In einer alternativen Ausführung ist der VGA 30 ein
mehrstufiger Verstärker mit veränderlicher Verstärkung, so
daß mehrere Stufen der Verstärkung geändert werden können.
Die mehreren Verstärkungsstufen mit veränderlicher Verstär
kung können außerdem über verschiedene Abschnitte des
Sendewegs verteilt sein. Ferner kann zumindest ein Teil der
benötigten veränderlichen Verstärkung durch die Verwendung
eines veränderlichen Dämpfungsglieds an Stelle eines
Verstärkers mit veränderlicher Verstärkung erreicht werden,
wie in der Technik bekannt ist.
Der Steuerblock 20 kann das AOC-Signal in Reaktion darauf
erzeugen, daß das Funktelefon 12 Messungen der Empfangs
signalstärke ausführt. Der entfernte Sendeempfänger 10 kann
außerdem dem Funktelefon 12 einen Leistungssteuerbefehl
senden und der Steuerblock 20 erzeugt das AOC-Signal
zumindest teilweise in Reaktion auf den Leistungssteuerbefehl
des entfernten Sendeempfängers 12.
Bei linearen Modulationsschemen wird ein RF-moduliertes
Signal mit einer AM-Hüllkurve an den VGA-Eingang 46 angelegt.
Das AOC-Signal, das am VGA-Steuereingang 50 vorhanden ist,
wird veranlassen, daß die VGA-Verstärkung auf einen
bestimmten Wert eingestellt wird. Das durch den VGA 30
erzeugte RF-Signal wird als Leistungsverstärkereingangssignal
zum Leistungsverstärker 32 geschaltet. Der Leistungsverstär
ker 32 erzeugt am Leistungsverstärkerausgang 33 eine
verstärkte Version des Leistungsverstärkereingangssignals.
Das Netzwerk 36 mit veränderlicher Impedanz schafft eine
veränderliche Lastimpedanz am Leistungsverstärkerausgang 33,
um die Lastlinie des Leistungsverstärkers 118 zu verändern.
Dies erhöht den Gesamtwirkungsgrad des Leistungsverstärkers
118 und hat Leistungseinsparungen zur Folge. Für jede
Betriebsfrequenz und Ausgangsleistung stellt das Netzwerk 36
mit veränderlicher Impedanz in Reaktion auf ein auf der
Leitung 60 vorhandenes Laststeuersignal eine Impedanz aus
einer Vielzahl von Impedanzen am Leistungsverstärkerausgang
33 bereit.
Die Verarbeitungsschaltung 38 ist eine Berechnungsschaltung
und kann beispielsweise mit einem DSP, einem Mikroprozessor
oder einem anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis
(ASIC) realisiert sein. Der durch den Steuerblock 20 (Fig. 1)
erzeugte Sendeleistungsbefehl, der in Fig. 2 mit PAVG
bezeichnet ist, wird an den Eingang 56 des Leistungspegels
angelegt. Das Signal des mittleren Leistungspegels enthält
Informationen bezüglich des gewünschten Sendeleistungspegels.
Der Steuerblock 20 (Fig. 1) erzeugt außerdem einen Kanalfre
quenzbefehl, um den Synthesizer 22 (Fig. 1) bezüglich des
Betriebskanals des Funktelefons 12 anzuweisen. Der Kanalfre
quenzbefehl wird außerdem über den Eingang 58 des Frequenzbe
fehls an die Verarbeitungsschaltung 38 angelegt.
Der Speicher 40 dient zur Speicherung einer Vielzahl von
Steuerwerten, die eine Funktion der Ausgangsleistung und der
Betriebsfrequenz des Leistungsverstärkers sind. Der Speicher
40 enthält somit Informationen in Form einer Verweistabelle.
Die Verarbeitungsschaltung 38 ist mit dem Netzwerk 36 mit
veränderlicher Impedanz, mit dem Steuerblock 20 (Fig. 1) und
mit dem Speicher 40 verbunden. Die Verarbeitungsschaltung 38
gewinnt eine Vielzahl von Steuerwerten wieder, die im
Speicher 40 gespeichert sind, und verwendet die Vielzahl von
Steuerwerten, um in Reaktion auf den Sendeleistungsbefehl des
Funktelefons 12 und in Reaktion auf den Kanalfrequenzbefehl
das Laststeuersignal zu erzeugen.
Für einen bestimmten Ausgangsleistungspegel und eine
bestimmte Betriebsfrequenz gibt es eine optimale Lastimpedanz
des Leistungsverstärkers, die verursacht, daß der Leistungs
verstärker 32 den höchsten Wirkungsgrad aufweist. Es gibt
außerdem eine Impedanz, die den Leistungsverstärker 32
veranlaßt, weniger als einen bestimmten Betrag der Ausgangs
leistung des benachbarten Kanals zu erzeugen. Wenn der
Sendeleistungspegel durch Variieren der Verstärkung des VGA
30 geändert wird, muß am Leistungsverstärkerausgang 33 eine
andere optimale Impedanz bereitgestellt werden. Somit muß die
Verarbeitungsschaltung 38 auf der Leitung 60 in Reaktion auf
den gewünschten Sendeleistungspegel und die gewünschte
Betriebsfrequenz ein Laststeuersignal erzeugen.
Die Verarbeitungsschaltung 38 gewinnt somit die Vielzahl der
im Speicher 40 gespeicherten Steuerwerte wieder und verwendet
die Vielzahl der Steuerwerte, um am Ausgang 61 der Verarbei
tungsschaltung ein digitales Laststeuersignal zu erzeugen.
Der Laststeuerungs-DAC 42, der mit der Verarbeitungsschaltung
42 und mit dem Netzwerk 36 mit veränderlicher Impedanz
verbunden ist, wandelt das digitale Laststeuersignal in das
Laststeuersignal um.
In der erläuterten Ausführung ist eine Pegelumsetzschaltung
44 zwischen dem Laststeuerungs-DAC 42 und dem Netzwerk 36 mit
veränderlicher Impedanz eingefügt. Die Pegelumsetzschaltung
44 dient zum Umwandeln des durch den Laststeuerungs-DAC 42
erzeugten analogen Signals auf einen Signalpegel, der zum
Betreiben des Netzwerks mit veränderlicher Impedanz benötigt
wird. Beispielsweise könnte der Spannungspegel des Signals,
das am Ausgang des Laststeuerungs-DAC 42 erzeugt wird,
0-3 Volt betragen. Für einen maximalen dynamischen Bereich
könnte das Netzwerk 36 mit veränderlicher Impedanz eine
Steuerspannung im Bereich von -1,5 Volt bis +1,5 Volt
benötigen. Die Pegelumsetzschaltung wandelt somit das analoge
Signal des Laststeuerungs-DAC 42 in das Laststeuersignal auf
der Leitung 60 um.
Ein Satz von Gleichungen, den die Verarbeitungsschaltung 38
verwendet, um das digitale Steuerwort zu erzeugen, ist in
Tabelle 1 gegeben. Tabelle 1 besitzt eine Spalte für die
Sendeausgangsleistungen, eine Spalte für die Versorgungsspan
nung und eine Spalte für das digitale Laststeuerwort (d. h.
die resultierende Einstellung des Laststeuerungs-DAC). In der
erläuterten Ausführung kann das Funktelefon Leitungspegel
übertragen, die von der maximalen Ausgangsleistung herunter
bis unter 20 dBm reicht. Die maximale Ausgangsleistung
entspricht der maximalen Ausgangsleistung, die ein gegebenes
Funktelefon abgeben kann. Die minimale Sendeleistung beträgt
ungefähr -10 dBm, das Funktelefon sendet jedoch im tatsächli
chen Gebrauch oberhalb von 8 dBm. Weitere Einstellungen der
Sendeleistungspegel können verwendet werden.
Die zweite Spalte der Versorgungsspannung ist ein wahlweises
Merkmal, auf das später eingegangen wird. Die dritte Spalte
entspricht dem Wert der digitalen Laststeuerung für den
Laststeuerungs-DAC 42 (Fig. 2). In der erläuterten Ausführung
ist das digitale Steuerwort zur Steuerung des Laststeuerungs-
DAC 42 ein 8-Bit-Wort. Somit besitzt der Laststeuerungs-DAC
42 256 Zustände und kann für die Laststeuersignale 256
unterschiedliche Werte erzeugen.
Tabelle 1 zeigt, daß für den höchsten Leistungspegel, d. h.
die maximale Leistung, der digitale Laststeuerwert einen Wert
von 0 hat. Dies bedeutet, daß der DAC eine analoge Spannung
ausgibt, die dem DAC-Zustand 0 entspricht. Diese kann etwas
über 0 V oder bei ungefähr 0,1 V liegen. Tabelle 1 zeigt
außerdem, daß das digitale Laststeuerwort für den geringsten
Leistungspegel einen Wert von 255 aufweist, der dem DAC-
Zustand 255 entspricht. Der Ausgangspegel des Laststeuerungs-
DAC 42 kann im Zustand 255 beispielsweise ungefähr 3 V
betragen.
Ausgangsleistungen unterhalb 20 dBm ist lediglich ein
einziges digitales Laststeuerwort zugewiesen, da der
dynamische Bereich des Netzwerks 36 mit veränderlicher
Impedanz bei diesen Leistungspegeln überschritten ist. Das
Netzwerk 36 mit veränderlicher Impedanz stellt in Reaktion
auf das Laststeuersignal verschiedene Impedanzen am
Leistungsverstärker 32 bereit. Die Impedanzen können einer
bestimmten Ausgangsleistung, dem maximalen Wirkungsgrad des
Leistungsverstärkers bei bestimmten Frequenzen und Ausgangs
leistungen und/oder minimaler Leistung des benachbarten
Kanals entsprechen, wenn der Leistungsverstärker eine
bestimmte Ausgangsleistung bei speziellen Frequenzen erzeugt.
Das Netzwerk mit veränderlicher Impedanz kann einen Bereich
aufweisen, der nicht ausreichend ist, um die optimale
Impedanz am Leistungsverstärker bei allen verschiedenen
Frequenzen und Ausgangsleistungen bereitzustellen. Wenn
beispielsweise im Netzwerk mit veränderlicher Impedanz
spannungsveränderliche Kondensatoren (VVC) verwendet werden,
ist der Bereich der veränderlichen Kapazität eines spannungs
veränderlichen Kondensators begrenzt. Deswegen wird dann,
wenn der Bereich des Netzwerks 36 mit veränderlicher Impedanz
überschritten ist, der DAC-Zustand 255 verwendet, um das
Laststeuersignal zu erzeugen.
Für Ausgangsleistungen zwischen 28 dBm und 20 dBm zeigt
Tabelle 1, daß eine Gleichung verwendet wird, um das digitale
Lastsignal zu entwickeln. Zur Einfachheit wird der optionale
Versorgungsspannungsparameter anfangs ignoriert, so daß
lediglich Gleichung (1) benötigt wird. Gleichung (1) besitzt
mehrere Steuerwerte, die vom Speicher 40 aufgerufen werden
müssen, um das digitale Laststeuerwort zu erzeugen. Die
Steuerwerte enthalten Werte für XF, XP und XB0. In Gleichung
(1) sind XF und XP Variable, während XB0 eine Konstante ist.
Die Steuerwerte, die im Speicher 40 gespeichert sind, müssen
bestimmt und anschließend im Speicher gespeichert werden,
bevor das Funktelefon 12 aus der Fabrik ausgeliefert wird.
Die Ableitung der Steuerwerte ist im allgemeinen ein
mehrstufiger Vorgang. Es folgt eine Erklärung, wie die
Steuerwerte abzuleiten sind. Diese Erklärung hilft außerdem
zu erläutern, was die Steuerwerte darstellen und wie sie
verwendet werden.
Für jedes Funktelefon ist auf der Grundlage einer gewählten
Halbleitereinrichtung des Leistungsverstärkers ein Leistungs
verstärkeraufbau entwickelt worden. Die Einrichtung könnte
beispielsweise eine bipolare Einrichtung sein, eine
Feldeffekt-Einrichtung (FET) oder eine Einrichtung mit
Heteroübergang. Wenn der Aufbau entwickelt worden ist, wird
der Aufbau des Leistungsverstärkers über die Ausgangsleistung
und über die Frequenz in Verbindung mit dem Netzwerk 36 mit
veränderlicher Impedanz charakterisiert.
Ein erster Schritt bei der Charakterisierung ist eine
Prozedur zur Anpassung der Leistungsreserve. Diese Kennzeich
nung beinhaltet die Verwendung des Systems 200 zur Lastein
stellung von Fig. 2 ohne Speicher 40 und Verarbeitungsschal
tung 38 (dies kann als ein Testsystem zur Lasteinstellung
bezeichnet werden). Am Systemausgang 48 wird eine festste
hende Last angebracht (z. B. 50 Ω) und der VGA 30 wird so
eingestellt, daß er eine vorgegebene Ausgangsleistung
erzeugt. In der erläuterten Ausführung beträgt die vorgege
bene Ausgangsleistung 28 dBm. Somit wird das AOC-Signal, das
an den VGA-Steuereingang 50 angelegt wird, auf 28 dBm
eingestellt.
Das Testsystem zur Lasteinstellung wird anschließend über
eine Vielzahl von Frequenzen innerhalb des vorgegebenen
Frequenzbandes charakterisiert. In der erläuterten Ausführung
geht das Sendefrequenzband von 824 MHz bis 849 MHz und die
Vielzahl von Frequenzen umfaßt sechs Frequenzen mit jeweils
gleichem Abstand. Die sechs Testfrequenzen lauten somit
824 MHz (Frequenz 1), 829 MHz (Frequenz 2), 834 MHz (Frequenz
3), 839 MHz (Frequenz 4), 844 MHz (Frequenz 5) und 849 MHz
(Frequenz 6). Weitere Unterteilungen der Frequenz können ohne
Gebrauch einer erfinderischen Gabe vorgesehen werden.
Bei 834 MHz wird der Eingang des Laststeuerungs-DAC 42
variiert, bis die Ausgangsleistung 28 dBm beträgt und der
Wirkungsgrad des Leistungsverstärkers maximiert ist. Dieser
Eingang wird als Testwert XF1 bezeichnet. Das gleiche erfolgt
für jede der fünf weiteren Frequenzen, um fünf weitere XF-
Testwerte zu erzeugen. Dieser Schritt wird als Anpassung der
Leistungsreserve bezeichnet, da er den Grad der Variabilität
im Sättigungspegel des Leistungsverstärkers aufgrund von
Veränderungen der Ausgangseinfügungsdämpfung mit der Frequenz
reduziert. Bei Beendigung dieses Schrittes sind sechs XF-
Testwerte erzeugt. Tabelle 2 ist ein Beispiel von experimen
tell bestimmten XF-Testwerten bei 28 dBm Ausgangsleistung für
einen vorgegebenen Aufbau des Leistungsverstärkers.
Die in diesem Schritt bestimmten XF-Werte werden als die
Test-XF-Steuerwerte bezeichnet, da sie lediglich dazu
verwendet werden, um die XP-Steuerwerte zu bestimmen. Wenn
die XP-Steuerwerte für einen Leistungsverstärker/Funktelefon-
Aufbau bestimmt worden sind, werden während der Herstellungs
stufe der Fabrikanpassung für jedes Funktelefon 12 neue XF-
Werte gefunden und im Speicher 40 gespeichert.
Nach dem Finden der Test-XF-Steuerwerte besteht der nächste
Schritt darin, die Versatzwerte zu bestimmen, die den XP-
Steuerwerten entsprechen. Die XP-Steuerwerte sind jene
Versatzwerte, die notwendig sind, um bei einer Vielzahl von
Leistungspegeln, die geringer als 28 dBm sind, den besten
Wirkungsgrad und/oder die beste Effizienz der Leistung des
benachbarten Kanals zu erzeugen. In der erläuterten
Ausführung wird das System zur Lasteinstellung über 3
zusätzliche Ausgangsleistungen charakterisiert, um die XP-
Steuerwerte zu erhalten.
Die erste zusätzliche Ausgancjsleistung beträgt 26 dBm. Der
für diesen Leistungspegel bestimmte XP-Wert wird als XP2
bezeichnet (XP1 besitzt einen Wert von 0, was später
erläutert wird). Somit wird unter Verwendung des Systems zur
Lasteinstellung das AOC-Signal, das an den VGA-Steuereingang
50 angelegt wird, auf 26 dBm eingestellt und die Verstärkung
des VGA 30 wird dementsprechend eingestellt. Das digitale
Steuerwort (das z. B. in den digitalen Laststeuerungs-DAC 42
eingegeben wird) wird variiert; die Ausgangsleistung sowie
entweder der Wirkungsgrad des Leistungsverstärkers 32 oder
die Leistung des benachbarten Kanals oder beide werden
überwacht. Somit wird der Ausgang bei der Vielzahl von
Frequenzen bei 26 dBm aufrechterhalten und es werden entweder
der Wirkungsgrad oder die Leistung des benachbarten Kanals
oder beide optimiert.
Der XP2-Steuerwert, der in diesem Schritt erzeugt wird, ist
ein einzelner Versatzwert, der für jede Frequenz aus der
Vielzahl von Frequenzen verwendet wird. Mit anderen Worten
wird diese Prozedur einen Versatzwert für den 26-dBm-Betrieb
erzielen, der zu jedem der XF-Werte hinzuaddiert wird, die
bei der Einstellung des 28-dBm-Ausgangs bestimmt wurden.
Für jede Frequenz aus der Vielzahl von Frequenzen und bei
26-dBm-Betrieb wird der XP2-Wert zum entsprechenden XF-Wert
dazuaddiert. Somit beträgt bei der Frequenz 1 (890 MHz) das
digitale Steuerwort bei 28 dBm 50. Wenn der Wert von XP2 mit
30 ermittelt wird, beträgt das digitale Steuerwort bei 26 dBm
und bei der Frequenz 1 80. In ähnlicher Weise beträgt das
digitale Steuerwort bei der Frequenz 2 65, so daß das
digitale Steuerwort bei der Frequenz 2 und bei 26 dBm 95
beträgt.
Für die Einstellung der Ausgangsleistung von 28 dBm wird das
digitale Steuerwort für jede Frequenz aus der Vielzahl von
Frequenzen einzeln bestimmt und als ein XF-Wert gespeichert.
Deswegen ist die 28-dBm-Einstellung der Bezugspunkt, von dem
alle weiteren Einstellungen des Leistungspegels des DAC
versetzt sind. Dementsprechend gibt es für den Leistungspegel
28 dBm keinen XP-Versatzwert und XP1 = 0.
Der Versatz-Steuerwert, der für die Einstellung 26 dBm
verwendet wird, wird mit XP2 bezeichnet. Es folgt eine
ähnliche Prozedur, um einen XP3-Steuerwert zu bestimmen, der
einer Ausgangsleistung von 24 dBm entspricht. Tabelle 3 zeigt
die Testwerte XF und XP sowie die endgültigen Werte der
digitalen Steuerworte für verschiedene Ausgangsleistungen bei
jeder Frequenz aus der Vielzahl von Frequenzen.
Die XP-Steuerwerte werden für jedes Funktelefon 12 im
Speicher 40 gespeichert. In der Fabrik werden jedoch für
jedes einzelne Funktelefon 12 neue XF-Steuerwerte erzeugt.
Dies wird als XF-Fabrikanpassung bezeichnet. Somit erfolgt
die Fabrikanpassung für jedes Funktelefon 12, um die neuen
XF-Werte bei 28 dBm zu bestimmen. Diese neuen XF-Werte werden
anschließend im Speicher 40 gespeichert. Jedes Funktelefon
wird in der Fabrik individuell angepaßt, damit es seinen
eigenen einmaligen Satz von XF-Steuerwerten aufweist. Im
Gegensatz dazu sind die XP-Steuerwerte für jedes Funktelefon
eines gegebenen Funktelefonaufbaus die gleichen. Die Test-XF-
Werte, die in Tabelle 3 gezeigt sind, könnten die tatsächli
chen XF-Werte sein, die im Speicher 40 des Funktelefons 12
gespeichert sind, wenn es aus der Fabrik ausgeliefert wird.
Fig. 3 ist eine grafische Darstellung des digitalen
Steuerworts (auf der digitalen Steuerungsachse 70) gegenüber
der Frequenz (auf der Frequenzachse 72) für eine Vielzahl von
Leistungspegeln. Wenn es erforderlich ist, daß das Funktele
fon 12 die maximal verfügbare Leistung sendet, ist das
digitale Steuerwort für alle Frequenzen 0. Somit hat die
Kurve 90 des Wortes für maximale Leistung für alle Frequenzen
einen Wert von Null.
Wenn das Funktelefon 12 eingestellt ist, bei 28 dBm zu
senden, wird einer der im Speicher 40 gespeicherten XF-Werte
als digitales Steuerwort verwendet; diese Werte liegen auf
der Wortkurve 92 von 28 dBm. Wenn das Funktelefon 12
eingestellt ist, um bei 26 dBm zu senden, ist die gesamte
Wortkurve 92 für 28 dBm um den XP2-Versatzsteuerwert 106
versetzt, um die Wortkurve 94 für 26 dBm zu bilden. Somit
berechnet die Verarbeitungsschaltung (Fig. 2) das digitale
Steuerwort unter Verwendung einer Gleichung, so daß ein Wert,
der auf der Wortkurve 94 für 26 dBm liegt, als digitales
Steuerwort erzeugt wird.
Wenn das Funktelefon 12 eingestellt ist, bei 24 dBm zu
senden, ist die gesamte Wortkurve 92 für 28 dBm um den XP3-
Versatzsteuerwert 108 versetzt, um die Wortkurve 96 für
24 dBm zu bilden. Somit berechnet die Verarbeitungsschaltung
(Fig. 2) das digitale Steuerwort unter Verwendung einer
Gleichung, so daß ein Wert, der auf der Wortkurve 96 für
24 dBm liegt, als digitales Steuerwort erzeugt wird.
Wenn das Funktelefon 12 eingestellt ist, bei 22 dBm zu
senden, ist die gesamte Wortkurve 92 für 28 dBm um den XP4-
Versatzsteuerwert 110 versetzt, um die Wortkurve 98 für
22 dBm zu bilden. Somit berechnet die Verarbeitungsschaltung
(Fig. 2) das digitale Steuerwort unter Verwendung einer
Gleichung, so daß ein Wert, der auf der Wortkurve 98 für
22 dBm liegt, als digitales Steuerwort erzeugt wird.
Wenn das Funktelefon 12 eingestellt ist, bei 20 dBm zu
senden, ist die gesamte Wortkurve 92 für 28 dBm um den XP5-
Versatzsteuerwert 112 versetzt, um die Wortkurve 102 für
20 dBm zu bilden. Somit berechnet die Verarbeitungsschaltung
(Fig. 2) das digitale Steuerwort unter Verwendung einer
Gleichung, so daß ein Wert, der auf der Wortkurve 102 für
20 dBm liegt, als digitales Steuerwort erzeugt wird. Es wird
jedoch angemerkt, daß der dynamische Bereich des Netzwerks 36
mit veränderlicher Impedanz bei der Leistungseinstellung von
20 dBm allmählich erreicht wird. Dies ist durch das
berechnete Steuerwort 120 ersichtlich, das der Frequenz f2
auf der Wortkurve 102 für 20 dBm entspricht. Der letzte
Zustand des Laststeuerungs-DAC 42 ist 255, der im wesentli
chen dem letzten Impedanzwert entspricht, auf den unter
Verwendung des Netzwerks 36 mit veränderlicher Impedanz
(Fig. 1) abgestimmt werden kann. Außerdem wird für Leistungs
pegeleinstellungen unter 20 dBm für alle Frequenzen die
Wortkurve 104 für minimale Leistung verwendet.
Die Verarbeitungsschaltung 38 kann zur Berechnung des
digitalen Steuerwortes weitere Parameter verwenden.
Beispielsweise können Veränderungen der Versorgungsspannung
durch das Netzwerk 36 mit veränderlicher Impedanz kompensiert
werden. Zum Beispiel kann eine Spannungsüberwachungsschaltung
(nicht gezeigt), die mit der Verarbeitungsschaltung 38
(Fig. 1) verbunden ist, eine Spannung der Batterie (nicht
gezeigt) erfassen, die zur Speisung des Funktelefons 12
(Fig. 1) verwendet wird, wie in der Technik bekannt ist.
Die Spannungsüberwachungsschaltung erzeugt eine Anzeige der
Spannung, die als ein Spannungspegelsignal bezeichnet wird.
Das Spannungspegelsignal wird an den Spannungsanschluß 59
(Fig. 2) angelegt und die Verarbeitungsschaltung 38 erzeugt
in Reaktion auf das Spannungspegelsignal das digitale
Steuerwort.
Tabelle 1 zeigt, daß die Verarbeitungsschaltung 38 für die
Leistungspegeleinstellungen zwischen 28 und 20 dBm tatsäch
lich zwei Gleichungen verwendet. Gleichung (1) wird
verwendet, wenn die Versorgungsspannung am Versorgungsan
schluß über 3,6 V liegt und Gleichung (2) wird verwendet,
wenn die Versorgungsspannung unter 3,6 V liegt. Der
Steuerwert XB0 ist eine vorgegebene Konstante, die für die
Kurven des digitalen Worts einen zusätzlichen Versatzwert
darstellt.
Fig. 4 ist eine grafische Darstellung der Kurve 96 des
digitalen Worts für 24 dBm gegenüber der Frequenz für drei
unterschiedliche Versorgungswerte. Dieses Beispiel gilt für
einen konstanten XB0-Steuerwert von 5. Wenn die Versorgungs
spannung 3,6 V beträgt, wird die nominelle Kurve 96 des
digitalen Wortes für 24 dBm gezeichnet. Wenn die Versorgungs
spannung am Versorgungsanschluß 52 (Fig. 2) 3,8 V beträgt,
liefert die Gleichung (1) von Tabelle 1 einen zusätzlichen
Versatz von 5 (da XB0 gleich 5 ist). Somit wird die gesamte
Kurve 96 des digitalen Wortes für 24 dBm nach oben verscho
ben, um die Kurve 150 des digitalen Wortes für 3,8 V und
28 dBm zu bilden. In ähnlicher Weise liefert dann, wenn die
Versorgungsspannung am Versorgungsanschluß 52 (Fig. 1) 3,4 V
beträgt, die Gleichung (2) von Tabelle 1 einen zusätzlichen
Versatz von 5 (da XB0 gleich 5 ist). Somit wird die gesamte
Kurve 96 des digitalen Wortes für 24 dBm nach unten
verschoben, um die Kurve 152 des digitalen Wortes für 3,4 V
und 28 dBm zu bilden.
Somit verschiebt sich dann, wenn sich die Versorgungsspannung
nach oben bewegt, der Arbeitspunkt des Leistungsverstärkers
32 von der Sättigung weg und der Wirkungsgrad sinkt. Durch
Erhöhung der am Leistungsverstärker 32 bereitgestellten
Lastimpedanz (d. h. durch die Anhebung der Kurve des digitalen
Wortes) bewegt sich der Leistungsverstärker 32 wieder näher
zur Sättigung hin. Wenn umgekehrt die Versorgungsspannung
absinkt, wird der Leistungsverstärker 32 zu stark gesättigt.
Durch Verminderung der Lastimpedanz des Leistungsverstärkers
(d. h. durch Absenken der Kurve des digitalen Wortes) bewegt
sich der Leistungsverstärker 32 wieder weg vom zu stark
gesättigten Zustand.
Demzufolge entspricht das minimale digitale Steuerwort von 0
einer analogen Spannung am Ausgang des Laststeuerungs-DAC 42,
die nahe bei 0 V liegt. Das maximale digitale Steuerwort von
255 entspricht einer analogen Spannung am Ausgang des
Laststeuerungs-DAC 42, die nahe bei 3 V liegt.
Die Pegelumsetzschaltung verändert den analogen Spannungsbe
reich. Die minimale analoge Spannung vom Laststeuerungs-DAC
42 von 0 V wird durch die Pegelumsetzschaltung 44 (Fig. 2) in
-1,5 V umgewandelt. Die maximale analoge Spannung vom
Laststeuerungs-DAC 42 von 3 V wird durch die Pegelumsetz
schaltung 44 (Fig. 2) in +1,5 V umgewandelt.
Das Netzwerk 36 mit veränderlicher Impedanz ist so konfigu
riert, daß ein Laststeuersignal von -1,5 V der Situation
entspricht, daß das Netzwerk 36 mit veränderlicher Impedanz
die maximal verfügbare Lastimpedanz am Leistungsverstärker 32
bereitstellt (entspricht beispielsweise dem DAC-Zustand 255
der maximalen Lastimpedanz). Ein Laststeuersignal von +1,5 V
entspricht der Situation, daß das Netzwerk 36 mit veränderli
cher Impedanz die minimal verfügbare Lastimpedanz am
Leistungsverstärker 32 bereitstellt (entspricht beispiels
weise dem DAC-Zustand 0 der minimalen Lastimpedanz).
Die Verarbeitungsschaltung 38 gewinnt die Steuerwerte aus dem
Speicher 40 wieder und verwendet die Gleichungen, um das
digitale Steuerwort zu erzeugen, das schließlich nach der
Umwandlung in ein analoges Signal und nach der Pegelumsetzung
durch die Pegelumsetzschaltung 44 im Laststeuersignal
resultiert. Für Batteriespannungen, die einen nicht
ganzzahligen zusätzlichen Batterieversatz erreichen, wird der
Versatz auf den nächsten ganzzahligen Wert gerundet.
Zusätzliche Parameter, wie etwa die Temperatur, könnten in
den Gleichungen eingebaut werden, die durch die Verarbei
tungsschaltung 38 verwendet werden.
In der erläuterten Ausführung werden sechs Frequenzen im
Frequenzband durch f1 bis f6 definiert. Diese Frequenzen
spezifizieren Frequenzeinteilungen. Für Betriebsfrequenzen,
die sich von den sechs spezifizierten Frequenzen unterschei
den, wird ein Steuerwort verwendet, das einer der sechs
spezifizierten Frequenzen entspricht. Die Frequenz 1 ist z. B.
als 834 MHz spezifiziert und Frequenz 2 ist als 829 MHz
spezifiziert. Für alle Betriebsfrequenzen zwischen 824 und
826,5 MHz wird das digitale Steuerwort verwendet, das f1
entspricht. Für alle Betriebsfrequenzen zwischen 826,5 und
831,5 MHz wird das digitale Steuerwort verwendet, das f2
entspricht. Somit werden Frequenzspannen von plus/minus
2,5 MHz um die spezifizierten Frequenzen herum gebildet, um
zu definieren, welches Steuerwort zu verwenden ist. Die
Frequenz 1 besitzt lediglich eine plus 2,5-MHz-Spanne und die
Frequenz 6 lediglich eine minus 2,5-MHz-Spanne.
Fig. 5 zeigt ein Smith-Ablaufdiagramm mit unterschiedlichen
Lastimpedanzen, um zu zeigen, wie die Lastimpedanz des
Netzwerks 36 mit veränderlicher Impedanz als eine Funktion
des digitalen Steuerworts variiert. Aus einem digitalen
Steuerwort von 0 (das einem Laststeuersignal von +1,5 V
entspricht) resultiert eine minimale Lastimpedanz 160. Im
Gegensatz dazu resultiert aus einem digitalen Steuerwort von
255 (das einem Laststeuersignal von -1,5 V entspricht) ein
Zustand der maximalen Lastimpedanz 162.
Fig. 6 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Bestimmen
der verschiedenen Steuerwerte, die im Speicher 40 (Fig. 2)
gespeichert sind. Das Verfahren beginnt im Block 170 und im
Block 172 werden die Test-XF-Werte bestimmt. Dieses sind die
Zwischen-XF-Steuerwerte, die anfangs ermittelt werden, so daß
die XP-Werte bestimmt werden können. Dieser Schritt des
Bestimmens der Test-XF-Werte erfolgt bei einem ersten
Ausgangsleistungspegel (hier 28 dBm). Das Verfahren setzt
sich im Block 174 fort, in dem die XP-Steuerwerte bestimmt
werden. Dieses sind die Versatzwerte für Leistungspegel, die
geringer als 28 dBm sind. Wenn die XP-Werte bestimmt worden
sind, werden sie im Block 176 im Speicher 40 (Fig. 2)
gespeichert. Im Entscheidungsblock 178 wird bestimmt, ob alle
Leistungspegel getestet worden sind, um die notwendigen XP-
Werte zu erzeugen. Wenn nicht geht das Verfahren zurück zum
Block 174.
Wenn alle XP-Leistungspegel getestet worden sind, wird im
Entscheidungsblock 180 bestimmt, ob weitere Parameter, wie
etwa eine Versatzkonstante der Versorgungsspannung, gewünscht
sind. Wenn eine Versatzkonstante der Versorgungsspannung
gewünscht ist, wird die Batterieversatzkonstante XB0 im Block
182 bestimmt. Diese Konstante XB0 wird im Block 184 im
Speicher 40 (Fig. 2) gespeichert. Wenn keine weiteren
Parameter gewünscht sind, geht das Verfahren vom Entschei
dungsblock 180 zum Block 186.
Im Block 186 wird der Vorgang der Fabrikanpassung durchge
führt, um die neuen XF-Steuerwerte zu bestimmen, die für
jedes Funktelefon einmalig sind. Die neuen einmaligen XF-
Werte für jedes Funktelefon werden im Block 188 im jeweiligen
Speicher jedes Funktelefons gespeichert. Das Verfahren endet
im Block 190.
Ein Verfahren zum Steuern des Netzwerks 36 mit veränderlicher
Impedanz am Ausgang 33 des Leistungsverstärkers 32, der im
Funktelefon 12 über einer Vielzahl von Frequenzen in einem
vorgegebenen Frequenzband betreibbar ist, ist in Fig. 7
gezeigt. Das Verfahren beginnt im Block 202 und im Block 204
empfängt die Verarbeitungseinheit 38 (Fig. 2) eine Anzeige
des Betriebskanals und eine Anzeige der gewünschten
Ausgangsleistung. Wenn im Entscheidungsblock 206 gewünscht
wird, weitere Parameter zu lesen, wie etwa den Batteriespan
nungsversatz, wird im Block 208 der weitere Parameter
empfangen.
Das Verfahren setzt sich im Block 210 fort, in dem die
Verarbeitungseinheit die gespeicherten Steuerwerte (die auch
als Steuerwerte bezeichnet werden) aus dem Speicher 40
(Fig. 2) wiedergewinnt. Im Block 210 erzeugt die Verarbei
tungseinheit außerdem entweder das digitale Steuerwort direkt
aus einem gespeicherten Steuerwert oder die Verarbeitungsein
heit berechnet das Steuerwort unter Verwendung der gespei
cherten Steuerwerte. In einer alternativen Ausführung sind
alle notwendigen digitalen Steuerwerte gespeichert, so daß
sie ohne die Notwendigkeit einer Berechnung direkt aus dem
Speicher wiedergewonnen werden können.
Im Block 212 erzeugen der Laststeuerungs-DAC 42 (Fig. 2) und
die Pegelumsetzschaltung 44 (Fig. 2) unter Verwendung der
Steuerwerte und in Reaktion auf die Anzeige des Betriebs
kanals und der Anzeige der gewünschten Ausgangsleistung das
Laststeuersignal. Im Block 213 wird das Laststeuersignal an
das Netzwerk 36 mit veränderlicher Impedanz (Fig. 2) angelegt
und im Block 214 stellt das Netzwerk 36 mit veränderlicher
Impedanz eine Impedanz ein, um diese in Reaktion auf das
Laststeuersignal am Ausgang 33 des Leistungsverstärkers 32
(Fig. 2) bereitzustellen. Der Sender 16 (Fig. 1) wird im
Block 215 zum Senden aktiviert.
Im Block 215 überwacht die Verarbeitungseinheit 38 (Fig. 2)
ständig die Steuersignale, um zu bestimmen, ob es im
Entscheidungsblock 218 eine Änderung des Leistungspegels oder
im Entscheidungsblock 220 eine Kanaländerung gibt. Gibt es
keine Änderung, wird im Entscheidungsblock 222 bestimmt, ob
sich weitere überwachte Parameter, wie etwa die Versorgungs
spannung, geändert haben. Wenn es keine Änderungen gibt und
der Sender 16 (Fig. 1) im Entscheidungsblock 223 nicht
gesendet hat, setzt sich das Verfahren im Block 216 fort.
Wenn der Sender 16 (Fig. 1) im Entscheidungsblock 223
gesendet hat, wird der Sender 16 deaktiviert und das
Verfahren endet im Block 240.
Wenn sich die Sendeleistung, der Kanal oder ein weiterer
Parameter ändert, liest die Verarbeitungsschaltung 38
(Fig. 2) im Block 224 die neue Einstellung. Das neue digitale
Steuerwort wird im Block 226 erzeugt. Das neue Laststeuer
signal wird im Block 228 erzeugt und im Block 230 an das
Netzwerk 36 mit veränderlicher Impedanz (Fig. 2) angelegt.
Das Netzwerk 36 mit veränderlicher Impedanz stellt im Block
232 eine neue Lastimpedanz ein.
Wenn der Sender 16 (Fig. 1) im Entscheidungsblock 223 nicht
gesendet hat, setzt sich das Verfahren im Block 216 fort.
Wenn der Sender 16 gesendet hat, endet das Verfahren im Block
240.
Fig. 8 zeigt eine erste Ausführung des Netzwerks 400 mit
veränderlicher Impedanz, das verwendet werden kann, um am
Leistungsverstärker 32 (Fig. 2) verschiedene Impedanzen
bereitzustellen. Das Netzwerk 400 mit veränderlicher Impedanz
enthält eine erste Übertragungsleitung 250, einen Festwert-
Nebenschlußkondensator 252, der mit dem Massepotential 254
verbunden ist, eine zweite Übertragungsleitung 256 und
zumindest ein veränderliches Bauelement 258, das mit dem
Massepotential 254 verbunden ist. Das veränderliche
Bauelement 258 kann aus der Gruppe gewählt werden, die aus
einer Varacterdiode und einem spannungsveränderlichen
Kondensator (VVC) besteht.
Der VVC ist im US-Patent Nr. 5.137.835 offenbart, das am
15. Oktober 1991 durch Kenneth D. Cornett, E.S.
Ramakrishnan, Gary H. Shapiro, Raymond M. Caldwell und Wei-
Yean Howrig eingereicht wurde, wobei das gesamte Patent hier
durch Bezugnahme eingeschlossen ist. Es kann jedoch jeder
Kondensator verwendet werden, der einen ferromagnetischen
Werkstoff verwendet, der eine veränderliche Kapazität
schafft. Der VVC kann ein Paar VVCs umfassen, die entgegenge
setzte Polarität aufweisen, um während des Betriebs
Nichtlinearitäten zu eliminieren. Das Laststeuersignal wird
am Eingang 260 als eine Spannung angelegt, um die Kapazität
des veränderlichen Bauelements 258 zu variieren.
Weitere Konfigurationen des Netzwerks 400 mit veränderlicher
Impedanz können vorausgesehen werden. Es können beispiels
weise zusätzliche Bauelemente eingeschlossen werden, wie etwa
integrierte Bauelemente oder diskrete Bauelemente, zusätzli
che Übertragungsleitungen und Kondensatoren sowie zusätzliche
veränderliche Bauelemente.
Fig. 9 zeigt eine zweite Ausführung des Netzwerks 500 mit
veränderlicher Impedanz. Das Netzwerk 500 mit veränderlicher
Impedanz enthält eine erste Übertragungsleitung 270, einen
Festwert-Nebenschlußkondensator 272, der mit dem Massepoten
tial 274 verbunden ist, eine zweite Übertragungsleitung 276
und eine Vielzahl von mit der Masse verbundene Kondensatoren
278, die mit der Übertragungsleitung 276 verbunden und von
dieser getrennt werden können. Das Laststeuersignal wird an
den Eingang 280 angelegt, um eine Vielzahl von Schaltern 282
zu öffnen und zu schließen, die mit der Vielzahl von
Kondensatoren 278 verbinden. Die Vielzahl von Schaltern 282
kann beispielsweise PIN-Dioden oder elektromechanische
Mikroschalter (MEM) enthalten. Die Vielzahl von Kondensatoren
278 können individuell gesteuert werden.
Weitere Konfigurationen des Netzwerks 602 mit veränderlicher
Impedanz können ohne Gebrauch einer erfinderischen Gabe
vorausgesehen werden. Beispielsweise können zusätzliche
Bauelemente eingeschlossen sein, wie etwa integrierte oder
diskrete Spulen, zusätzliche Übertragungsleitungen und
Kondensatoren sowie zusätzliche veränderliche Bauelemente. Es
könnte eine Kombination des Netzwerks 400 mit veränderlicher
Impedanz und des Netzwerks 500 mit veränderlicher Impedanz
verwendet werden, um den Bereich der erreichbaren Impedanzen
zu vergrößern. Außerdem kann das Laststeuersignal mehrere
Signale umfassen, um verschiedene Bauelemente mit veränderli
cher Impedanz getrennt zu steuern.
Die Fabrikanpassung zum Erzeugen der neuen XF-Steuerwerte für
jedes Funktelefon hilft, das Netzwerk 36 mit veränderlicher
Impedanz auf jedes einzelne Funktelefon 12, das ausgeliefert
wird, zuzuschneiden. Somit entspricht die Vielzahl der im
Speicher 40 (Fig. 2) gespeicherten Steuerwerte zumindest
teilweise den Verstärkerlastimpedanzen, die den Leistungsver
stärker 32 (Fig. 2) veranlassen, über eine Vielzahl von
Frequenzen im vorgegebenen Frequenzband im wesentlichen bei
einer vorgegebenen Ausgangsleistung zu arbeiten, wenn eine
vorgegebene Eingangsleistung an den Leistungsverstärker
angelegt wird.
Die Erzeugung der XF-Steuerwerte beim 28-dBm-Leistungspegel
hilft, die Leistungsreserve des Leistungsverstärkers 32
(Fig. 2) abzubauen, die andernfalls integriert sein würde, um
Worst-Case-Bedingungen zu kompensieren. Beispielsweise
variiert die Einfügungsdämpfung der statischen Anpassungs
schaltung 34 (Fig. 2) über dem Frequenzband. Wenn die
Fabrikanpassung nicht durchgeführt werden würde, würde der
Leistungsverstärker 32 vorgespannt werden, um die schlech
teste Einfügungsdämpfung über dem Frequenzband zu kompensie
ren. Bei Frequenzen, bei denen die Einfügungsdämpfung
geringer ist als die Worst-Case-Einfügungsdämpfung, würde der
Leistungsverstärker nicht mehr am effektivsten Arbeitspunkt
sein.
Die zusätzlichen XP-Versatzwerte bei einem Mindestbetrag
können verwendet werden, um den Wirkungsgrad des Leistungs
verstärkers bei Leistungspegeln zu erhöhen, die geringer als
der Leistungspegel sind, der dem XF-Leistungspegel ent
spricht. Bei einem Modulationsschema mit konstanter Hüllkurve
können die XF-Werte vom digitalen Steuerwort 92 bei 28 dBm
versetzt sein, um zu helfen, den maximalen Wirkungsgrad zu
erhöhen. Somit kann die Vielzahl der im Speicher 40 (Fig. 2)
gespeicherten Steuerwerte zumindest teilweise Verstärker
lastimpedanzen entsprechen, die den Leistungsverstärker 32
(Fig. 2) veranlassen, einen Wirkungsgrad aufzuweisen, der
größer als ein vorgegebener Verstärkerwirkungsgrad über eine
Vielzahl von Frequenzen in einem vorgegebenen Frequenzband
ist.
Außerdem können die Steuerwerte für den Fall eines linearen
Leistungsverstärkers, der für lineare Modulationsschemen
verwendet wird, einer Ausgangsleistung sowie einer Leistung
des benachbarten Kanals (ACP) entsprechen, die kleiner als
ein vorgegebener Pegel der ACP ist. Somit kann die Vielzahl
der im Speicher gespeicherten Steuerwerte zumindest teilweise
Verstärkerlastimpedanzen entsprechen, die den Leistungsver
stärker 32 (Fig. 2) veranlassen, im wesentlichen bei einer
vorgegebenen Ausgangsleistung zu arbeiten und eine Leistung
des benachbarten Kanals zu erzeugen, die im wesentlichen
kleiner als eine vorgegebene Leistung des benachbarten Kanals
ist, wenn der Leistungsverstärker 32 (Fig. 2) auf jeder
Frequenz von einer Vielzahl von Frequenzen im vorgegebenen
Frequenzband arbeitet. Dies hat den Betrieb des Leistungsver
stärkers 32 bei einem effektiveren Arbeitspunkt zur Folge.
Anders ausgedrückt entspricht ein erster Satz der Vielzahl
der im Speicher 40 (Fig. 2) gespeicherten Steuerwerte (die
als XF-Versatz-Steuerwerte bezeichnet werden) Verstärker
lastimpedanzen, die den Leistungsverstärker 32 (Fig. 2)
veranlassen, im wesentlichen bei einer ersten Ausgangs
leistung zu arbeiten und eine Leistung des benachbarten
Kanals zu erzeugen, die im wesentlichen kleiner als eine
vorgegebene Leistung des benachbarten Kanals ist, wenn der
Leistungsverstärker bei jeder Frequenz aus einer Vielzahl von
Frequenzen im vorgegebenen Frequenzband arbeitet.
Ferner umfaßt ein zweiter Satz aus der Vielzahl der im
Speicher 40 (Fig. 2) gespeicherten Steuerwerte (die als XP-
Steuerwerte bezeichnet werden) Versatz-Steuerwerte, die durch
die Verarbeitungsschaltung verwendet werden, um das
Laststeuersignal zu berechnen, wenn der Leistungsverstärker
32 bei einer zweiten Ausgangsleistung arbeitet. Die
Verarbeitungsschaltung 38 (Fig. 2) berechnet das Laststeuer
signal, um das Netzwerk 36 mit veränderlicher Impedanz zu
veranlassen, Lastimpedanzen am Ausgang 33 des Leistungsver
stärkers 32 bereitzustellen, wodurch der Leistungsverstärker
32 veranlaßt wird, einen Wirkungsgrad aufzuweisen, der bei
jeder Frequenz aus der Vielzahl von Frequenzen im vorgegebe
nen Frequenzband größer als ein vorgegebener Verstärker
wirkungsgrad ist.
Die voranstehende Beschreibung der bevorzugten Ausführungen
wurde geschaffen, um jeden Fachmann zu befähigen, das System
zur Lasteinstellung eines Leistungsverstärkers zu nutzen oder
herzustellen. Fachmännern werden verschiedene Modifikationen
dieser Ausführungen selbstverständlich sein und die hier
definierten nicht geschützten Prinzipien können ohne
Anwendung einer erfinderischen Gabe auf weitere Ausführungen
angewendet werden. Beispielsweise kann das System 200 zur
Lasteinstellung (Fig. 2) optional ein Trennglied enthalten,
das mit dem Ausgang 48 des Netzwerks 36 mit veränderlicher
Impedanz verbunden ist. Das Trennglied stellt am Ausgang des
Netzwerks 36 mit veränderlicher Impedanz eine im wesentlichen
konstante Impedanz bereit. Dadurch wird eine spezielle
Fähigkeit der Voraussage der verschiedenen Impedanzen
geschaffen, die das Netzwerk 36 mit veränderlicher Impedanz
am Leistungsverstärkerausgang 33 bereitstellt.
Das speichergestützte System zur Lasteinstellung eines
Leistungsverstärkers schafft eine sehr effektive Art zum
Abbauen der Leistungsreserve des Arbeitspunkts, die
typischerweise in den Leistungsverstärker integriert ist, um
Worst-Case-Bedingungen und Bauelementschwankungen zu
bewältigen. Dies dient einem effektiveren Betrieb. Außerdem
schafft das Speichern und Wiedergewinnen von Steuerwerten zur
Berechnung des Laststeuersignals mit offenem Regelkreis eine
genaue und kostengünstige Alternative zum Ableiten des
Laststeuersignals aus den Messungen zur Leistungserfassung in
einem System mit geschlossenem Regelkreis. Diese Laststeue
rung mit offenem Regelkreis, die auf Steuerwerten basiert,
die in einem Speicher gespeichert sind, gestattet den Betrieb
eines Leistungsverstärkers sowohl bei optimalem Wirkungsgrad
als auch bei optimaler ACP-Effektivität bezüglich Frequenz
und Leistung. Bei der erhöhten Komplexität von Funktelefonen
zukünftiger Generationen schafft das System zur Lasteinstel
lung eines Leistungsverstärker, das in einem Funktelefon
verwendet wird, einen wesentlichen Leistungsvorteil gegenüber
konventionellen Funktelefonen.