DE102004001236B4

DE102004001236B4 - Leistungsverstärkeranordnung mit Antenne sowie deren Verwendung und Verfahren zum Verstärken und Abstrahlen eines Signals

Info

Publication number: DE102004001236B4
Application number: DE102004001236A
Authority: DE
Inventors: Josef Dr. Fenk
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Intel Deutschland GmbH
Priority date: 2004-01-07
Filing date: 2004-01-07
Publication date: 2010-08-19
Anticipated expiration: 2024-01-08
Also published as: US7548732B2; DE102004001236A1; US20050181751A1

Abstract

Leistungsverstärkeranordnung mit Antenne, umfassend
– einen Eingang (1),
– einen ersten Signalpfad (13, 26), der mit dem Eingang (1) gekoppelt ist und der einen ersten Verstärker (13) umfaßt,
– eine erste Antenne (26) im ersten Signalpfad (13, 26), die mit einem Ausgang des ersten Verstärkers (13) gekoppelt ist,
– einen zweiten Signalpfad (15, 28), der mit dem Eingang (1) gekoppelt ist und der einen zweiten Verstärker (15) umfaßt,
– eine zweite Antenne (28) im zweiten Signalpfad (15, 28), die mit einem Ausgang des zweiten Verstärkers (15) gekoppelt ist,
– eine Steuereinrichtung (25), die mit dem ersten Signalpfad (13, 26) und dem zweiten Signalpfad (15, 28) zum Aktivieren und Deaktivieren des ersten und des zweiten Verstärkers (13, 15) in Abhängigkeit von einer Nennleistung der Leistungsverstärkeranordnung gekoppelt ist,
wobei die erste Antenne (26) und die zweite Antenne (28) derart bezüglich ihrer räumlichen Ausdehnung und Anordnung...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leistungsverstärkeranordnung mit einer Antenne, eine Verwendung der Leistungsverstärkeranordnung in einer Funk-Sendeanordnung sowie in einem Mobilfunkgerät und ein Verfahren zum Verstärken und Abstrahlen eines Signals.
Leistungsverstärkeranordnungen mit Antenne kommen beispielsweise in den Sendepfaden von Mobilfunkgeräten zum Einsatz. Mobilfunkgeräte unterliegen der zunehmenden Forderung nach höherer Bandbreite in der Hochfrequenz-Signalverarbeitung. So verfügen bereits heute Mobilfunkgeräte gemäß GSM-Standard, englisch: Global System for Mobile Communication, üblicherweise über drei Sende- und Empfangsbänder. Solche Geräte werden auch als Triband-Geräte bezeichnet. Insbesondere am Ende des Sendepfades, wo üblicherweise die Leistungsverstärkeranordnung mit Antenne angeordnet ist, besteht demnach die Forderung, diese Bauteile mit besonders großer Breitbandigkeit auszulegen. Bei zukünftigen Mobilfunkstandards wie UMTS, Universal Mobile Telecommunications System, und WLAN, Wireless Local Area Network, werden noch weitere Frequenzbänder hinzukommen, so daß eine noch höhere Bandbreite gefordert wird.
Zwischen dem Ausgang des Leistungsverstärkers und der Antenne muß normalerweise eine Impedanzanpassung durchgeführt werden. Durch die zunehmende Zahl der Frequenzbänder wird der Aufwand für die Impedanztransformation von der Impedanz des aktiven Leistungsverstärkers zur Antennenimpedanz immer größer.
Zugleich steigt auch die zu verarbeitende Datenmenge, insbesondere nicht nur im sogenannten Download oder downstream, also von der Basisstation zum mobilen Terminal, sondern insbesondere auch umgekehrt vom mobilen Terminal zur Basisstation, also upstream oder im Upload. Demnach nimmt auch der Strombedarf solcher Mobilfunkgeräte ständig zu. Daher ist es nötig, die Impedanzanpassung zwischen Antenne und Leistungsverstärker nicht nur breitbandiger zu gestalten, sondern auch mit höherem Wirkungsgrad bezüglich der Leistungsanpassung.
Transformationsnetzwerke zur Impedanzanpassung werden heute üblicherweise mit diskreten Induktivitäten und Kapazitäten aufgebaut. Diese Bauteile selbst verursachen wiederum eine nicht unerhebliche Verlustleistung.
DE 690 32 053 T2 beschreibt ein dynamisches Frequenzzuordnungssystem zum Zuordnen von Frequenzen zwischen Sektorantennen einer Basisstation.
Ferner offenbart US 5,448,776 ein Kommunikationssystem mit mehreren Antennen, Verstärkern und Steuerungen. Im Normalbetrieb erzeugt der Sender eine einen Normalbetrieb anzeigende Zustandsinformation. Weiterhin ist ein Redundanz-Sender vorgesehen, der das Senden von Signalen übernimmt, wenn er aus der Zustandsinformation ermittelt, dass der Sender nicht im Normalbetrieb arbeitet.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Leistungsverstärkeranordnung mit Antenne zu schaffen, die in Mobilfunkgeräten anwendbar ist und die in der Lage ist, eine höhere Bandbreite der Sendesignale bei zugleich verbessertem Wirkungsgrad zu verarbeiten. Eine weitere Aufgabe ist es, ein Verfahren zum Verstärken und Abstrahlen eines Signals anzugeben, das eine hohe Bandbreite bei verbessertem Wirkungsgrad ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bezüglich der Anordnung durch eine Leistungsverstärkeranordnung mit Antenne gelöst, umfassend

– einen Eingang,
– einen ersten Signalpfad, der mit dem Eingang gekoppelt ist und der einen ersten Verstärker umfaßt,
– eine erste Antenne im ersten Signalpfad, die mit einem Ausgang des ersten Verstärkers gekoppelt ist,
– einen zweiten Signalpfad, der mit dem Eingang gekoppelt ist und der einen zweiten Verstärker umfaßt,
– eine zweite Antenne im zweiten Signalpfad, die mit einem Ausgang des zweiten Verstärkers gekoppelt ist,
– eine Steuereinrichtung, die mit dem ersten Signalpfad und dem zweiten Signalpfad zum Aktivieren und Deaktivieren des ersten und des zweiten Verstärkers in Abhängigkeit von einer Nennleistung der Leistungsverstärkeranordnung gekoppelt ist,
– wobei die erste Antenne (26) und die zweite Antenne (28) derart bezüglich ihrer räumlichen Ausdehnung und Anordnung aufeinander abgestimmt sind, daß sie sich bezüglich ihrer Abstrahlcharakteristik wie eine einzige, diskrete Gesamtantenne verhalten.

Bezüglich des Verfahrens wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Verstärken und Abstrahlen eines Signals mit den Schritten:

– Aktivieren zumindest eines von mehreren Verstärkern, die zwischen einen Eingang und einen Ausgang einer Leistungsverstärkeranordnung geschaltet sind, in Abhängigkeit von einer gewünschten Verstärkung des Signals,
– Aktivieren zumindest einer von mehreren Antennen, die jeweils den Verstärkern zugeordnet sind, in Abhängigkeit von der gewünschten Verstärkung des Signals und
– Abstrahlen des mittels der aktivierten Verstärker verstärkten Signals mit den aktivierten Antennen.

Gemäß dem vorgeschlagenen Prinzip ist nicht ein diskretes Antennenbauteil vorgesehen, sondern die Antennenfunktion ist auf mehrere Antennen oder Antennenzweige verteilt. Eine derartige Antenne kann auch als verteilte Antenne bezeichnet werden. Auch der Leistungsverstärker ist nicht als ein diskreter Leistungsverstärker aufgebaut, sondern umfaßt mehrere Verstärker. Einen solcher Verstärker kann als verteilter Leistungsverstärker bezeichnet werden.
Mit der vorgeschlagenen Kombination eines verteilten Leistungsverstärkers mit einer verteilten Antenne wird eine wesentlich größere Breitbandigkeit bei zugleich reduzierten Verlusten und damit höherem Wirkungsgrad der Leistungsverstärkeranordnung mit Antenne erzielt.
Es braucht nicht notwendigerweise für jede Antenne eine Transformation zwischen Verstärkerausgang und Antenne durchgeführt werden. Vielmehr kann die gewünschte Impedanzanpassung bzw. Leistungsanpassung mit Vorteil durch geeignete Auslegung von kapazitiven und induktiven Eigenschaften der Antenne selbst erreicht werden.
Nach dem vorgeschlagenen Prinzip kann problemlos eine Bandbreite von beispielsweise 800 MHz bis 2500 MHz erreicht werden.
Die einzelnen Verstärker können eine deutlich höhere Ausgangsimpedanz haben als ein einziger Leistungsverstärker. Durch gezielte Auslegung der einzelnen Antennen können die Verluste, die durch ein eventuell vorhandenes Anpaßnetzwerk auftreten, deutlich reduziert werden. Je nach Ausführung der Verstärker und der Antennen kann sogar vollständig auf ein Anpaßnetzwerk verzichtet werden.
Vorliegend wird die maximale, vom Leistungsverstärker abzugebende Leistung, die sogenannte Nennleistung, nicht in einer einzigen, konzentrierten Endstufe erzeugt und mit einer einzigen Antenne abgestrahlt. Vielmehr erfolgt eine Parallelschaltung einer Anzahl von n Stufen und deren Verknüpfung mit jeweiligen n Antennen auf der Ausgangsseite der Verstärkerstufen. Gegenüber der bisherigen Konzentration der gesamten Leistung in einer Stufe, die zu sehr niedrigen Ausgangswiderständen der Endstufe und zu Transformationsverlusten bei der Anpassung führte, ist mit dem vorgeschlagenen Prinzip ein deutlich verbesserter Wirkungsgrad erzielt. Der höhere Wirkungsgrad ist dabei bei höherer Breitbandigkeit erreicht.
Bevorzugt ist jedem Verstärker je genau eine Antenne zugeordnet.
Es können aber auch jeweils zwei Antennen pro Verstärker oder zwei Verstärker pro Antenne oder beliebige andere Kombinationen und Zuordnungen vorgesehen sein.
Die verteilten Antennen verhalten sich bevorzugt bezüglich ihres Strahlungsverhaltens, also ihrer Abstrahlcharakteristik, wie eine Gesamtantenne. Dabei sind die Antennen bezüglich ihrer räumlichen Ausdehnung und Anordnung aufeinander abgestimmt. Beispielsweise können die Antennen als zueinander parallel angeordnete Lambda-Viertel-Strahler ausgebildet sein.
Die Impedanzen von erstem und zweitem Verstärker sind bevorzugt verschieden. Ebenso sind die Verstärkung des ersten und zweiten Verstärkers bevorzugt verschieden.
Es können mehrere Verstärker vorgesehen sein, deren Verstärkung binär abgestuft ist. Alternativ können die Verstärkungen der Verstärker alle gleich sein. Die Abstufung der Verstärkungen der Verstärker hängt von der gewünschten Anwendung ab.
Die Impedanzen der ersten und der zweiten Antenne sind bevorzugt verschieden.
Es ist bevorzugt ein transformatorischer Übertrager vorgesehen, der den Eingang der Leistungsverstärkeranordnung mit dem ersten und dem zweiten Verstärker koppelt. Der transformatorische Übertrager kann hierfür beispielsweise eine Primärwicklung und zwei Sekundärwicklungen haben.
Der transformatorische Übertrager hat bevorzugt einen Steuereingang, der mit der Steuereinheit verbunden ist. Der Steuereingang ist bevorzugt an den jeweiligen Sekundärwicklungen des Übertragers vorgesehen, die mit den jeweiligen Verstärkern verbunden sind.
Der Steuereingang des transformatorischen Übertragers kann bevorzugt ein Bias-Anschluß zum Zuführen eines Bias-Signals für den ersten und/oder zweiten Verstärker sein.
Über den Bias-Anschluß kann mit Vorteil auch ein Zu- und Abschalten des jeweiligen Verstärkers, einschließlich der daran angeschlossenen Antenne, bewirkt werden. Somit wird die Stromaufnahme mit Vorteil weiter reduziert.
Die Verstärker sind zu ihrer Stromversorgung bevorzugt über die jeweils an den Verstärker angeschlossene Antenne mit einem Versorgungspotentialanschluß gekoppelt.
Die Leistungsverstärkeranordnung ist bevorzugt mehrstufig, also mit zumindest je einer Eingangs- und Ausgangsstufe aufgebaut. Dabei können mit Vorteil mehrere Endstufen eine gemeinsame Eingangsstufe haben. Zur Kopplung der Eingangsstufe mit den Endstufen ist bevorzugt ein transformatorischer Übertrager vorgesehen. Ebenso ist bevorzugt ein weiterer transformatorischer Übertrager zur Kopplung der Eingangsstufe mit dem Eingang der Verstärkeranordnung vorgesehen.
Bei der Ausführung der Anordnung als mehrstufiger Verstärker ist bevorzugt zumindest ein Bypass-Signalpfad vorgesehen, der einen einstufigen Verstärker mit nachgeschalteter Antenne umfaßt und unmittelbar mit dem Eingang der Leistungsverstärkeranordnung verbunden ist. Der Bypass-Signalpfad ist besonders zur Verstärkung von Signalen mit besonders kleinen Verstärkungsfaktoren geeignet. Da in diesem Fall nur lediglich eine Verstärkerstufe in Betrieb zu sein braucht, kann die Stromaufnahme noch weiter reduziert werden.
Die beschriebene Leistungsverstärkeranordnung ist bevorzugt in integrierter Schaltungstechnik aufgebaut. Die Schaltungsanordnung mit Antenne ist bevorzugt in einem PCB, Printed Circuit Board, mit Laminat-Technik hergestellt.
Bevorzugt ist die beschriebene Leistungsverstärkeranordnung mit Antenne in einer Funk-Sendeanordnung oder in einem Mobilfunkgerät anwendbar.
Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Ausgestaltungen des vorgeschlagenen Prinzips sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Erfindung wird nachfolgend an mehreren Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
1 ein Ausführungsbeispiel einer Leistungsverstärkeranordnung mit Antenne gemäß dem vorgeschlagenen Prinzip anhand eines Schaltplans,
2 ein erstes Ausführungsbeispiel der Verstärker von 1,
3 ein zweites Ausführungsbeispiel der Verstärker von 1,
4 ein drittes Ausführungsbeispiel der Verstärker von 1,
5 ein Ausführungsbeispiel einer verteilten Antenne zur Anwendung bei der Schaltung von 1,
6 das Ersatzschaltbild der Antenne von 5 und
7 anhand des Verlaufs der Ausgangsimpedanz aufgetragen über der Versorgungsspannung die Funktionsweise des vorgeschlagenen Prinzips.
1 zeigt eine Leistungsverstärkeranordnung mit einem Eingang 1, der symmetrisch und zur Führung von Differenzsignalen ausgebildet ist. An den Eingang 1 ist die Primärseite eines Hochfrequenz-Transformators 3 angeschlossen. Sekundärseitig ist der Transformator 3 über je eine Vorstufe 4, 5 mit der Primärseite eines weiteren Hochfrequenz-Transformators 6 verbunden. Der Transformator 3 ist sekundärseitig weiterhin an den Eingang je eines Bypass-Verstärkers 7, 8 angeschlossen. Jeweils eine Mittenanzapfung der beiden Sekundärwicklungen des Transformators 3 ist mit einem Steuerblock 11 verbunden. Eine Mittenanzapfung der Primärseite des Transformators 6 ist mit einem weiteren Steuerblock 12 verbunden. Sekundärseitig sind am Hochfrequenz-Transformator 6 insgesamt sechs Sekundärwicklungen vorgesehen, welche je zwei Anschlüsse haben, an denen je ein Eingang eines Verstärkers 13 bis 24 angeschlossen ist. Die Verstärker 13 bis 24 sind dabei jeweils paarweise einander zugeordnet. Die sechs Sekundärwicklungen des Transformators 6 sind außerdem über je eine Mittenanzapfung mit einem Funktionsblock 25 verbunden. Die Funktionsblöcke 11, 12, 25 bilden gemeinsam eine Steuereinheit. Ausgangsseitig an den Bypass-Verstärkern 7, 8 sowie an den Verstärkern 13 bis 24 ist je eine Antenne 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39 angeschlossen. Je ein weiterer Anschluß der Antennen 26 bis 39 ist über eine Koppelkapazität 40 an einen Versorgungspotentialanschluß 41 gekoppelt.
Der Steuerblock 11 ist ausgelegt zum Zuführen einer jeweils zu- und abschaltbaren Bias-Spannung für die Bypass-Verstärker 7, 8 sowie für die Vorstufen 4, 5. Der Steuerblock 12 ist ausgelegt zum Zuführen einer Versorgungsspannung für die Verstärker der Vorstufe 4, 5. Der Steuerblock 25 ist ausgelegt zum Zuführen je einer unabhängig voneinander zu- und abschaltbaren Bias-Spannung für die Verstärker 13 bis 24 sowie der daran angeschlossenen Antennen 26 bis 37.
Die Verstärker 13 bis 20 haben, jeweils paarweise und in Verbindung mit der Vorstufe 4, 5 eine maximale Ausgangsleistung von jeweils 500 mW. Werden alle Stufen 13 bis 20 aktiviert, so ist demnach eine maximale Ausgangsleistung von 2 W möglich. Die Verstärker 21, 22 sowie 23, 24 sind paarweise in Verbindung mit der Vorstufe 4, 5 für je 100 mW Leistung ausgelegt. Die Bypass-Verstärker 7, 8 sind in einem Leistungsbereich von 3 mW bis 30 mW vorgesehen.
Bei Aktivieren des Leistungsbereichs bis 30 mW, nämlich durch Aktivieren der Verstärker 7, 8, ist vorgesehen, die übrigen Verstärker 4, 5 sowie 13 bis 24 völlig abzuschalten, so daß für den niedrigen Leistungsbereich das Eingangssignal ausschließlich mit den Bypass-Verstärkern 7, 8 verstärkt wird. Durch die Bypass-Anordnung ist somit ein Entstehen unnötiger Verlustleistung in den Stufen 13 bis 24 sowie den Vorstufen 4, 5 bei Betrieb mit niedriger Ausgangsleistung vermieden.
Die Verstärker 7, 8 sowie 13 bis 24 haben eine verhältnismäßig große Ausgangsimpedanz. Die jeweiligen Antennen 26 bis 39 sind an den zugeordneten Verstärkerausgang jeweils gerade leistungsangepaßt.
Die verteilten Antennen 26 bis 39 verhalten sich bezüglich ihres Abstrahlverhaltens, also ihrer gesamten Abstrahlcharakteristik, wie eine einzige, diskrete Gesamtantenne. Die Antennen 26 bis 39 weisen jedoch pro verteiltem Zweig eine unterschiedliche Impedanz auf, die auf die jeweilige Verstärkerimpedanz angepaßt ist. Die Ausgangsimpedanz der Verstärker ist zumindest gruppenweise unterschiedlich aufgrund ihrer unterschiedlichen Leistungsklassen. Für die verteilten Verstärker mit niedriger Impedanz 13 bis 20 wird für die zugeordneten Antennen 26 bis 33 eine größere Breite der Metallisierung gewählt, wie in 1 symbolisch dargestellt. Die Breite der Metallisierung für die Verstärkerstufen mit geringerer Verstärkung und höherer Impedanz nimmt dabei stufenweise ab.
Die Antennen 26 bis 39 sind lediglich auf dem Schaltplan sternförmig dargestellt. Im Schaltungslayout oder in ihren räumlichen Ausdehnungen sind die Antennen jedoch nicht sternförmig angeordnet, sondern vielmehr beispielsweise als parallel angeordnete λ/4 Strahler oder verkürzte λ/4 Strahler ausgebildet.
Die induktiven und kapazitiven Eigenschaften der Antennen 26 bis 39 können mit Vorteil so eingestellt werden, daß eine möglichst gute Leistungsanpassung an die Verstärkerimpedanz gewährleistet ist. Somit kann mit Vorteil auf Transformationsnetzwerke verzichtet werden oder diese können mit einer deutlich geringeren Anzahl von Bauteilen realisiert sein.
Die vorgeschlagene Verstärkeranordnung ist für eine große Breitbandigkeit geeignet. Beispielsweise können Signale im Frequenzbereich von 800 bis 2500 MHz verstärkt werden.
Aufgrund der verteilten Leistungsverstärkung wird auch eine wesentlich höhere Ausgangsimpedanz erzielt. Dadurch wird der Wirkungsgrad zusätzlich über den gesamten Frequenzbereich hinweg und über den gesamten Leistungsbereich hinweg verbessert. Aufgrund des höheren Wirkungsgrades über den gesamten Leistungsbereich und den gesamten Frequenzbereich hinweg ist mit Vorteil der Betrieb eines Mobilfunkgeräts mit der Verstärkeranordnung mit deutlich längeren Sprech- und Standby-Zeiten und/oder mit geringerer Akku-Kapazität und damit kleinerer Bauform und geringerem Gewicht möglich.
Alternativ kann der Aufbau der Leistungsverstärkeranordnung auch unsymmetrisch sein. Dazu sind alle Bauteile oberhalb der Symmetrie-Linie zu entfernen.
2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Verstärker 13 bis 24 von 1 mit je einem Feldeffekttransistor 27.
3 zeigt alternativ eine Ausführung der Verstärker 13 bis 24 mit Bipolartransistor 28.
4 zeigt die Bypass-Verstärker 7, 8 mit Bipolartransistor 28 und nachgeschalteter Kaskodestufe 29. Die Kaskodestufe 29 verbessert die Stabilität des mehrstufigen Verstärkers und verbessert zusätzlich dessen Rückwärtsisolation.
5 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer verteilten Antenne mit den jeweiligen Metallisierungsbahnen zur Anwendung bei der Schaltung von 1. Die fraktale Antenne von 5 wirkt wie eine Antenne, es werden aber jeweils nur diejenigen Antennenzweige angeregt, bei denen der vorgeschaltete Verstärker auch tatsächlich aktiviert ist. Die Dämpfung der jeweils nicht aktivierten Antennenzweige ist dabei verschwindend gering. Die fraktale Antenne von 5 beruht auf einer sogenannten Koch-Kurve mit verhältnismäßig geringer Iterationstiefe.
Selbstverständlich können auch andere, verteilte Antennenkonzepte als das in 5 gezeigte zur Realisierung des vorgeschlagenen Prinzips eingesetzt werden.
6 zeigt beispielhaft ein Ersatzschaltbild der verteilten Antenne von 5 mit Induktivitäten L1, L2, L3, komplexen Impedanzen Z1, Z2, Z3 und Kapazitäten C1, C2, C3. Durch geeignete Einstellung der Induktivitäten L1 bis L3 und der Kapazitäten C1 bis C3 ist es möglich, jeweils eine günstige Leistungsanpassung an die Ausgangsimpedanz des vorgeschalteten Verstärkers von 1 zu erhalten.
7 zeigt ein Diagramm, bei dem die Ausgangsimpedanz in Ohm über der Versorgungsspannung in Volt aufgetragen ist. Das Schaubild gilt für einen Klasse A-Leistungsverstärker mit einer Ausgangsleistung von 0,1 bis 2 W. Die Kurve für 0,1 W ist mit A bezeichnet, die Kurve für 0,5 W ist mit B bezeichnet, die Kurve für 1,0 W ist mit C bezeichnet, und die Kurve für 2 W ist mit D bezeichnet. Dabei ist zu erkennen, daß durch höhere Versorgungsspannung der Verstärker die Ausgangsimpedanz zunimmt.
Selbstverständlich liegt es im Rahmen der Erfindung, die gezeigte Leistungsverstärkeranordnung mit Antenne auch mit mehr oder weniger Signalpfaden auszuführen, also mit mehr oder weniger Verstärker- und Antennenzweigen. Zudem kann alternativ auch jedem Verstärker eine Gruppe von Antennenzweigen zugeordnet sein. Auch liegt es im Rahmen der Erfindung, die Verstärker unterschiedlich abzustufen, beispielsweise binär.

1: Eingang
3: Transformator
4: Vorstufe
5: Vorstufe
6: Transformator
7: Bypass-Verstärker
8: Bypass-Verstärker
11: Steuerblock
12: Steuerblock
13: Verstärker
14: Verstärker
15: Verstärker
16: Verstärker
17: Verstärker
18: Verstärker
19: Verstärker
20: Verstärker
21: Verstärker
22: Verstärker
23: Verstärker
24: Verstärker
25: Steuerblock
26: Antenne
27: Antenne
28: Antenne
29: Antenne
30: Antenne
31: Antenne
32: Antenne
33: Antenne
34: Antenne
35: Antenne
36: Antenne
37: Antenne
38: Antenne
39: Antenne
40: Koppelkapazität
41: Versorgungspotentialanschluß
A: Kennlinie
B: Kennlinie
C: Kennlinie
D: Kennlinie

Claims

Leistungsverstärkeranordnung mit Antenne, umfassend – einen Eingang (1), – einen ersten Signalpfad (13, 26), der mit dem Eingang (1) gekoppelt ist und der einen ersten Verstärker (13) umfaßt, – eine erste Antenne (26) im ersten Signalpfad (13, 26), die mit einem Ausgang des ersten Verstärkers (13) gekoppelt ist, – einen zweiten Signalpfad (15, 28), der mit dem Eingang (1) gekoppelt ist und der einen zweiten Verstärker (15) umfaßt, – eine zweite Antenne (28) im zweiten Signalpfad (15, 28), die mit einem Ausgang des zweiten Verstärkers (15) gekoppelt ist, – eine Steuereinrichtung (25), die mit dem ersten Signalpfad (13, 26) und dem zweiten Signalpfad (15, 28) zum Aktivieren und Deaktivieren des ersten und des zweiten Verstärkers (13, 15) in Abhängigkeit von einer Nennleistung der Leistungsverstärkeranordnung gekoppelt ist, wobei die erste Antenne (26) und die zweite Antenne (28) derart bezüglich ihrer räumlichen Ausdehnung und Anordnung aufeinander abgestimmt sind, daß sie sich bezüglich ihrer Abstrahlcharakteristik wie eine einzige, diskrete Gesamtantenne verhalten.
Leistungsverstärkeranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Impedanz der ersten Antenne (26) und die Impedanz der zweiten Antenne (34) verschieden sind.
Leistungsverstärkeranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß – die Impedanz der ersten Antenne (26) an die Impedanz des ersten Verstärkers (13) angepaßt ist gemäß einer Leistungsanpassung und daß – die Impedanz der zweiten Antenne (34) an die Impedanz des zweiten Verstärkers (21) angepaßt ist gemäß einer Leistungsanpassung.
Leistungsverstärkeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kopplung des ersten und des zweiten Verstärkers (13, 15) mit dem Eingang (1) der Leistungsverstärkeranordnung ein transformatorischer Übertrager (6) vorgesehen ist.
Leistungsverstärkeranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der dem ersten und/oder zweiten Verstärker (13, 15) zugeordnete transformatorische Übertrager (6) zum Zu- und Abschalten des ersten und/oder zweiten Verstärkers (13, 15) einen Steuereingang hat, der mit der Steuereinheit (25) verbunden ist.
Leistungsverstärkeranordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der dem ersten und/oder zweiten Verstärker (13, 15) zugeordnete transformatorische Übertrager (6) zum Zuführen eines Bias-Signals für den ersten und/oder zweiten Verstärker (13, 15) einen Bias-Anschluß hat, der mit der Steuereinheit (25) verbunden ist.
Leistungsverstärkeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungsverstärkeranordnung in symmetrischer Schaltungstechnik ausgeführt ist.
Leistungsverstärkeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Verstärker (13, 15) je zumindest einen Feldeffekttransistor (27) zur Signalverstärkung umfassen.
Leistungsverstärkeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Verstärker (13, 15) je zumindest einen Bipolartransistor (28) zur Signalverstärkung umfassen.
Leistungsverstärkeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Verstärker (13, 15) je zumindest einen Transistor zur Signalverstärkung mit zugeordneter Kaskode-Stufe (29) umfassen.
Leistungsverstärkeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Verstärker (13, 15) über die jeweils zugeordnete Antenne (26, 28) an einen Versorgungspotentialanschluß (41) gekoppelt sind.
Leistungsverstärkeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsverstärkeranordnung mehrere Verstärkerstufen (4, 5; 13, 14) umfaßt.
Leistungsverstärkeranordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bypass-Signalpfad vorgesehen ist, der einen einstufigen Verstärker (7, 8) mit nachgeschalteter Antenne (38, 39) umfaßt.
Leistungsverstärkeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungsverstärkeranordnung in integrierter Schaltungstechnik aufgebaut ist.
Verwendung einer Leistungsverstärkeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14 in einer Funk-Sendeanordnung.
Verwendung einer Leistungsverstärkeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14 in einem Mobilfunkgerät.
Verfahren zum Verstärken und Abstrahlen eines Signals, umfassend die Schritte: – Aktivieren zumindest eines von mehreren Verstärkern (13, 15), die zwischen einen Eingang (1) und einen Ausgang (2) einer Leistungsverstärkeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14 geschaltet sind, in Abhängigkeit von einer Nennleistung der Leistungsverstärkeranordnung, – Aktivieren zumindest einer von mehreren Antennen (26, 28), die jeweils den Verstärkern zugeordnet sind, in Abhängigkeit von der Nennleistung der Leistungsverstärkeranordnung, und – Abstrahlen des verstärkten Signals mit den aktivierten Antennen.
Verfahren nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch Bereitstellen einer jeweiligen Impedanzanpassung der mehreren Antennen (26, 28) an die ihnen jeweils zugeordneten Verstärker (13, 15).
Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, gekennzeichnet durch induktives Einkoppeln des mit den mehreren Verstärkern verstärkten Signals zu den mehreren Antennen.