DE102004047497A1

DE102004047497A1 - Leistungsverstärkereinheit, mobiles Telekommunikationsendgerät und zugehöriges Betriebsverfahren

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Publication number: DE102004047497A1
Application number: DE200410047497
Authority: DE
Inventors: Janos-Gerold Dr. Enderlein; Ralf Wendler
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2004-09-23
Filing date: 2004-09-23
Publication date: 2006-04-06
Also published as: TW200625790A; WO2006032616A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Leistungsverstärkereinheit (LVE), umfassend einen ersten und mindestens einen weiteren jeweils mit einer Betriebsspannung versorgten, in Reihe geschalteten Leistungsverstärker (LV1, LV2, ..., LVW), wobei dem ersten Leistungsverstärker (LV1) von einer ersten Signalquelle (SQ1) über eine erste Signalleitung (SL1) ein phasenmoduliertes Eingangssignal zuführbar ist, welches durch den ersten Leistungsverstärker (LV1) verstärkbar/dämpfbar und dem weiteren Leistungsverstärker (LVW) zuführbar ist. Um eine Verzerrung der Phase des phasenmodulierten Eingangssignals durch Aufprägung der Amplitudenmodulation in der Leistungsverstärkereinheit (LVE) zu minimieren, ist ausschließlich dem mindestens einen weiteren Leistungsverstärker (LVW) über eine zweite Signalleitung (SL2) von einer zweiten Signalquelle (SQ2) ein weiteres Signal zuführbar, welches zur Aufprägung einer Amplitudenmodulation auf das phasenmodulierte Eingangssignal in dem mindestens einen weiteren Leistungsverstärker (LVW) führt, wobei das amplituden- und phasenmodulierte Signal durch den mindestens einen weiteren Leistungsverstärker (LVW) verstärkbar/dämpfbar ist und über eine dritte Signalleitung (SL3) das verstärkte/gedämpfte amplituden- und phasenmodulierte Signal an eine Sendeeinheit (SE) ausgebbar ist. DOLLAR A Die erfindungsgemäße Leistungsverstärkereinheit (LVE) ist in vorteilhafter Weise in einem mobilen Telekommunikationsendgerät einsetzbar, welches nach dem EDGE-Standard arbeitet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Leistungsverstärkereinheit, umfassend einen ersten und mindestens einen weiteren jeweils mit einer Betriebsspannung versorgten, in Reihe geschalteten Leistungsverstärker, ein mobiles Telekommunikationsendgerät, umfassend eine Leistungsverstärkereinheit, und ein Verfahren zur Verstärkung/Dämpfung und Modulation eines phasenmodulierten Eingangssignals in einer Leistungsverstärkereinheit, umfassend einen ersten und mindestens einen weiteren jeweils mit einer Betriebspannung versorgten, in Reihe geschalteten Leistungsverstärker.

Es ist bekannt, daß Leistungsverstärkereinheiten, umfassend einen ersten und mindestens einen weiteren jeweils mit einer Betriebsspannung versorgten, in Reihe geschalteten Leistungsverstärker, beispielsweise in mobilen Telekommunikationsendgeräten eingesetzt werden.

Üblicherweise verfügt eine Leistungsverstärkereinheit, die in mobilen Telekommunikationsendgeräten, die nach dem EDGE Standard bzw. EGPRS Standard arbeiten, eingesetzt wird, über drei in Reihe geschaltete Leistungsverstärker. Grundlage dafür sind einerseits bauteilspezifische Eigenschaften der Leistungsverstärker und andererseits zu erfüllende Vorgaben hinsichtlich der Leistungsverstärkung bzw. Dämpfung, die von dem EDGE Standard bzw. EGPRS Standard vorgeschrieben werden.

Am Beispiel der in dem EDGE Standard bzw. EGPRS Standard benutzten Trägerschwingung von 1800 MHz soll der erforderliche Dynamikbereich bei der Verstärkung bzw. Dämpfung von der Leistungsverstärkereinheit zugeführten Eingangssignalen verdeutlicht werden. Die Hochfrequenzträgerschwingung muß zur Einhaltung der Maximalleistungswerte auf bis zu 26 dBm verstärkt werden, wobei noch eine Verstärkung von 4 dB für eine aufzuprägende Amplitudenmodulation zu berücksichtigen ist. Die Eingangsleistung liegt typisch bei 5 dBm. Daraus resultiert eine Maximalverstärkung des Eingangssignals von 25 dB. Anderseits müssen Minimalleistungswerte hinsichtlich der Hochfrequenzträgerschwingung von 2 dBm erreichbar sein, wobei noch eine Dämpfung von –20 dB für eine aufzuprägende Amplitudenmodulation zu berücksichtigen ist. Daraus resultiert eine Maximaldämpfung von –23 dB.

Das Eingangssignal der Leistungsverstärkereinheit muß also insgesamt über einen Dynamikbereich von 48 dB von der Leistungsverstärkereinheit verstärkbar bzw. dämpfbar sein.

Aufgrund bauteilspezifischer Eigenschaften der Leistungsverstärker läßt sich heutzutage dieser Dynamikbereich für die Anwendung in mobilen Telekommunikationsendgeräten nur durch eine Leistungsverstärkereinheit, umfassend drei in Reihe geschaltete Leistungsverstärker, erreichen. Jeder Leistungsverstärker verstärkt das ihm zugeführte Eingangssignal um 10 dB bzw. dämpft es um –10 dB. Durch drei in Reihe geschaltete Leistungsverstärker dieser Art kann somit eine Maximalverstärkung des zugeführten Eingangssignals von 30 dB bzw. eine Maximaldämpfung des zugeführten Eingangssignals von – 30 dB erreicht werden.

Bei der Verwendung von in Reihe geschalteten Leistungsverstärkern, tritt aufgrund bauteilspezifischer Eigenschaften, z.B. von Begrenzungseffekten bzw. Laufzeiteffekten eine Verzerrung der Phase eines phasenmodulierten Eingangssignals auf, wenn durch ein weiteres den Leistungsverstärkern zugeführtes Signal eine Aufprägung einer Amplitudenmodulation auf das phasenmodulierte Eingangssignal bewirkt werden soll. Hier spricht man von sogenannter Amplitudenmodulations/Phasenmodulations-Konvertierung. Es handelt sich hierbei um eine parasitäre Beeinflussung der Phase des phasenmo dulierten Eingangssignals bei Änderung der Amplitude. Diese Phasenverzerrungen akkumulieren in den einzelnen in Reihe geschalteten Leistungsverstärkern zu einem Gesamtphasenfehler des von der Leistungsverstärkereinheit ausgegebenen Hochfrequenzsignals.

Die durch Amplitudenmodulations/Phasenmodulations-Konvertierung verursachte Verzerrung des von der Leistungsverstärkereinheit ausgegebenen Hochfrequenzsignals bzw. der Hochfrequenzträgerschwingung, stellt sich im Modulationsspektrum als eine Aufweitung dar. Die Modulationsspektrumsmaske ist ein in den Mobilfunkstandards spezifikationsrelevanter Parameter, der zur Konformitätsüberprüfung von mobilen Telekommunikationsendgeräten getestet und eingehalten werden muß.

In mobilen Telekommunikationsendgeräten, die nach dem EDLE Standard (Enhanced Data Rate for GSM Evolution) arbeiten, wird ein Modulationsverfahren (8 Phase Shift Keying) verwendet, welches zu einer dreifach höheren Bitübertragungsrate gegenüber GSM bzw. GPRS führt. Dabei werden acht verschiedene Symbole über die Luftschnittstelle übertragen, wobei sich die einzelnen Symbole durch eine Phasenverschiebung von nur 45 Grad voneinander unterscheiden. Jedem zu übertragenden Symbol wird eine Bitfolge von 3 Bits zugeordnet, wodurch sich die höhere Bitübertragungsrate gegenüber GSM bzw. GPRS pro Datenübertragungskanal bzw. Nutzer ergibt.

Die genaue Funktionsweise des bei EDGE eingesetzen Modulationsverfahren ist in der Literatur umfangreich beschrieben und daher dem Fachmann eingehend bekannt, so dass hier auf eine tiefergehende Darstellung des bei EDGE eingesetzten Modulationsverfahrens verzichtet wird.

Wichtig in Bezug auf die Erfindung ist lediglich, dass für den Fachmann zweifelsohne erkennbar ist, dass sich Phasenverzerrungen des über die Luftschnittstelle zu übertragenden Hochfrequenzsignals unmittelbarer dahingehend auswirken, dass der sendeseitig vorliegende Bitstrom nach der Übertragung über die Luftschnittstelle auf der Empfangsseite nur noch fehlerhaft dekodiert werden kann und somit nicht mehr in den korrekten Bitstrom rückgewandelt werden kann. Die vorstehend beschriebene Amplitudenmodulations/Phasenmodulations-Konvertierung wirkt sich also drastischer bei einem Modulationsverfahren aus, bei dem im zur Verfügung stehenden Phasenraum von 360 Grad 8 verschiedene, über die Luftschnittstelle zu übertragende Symbole, dargestellt werden müssen (EDGE), als bei einem Modulationsverfahren, bei dem nur 2 verschiedene, über die Luftschnittstelle zu übertragende Symbole im Phasenraum dargestellt werden müssen (z.B. GSM, GPRS).

Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine technische Lösung für eine Leistungsverstärkereinheit und ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, wobei eine Verzerrung der Phase eines phasenmodulierten Eingangssignals durch Aufprägung der Amplitudenmodulation in der Leistungsverstärkereinheit minimiert wird.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Leistungsverstärkereinheit, umfassend einen ersten und mindestens einen weiteren jeweils mit einer Betriebsspannung versorgten, in Reihe geschalteten Leistungsverstärker gelöst, wobei dem ersten Leistungsverstärker von einer ersten Signalquelle über eine erste Signalleitung ein phasenmoduliertes Eingangssignal zuführbar ist, welches durch den ersten Leistungsverstärker verstärkbar/dämpfbar und dem weiteren Leistungsverstärker zuführbar ist, wobei ausschließlich dem mindestens einen weiteren Leistungsverstärker über eine zweite Signalleitung von einer zweiten Signalquelle ein weiteres Signal zuführbar ist, welches zur Aufprägung einer Amplitudenmodulation auf das phasenmodulierte Eingangssignal in dem mindestens einen weiteren Leistungsverstärker führt, wobei das amplituden- und phasenmodulierte Signal durch den mindestens einen weiteren Leistungsverstärker verstärkbar/dämpfbar ist und über eine dritte Signalleitung das verstärkte/gedämpfte amplituden- und phasenmoduliertes Signal an eine Sendeeinheit ausgebbar ist.

Die Aufgabe wird des weiteren erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Verstärkung/Dämpfung und Modulation eines phasenmodulierten Eingangssignals in einer Leistungsverstärkereinheit, umfassend einen ersten und mindestens einen weiteren jeweils mit einer Betriebsspannung versorgten, in Reihe geschalteten Leistungsverstärker gelöst, wobei dem ersten Leistungsverstärker von einer ersten Signalquelle über eine erste Signalleitung ein phasenmoduliertes Eingangssignal zugeführt wird, welches in dem ersten Leistungsverstärker verstärkt/gedämpft und dem weiteren Leistungsverstärker zugeführt wird und wobei ausschließlich dem mindestens einen der weiteren Leistungsverstärker über eine zweite Signalleitung von einer zweiten Signalquelle ein weiteres Signal zugeführt wird, welches zur Aufprägung einer Amplitudenmodulation auf das phasenmodulierte Eingangssignal in dem mindestens einen weiteren Leistungsverstärker führt, wobei das amplituden- und phasenmodulierte Signal durch den mindestens einen weiteren Leistungsverstärker verstärkt/gedämpft wird und anschließend das verstärkte/gedämpfte amplituden- und phasenmodulierte Signal über eine dritte Signalleitung an eine Sendeeinheit ausgegeben wird.

Das hat den Vorteil, daß eine Verzerrung der Phase bei der Aufprägung der Amplitudenmodulation auf das phasenmodulierte Eingangssignal in der Leistungsverstärkereinheit minimiert wird. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

In vorteilhafter Weise ist zwischen einer Spannungsquelle und dem weiteren Leistungsverstärker ein erster Spannungsregler zwischengeschaltet, dem das weitere Signal der Signalquelle zuführbar ist. Dadurch ist der weitere Leistungsverstärker bei einer für ihn optimalen, von der Batteriespannung abweichenden, Betriebsspannung betreibbar.

In vorteilhafter Weise ist zwischen der Spannungsquelle und dem ersten Leistungsverstärker ein zweiter Spannungsregler zwischengeschaltet, der von einer Signalsteuerungsquelle über einen Schalter schaltbar ist. Auf diese Weise ist auch der erste Leistungsverstärker mit einer für ihn optimalen, von der Batteriespannung abweichenden Betriebsspannung betreibbar.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass der zweite Spannungsregler in zwei diskrete Zustände schaltbar ist, wobei in einem ersten Zustand eine Verstärkung des phasenmodulierten Eingangssignals durch den ersten Leistungsverstärker und in einem zweiten Zustand eine Dämpfung des phasenmodulierten Eingangssignals durch den ersten Leistungsverstärker bewirkbar ist. Somit kann einerseits auf eine kompliziertere kontinuierliche Verstärkungs-/Dämpfungsregelung des dem ersten Leistungsverstärker zugeführten phasenmodulierten Eingangssignals verzichtet werden, während aber zugleich aus den Mobilfunkstandards resultierende verbindliche Vorgaben hinsichtlich der Verstärkung/Dämpfung des phasenmodulierten Eingangssignals durch die gesamte Leistungsverstärkereinheit erfüllt werden können.

In einer Weiterbildung der im vorstehenden Absatz beschriebenen Ausgestaltung der Erfindung ist durch den zweiten Spannungsregler bei ausgeschaltetem Schalter die Betriebsspannungsversorgung des ersten Leistungsverstärkers bewirkbar, wobei über einen zwischen dem zweiten Spannungsregler und dem ersten Leistungsverstärker in Reihe geschalteten Widerstand der Stromfluß zum ersten Leistungsverstärker begrenzt wird. Somit erhält man eine einfach zu realisierende Schaltung zur Ausführung der Erfindung in einem Modus mit niedriger Verstärkung bzw. Dämpfung des phasenmodulierten Eingangssignals.

In einer alternativen Weiterbildung der im vorstehenden Absatz beschriebenen Ausgestaltung der Erfindung wird bei ein geschaltetem Schalter die Betriebsspannungsversorgung des ersten Leistungsverstärkers ohne Stromflussbegrenzung zum ersten Leistungsverstärker durch den Widerstand bewirkt. Somit erhält man eine einfach zu realisierende Schaltung zur Ausführung der Erfindung in einem Modus mit hoher Verstärkung des phasenmodulierten Eingangssignals.

Vorteilhafterweise ist zwischen dem ersten Leistungsverstärker und dem weiteren Leistungsverstärker ein zweiter mit einer Betriebsspannung versorgter Leistungsverstärker in Reihe zwischengeschaltet, wobei zusätzlich dem zweiten Leistungsverstärker über die zweite Signalleitung das von der zweiten Signalquelle stammende weitere Signal zuführbar ist. Dadurch lassen sich größere Verstärkungen bzw. Dämpfungen des phasenmodulierten Eingangssignals unter Berücksichtigung der Minimierung von Phasenverzerrungen in der Leistungsverstärkereinheit erreichen.

In weiterer vorteilhafter Weise ist der weitere Leistungsverstärker und/oder der zweite Leistungsverstärker mit einem kontinuierlichen Verstärkungs-/Dämpfungsgrad betreibbar. Dadurch können aus den Mobilfunkstandards resultierende verbindliche Vorgaben hinsichtlich der Verstärkung/Dämpfung des phasenmodulierten Eingangssignals durch die gesamte Leistungsverstärkereinheit erfüllt werden.

Vorteilhaft umfasst ein mobiles Telekommunkationsendgerät einen erfindungsgemäßen Leistungsverstärker. Dadurch lassen sich Modulationsverfahren in diesen Endgeräten anwenden, bei denen sich über die Luftschnittstelle übertragene Hochfrequenzsignale hinsichtlich ihrer Dekodierung auf der Empfängerseite nur durch geringe Phasendifferenzen unterscheiden.

Vorteilhafterweise ist ein derartiges mobiles Telekommunikationsendgerät als EDGE Funkmodul ausgebildet. Dadurch lässt sich das im EDLE Standard verbindlich festgelegte 8 PSK Modulationsverfahren technisch umsetzen.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, welche in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen die Erfindung an Hand von drei Ausführungsbeispielen erläutert.
Dabei zeigt in schematischer Darstellung die
1 eine der Anmelderin aus dem internen Stand der Technik bekannte Leistungsverstärkereinheit,
2 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Leistungsverstärkereinheit mit zwei in Reihe geschalteten Leistungsverstärkern,
3 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Leistungsverstärkereinheit mit drei in Reihe geschalteten Leistungsverstärkern.
Die 1 zeigt eine Leistungsverstärkereinheit, wie sie dem Anmelder aus dem internen Stand der Technik bekannt ist.
Die Leistungsverstärkereinheit LVE, umfasst einen ersten, einen zweiten und einen weiteren Leistungsverstärker LV1, LV2, LVW. Die drei Leistungsverstärker LV1, LV2, LVW sind in Reihe geschaltet und sind über eine zweite Signalleitung SL2 mit einem Spannungsregler SPR1, der ebenfalls Teil der Leistungsverstärkereinheit LVE ist, verbunden. Der Spannungsregler SPR1 ist seinerseits mit einer Spannungsquelle SPQ verbunden. Über die zweite Signalleitung SL2 versorgt der Spannungsregler SPR1 die drei Leistungsverstärker LV1, LV2, LVW mit einer einheitlichen Betriebsspannung. Diese Betriebsspannung kann von der Ausgangsspannung der Spannungsquelle SPQ abweichen.
Der erste Leistungsverstärker LV1 ist über eine erste Signalleitung SL1 mit einer ersten Signalquelle SQ1 verbunden. Der Spannungsregler SPR1 ist mit einer zweiten Signalquelle SQ2 verbunden. Der weitere Leistungsverstärker LVW ist über eine dritte Signalleitung SL3 mit einer Sendeeinheit SE verbunden.
Der erste Leistungsverstärker LV1 erhält von der ersten Signalquelle SQ1 ein phasenmoduliertes Eingangssignal. Diese Signalquelle SQ1 kann beispielsweise ein Frequenzsynthesizer sein, in dem bereits ein von einem Basisbandchip zugeführte digitale Bitstrom auf eine Hochfrequenzträgerschwingung aufmoduliert ist, wobei ein phasenmoduliertes Eingangssignal entsteht (nicht dargestellt).
Dem phasenmodulierten Eingangssignal wird mittels der zweiten Signalleitung SL2 ein weiteres von der zweiten Signalquelle SQ2 stammendes und über den Spannungsregler SPR1 zugeführtes Signal allen drei Leistungsverstärkern LV1, LV2, LVW zugeführt, wobei einerseits eine Aufprägung einer Amplitudenmodulation auf das phasenmodulierte Eingangssignal in allen drei Leistungsverstärkern LV1, LV2, LVW resultiert und andererseits die Signale in allen drei Leistungsverstärkern LV1, LV2, LVW zusätzlich verstärkt bzw. gedämpft werden. Das resultierende verstärkte bzw. gedämpfte amplituden- und phasenmodulierte Signal wird anschließend der Sendeeinheit SE über die dritte Signalleitung SL3 zugeführt.
Die zweite Signalquelle SQ2 ist beispielsweise ein Digital/Analog-Wandler, der von dem Basisbandchip gesteuert wird. Die Sendeeinheit SE ist eine weitere Komponente im Funkteil eines mobilen Telekommunikationsendgeräts beispielsweise ein Wechselschalter oder bereits eine Antenne selbst (nicht dargestellt).
Das Zusammenwirken der einzelnen genannten Komponenten ist dem Fachmann bekannt, so dass hier nicht näher darauf eingegangen wird. Für die Erfindung wichtig, ist jedoch der Umstand, dass im Ausführungsbeispiel des Standes der Technik sämtlichen Leistungsverstärkern LV1, LV2, LVW ein weiteres Signal zugeführt wird, welches in allen Leistungsverstärkern LV1, LV2, LVW zu einer Aufprägung einer Amplitudenmodulation auf das phasenmodulierte Eingangssignal und zur Verstärkung / Dämpfung führt. Technisch realisiert ist dieses durch die zweite Signalleitung SL2 mit der alle drei Leistungsverstärker LV1, LV2, LVW parallel angesteuert werden. Die Verstärkung bzw. Dämpfung selbst wird über die vom Spannungsregler SPR1 geregelte Versorgungsspannung bestimmt.
Eine derartige Leistungsverstärkereinheit LVE hat jedoch den Nachteil, daß aufgrund bauteilspezifischer Eigenschaften, z.B. von Begrenzungseffekten bzw. Laufzeiteffekten eine Verzerrung der Phase eines phasenmodulierten Eingangssignals eintritt, wenn durch das weitere den Leistungsverstärkern LV1, LV2, LVW über die zweite Signalleitung SL2 zugeführte Signal eine Aufprägung einer Amplitudenmodulation auf das phasenmodulierte Eingangssignal bewirkt werden soll. Diese bereits vorstehend eingehend beschriebene sogenannte Amplitudenmodulations/Phasenmodulations-Konvertierung (Phasenverzerrung) in der Leistungsverstärkereinheit LVE, die sich in den einzelnen Leistungsverstärkern LV1, LV2, LVW zu einem Gesamtphasenfehler akkumuliert, beeinträchtigt jedoch die korrekte Dekodierung von über die Luftschnittstelle übertragenen Daten auf der Empfängerseite bzw. die Rückwandlung des korrekten Bitstrom, so daß diese Leistungsverstärkereinheit LVE nicht für Modulationsverfahren einsetzbar ist, welche eine exakte Zuordnung von Bits zu Symbolen, die über die Luftschnittstelle übertragen werden und die sich nur durch eine geringe Phasenverschiebung voneinander unterscheiden, z.B. 8 Phase Shift Keying, wie es bei EDGE angewendet werden muß.
Die 2 zeigt eine erfindungsgemäße Leistungsverstärkereinheit LVE, bei der die beschriebenen Phasenverzerrungen minimiert werden. In der Leistungsverstärkereinheit LVE sind ein erster und ein weiterer Leistungsverstärker LV1, LVW in Reihe geschaltet. Der erste Leistungsverstärker LV1 wird über eine erste Signalleitung SL1 von einer ersten Signalquelle SQ1 ein phasenmoduliertes Eingangssignal zugeführt. Der erste Leistungsverstärker LV1 wird von einem zweiten Spannungsregler SPR2 mit einer Betriebsspannung versorgt. Diese Betriebsspannung kann in Stufen oder stufenlos verstellbar sein. Für die Verstellung sorgt eine Signalsteuerungsquelle SSQ, die mit dem zweiten Spannungsregler SPR2 verbunden ist. Die Signalsteuerungsquelle SSQ wird ihrerseits von einem Basisbandchip (nicht dargestellt) gesteuert. Der zweite Spannungsregler SPR2, der auch außerhalb der Leistungsverstärkereinheit LVE liegen kann (nicht dargestellt), wird von einer Spannungsquelle SPQ, beispielsweise einer Batterie versorgt. Der zweite Spannungsregler SPR2 setzt die Spannung der Spannungsquelle SPQ in geeigneter Weise um, und führt dem ersten Leistungsverstärker LV1 eine bestimmte variable Spannung zu über deren Veränderung die Verstärkung/Dämpfung des phasenmodulierten Eingangssignals in dem ersten Leistungsverstärker LV1 geregelt wird.
Der weitere Leistungsverstärker LVW wird durch einen ersten Spannungsregler SPR1 über eine zweite Signalleitung SL2 mit einer geeigneten Betriebsspannung versorgt. Der Spannungsregler SPR1 führt dem weiteren Leistungsverstärker LVW außerdem eine regelbare Spannung zu, über deren Veränderung die Verstärkung/Dämpfung des Signals in dem weiteren Leistungsverstärker LVW geregelt wird. Der erste Spannungsregler SPR1 ist mit der Spannungsquelle SPQ verbunden und setzt die Betriebsspannung der Spannungsquelle SPQ in eine geeignete Betriebsspannung für den weiteren Leistungsverstärker LVW um. Der erste Spannungsregler SPR1 ist außerdem mit einer zweiten Signalquelle SQ2 verbunden, die ein weiteres Signal ausgibt, welches über den ersten Spannungsregler SPR1 und die zweite Signalleitung SL2 dem weiteren Leistungsverstärker LVW zugeführt wird. Dieses weitere Signal wird nicht dem zweiten Spannungsregler SPR2 zugeführt.
Der weitere Leistungsverstärker LVW ist über eine dritte Signalleitung SL3 mit einer Sendeeinheit SE verbunden.
Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel der 1 wird das phasenmodulierte Eingangssignal im ersten Leistungsverstärker LV1 lediglich verstärkt/gedämpft während ausschließlich dem weiteren Leistungsverstärker LVW ein weiteres Signal über die zweite Signalleitung SL2 von der zweiten Signalquelle SQ2 zugeführt wird, welches zur Aufprägung einer Amplitudenmodulation auf das phasenmodulierte Eingangssignal im weiteren Leistungsverstärker LVW führt. Außerdem wird das resultierende amplituden- und phasenmodulierte Signal im weiteren Leistungsverstärker verstärkt/gedämpft. Anschließend wird das verstärkte/gedämpfte amplituden- und phasenmodulierte Signal über die dritte Signalleitung SL3 an die Sendeeinheit SE ausgegeben. Technisch realisiert wird der beschriebene Unterschied zum Ausführungsbeispiel nach dem Stand der Technik in 1, dadurch dass es keine Verbindung zwischen der zweiten Signalleitung SL2 und dem ersten Leistungsverstärker LV1 gibt, über die ein weiteres Signal von der zweiten Signalquelle SQ2 zugeführt werden kann, welches zu einer Aufprägung einer Amplitudenmodulation auf das phasenmodulierte Eingangssignal im ersten Leistungsverstärker LV1 führt.
Die 3 zeigt ein weiteres Beispiel einer erfindungsgemäßen Leistungsverstärkereinheit LVE, umfassend einen ersten, einen zweiten und einen weiteren in Reihe geschalteten Leistungsverstärker LV1, LV2, LVW, bei der ebenfalls die beschriebenen Phasenverzerrungen minimiert werden.
In Erweiterung des Ausführungsbeispiels aus 2 sind sowohl ein zweiter Leistungsverstärker LV2 als auch der weitere Leistungsverstärker LVW, nicht aber der erste Leistungsverstärker LV1, über die zweite Signalleitung SL2 parallel mit dem ersten Spannungsregler SPR1 verbunden, so daß das weitere Signal der zweiten Signalquelle SQ2 sowohl im zweiten Leistungsverstärker LV2 als auch im weiteren Leistungsverstärker LVW zu einer Aufprägung einer Amplitudenmodulation auf das vom ersten Leistungsverstärker LV1 zugeführte phasenmodu lierte Eingangssignal führt. Außerdem werden die Signale sowohl im zweiten Leistungsverstärker LV2 als auch im weiteren Leistungsverstärker LVW verstärkt/gedämpft. In Erweiterung des Ausführungsbeispiels aus der 2 wird durch ein Signal der Signalsteuerungsquelle SSQ ein Schalter S, z.B. ein Transistor, ein- bzw. ausgeschaltet. Ist der Schalter S ausgeschaltet, so führt ein Stromfluß von der Spannungsquelle SPQ über den zweiten Spannungsregler SPR2, einen Widerstand W zum ersten Leistungsverstärker LV1. Der Widerstand W begrenzt den Stromfluß. Über die Veränderung der Stromstärke wird die Verstärkung/Dämpfung im ersten Leistungsempfänger LV1 gesteuert. Da der Widerstand jedoch nur kleine Stromstärken zulässt, befindet sich die Leistungsverstärkereinheit LVE in einem Modus mit niedriger Verstärkung bzw. Dämpfung des phasenmodulierten Eingangssignals. Wird der Schalter S durch die Signalsteuerungsquelle SSQ eingeschaltet, so findet direkt ein Stromfluß von der Spannungsquelle SPQ zu dem ersten Leistungsverstärker LV1 ohne Strombegrenzung durch den Widerstand W statt. Auch hier wird über die Veränderung der Stromstärke die Verstärkung im ersten Leistungsempfänger LV1 gesteuert. Jetzt befindet sich die Leistungsverstärkungseinheit LVE in einem Modus mit hoher Verstärkung des phasenmodulierten Eingangssignals.
Selbstverständlich kann der erste Leistungsverstärker auch in einem kontinuierlichen Modus betrieben werden. Wichtig ist aber auch hier, dass dem ersten Leistungsverstärker LV1 kein weiteres Signal zugeführt wird, welches zur Aufprägung einer Amplitudenmodulation auf das phasenmodulierte Eingangssignal führt.
Die erfindungsgemäße Lösung teilt also die Regelung der Sendeleistung auf alle drei Leistungsverstärker LV1, LV2, LVW, während die Amplitudenmodulation nur im zweiten Leistungsverstärker LV2 bzw. im weiteren Leistungsverstärker LVW bewirkt wird. Sollen die verbindlichen Vorgaben des EDLE Standards eingehalten werden, wird der erste Leistungsverstärker LVW beispielsweise in einem diskreten Verstärkungs-/Dämpfungsmodus betrieben, wobei sich so maximale Verstärkungen des phasenmodulierten Eingangssignals von 10 dB bzw. maximale Dämpfungen von – 10 dB erreichen lassen. Werden der zweite Leistungsverstärker LV2 und der weitere Leistungverstärker LVW in einem kontinuierlichen Betriebsmodus betrieben, so lassen sich maximale Verstärkungen des zugeführten Signals von jeweils 10 dB bzw. maximale Dämpfungen von jeweils –7,5 dB erreichen. Daraus ergibt sich eine maximale Verstärkung von 10 dB (erster Leistungsverstärker LV1), + 10 dB (zweiter Leistungsverstärker LV2) + 10 dB (weiter Leistungsverstärker LVW) = 30 dBm bzw. maximale Dämpfungen von –10 dB (erster Leistungsverstärker LV1), –7,5 dB (zweiter Leistungsverstärker LV2) –7,5 dB (weiter Leistungsverstärker LVW) = –25 dBm, woraus sich eine Gesamtdynamik der Leistungsverstärkungseinheit LVE von 55 dB ergibt.
Durch den Verzicht der Aufprägung einer Amplitudenmodulation im ersten Leistungsverstärker LV1 wird der Sendeoszillator, von dem die Hochfrequenzträgerschwingung über Frequenzvervielfacher bzw. -mischer erzeugt wird, zusätzlich isoliert. Dadurch werden Rückwärtsbeeinflussungen durch den ersten Leistungsverstärker LV1 z.B. ein Ziehen der Sendeoszillatorfrequenz, das sogenannte Pulling durch die feste Ansteuerung dieses ersten Leistungsverstärkers LV1 minimiert. Außerdem führt die geregelte Spannungsversorgung des ersten Leistungsverstärkers LV1 zur Gewährleistung eines stabilisierten Arbeitspunktes und zur Unterdrückung von Rauschen und Störeinflüssen auf der Spannungsversorgung.
In diesem Ausführungsbeispiel ist die Ausgangsspannung des zweiten Spannungsreglers SPR2 im Betriebsmodus mit niedriger Verstärkung/Dämpfung des phasenmodulierten Eingangssignals 2,8V. Der Widerstand W soll die Stromstärke auf kleiner 10 mA begrenzen. Wird beispielsweise ein Widerstand W von 330 Ohm gewählt, so beträgt die dem ersten Leistungsverstärker LV1 zugeführte Stromstärke 8 mA und die Betriebsspannung am ersten Leistungsverstärker LV1 ist 0,18 V. Die Ausgangsleistung kann damit am Antennenreferenzpunkt zwischen +2 dBm und +15 dBm geregelt werden. Die minimale Betriebsspannung am zweiten Leistungsverstärker LV2 und am weiteren Leistungsverstärker LVW beträgt bei einer Ausgangsleistung von +2 dBm am Antennenreferenzpunkt 80 mV.
Im Betriebsmodus mit hoher Verstärkung des phasenmodulierten Eingangssignals, in dem Ausgangsleistungen von +15 dBm bis +26 dBm am Antennenreferenzpunkt realisiert werden, beträgt die Stromstärke in dem ersten Leistungsverstärker LV1 mehr als 50 mA. Die minimale an dem zweiten Leistungsverstärker LV2 und an dem weiteren Leistungsverstärker anliegende Betriebsspannung beträgt bei einer Ausgangsleistung von +15 dBm am Antennenreferenzpunkt 80 mV.
Die Erfindung ist nicht auf die speziellen Ausführungsbeispielen beschränkt, sondern schließt auch nicht explizit offenbarte Abwandlungen mit ein, solange von dem Kern der Erfindung Gebrauch gemacht wird. Dieses gilt insbesondere, da dem Fachmann vielfältige Schaltungen und Bauteile zur Ausführung der Erfindung bekannt sind. Insbesondere könnten weitere Leistungsverstärker in Reihe geschaltet werden von denen beispielsweise zwei oder drei lediglich zur Verstärkung des phasenmodulierten Eingangssignals dienen. Diesen Leistungsverstärkern wird also kein weiteres Signal zugeführt, welches in diesen Leistungsverstärkern zur Aufprägung einer Amplitudenmodulation auf das phasenmodulierte Signal führt.
Es können aber auch weitere Leistungsverstärker parallel über die zweite Signalleitung SL2 mit dem ersten Spannungsregler SPR1 verbunden werden, wobei in diesen Leistungsverstärkern neben der Signalverstärkung auch die Zuführung eines weiteren Signals zu einer Aufprägung einer Amplitudenmodulation auf das phasenmodulierte Eingangssignal führt. Voraussetzung dafür sind jedoch bauteilspezifische Eigenschaften der Leistungsverstärker, durch die in bestimmten Betriebsmoden eine größere Verzerrung der Phase bei der Aufprägung einer Amplitudenmodulation nicht erfolgt.

Claims

1) Leistungsverstärkereinheit (LVE), umfassend einen ersten und mindestens einen weiteren jeweils mit einer Betriebsspannung versorgten, in Reihe geschalteten Leistungsverstärker (LV1, LV2,..., LVW), wobei dem ersten Leistungsverstärker (LV1) von einer ersten Signalquelle (SQ1) über eine erste Signalleitung (SL1) ein phasenmoduliertes Eingangssignal zuführbar ist, welches durch den ersten Leistungsverstärker (LV1) verstärkbar/dämpfbar und dem weiteren Leistungsverstärker (LVW) zuführbar ist, wobei ausschließlich dem mindestens einen weiteren Leistungsverstärker (LVW) über eine zweite Signalleitung (SL2) von einer zweiten Signalquelle (SQ2) ein weiteres Signal zuführbar ist, welches zur Aufprägung einer Amplitudenmodulation auf das phasenmodulierte Eingangssignal in dem mindestens einen weiteren Leistungsverstärker (LVW) führt, wobei das amplituden- und phasenmodulierte Signal durch den mindestens einen weiteren Leistungsverstärker (LVW) verstärkbar/dämpfbar ist und über eine dritte Signalleitung (SL3) das verstärkte/gedämpfte amplituden- und phasenmodulierte Signal an eine Sendeeinheit (SE) ausgebbar ist.

Leistungsverstärkereinheit (LVE) gemäß Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einer Spannungsquelle (SPQ) und dem weiteren Leistungsverstärker (LVW) ein erster Spannungsregler (SPR1) zwischengeschaltet ist, dem das weitere Signal der zweiten Signalquelle (SQ2) zuführbar ist.

Leistungsverstärkereinheit (LVE) gemäß Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Spannungsquelle (SPQ) und dem ersten Leistungsverstärker (LV1) ein zweiter Spannungsregler (SPR2) zwischengeschaltet ist, der von einer Signalsteuerungsquelle (SSQ) über einen Schalter (S) schaltbar ist.

Leistungsverstärkereinheit (LVE) gemäß Patentanspruch 3,dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Spannungsregler (SPR2) in zwei diskrete Zustände schaltbar ist, wobei in einem ersten Zustand eine Verstärkung des phasenmodulierten Eingangssignals durch den ersten Leistungsverstärker (LV1) und in einem zweiten Zustand eine Dämpfung des phasenmodulierten Eingangssignals durch den ersten Leistungsverstärker (LV1) bewirkbar ist.

Leistungsverstärkereinheit (LVE) nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass durch den zweiten Spannungsregler (SPR2) bei ausgeschaltetem Schalter (S) die Betriebsspannungversorgung des ersten Leistungsverstärkers (LV1) bewirkbar ist, wobei über einen zwischen dem zweiten Spannungsregler (SPR2) und dem ersten Leistungsverstärker (LV1) in Reihe geschalteten Widerstand (W) der Stromfluß zum ersten Leistungsverstärker (LV1) begrenzt ist.

Leistungverstärkereinheit (LVE) nach Patentanspruch 4, d dadurch gekennzeichnet, dass bei eingeschaltetem Schalter (S) die Betriebsspannungsversorgung des ersten Leistungsverstärkers (LV1) ohne Stromflußbegrenzung zum ersten Leistungsverstärker (LV1) durch den Widerstand (W) bewirkt wird.

Leistungsverstärkereinheit (LVE) gemäß einem der vorstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten Leistungsverstärker (LV1) und dem weiteren Leistungsverstärker (LVW) ein zweiter mit einer Betriebsspannung versorgter Leistungsverstärker (LV2) in Reihe zwischengeschaltet ist, wobei zusätzlich dem zweiten Leistungsverstärker (LV2) über die zweite Signalleitung (SL2) das von der zweiten Signalquelle (SQ2) stammende weitere Signal zuführbar ist.

Leistungsverstärkereinheit (LVE) nach einem der vorstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Leistungsverstärker (LVW) und / oder der zweite Leistungsverstärker (LV2) mit einem kontinuierlichen Verstärkungs-/Dämpfungsgrad betreibbar sind.

Mobiles Telekommunikationsendgerät umfassend eine Leistungsverstärkereinheit (LVE) nach einem der vorstehenden Patentansprüche.

Mobiles Telekommunikationsendgerät nach Patentanspruch 9, welches als EDGE Funkmodul ausgebildet ist.

Verfahren zur Verstärkung/Dämpfung und Modulation eines phasenmodulierten Eingangssignals in einer Leistungsverstärkereinheit (LVE), umfassend einen ersten und mindestens einen weiteren jeweils mit einer Betriebsspannung versorgten, in Reihe geschalteten Leistungsverstärker (LV1, LV2,..., LVW), wobei dem ersten Leistungsverstärker (LV1) von einer ersten Signalquelle (SQ1) über eine erste Signalleitung (SL1) ein phasenmoduliertes Eingangssignal zugeführt wird, welches in dem ersten Leistungsverstärker (LV1) verstärkt/gedämpft und dem weiteren Leistungsverstärker (LVW) zugeführt wird und wobei ausschließlich dem mindestens einen der weiteren Leistungsverstärker (LVW) über eine zweite Signalleitung (SL2) von einer zweiten Signalquelle (SQ2) ein weiteres Signal zugeführt wird, welches zur Aufprägung einer Amplitudenmodulation auf das phasenmodulierte Eingangssignal in dem mindestens einen weiteren Leistungsverstärker (LVW) führt, wobei das amplituden- und phasenmodulierte Signal durch den mindestens einen weiteren Leistungsverstärker (LVW) verstärkt/gedämpft wird und anschließend das verstärkte/gedämpfte amplituden- und phasenmodulierte Signal über eine dritte Signalleitung (SL3) an eine Sendeeinheit (SE) ausgegeben wird.