DE102005047155A1

DE102005047155A1 - Sendeanordnung und Verfahren zur Impedanzanpassung

Info

Publication number: DE102005047155A1
Application number: DE102005047155A
Authority: DE
Inventors: Bernd Adler; Grigory Dr. Itkin
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Intel Deutschland GmbH
Priority date: 2005-09-30
Filing date: 2005-09-30
Publication date: 2007-04-12
Anticipated expiration: 2025-10-01
Also published as: DE102005047155B4; US7693495B2; US20070085609A1; CN1941639A; US8185063B2; US20100148884A1; CN1941639B

Abstract

Eine Sendeanordnung umfasst eine Anpassschaltung (20), eine Referenzschaltung (60) und einen Vergleicher (1). Die Anpassschaltung (20) ist ausgangsseitig mit einer Antenne (5) koppelbar und umfasst eine einstellbare Impedanz (26). Die Referenzschaltung (60) ist an einem Eingang (61) mit einem Eingang (21) der Anpassschaltung (20) verbunden und umfasst eine Referenzimpedanz (66). Der Vergleicher (1) ist eingangsseitig mit der Anpassschaltung (20) und der Referenzschaltung (60) und ausgangsseitig über einen Steuereingang (30) der Anpassschaltung (20) mit der einstellbaren Impedanz (26) gekoppelt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sendeanordnung, die Verwendung der Sendeanordnung und ein Verfahren zur Impedanzanpassung.

Sendeanordnungen, insbesondere bei Geräten der Mobilfunkkommunikation, weisen üblicherweise einen Leistungstransistor auf, dem eine Antenne nachgeschaltet ist. Die im Betrieb sich ändernden Eigenschaften einer realen Antenne können eine Fehlanpassung des Leistungstransistors an einen Impedanzwert der Antenne bewirken. Ursache für solche Änderungen sind vor allem die vom Nutzer eines Gerätes der Mobilfunkkommunikation hervorgerufenen Änderungen der Umgebungsbedingungen der Antenne. Das Gerät kann sich beispielsweise in einer Hand, auf einem metallischen Untergrund oder in einem Fahrzeug befinden.

Das Dokument US 2005/0020218 A1 beschreibt einen Schaltkreis zur Leistungsübertragungsmessung für drahtlose Systeme. Zwischen einem Leistungsverstärker und einer Antenne ist ein Viertel-Wellenlängen-Koppler, englisch Quarter-Wave-Coupler geschaltet, der zur Detektion einer Voltage-Standing-Wave-Ratio, abgekürzt VSWR dient.

Das Dokument US 6,868,260 B2 befasst sich mit einer Sendestation mit optimierter Impedanz. Ein Leistungsverstärker ist ausgangsseitig mit einer einstellbaren Impedanz und einer Antenne verknüpft. Die Impedanz wird von einem Prozessor eingestellt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Sendeanordnung sowie ein Verfahren zur Impedanzanpassung anzugeben, bei denen die Impedanzanpassung an sich verändernde Bedingungen verbessert ist.

Diese Aufgaben werden mit dem Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche 1 und 24 und dem Verfahren gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 26 gelöst. Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Erfindungsgemäß sieht eine Sendeanordnung eine Anpassschaltung, eine Referenzschaltung und einen Vergleicher vor. Die Anpassschaltung umfasst eine einstellbare Impedanz und ist an einem Ausgang mit einer Antenne koppelbar. Die Referenzschaltung ist an einem Eingang mit einem Eingang der Anpassschaltung gekoppelt. Die Referenzschaltung weist eine Referenzimpedanz auf. Der Vergleicher ist an einem ersten Eingang mit der Anpassschaltung und an einem zweiten Eingang mit der Referenzschaltung gekoppelt. An einem Ausgang ist der Vergleicher über einen Steuereingang der Anpassschaltung mit der einstellbaren Impedanz gekoppelt.

Die Anpassschaltung und die Referenzschaltung sind eingangsseitig mit einem Sendesignal beaufschlagbar. In der Referenzschaltung ist ein Soll-Signal und in der Anpassschaltung ein Ist-Signal abgreifbar. Der Vergleicher dient zum Vergleichen des Soll-Signals mit dem Ist-Signal. Das Ergebnis des Vergleichs ist der einstellbaren Impedanz der Anpassschaltung in Form eines Steuersignals zuführbar. Am Ausgang der Anpassschaltung ist ein Sendesignals abgreifbar.

Mit Vorteil ist die einstellbare Impedanz derart einstellbar, dass die Sendeanordnung an eine sich verändernde, reale An tennenimpedanz anpassbar ist. Es ist ein Vorteil dieser Sendeanordnung, dass eine Fehlanpassung der Antenne auch bei Änderungen der Umgebungsbedingungen der Antenne vermieden ist. Mit Vorteil ist mit dieser Sendeanordnung eine Voltage-Standing-Wave-Ratio verringerbar.

In einer Weiterbildung weist der Vergleicher einen Differenzverstärker auf. Der Differenzverstärker ist an einem Eingang mit dem ersten Eingang des Vergleichers und an einem weiteren Eingang mit dem zweiten Eingang des Vergleichers verbunden. Der Differenzverstärker ist an einem Ausgang mit dem Ausgang des Vergleichers verbunden.

In einer Ausführungsform ist der Vergleicher als Komparator ausgebildet.

In einer Weiterbildung umfasst die Sendeanordnung einen ersten und einen zweiten Amplitudendetektor. Der erste Amplitudendetektor ist zwischen die Anpassschaltung und den Vergleicher geschaltet. Er ist ausgelegt, eine Amplitude des Ist-Signals der Anpassschaltung zu bestimmen. Der zweite Amplitudendetektor ist zwischen die Referenzschaltung und dem zweiten Eingang des Vergleichers geschaltet und ist ausgelegt dazu, eine Amplitude des Soll-Signals zu bestimmen.

In einer Ausführungsform weisen der erste und der zweite Amplitudendetektor jeweils eine Diode auf. Der erste und der zweite Amplitudendetektor können als rücksetzbare Spitzenwertgleichrichter ausgebildet sein.

In einer Weiterbildung des Sendeanordnung ist zwischen den Ausgang des Vergleichers und den Steuereingang der Anpassschaltung ein Verstärker geschaltet. In einer ersten Ausfüh rungsform der Weiterbildung ist der Verstärker als linearer Verstärker, auch Proportional-Verstärker, abgekürzt P-Verstärker realisiert. In einer zweiten Ausführungsform ist der Verstärker als Proportional-Integral-Verstärker, abgekürzt PI-Verstärker ausgebildet. In einer dritten Ausführungsform ist der Verstärker als Proportional-Integral-Differenzial-Verstärker, abgekürzt PID-Verstärker ausgebildet.

In einer Ausführungsform umfasst die Sendeanordnung einen Regelkreis. Das Ist-Signal des Regelkreises ist in der Anpassschaltung abgreifbar und ist dem ersten Eingang des Vergleichers zugeführt. Das Soll-Signal des Regelkreises ist in der Referenzschaltung abgreifbar und ist dem zweiten Eingang des Vergleichers zugeführt. Der Vergleicher ist ausgelegt, durch einen Vergleich des Ist- und des Soll-Signals eine Regelabweichung zu bestimmen. Die Regelabweichung wird mittels des Verstärkers verstärkt und bewirkt eine Veränderung der Einstellung der einstellbaren Impedanz der Anpassschaltung, so dass der Regelkreis geschlossen ist. Es ist ein Vorteil des Regelkreises, dass er im laufenden Sendebetrieb betreibbar ist, und dass aufgrund der eingangseitigen Kopplung der Anpassschaltung und der Referenzschaltung beide mit dem Sendesignal beaufschlagbar sind.

Die einstellbare Impedanz ist ausgelegt dazu, eine Impedanzanpassung an den Impedanzwert der Antenne, die an die Sendeanordnung ankoppelbar ist, zu bewirken.

Mit Vorteil weisen die Referenzimpedanz und die einstellbare Impedanz den gleichen schaltungstechnischen Aufbau auf. Mit Vorteil ist ein Impedanzspektrum der Referenzimpedanz und ein Impedanzspektrum der einstellbaren Impedanz bis auf einen konstanten Multiplikationsfaktor näherungsweise gleich. Bevorzugt ist dies in demjenigen Frequenzbereich der Fall, der für die Sendeanordnung vorgesehen ist. Bevorzugt ist der Multiplikationsfaktor eine reelle Zahl.

In einer Ausführungsform weist die einstellbare Impedanz mindestens eine einstellbare Kapazität auf.

In einer Weiterbildung umfasst die einstellbare Kapazität eine Parallelschaltung aus einem ersten Kondensator und einer Serienschaltung, welche aus einem zweiten Kondensator und einem Schalter besteht. Ist der Schalter in einem geschlossenen Betriebszustand, so weist die einstellbare Kapazität einen hohen Kapazitätswert auf. Ist der Schalter in einem offenen Betriebszustand, so weist die einstellbare Kapazität einen niedrigen Kapazitätswert, nämlich den Kapazitätswert des ersten Kondensators auf.

In einer alternativen Ausführungsform weist die einstellbare Kapazität eine Serienschaltung auf, die einen dritten Kondensator und eine Parallelschaltung umfasst, welche einen vierten Kondensator und einen Schalter aufweist. Ist der Schalter in einem geschlossenen Betriebszustand, so ist der vierte Kondensator kurzgeschlossen und somit weist die einstellbare Kapazität einen hohen Kapazitätswert, nämlich den Kapazitätswert des dritten Kondensators auf. Ist der Schalter in einem offenen Betriebszustand, so ist der Kapazitätswert der einstellbaren Kapazität durch die Kapazitätswerte des dritten Kondensators und des vierten Kondensators bestimmt und ist kleiner als der Kapazitätswert des dritten Kondensators.

In einer Ausführungsform ist die einstellbare Kapazität als elektrisch einstellbare Kapazität in Form eines mikromechani schen Elements ausgebildet. In einer alternativen Ausführungsform umfasst die einstellbare Kapazität eine Varaktordiode.

In einer Weiterbildung umfasst die einstellbare Impedanz eine Induktivität. Die Induktivität kann als Dünnfilminduktivität oder mittel Mikrosystemtechnik realisierte Induktivität ausgebildet sein.

In einer alternativen Ausführungsform ist die Induktivität einstellbar ausgebildet. Die Einstellung des Induktivitätswertes kann mittels Zuschalten oder Wegschalten von Windungen einer Spule der Dünnfilminduktivität oder der mittels Mikrosystemtechnik realisierten Induktivität erfolgen.

In einer Weiterbildung umfasst die Referenzimpedanz mindestens einen Referenzkondensator. In einer Ausführungsform umfasst die Referenzimpedanz mindestens eine Induktivität.

In einer Ausführungsform umfasst die einstellbare Impedanz eine Induktivität, die zwischen einen Eingang und einen Ausgang der einstellbaren Impedanz geschaltet ist, und eine Kapazität, der zwischen den Ausgang der einstellbaren Impedanz und einen Bezugspotenzialsanschluss geschaltet ist. Entsprechend umfasst die Referenzimpedanz eine Induktivität, die zwischen einen Eingang und einen Ausgang der Referenzimpedanz geschaltet ist, und einen Referenzkondensator, der zwischen den Ausgang der Referenzimpedanz und den Bezugspotenzialanschluss geschaltet ist.

In einer Weiterbildung umfasst die Anpassschaltung mindestens einen Transistor und die Referenzschaltung mindestens einen Referenztransistor. Der mindestens eine Transistor der An passschaltung ist an einem Steuereingang mit dem Eingang der Anpassschaltung, an einem ersten Anschluss über die einstellbare Impedanz mit dem Ausgang der Anpassschaltung und mit einem Versorgungsspannungsanschluss und an einem zweiten Anschluss mit dem Bezugspotenzialanschluss gekoppelt. Der Referenztransistor ist an einem Steuereingang mit dem Eingang der Referenzschaltung, an einem ersten Anschluss über die Referenzimpedanz mit einer Abschlussimpedanz sowie mit dem Versorgungsspannungsanschluss und an einem zweiten Anschluss mit dem Bezugspotenzialanschluss gekoppelt. Mit Vorteil ist die einstellbare Impedanz ausgangsseitig bezüglich des Transistors geschaltet. Mit Vorteil wird mittels der einstellbaren Impedanz eine Rückwirkung der Fehlanpassung der Antenne auf den Transistor vermieden. Der Transistor und die Beschaltung des Transistors kann somit mit Vorteil für den Fall einer idealen Anpassung der Antenne ausgelegt sein, da aufgrund der zwischengeschalteten einstellbaren Impedanz zeitliche Änderungen in der Charakteristik der Antenne nur geringfügig auf den Transistor rückwirken.

In einer ersten alternativen Ausführungsform der Weiterbildung ist die einstellbare Impedanz zwischen dem ersten Anschluss des mindestens einen Transistors und dem Versorgungsspannungsanschluss sowie die Referenzimpedanz zwischen dem ersten Anschluss des Referenztransistors und dem Versorgungsspannungsanschluss geschaltet.

In einer zweiten alternativen Ausführungsform ist die einstellbare Impedanz zwischen dem zweiten Anschluss des mindestens einen Transistors und dem Bezugspotenzialanschluss sowie die Referenzimpedanz zwischen dem zweiten Anschluss des Referenztransistors und dem Bezugspotenzialanschluss geschaltet.

In einer Ausführungsform ist die Abschlussimpedanz als Wellenwiderstand ausgebildet. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Abschlussimpedanz als reeller Wellenwiderstand ausgebildet.

In einer Weiterbildung umfasst die Anpassschaltung einen Metall-Oxid-Halbleiter Feldeffekttransistor, abgekürzt MOSFET, und die Referenzschaltung einen Referenz Metall-Oxid-Halbleiter Feldeffekttransistor, abgekürzt Referenz-MOSFET. Der MOSFET der Anpassschaltung weist eine Kanalweite und eine Kanallänge auf. Ebenso umfasst der Referenz-MOSFET eine Kanalweite und eine Kanallänge. Der MOSFET der Anpassschaltung kann ein höheres Verhältnis der Kanalweite und der Kanallänge verglichen mit dem Referenz-MOSFET aufweisen, um eine höhere Stromtreiberfähigkeit des MOSFETs in der Anpassschaltung verglichen mit dem Referenz-MOSFET zu ermöglichen. In einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Verhältnis der Kanalweite zu Kanallänge des MOSFETs der Anpassschaltung dividiert durch ein Verhältnis der Kanalweite und der Kanallänge des Referenz-MOSFET näherungsweise gleich zu einem Verhältnis eines Impedanzwerts der Referenzimpedanz und eines Impedanzwerts der einstellbaren Impedanz. Damit ist mit Vorteil das Ist- und das Soll-Signal auf einem näherungsweise gleichen Spannungsniveau.

In einer alternativen Ausführungsform umfasst die Anpassschaltung den Transistor und N-1 weitere Transistoren, welche eingangs- und ausgangsseitig parallel geschaltet sind. Es ist somit eine erste Anzahl N von Transistoren in der Anpassschaltung parallel geschaltet. Die einstellbare Impedanz ist zwischen dem gemeinsamen Ausgang der ersten Anzahl N von Transistoren und dem Ausgang der Anpassschaltung geschaltet. Die Referenzschaltung weist einen Transistor auf. Mit Vorteil ist ein Impedanzspektrum der Referenzimpedanz und ein Impedanzspektrum der einstellbaren Impedanz bis auf den konstanten Multiplikationsfaktor, die erste Anzahl N näherungsweise gleich, wobei die Referenzimpedanz höhere Werte als die einstellbare Impedanz aufweist.

In einer Ausführungsform umfassen die Anpassschaltung und die Referenzschaltung pnp-Bipolartransistoren. Bevorzugt weisen die Anpassschaltung und die Referenzschaltung npn-Bipolartransistoren auf.

In einer alternativen Ausführungsform des vorgeschlagenen Prinzips ist eine Sendeanordnung vorgesehen, die eine Anpassschaltung, eine Referenzschaltung und einen Vergleicher aufweist. Die Anpassschaltung umfasst einen Eingang, einen Transistor, der an einem Steuereingang mit dem Eingang der Anpassschaltung verbunden ist, eine einstellbare Impedanz, die mit dem Transistor verbunden ist, und einen Ausgang, der mit einem ersten Anschluss des Transistors gekoppelt ist und der mit einer Antenne koppelbar ist. Die Referenzschaltung umfasst einen Eingang, der mit dem Eingang der Anpassschaltung gekoppelt ist, einen Referenztransistor, der an einem Steuereingang mit dem Eingang der Referenzschaltung verbunden ist, und eine Referenzimpedanz, die mit dem Referenztransistor verbunden ist. Der Vergleicher ist an einem ersten Eingang mit einem Abgriff der Anpassschaltung über einen Ausgang der Anpassschaltung gekoppelt, an einem zweiten Eingang mit einem Abgriff der Referenzschaltung über einen Ausgang der Referenzschaltung gekoppelt und weist einen Ausgang auf, der über einen Steuereingang der Anpassschaltung mit einem Steuereingang der einstellbaren Impedanz gekoppelt ist.

In einer weiteren alternativen Ausführungsform des vorgeschlagenen Prinzips ist eine Sendeanordnung vorgesehen, die ein Mittel zum Einstellen eines Sendesignals in einem Sendepfad und ein Referenzmittel in einem Referenzpfad umfasst. Das Mittel zum Einstellen eines Sendesignals ist eingangsseitig zum Referenzmittel parallel geschaltet. Weiter umfasst die Sendeanordnung ein Mittel zum Vergleichen, welches ausgelegt ist, ein in dem Sendepfad abgreifbares Ist-Signal und ein im Referenzpfad abgreifbares Soll-Signal zu vergleichen und ein Steuersignal an das Mittel zum Einstellen eines Sendesignals abzugeben. Das Mittel zum Einstellen eines Sendesignals ist einstellbar ausgebildet. Dadurch ist mit Vorteil die Sendeanordnung an eine an den Sendepfad ankoppelbare Antenne anpassbar.

Die Anpassschaltung, die Referenzschaltung und der Vergleicher können auf einem Halbleiterkörper als integrierter Schaltkreis hergestellt sein. In einer Weiterbildung umfassen der Halbleiterkörper und die integrierte Schaltung auch das erste und zweite Amplitudendetektionsmittel und den Verstärker. An den Halbleiterkörper kann die Antenne angeschlosssen sein.

Die Sendeanordnung kann in einer stationären Sendeanordnung oder in einem Gerät der Mobilfunkkommunikation verwendet sein.

Erfindungsgemäß sieht ein Verfahren zur Impedanzanpassung folgende Schritte vor:
In einer Referenzschaltung wird ein Soll-Signal abgegriffen. In einer Anpassschaltung wird ein Ist-Signal abgegriffen. Das Soll-Signal und das Ist-Signal werden miteinander verglichen.

In Abhängigkeit von einem Vergleichsergebnis wird eine einstellbare Impedanz in der Anpassschaltung eingestellt. Die Anpassschaltung gibt ausgangsseitig ein Sendesignal ab.

Mit Vorteil wird somit eine Impedanzanpassung an eine Impedanz einer Antenne durchgeführt.

Zusammenfassend hat das vorgeschlagene Prinzip folgende Vorteile:

– Eine Sendeanordnung kann eine Impedanzanpassung an eine sich zeitlich ändernde Impedanz einer Antenne durchführen.
– Eine Fehlimpedanz der Antenne führt nicht zu einer Rückwirkung auf den Transistor, dem die Antenne nachgeschaltet ist.
– Die Anpassung erfolgt mittels des Regelkreises sehr genau, da ein Sollwert als Referenzwert von der Referenzschaltung bereitgestellt wird. Bei der Bestimmung des Soll-Wertes werden die momentanen Werte des zu sendenden Signals der Sendeanordnung berücksichtigt.
– Die Schaltung funktioniert flexibel für verschiedene Sendefrequenzen und verschiedene Leistungsstufen der Transistoren in der Anpass- beziehungsweise Referenzschaltung.

Die Erfindung wird nachfolgend an mehreren Ausführungsbeispielen anhand der Figuren näher erläutert. Funktions- beziehungsweise wirkungsgleiche Bauelemente tragen gleiche Bezugszeichen. Insoweit Schaltungsteile in Bauelementen und ihre Funktion übereinstimmen, wird deren Beschreibung nicht in der Beschreibung zu jeder der folgenden Figuren wiederholt.
1A bis 1C zeigen beispielhafte Sendeanordnungen nach dem vorgeschlagenen Prinzip.
2A bis 2F zeigen beispielhafte Ausführungsformen einer einstellbaren Impedanz und einer Referenzimpedanz, wie sie in den Sendeanordnungen gemäß den 1A bis 1C einsetzbar sind.
3A bis 3C zeigen beispielhafte Ausführungsformen von einstellbaren Kapazitäten, wie sie in den einstellbaren Impedanzen gemäß 2A, 2C und 2E einsetzbar sind.
4 zeigt einen beispielhaften zeitlichen Ablauf eines Betriebs einer Sendeanordnung nach dem vorgeschlagenen Prinzip.
5A bis 5D zeigen Ergebnisse einer Simulation einer Sendeanordnung nach dem vorgeschlagenen Prinzip.
6A und 6B zeigen Smith-Diagramme einer nichtangepassten und einer angepassten Sendeanordnung.
1A zeigt eine Sendeanordnung nach dem vorgeschlagenen Prinzip. Die Sendeanordnung umfasst eine Anpassschaltung 20' und eine Referenzschaltung 60'. An einen Ausgang 28 der Anpassschaltung 20' ist eine Antenne 5 angekoppelt. Die Anpassschaltung 20' weist einen Eingang 21 auf. Der Eingang 21 der Anpassschaltung 20' ist über eine Serienschaltung, gebildet aus einer Einkoppelimpedanz 31 und einer einstellbaren Impe danz 26 mit dem Ausgang 28 der Anpassschaltung 20' verbunden. Die Referenzschaltung 60' weist einen Eingang 61 auf, welcher über eine Einkoppelimpedanz 71 und eine Referenzimpedanz 66 und eine Abschlussimpedanz 75 mit einem Bezugspotenzialanschluss 8 verbunden ist. Der Eingang 21 der Anpassschaltung ist mit dem Eingang 61 der Referenzschaltung verbunden. Ein Abgriff 27 in der Anpassschaltung 20' zwischen der Einkoppelimpedanz 31 und der einstellbaren Impedanz 26 ist mit einem Ausgang 29 der Anpassschaltung 20' verbunden. Entsprechend ist ein Abgriff 67 in der Referenzschaltung 60', welcher sich zwischen der Einkoppelimpedanz 71 und der Referenzimpedanz 66 befindet, mit einem Ausgang 69 der Referenzschaltung 60' verbunden. Ein Vergleicher 1 ist an einem ersten Eingang 2 mit dem Ausgang 29 der Anpassschaltung 20' und an einem zweiten Eingang 3 mit dem Ausgang 69 der Referenzschaltung 60' verbunden. Der Vergleicher 1 ist an einem Ausgang 4 mit einem Eingang 30 der Anpassschaltung 20' verbunden. Der Eingang 30 der Anpassschaltung 20' ist mit einem Steueranschluss der einstellbaren Impedanz 26 verbunden.
Ein Sendesignal SP wird sowohl dem Eingang 21 der Anpassschaltung 20' wie auch dem Eingang 61 der Referenzschaltung 60' zugeführt. Das an dem Abgriff 67 der Referenzschaltung 60' abgreifbare Soll-Signal RS und das an dem Abgriff 27 der Anpassschaltung 20' abgreifbare Ist-Signal IS werden dem Vergleicher 1 zugeführt. Der Vergleicher 1 bildet daraus das Steuersignal ST, mit dem die einstellbare Impedanz 26 gesteuert wird. Am Ausgang 28 der Anpassschaltung 20' ist das Sendesignal SE abgreifbar, welches der Antenne 5 zugeleitet wird. Die Einkoppelimpedanz 31 der Anpassschaltung 20' und die Einkoppelimpedanz 71 der Referenzschaltung 60' dienen zum Entkoppeln der beiden Schaltungen 20', 60' voneinander.
Mit Vorteil ist die einstellbare Impedanz 26 mittels des Vergleichers 1 so eingestellt, dass eine Fehlanpassung der Sendeanordnung an die Antenne 5 vermieden ist.
1B zeigt eine beispielhafte Weiterbildung der Schaltungsanordnung gemäß 1A. Die Anpassschaltung 20 umfasst anstelle der Einkoppelimpedanz 31 in der Anpassschaltung 20' von 1A einen Transistor 22, der zwischen dem Eingang 21 der Anpassschaltung 20 und der einstellbaren Impedanz 26 geschaltet ist. Der Transistor 22 ist an einem Steueranschluss 23 mit dem Eingang 21 verbunden. Der Transistor 22 ist an einem ersten Anschluss 24 über eine erste Anschlussimpedanz 32 mit einem Versorgungsspannungsanschluss 9 zur Zuführung einer Versorgungsspannung VC verbunden. Der erste Anschluss 24 des Transistors 22 ist über die einstellbare Impedanz 26 mit dem Ausgang 28 der Schaltungsanordnung 20 verbunden. Ein zweiter Anschluss des Transistors 22 ist mit dem Bezugspotentialanschluss 8 gekoppelt. An dem ersten Anschluss 24 des Transistor 22 befindet sich der Abgriff 27, welcher mit dem Ausgang 29 der Anpassschaltung 20 verbunden ist.
Die Referenzschaltung 60 umfasst anstelle der Einkoppelimpedanz 71 in der Referenzschaltung 60' gemäß 1A einen Referenztransistor 62. Der Referenztransistor 62 ist zwischen dem Eingang 61 und der Referenzimpedanz 66 geschaltet. Der Referenztransistor 62 ist an einem Steueranschluss 63 mit dem Eingang 61 verbunden. Der Referenztransistor 62 ist an einem ersten Anschluss über eine erste Anschlussimpedanz 72 mit dem Versorgungsspannungsanschluss 9 zur Zuführung der Versorgungsspannung VC und über die Serienschaltung, gebildet aus der Referenzimpedanz 66 und der Abschlussimpedanz 75 mit dem Bezugspotenzialanschluss 8 verbunden. An dem ersten Anschluss 64 des Referenztransistors 62 befindet sich der Abgriff 67, der mit dem Ausgang 69 der Referenzschaltung 60 verbunden ist. Der Referenztransistor 62 ist an einem zweiten Anschluss 65 mit dem Bezugspotenzialanschluss 8 verbunden.
Die Anpassschaltung 20 und die Referenzschaltung 60 umfassen nunmehr vorteilhafterweise den Transistor 22 und den Referenztransistor 62, die bewirken, dass eine Rückwirkung einer Fehlanpassung der Antenne 5 über die Verbindung der Eingänge 21 und 61 der Anpassschaltung 20 beziehungsweise der Referenzschaltung 60 auf die Referenzschaltung 60 gering gehalten werden kann. Mit Vorteil ist die Referenzschaltung 60 somit in der Lage, ein Soll-Signal RS abzugeben, das von einer zeitlichen Änderung der Charakteristik der Antenne 5 nicht abhängig ist und zur Ermittlung des Steuersignals ST dient. Mit Vorteil ist mittels der Anpassschaltung 20 ein Sendesignal SE an die Antenne 5 anpassbar.
1C zeigt eine Weiterbildung der Schaltungsanordnung gemäß der 1B nach dem vorgeschlagenem Prinzip.
Die Anpassschaltung 20'' umfasst den Transistor 22 sowie einen ersten, einen zweiten und einen dritten Paralleltransistor 40, 41, 42. Die vier Transistoren 22, 40, 41, 42 sind jeweils an einem Steueranschluss miteinander verbunden und mit dem Eingang 21 der Anpassschaltung 20'' verbunden. Die vier Transistoren 22, 40, 41, 42 sind ebenso an einem ersten Anschluss miteinander verbunden und über eine erste Anschlussimpedanz 32' mit dem Versorgungsspannungsanschluss 9 zur Zuführung der Versorgungsspannung VC gekoppelt. Die vier Transistoren 22, 40, 41, 42 sind an einem zweiten Anschluss miteinander und mit dem Bezugspotenzialanschluss 8 verbunden. Die vier Transistoren 22, 40, 41, 42 sind an dem ersten Anschluss jeweils mit dem Abgriff 27 der Anpassschaltung ver bunden. Der Abgriff 27 ist über die einstellbare Impedanz 26 mit dem Ausgang 28 der Anpassschaltung 20'' gekoppelt. Der Abgriff 27 der Anpassschaltung 20'' ist mit einem Eingang 48 der einstellbaren Impedanz 26, ein Ausgang 49 der einstellbaren Impedanz 26 ist mit dem Ausgang 28 der Anpassschaltung 20'' verbunden. Die einstellbare Impedanz 26 umfasst eine erste und eine zweite Induktivität 90, 91 sowie eine erste und eine zweiten Kapazität 95, 96. Der Eingang 48 der einstellbaren Impedanz 26 ist über eine Serienschaltung, umfassend die erste Induktivität 90 und die zweite Induktivität 91 mit dem Ausgang 49 der einstellbaren Impedanz 26 verbunden. Ein Abgriff zwischen der ersten Induktivität 90 und der zweiten Induktivität 91 ist über die erste Kapazität 95 mit dem Bezugspotenzialanschluss 8 verbunden. Der Ausgang 49 der einstellbaren Impedanz 26 ist über die zweite Kapazität 96 mit dem Bezugspotenzialanschluss 8 verbunden.
Die Referenzschaltung 60'' umfasst den Referenztransistor 62, der an dem Steueranschluss 63 mit dem Eingang 61 der Referenzschaltung 60'' und an dem zweiten Anschluss 65 mit dem Bezugspotenzialanschluss 8 verbunden ist. An dem ersten Anschluss 64 ist der Referenztransistor 62 über die erste Anschlussimpedanz 72' mit dem Versorgungsspannungsanschluss 9 verbunden. Der erste Anschluss 64 des Referenztransistors 62 bildet den Abgriff 67 der Referenzschaltung 20''. Der Abgriff 67 der Referenzschaltung 20'' ist über eine Serienschaltung, umfassend die Referenzimpedanz 66 und die Abschlussimpedanz 75 mit dem Bezugspotenzialanschluss 8 verbunden. Die Referenzimpedanz 66 umfasst eine erste und eine zweite Referenzinduktivität 93, 94 und einen ersten und einen zweiten Referenzkondensator 97, 98. Der Abgriff 67 ist über eine Serienschaltung umfassend die erste und die zweite Referenzinduktivität 93, 94 mit einem Ausgang der Referenzimpedanz 66 verbunden. Ein Knoten zwischen der ersten Referenzinduktivität 93 und der zweiten Referenzinduktivität 94 ist über einen ersten Referenzkondensator 97 mit dem Bezugspotenzialanschluss 8 verbunden. Der Ausgang der Referenzimpedanz 66 ist über den zweiten Referenzkondensator 98 mit dem Bezugspotenzialanschluss 8 verbunden.
Der Vergleicher 1 ist an dem ersten Eingang 2 über ein erstes Amplitudendetektionsmittel 13 und einen Koppelkondensator 15 mit dem Ausgang 29 der Anpassschaltung 20'' verbunden. Der Vergleicher 1 ist an dem zweiten Anschluss 3 über ein zweites Amplitudendetektionsmittel 12 und über einen weiteren Koppelkondensator 16 mit dem Ausgang 69 der Referenzschaltung 60'' verbunden. Der Vergleicher 1 ist an einem Ausgang 4 über einen Verstärker 17 mit einem Eingang 30 der Anpassschaltung 20'' gekoppelt. Der Eingang 30 der Anpassschaltung 20'' ist mit einem Steuereingang der ersten und mit einem Steuereingang der zweiten Kapazität 95, 96 verbunden. Das erste und das zweite Mittel zur Amplitudenbestimmung 11, 12 umfassen jeweils eine Diode 13.
Die vier Transistoren 22, 40, 41, 42 und der Referenztransistor 62 sind als npn-Bipolartransistoren ausgeführt.
Das Sendesignal SP umfasst sowohl einen Gleichspannungs- wie auch einen Wechselspannungsanteil. Das Sendesignal SP wird dem Transistor 22 und dem ersten, zweiten, dritten Paralleltransistor 40, 41 42 sowie dem Referenztransistor 62 zugeführt. Der Referenztransistor 62 erzeugt in Kombination mit der Referenzimpedanz 66 und der Abschlussimpedanz 75 ein Soll-Signal RS, das an dem Ausgang 69 der Referenzschaltung 60'' abgreifbar ist. Ebenso erzeugen der Transistor 22 und der erste, zweite, dritte Paralleltransistor 40, 41, 42 in Kombination mit der einstellbaren Impedanz 26 und der Antenne 5 ein Ist-Signal IS, das an dem Abgriff 27 der Anpassschaltung 20'' abgreifbar ist und über den Ausgang 29 der Anpassschaltung zum Vergleicher 1 weitergeleitet wird. Das Ist-Signal IS und das Soll-Signal RS werden über Koppelkondensatoren 15, 16 jeweils einem ersten und einem zweiten Amplitudendetektor 11, 12 zugeführt. Die Amplituden werden an dem ersten und dem zweiten Eingang 2, 3 dem Vergleicher 1 zugeführt. Ein Signal an dem Ausgang 4 des Vergleichers 1 wird vom Verstärker 17 verstärkt und als Steuersignal ST über den Eingang 30 der Anpassschaltung 20'' den Steuereingängen der ersten Kapazität und der zweiten Kapazität 95, 96 zugeführt.
Somit kann mit Vorteil eine Fehlanpassung der Sendeanordnung an eine Antenne vermieden werden. Mit Vorteil wird in der Referenzschaltung 60'' nur eine kleine elektrische Leistung verglichen mit einem Leistungsverbrauch der Anpassschaltung 20'' benötigt. Da darüber hinaus die einstellbare Impedanz 26 und die Referenzimpedanz 66 dengleichen Schaltungsaufbau aufweisen, ist der Sendepfad durch den Referenzpfad nachgebildet. Dadurch wird mit Vorteil das Steuersignal ST sehr genau bestimmt. Mit Vorteil erfolgt somit eine genaue Anpassung der einstellbaren Impedanz 26 an die Antenne 5.
Die 2A, 2C, 2E zeigen verschiedene beispielhafte Ausführungsformen einer einstellbaren Impedanz 26, wie sie in den Anpassschaltungen 20, 20', 20'', 20''' gemäß den 1A bis 1C eingesetzt werden kann. Die 2B, 2D und 2F zeigen verschiedene Ausführungsformen einer Referenzimpedanz 66, wie sie in den Referenzschaltungen 60, 60', 60'', 60''' gemäß den 1A bis 1C eingesetzt werden kann.
2A zeigt eine einstellbare Impedanz, aufweisend eine erste Induktivität 90 und einer ersten Kapazität 95. Die ers te Induktivität 90 ist zwischen dem Eingang 48 und dem Ausgang 49 der einstellbaren Impedanz geschaltet. Die erste Kapazität 95 ist zwischen dem Ausgang 49 und dem Bezugspotenzialanschluss 8 geschaltet.
Die erste Kapazität 95 ist einstellbar ausgeführt und weist einen Steueranschluss auf. Die einstellbare Impedanz zeigt daher eine Tiefpasscharakteristik, deren Grenzwert durch die Kapazität der veränderlichen ersten Kapazität 95 einstellbar ist.
2B zeigt die Referenzimpedanz, die entsprechend der einstellbaren Impedanz aufgebaut ist. Die Referenzimpedanz weist eine erste Referenzinduktivität 93 und einen ersten Referenzkondensator 97 auf. Die erste Referenzinduktivität 93 ist zwischen dem Eingang 78 und dem Ausgang 79 der Referenzimpedanz geschaltet. Der erste Referenzkondensator 97 verbindet den Ausgang 79 der Referenzimpedanz mit dem Bezugspotenzialanschluss 8.
Die Referenzimpedanz weist somit keine einstellbaren Werte auf. Sie besitzt den gleichen Aufbau wie die einstellbare Impedanz gemäß 2A.
2C zeigt eine Weiterbildung der einstellbaren Impedanz gemäß 2A. Im Unterschied zu der einstellbaren Impedanz gemäß 2A ist in der einstellbaren Impedanz 26 gemäß 2C die erste Induktivität 90 steuerbar und weist einen Steueranschluss auf.
2D zeigt eine Referenzimpedanz wie 2B und dient als Referenzimpedanz zu der einstellbaren Impedanz gemäß 2C.
2E zeigt eine Weiterbildung der einstellbare Impedanz gemäß 2A. Die einstellbare Impedanz gemäß 2E umfasst eine erste und eine zweite Induktivität 90, 91 und eine erste und eine zweite Kapazität 95, 96. Eine Serienschaltung, umfassend die erste und die zweite Induktivität 90, 91 verbindet den Eingang 48 und den Ausgang 49 der einstellbaren Impedanz. Ein Knoten zwischen der ersten Induktivität 90 und der zweiten Induktivität 91 ist über die erste Kapazität 95 und der Ausgang 49 der einstellbaren Impedanz ist über die zweite Kapazität 98 mit dem Bezugspotenzialanschluss 8 verbunden.
Die erste und die zweite Kapazität 95, 96 sind einstellbar ausgelegt und werden mit einem Steuersignal beaufschlagt.
Somit kann mit Vorteil die einstellbare Impedanz gemäß 2E mittels zwei Einstellmöglichkeiten verändert werden.
2F zeigt eine Referenzimpedanz, die in entsprechender Weise zu der einstellbaren Impedanz gemäß 2E aufgebaut ist. Die Referenzimpedanz 66 umfasst die erste und die zweite Referenzinduktivität 93, 94 und den ersten und den zweiten Referenzkondensator 97, 98. Der Eingang 78 ist über eine Serienschaltung, umfassend die erste und die zweite Referenzinduktivität 93, 94 mit dem Ausgang 79 der Referenzimpedanz 66 verbunden. Ein Knoten zwischen der ersten und der zweiten Referenzinduktivität 93, 94 ist über den ersten Referenzkondensator 97 mit dem Bezugspotenzialanschluss 8 verbunden. In entsprechender Weise ist der Ausgang 79 der Referenzimpedanz 66 über den zweiten Referenzkondensator 98 mit dem Bezugspotenzialanschluss 8 verbunden.
Mit Vorteil weist die Referenzimpedanz gemäß 2E einen entsprechenden Aufbau zu der einstellbaren Impedanz gemäß 2E auf.
3A zeigt eine beispielhafte Ausführungsform einer einstellbaren Kapazität, wie sie als erste Kapazität 95 oder als zweite Kapazität 96 in der einstellbaren Impedanz 26 gemäß den 2A bis 2E oder in anderen Ausführungsformen der einstellbaren Impedanz einsetzbar ist.
Die einstellbare Kapazität gemäß 3A weist Kondensatoren 100, 101, 102 und einen Schalter 120 auf. Eine Serienschaltung, umfassend den Kondensator 100 und den erste Kondensator 102 verbinden einen Anschluss der einstellbaren Kapazität gemäß 3A mit einem weiteren Anschluss der einstellbaren Kapazität gemäß 3A. Zu dem ersten Kondensator 102 ist eine Serienschaltung parallel geschaltet, wobei die Serienschaltung den zweite Kondensator 101 und den Schalter 120 umfasst. Der Schalter 120 ist als N-Kanal Metall-Oxid-Halbleiter Feldeffekttransistor ausgeführt.
Dem Schalter 120 wird ein Steuersignal STC zugeführt. Ist der Schalter in einem offenen Betriebszustand, so errechnet sich der Kapazitätswert der einstellbaren Kapazität aus dem Kapazitätswert des Kondensators 100 und des Kapazitätswerts des ersten Kondensator 102 näherungsweise gemäß folgender Gleichung:
wobei CE ein Kapazitätswert der einstellbaren Kapazität, C100 der Kapazitätswert des Kondensators 100 und C102 der Kapazi tätswert des ersten Kondensators 102 ist. Ist der Schalter 120 in einem geschlossenen Betriebszustand, so ist der zweite Kondensator 101 wirksam geschaltet und errechnet sich der Kapazität der einstellbaren Kapazität näherungsweise gemäß folgender Gleichung:
wobei C101 der Kapazitätswert des zweiten Kondensators 101 ist.
Somit lässt sich mit Vorteil mittels des Schalters 120 und des Steuersignals STC ein Kapazitätswert vergrößern und verringern.
3B zeigt eine einstellbare Kapazität, welcher fünf Untereinheiten umfasst. Die Untereinheiten sind jeweils parallel zwischen dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss der einstellbaren Kapazität geschaltet. Die erste Untereinheit umfasst einen dritten Kondensator 103, einen vierten Kondensator 104 und einen Schalter 121. Eine Serienschaltung, umfassend den dritten Kondensator 103 und den vierten Kondensator 104 ist zwischen dem ersten Anschluss der einstellbaren Kapazität und dem zweiten Anschluss der einstellbaren Kapazität geschaltet. Der Schalter 121 ist zwischen einem Knoten zwischen dem dritten Kondensator 103 und dem viertes Kondensator 104 und dem zweiten Anschluss der einstellbaren Kapazität geschaltet. Entsprechend umfasst die zweite Untereinheit einen weiteren dritten Kondensator 105, einen weiteren vierten Kondensator 106 und einen Schalter 122 in entsprechender Verschaltung. Entsprechend sind die dritte und die fünfte Un tereinheit aufgebaut mit je zwei Kondensatoren 107, 108; 109, 110; 111, 112 und je einem Schalter 123, 124, 125.
Ist der Schalter 121 in einem geschlossenen Betriebszustand, so trägt der Kapazitätswert des drittes Kondensators 103 zum Gesamtkapazitätswert der einstellbaren Kapazität bei. Ist der Schalter 121 in einem offenen Betriebszustand, so trägt die Serienschaltung, umfassend den dritten Kondensator 103 und den vierten Kondensator 104 zum Kapazitätswert der einstellbaren Kapazität bei. Analog gilt dies für die zweite bis fünfte Untereinheit. Die Schalter 121, 122, 123, 124, 125 sind jeweils einzeln mittels eines Steuersignals STC ansteuerbar, das mehrere Komponenten zur getrennten Ansteuerung der fünf Schalter 121 bis 125 umfasst.
Mit Vorteil können durch gezieltes Einstellen der Schalter 121 bis 125 verschiedene Kapazitätswerte der einstellbaren Kapazität erreicht werden.
3C zeigt eine einstellbare Kapazität, wie sie in den 2A, 2C und 2E einsetzbar ist. Die einstellbare Kapazität gemäß 3C umfasst einen ersten und einen zweiten Anschluss sowie einen Steueranschluss. Die einstellbare Kapazität gemäß 3C weist einen Kondensator 113 und einen Kondensator 114 sowie Widerstände 180 bis 186, Varaktordioden 150 bis 161 und einen Kondensator 115 auf.
Die einstellbare Kapazität gemäß 3C umfasst eine Serienschaltung, aufweisend den Kondensator 113, die Varaktordioden 150, 152, 154, 156, 158, 160 und den Kondensator 115. Der Varaktordiode 150 ist eine Varaktordiode 151 parallel geschaltet. Ebenso sind den Varaktordioden 152, 154, 156, 158, 160 die Varaktordioden 153, 155, 157, 159, 161 parallel ge schaltet. Ein Knoten zwischen dem Kondensator 113 und der Varaktordiode 150 ist über den Widerstand 180 mit dem Steueranschluss der einstellbaren Kapazität verbunden. Ebenso ist ein Knoten zwischen den Varaktordioden 152 und 154 über den Widerstand 182 mit dem Steueranschluss verbunden. Weiter ist ein Knoten zwischen den Varaktordioden 156 und 158 über den Widerstand 184 mit dem Steueranschluss verbunden. Ein Knoten zwischen der Varaktordiode 160 und dem Kondensator 150 ist über den Widerstand 186 mit dem Steueranschluss verbunden. Ein Knoten zwischen der Varaktordiode 150 und der Varaktordiode 152 ist über den Widerstand 181 mit dem zweiten Anschluss der einstellbaren Kapazität verbunden. Ebenso ist ein Knoten zwischen der Varaktordiode 154 und der Varaktordiode 156 über den Widerstand 183 sowie ein Knoten zwischen der Varaktordiode 158 und der Varaktordiode 160 üben den Widerstand 185 mit dem zweiten Anschluss der einstellbaren Kapazität verbunden. Der erste Anschluss der einstellbaren Kapazität ist über den Kondensator 114 mit dem zweiten Anschluss der einstellbaren Kapazität verbunden. Die Varaktordioden 150 bis 161 sind so geschaltet, dass eine Anode jeweils mit den Widerständen 181, 183, 185 und eine Kathode jeweils mit den Widerständen 180, 182, 186 verbunden ist.
Über ein Steuersignal STV, das über die Widerstände 180, 182, 184 und 186 den Varaktordioden 150 bis 161 zugeleitet ist, lässt sich der Kapazitätswert der Varaktordioden einstellen, sodass ein Gesamtkapazitätswert der einstellbaren Kapazität gemäß 3C einstellbar ist.
4 zeigt einen beispielhaften zeitlichen Ablauf eines Betriebs einer Sendeanordnung nach dem vorgeschlagenen Prinzip. Über einer Zeit t sind dabei Zeitschlitze, englisch Slots, in denen gesendet wird, aufgetragen. Weiter ist über der Zeit t ein Kapazitätswert C1 der ersten Kapazität 95 und ein Kapazitätswert C2 der zweiten Kapazität 96 aufgetragen.
Während der Zeitschlitze 1 bis 5 liegt ein zu sendendes Signal SE an der Antenne 5 an. Während der Zeitschlitze 1 bis 5 wird vom Vergleicher 1 das Ist-Signal IS mit dem Sollsignal RS verglichen und das Steuersignal ST gebildet. Gemäß 4 wird der Vergleich zu den Zeitpunkten t1, t3, t5, t7 und t9 durchgeführt.
Das Verfahren sieht vor, dass die Anpassschaltung 26 zu Beginn des Sendebetriebs auf einen Startzustand eingestellt wird. In der in 4 gezeigten Ausführungsform des Verfahrens wird die einstellbare Impedanz zuerst ungefähr und in weiteren Schritten immer genauer eingestellt.
Zu Beginn, das heißt während des Zeitschlitzes S1, weisen die erste Kapazität 95 und die zweite Kapazität 96 jeweils einen Startkapazitätswert C1S beziehungsweise C2S auf. Zu Beginn des Zeitschlitzes 2 wird die erste Kapazität 95 eingestellt. Dies ist zum Zeitpunkt t2 der Fall. Zum Zeitpunkt t4, dem Beginn des Zeitschlitzes 3, zum Zeitpunkt t6, dem Beginn des Zeitschlitzes 4, und zum Zeitpunkt t8, dem Beginn des Zeitschlitzes 5, wird der Kapazitätswert C2 der zweiten Kapazität 96 eingestellt.
Bei einer ersten Kapazität 95, der zwei Kapazitätswerte aufweist, ist ein Zeitschlitz zum Einstellen der ersten Kapazität 95 ausreichend. Bei einer zweiten Kapazität 96, welcher eine fünf Bit Einstellmöglichkeit umfasst, sind bis zu 2⁵ Zeitschlitze, also 32 Zeitschlitze zum Einstellen notwendig.
Wird der Transistor 22 der Anpassschaltung von einer Leistungsstufe in eine andere Leistungsstufe geschaltet, so werden mit Vorteil die einstellbaren Kapazitäten 95, 96 und damit die einstellbare Impedanz 26 auf einen Startwert eingestellt. Anschließend startet der in 4 gezeigte Einstellprozess.
5A bis 5D zeigen Ergebnisse einer Simulation mit einer Sendeanordnung nach dem erfindungsgemäßen Prinzip. Dabei wurden Ergebnisse bei verschiedenen Fehlanpassungen, bezeichnet mit P1 bis P8, und bei einer 50 Ohm Anpassung simuliert. Zur Simulation der Fehlanpassung wurde ein Netzwerk aus zwei Induktivitäten und zwei Kondensatoren zwischen der Anpassschaltung 20 und der Antenne 5, welche als 50 Ohm Wellenwiderstand berücksichtigt wurde, geschaltet.
5A zeigt die Ausgangsleistung Pout des Transistors 22 der Anpassschaltung, aufgetragen über einen Zustand mit angepasstem Betrieb bei 50 Ohm und den acht Punkten P1 bis P8 mit Fehlanpassung. Die verschiedenen Kurven in 5A zeigen verschiedene Einstellungen oder Ausführungsformen der Anpassschaltung, wie Nominalwerte E1 und optimale Werte E2, die durch eine sehr feine Einstellung der Kapazitätswerte C1, C2 erreicht wurden. Die Werte E3 ergeben sich bei einer ersten Kapazität 95, der nur auf zwei Kapazitätswerte C1 einstellbar ist, und einer fein einstellbaren zweiten Kapazität 96. Die Werte E4 wurden mit den zwei Kapazitätswerten C1 einer mittels Schalter einstellbaren ersten Kapazität 95 und einer zweiten Kapazität 96 mit drei Kondensatoren und einem Schalter in CMOS-Technik erreicht. Die Werte E5 ergeben sich mit den Kapazitätswerten C1, C2 einer mittels Schalter einstellbaren ersten und zweiten Kapazität 95, 96, wobei für die erste Kapazität 95 eine 5 Bit Einstellmöglichkeit vorgesehen wurde. Die Werte E6 leisen sich mit den Kapazitätswerten C1, C2 einer mittels Schalter einstellbaren ersten Kapazität 95 und einer mittels Varaktordioden einstellbaren zweiten Kapazität 96 erreichen.
Die Nominalwerte E1 weichen von den Optimalwerten E2 ab und liegen deutlich niedriger.
5B zeigt die Verbesserung der Ausgangsleistung des Transistors für die verschiedene Einstellungen oder Ausführungsformen der Anpassschaltung, die zu den Werten B, C, D, E, F führen.
5C zeigt den Wirkungsgrad PAE des Transistors für die verschiedenen Adaptionsmethoden.
5D zeigt eine Voltage-Standing-Wave-Ratio vor und nach der Optimierung. Dabei sind die Nominalwerte E1, die Optimalwerte E2 und die Werte E4, die mit einer mittels Schalter einstellbaren ersten Kapazität 95 erreichbar sind, eingetragen. In 5D ist ersichtlich, dass die Optimalwerte E2 und die Werte E4, die mit einer ersten Kapazität 95 erreichbar sind, deutlich besser als die Nominalwerte E1 liegen. Die Werte E4 sind in der Größenordnung wie die Optimalwerte E2.
6A zeigt ein Smith-Diagramm einer nicht-angepassten Sendeanordnung. Eine reale Antenne 5 weist gegenüber den vorgeschalteten Transistoren eine komplexe Impedanz auf, die als 50 Ohm Widerstand mit einigen parasitären Komponenten berücksichtigt werden kann.
In 6A ist ein Smith-Diagramm mit einem Transistor und einer Anpassschaltung sowie eine nicht-angepasste Antenne zu sehen. Dabei tritt am Transistorausgang eine Voltage Standing Wave Ratio von 3:1 auf. Nominale Transistorlastelemente passen die niedrige Impedanz an Punkt 1 im Smith-Diagramm, die an den Kollektoren der Transistoren auftritt, an 50 Ohm an, dem Punkt 5 im Smith-Diagramm. Aufgrund der parasitären Komponenten in dem Antennenschaltkreis wird der Punkt 5 in einen Punkt 7 übergeführt, an dem die Voltage Standing Wave Ratio 3:1 beträgt.
6B zeigt ein Smith-Diagramm einer angepassten Sendeanordnung. Das Einstellen zweier Kapazitäten in der Anpassschaltung bewirkt, dass der Punkt 7 in 6B sehr viel näher zu dem 50 Ohm Punkt in der Mitte des Smith-Diagramms ist, als im Smith-Diagramm gemäß 6A.

1: Vergleicher
2: erster Eingang
3: zweiter Eingang
4: Ausgang
5: Antenne
8: Bezugspotentialanschluss
9: Versorgungsspannungsanschluss
10: Differenzverstärker
11: erster Amplitudendetektor
12: zweiter Amplitudendetektor
13, 14: Diode
15, 16: Koppelkondensator
17: Verstärker
18: Komparator
20, 20', 20'': Anpassschaltung
21: Eingang
22: Transistor
23: Steuereingang
24: erster Anschluss
25: zweiter Anschluss
26: einstellbare Impedanz
27: Abgriff
28: Ausgang
29: Ausgang
30: Steuereingang
31: Einkoppelimpedanz
32: erste Anschlussimpedanz
33: zweite Anschlussimpedanz
34: Auskoppelimpedanz
40: erster Paralleltransistor
41: zweiter Paralleltransistor
42: dritter Paralleltransistor
46: Verstärker
47: Rückkoppelwiderstand
48: Eingang
49: Ausgang
60, 60', 60'': Referenzschaltung
61: Eingang
62: Referenztransistor
63: Steuereingang
64: erster Anschluss
65: zweiter Anschluss
66: Referenzimpedanz
67: Abgriff
69: Ausgang
71: Einkoppelimpedanz
72: erste Anschlussimpedanz
73: zweite Anschlussimpedanz
74: Auskoppelimpedanz
75: Abschlussimpedanz
76: Referenzverstärker
77: Rückkoppelwiderstand
78: Eingang
79: Ausgang
90: erste Induktivität
91: zweite Induktivität
93: erste Referenzinduktivität
94: zweite Referenzinduktivität
95: erste Kapazität
96: zweite Kapazität
97: erster Referenzkondensator
98: zweiter Referenzkondensator
100: Kondensator
101: zweiter Kondensator
102: erster Kondensator
103, 105, 107, 109, 111: dritter Kondensator
104, 106, 108, 110, 112: vierter Kondensator
113, 114, 115: Kondensator
120 bis 125: Schalter
150 bis 161: Varaktordiode
180 bis 186: Widerstand
200: Mittel zum Einstellen eines Sendesignals
201: Referenzmittel
202: ein Mittel zum Vergleichen
203: Sendepfad
204: Referenzpfad
C1, C2, C100, C101, C102: Kapazitätswert
C1S, C2S: Startkapazitätswert
Delta Pout: Differenz der Ausgangsleistung
E1, E2, E3, E4, E5, E6: Einstellungen der Anpassschaltung
IS, IS': Ist-Signal
PAE: Wirkungsgrad
Pout: Ausgangsleistung
SE, SE', SP: Sendesignal
ST, ST', STC, STV: Steuersignal
RS, RS': Soll-Signal
t: Zeit
t1 bis t8: Zeitpunkt
VC: Versorgungsspannung

Claims

Sendeanordnung, umfassend – eine Anpassschaltung (20), die ausgangsseitig mit einer Antenne (5) koppelbar ist, mit einer einstellbaren Impedanz (26), – eine Referenzschaltung (60), die an einem Eingang (61) mit einem Eingang (21) der Anpassschaltung (20) verbunden ist, mit einer Referenzimpedanz (66) und – einen Vergleicher (1), der an einem ersten Eingang (2) mit der Anpassschaltung (20), an einem zweiten Eingang (3) mit der Referenzschaltung (60) und an einem Ausgang (4) über einen Steuereingang (30) der Anpassschaltung (20) mit der einstellbaren Impedanz (26) gekoppelt ist.
Sendeanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Vergleicher (1) einen Differenzverstärker (10) umfasst, der eingangsseitig mit dem ersten Eingang (2) des Vergleichers (1) und dem zweiten Eingang (3) des Vergleichers (1) sowie ausgangsseitig mit dem Ausgang (4) des Vergleichers (1) gekoppelt ist.
Sendeanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeanordnung einen ersten Amplitudendetektor (11), der dem ersten Eingang (2) des Vergleichers (1) vorgeschaltet ist, und einen zweiten Amplitudendetektor (12), der dem zweiten Eingang (3) des Vergleichers (1) vorgeschaltet ist, umfasst.
Sendeanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Amplitudendetektor (11) eine erste Diode (13) und der zweite Amplitudendetektor (12) eine zweite Diode (14) umfasst.
Sendeanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeanordnung einen Verstärker (17) umfasst, der zwischen den Ausgang (4) des Vergleichers (1) und den Steuereingang (30) der Anpassschaltung (20'') geschaltet ist.
Sendeanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die einstellbare Impedanz (26) zur Anpassung der Sendeanordnung an einen Impedanzwert der an die Sendeanordnung ankoppelbaren Antenne (5) einstellbar ist.
Sendeanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass für alle Frequenzen in einem vorgebbaren Frequenzbereich das Verhältnis eines Betrages der Referenzimpedanz (66) zu einem Betrag der einstellbaren Impedanz (26) näherungsweise konstant ist.
Sendeanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die einstellbare Impedanz (26) mindestens eine einstellbare Kapazität (95, 96) umfasst.
Sendeanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die einstellbare Kapazität (95, 96) eine Parallelschaltung – mindestens eines ersten Kondensators (102) und – mindestens einer Serienschaltung aus einem zweiten Kondensator (101) und einem Schalter (120) umfasst.
Sendeanordnung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die einstellbare Kapazität (95, 96) eine Serienschaltung – mindestens eines dritten Kondensators (103, 105, 107, 109, 111) und – mindestens einer Parallelschaltung aus einem vierten Kondensator (104, 106, 108, 110, 112) und einem Schalter (121, 122, 123, 124, 125) umfasst.
Sendeanordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die einstellbare Kapazität (95, 96) mindestens eine Varaktordiode (150 bis 161) umfasst.
Sendeanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die einstellbare Impedanz (26) mindestens eine Induktivität (90, 91) umfasst.
Sendeanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzimpedanz (66) mindestens einen Referenzkondensator (97, 98) umfasst.
Sendeanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzimpedanz (66) mindestens eine Induktivität (93, 94) umfasst.
Sendeanordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass – die einstellbare Impedanz (26) eine Induktivität (90, 91), die zwischen einen Eingang (48) und einen Ausgang (49) der ersten Impedanz (26) geschaltet ist, und die einstellbare Kapazität (96), die zwischen den Ausgang (49) der ersten Impedanz (26) und einen Bezugspotentialanschluss (8) geschaltet ist, und – die Referenzimpedanz (66) eine Induktivität (93, 94), die zwischen einen Eingang (78) und einen Ausgang (79) der Referenzimpedanz (66) geschaltet ist, und einen Kondensator (98), der zwischen den Ausgang (79) der Referenzimpedanz (26) und den Bezugspotentialanschluss (8) geschaltet ist, umfasst.
Sendeanordnung nach Anspruch 12 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Induktivität (90, 91) der einstellbaren Impedanz (26) einstellbar ausgebildet ist.
Sendeanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass – die Anpassschaltung (20) mindestens einen Transistor (22) umfasst, der an einem Steuereingang (23) mit dem Eingang (21) der Anpassschaltung (20), an einem ersten Anschluss (24) mit einem Versorgungsspannungsanschluss (9) und über die einstellbare Impedanz (26) mit dem Ausgang (28) der Anpassschaltung (20) sowie an einem zweiten Anschluss (25) mit einem Bezugspotentialanschluss (8) gekoppelt ist, und – die Referenzschaltung (60) einen Referenztransistor (62) umfasst, der an einem Steuereingang (63) mit dem Eingang (61) der Referenzschaltung (60), an einem ersten Anschluss (64) mit dem Versorgungsspannungsanschluss (9) und über die Referenzimpedanz (66) mit einer Abschlussimpedanz (75) sowie an einem zweiten Anschluss (25) mit dem Bezugspotentialanschluss (8) gekoppelt ist.
Sendeanordnung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschlussimpedanz (75) an einem Anschluss mit dem Bezugspotentialanschluss (8) verbunden ist.
Sendeanordnung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschlussimpedanz (75) als reeller Wellenwiderstand ausgebildet ist.
Sendeanordnung nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpassschaltung (20'') mindestens einen weiteren Transistor (40, 41, 42) umfasst, der zu dem Transistor (22) parallel geschaltet ist, wobei der Transistor (22) und der mindestens eine weitere Transistor (40, 41, 42) jeweils eine näherungsweise gleiche Eingangs- und Ausgangscharakteristik wie der Referenztransistor (62) aufweisen, und dass die Referenzimpedanz (66) einen näherungsweise N-fachen Impedanzwert wie die einstellbare Impedanz (26) und die Abschlussimpedanz (5) einen näherungsweise N-fachen Impedanzwert wie die Antenne (5) aufweist, wobei N eine erste Anzahl der parallel geschalteten Transistoren (22, 40, 41, 42) ist.
Sendeanordnung nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpassschaltung (20'') mindestens einen weiteren Transistor (40, 41, 42) umfasst, der zu dem Transistor (22) parallel geschaltet ist, wobei der Transistor (22) und der mindestens eine weitere Transistor (40, 41, 42) jeweils eine näherungsweise gleiche Eingangs- und Ausgangscharakteristik wie der Referenztransistor (62) aufweisen, umfasst und dass die einstellbare Impedanz (26) näherungsweise an einen 50 Ohm Widerstand, die Referenzimpedanz (66) näherungsweise an das N-fache eines 50 Ohm Widerstandes und die Abschlussimpedanz (5) näherungsweise an das N-fache eines 50 Ohm Widerstandes angepasst sind, wobei N eine erste Anzahl der parallel geschalteten Transistoren (22, 40, 41, 42) ist.
Sendeanordnung, umfassend – einen Anpassschaltung (20) mit – einem Eingang (21), – einem Transistor (22), der an einem Steuereingang (23) mit dem Eingang (21) der Anpassschaltung (20) gekoppelt ist, – einer einstellbaren Impedanz (26), die mit dem Transistor (22) verbunden ist, und – einem Ausgang (28), der mit einem ersten Anschluss (24) des Transistors (22) gekoppelt ist und der mit einer Antenne (5) koppelbar ist, – eine Referenzschaltung (60) mit – einem Eingang (61), der mit dem Eingang (21) der Anpassschaltung (20) verbunden ist, – einem Referenztransistor (62, 62'), der an einem Steuereingang (63) mit dem Eingang (61) der Referenzschaltung (60) gekoppelt ist, und – einer Referenzimpedanz (66), die mit dem Referenztransistor (62) verbunden ist, und – einen Vergleicher (1) mit – einem ersten Eingang (2), der mit einem Abgriff (27) der Anpassschaltung (20) gekoppelt ist, – einem zweiten Eingang (3), der mit einem Abgriff (67) der Referenzschaltung (60) gekoppelt ist, und – einem Ausgang (4), der über einen Steuereingang (30) der Anpassschaltung (20) mit einem Steuereingang der einstellbaren Impedanz (26) gekoppelt ist.
Verwendung der Sendeanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 22 in einer stationären Sendeanordnung oder in einem Gerät der Mobilfunkkommunikation zur Signalverarbeitung.
Verfahren zur Impedanzanpassung, umfassend folgende Schritte: – Abgreifen eines Soll-Signals (RS) in einer Referenzschaltung (60), – Abgreifen eines Ist-Signals (IS) in einer Anpassschaltung (20), – Vergleichen des Soll-Signals (RS) und des Ist-Signals (IS) und – Einstellen einer einstellbaren Impedanz (26) in der Anpassschaltung (20), von welcher ausgangseitig ein Sendesignal (SE) abgegeben wird, in Abhängigkeit von einem Vergleichsergebnis.
Verfahren nach Anspruch 24, gekennzeichnet durch Vergleichen einer Amplitude des Ist-Signals (IS) mit einer Amplitude des Soll-Signals (RS) und Einstellen der einstellbaren Impedanz (26) in Abhängigkeit von einem Vergleichsergebnis.