DE102008062306A1

DE102008062306A1 - Verstärkermodulationsverfahren und entsprechende Vorrichtung

Info

Publication number: DE102008062306A1
Application number: DE102008062306A
Authority: DE
Inventors: Thomas Poetscher; Peter Singerl; Johan Sjostrom; Andreas Wiesbauer
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2007-12-18
Filing date: 2008-12-15
Publication date: 2009-07-02
Anticipated expiration: 2028-12-16
Also published as: US20090154544A1; US8058927B2; DE102008062306B4

Abstract

Ein Signal wird moduliert, indem ein Pulsweiten-Modulationssignal (SPWM) erzeugt wird und indem das Pulsweiten-Modulationssignal (SPWM) auf einen Eingang eines geschalteten Verstärkers (110) aufgebracht wird. Ein Ausgang (VOUT1, VOUT2) des Verstärkers (110) ist mit einem Filter (120) gekoppelt, welches betriebsfähig ist, um entweder gegenphasige Schwingungen oder gleichphasige Schwingungen auf den Ausgang (VOUT1, VOUT2) des Verstärkers (110) abhängig von dem Tastgrad des Pulsweiten-Modulationssignals (SPWM) zu erzeugen. Der Tastgrad des Pulsweiten-Modulationssignals (SPWM) wird verändert, um eine Amplitudenmodulation auf dem Ausgang (VOUT1, VOUT2) des Verstärkers (110) zu erzeugen.

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen eine Signalmodulation und insbesondere eine Signalmodulation unter Verwendung eines geschalteten Leistungsverstärkers.
In vielen Gebieten, beispielsweise bei Basisstationen der dritten Generation oder einer noch höheren Generation, werden hinsichtlich der Bandbreite optimierte Modulationsschemata zur Übertragung einer Information verwendet. Hinsichtlich der Bandbreite optimierte Modulationsschemata erfordern eine nicht konstante Oberwelle und weisen daher ein relatives hohes Verhältnis einer Spitzenleistung zu einer mittleren Leistung (PAR („Peak-to-Average power Ratio")) auf. Dabei werden typischerweise lineare Leistungsverstärker, wie z. B. AB-Verstärker, aufgrund ihrer hohen Linearität eingesetzt. AB-Verstärker müssen jedoch mit einer hohen Unteraussteuerung betrieben werden, um eine gute Linearität über einen weiten Betriebsbereich zu erreichen. Eine Unteraussteuerung eines AB-Verstärkers führt zu einer geringeren übertragenen Leistung und verringert daher die Leistungseffizienz im Allgemeinen. AB-Verstärker müssen auch für entsprechende Leistungsspitzen entsprechend ausgelegt werden, werden aber meist bei viel geringeren Leistungswerten betrieben. Die Effizienz eines AB-Verstärkers verringert sich dabei, wenn er unterhalb seines Leistungsmaximums betrieben wird.
Andere herkömmliche Signalmodulationsverfahren existieren für Hochfrequenzanwendungen (HF-Anwendungen). Jedoch weist jede dieser Techniken eine geringe Leistungseffizienz, eine geringe Linearität, eine hohe Komplexität oder andere Einschränkungen auf. Zum Beispiel weisen Verfahren zur Regulierung einer Versorgungsspannung eine geringe Leistungseffizienz auf, da der Spannungsregler eine große Bandbreite aufweisen muss. Die Linearität bildet für Doherty-Verstärker ein Problem. Ein Ausphasen („Out-Phasing"), wobei Ausgänge von zwei gleich ausgelegten Leistungsverstärkern über eine Leistungskombinationsvorrichtung kombiniert werden, führt zu einem ständigen Leistungsverlust. Delta-Sigma-Modulatoren, welche im Zusammenhang mit einer Stufe mit einer hohen Leistungsausgabe eingesetzt werden, neigen dazu, eine geringere Effizienz als entsprechende Pulsweiten-Modulatoren aufzuweisen.
Pulsweiten-Modulatoren steuern herkömmlicherweise einen geschalteten Leistungsverstärker, wie beispielsweise einen D- oder einen J-Verstärker, an. Amplitudenmodulationen werden am Ausgang des Verstärkers vorgenommen, indem der Tastgrad des bezüglich der Pulsbreite modulierten Signals bzw. des Pulsweiten-Modulationssignals, welches auf den Verstärkereingang aufgebracht wird, variiert wird. Geschaltete Leistungsverstärker weisen jedoch typischerweise ein induktives Bauelement mit einer hohen Induktivität auf, welches sich zwischen dem Verstärkerausgang und der Versorgungsgleichspannung befindet, um HF-Ströme auf der Gleichspannungszuführung zu begrenzen. Die große Induktivität auf der Versorgungsseite bewirkt große Spannungsspitzen an den Ableitungen der Verstärkerschalter, was zu einer Beschädigung der Vorrichtung führen kann. Darüber hinaus verringert die große Induktivität auf der Versorgungsseite die Reaktionszeit des Verstärkers bezüglich der Übergänge von ein-aus und aus-ein bei dem vorgegebenen mit einer Pulsweitenmodulation versehenen Steuersignal. Dies beschränkt die Leistung der gesamten Schaltung, da Amplitudenmodulationen darauf basieren, wie schnell der Tastgrad des mit einer Pulsweitenmodulation versehenen Steuersignals variiert werden kann, d. h. wie schnell die Ein-Aus-/Aus-Ein-Übergänge bei dem mit einer Pulsweitenmodulation versehenen Steuersignal auftreten.
Zusammenfassung der Erfindung
Es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Signal derart zu modulieren, dass zum einen verhältnismäßig rasch auf ein Steuersignal reagiert wird und dass zum anderen dennoch eine Beeinflussung durch HF-Ströme beschränkt ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Modulation eines Signals nach Anspruch 1 und 13, einen Hochfrequenzsender nach Anspruch 7 und einen Hochfrequenzmodulator nach Anspruch 18 oder 25 gelöst. Die abhängigen Ansprüche definieren bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren bereitgestellt, um ein Signal zu modulieren, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Erzeugen eines hinsichtlich seiner Pulsweite modulierten Signals bzw. Erzeugen eines Pulsweiten-Modulationssignals. Anlegen dieses Pulsweiten-Modulationssignals an einen Eingang eines Schaltverstärkers. Verbinden eines Ausgangs des Verstärkers mit einem Filter, wobei dieses Filter derart ausgestaltet ist, dass das Filter in Abhängigkeit eines Tastgrads des Pulsweiten-Modulationssignals entweder gegenphasige Schwingungen oder gleichphasige Schwingungen an dem Ausgang des Verstärkers erzeugt. Dabei wird der Tastgrad des Pulsweiten-Modulationssignals derart verändert, dass ein Ausgangssignal des Verstärkers, welches an dem Ausgang des Verstärkers abgreifbar ist, hinsichtlich seiner Amplitude moduliert ist.
Dabei wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung unter dem Ausgang des Verstärkers auch ein differenzieller Ausgang verstanden, an welchem ein Differenzsignal, welches sich aus einer Differenz aus zwei Ausgangsanschlüssen zusammensetzt, abgegriffen werden kann.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird auch ein Hochfrequenzsender bereitgestellt. Dieser Hochfrequenzsender umfasst einen Signalgenerator, einen Schaltverstärker und eine Schaltung. Der Signalgenerator gibt beispielsweise abhängig von einem Eingangssignal ein Pulsweiten-Modulationssignal aus, welches dem Schaltverstärker eingangsseitig zugeführt wird. Die Schaltung ist derart mit dem Ausgang des Verstärkers gekoppelt, dass sie auf diesem Ausgang entweder gegenphasige Schwingungen oder gleichphasige Schwingungen in Abhängigkeit des Tastgrads des Pulsweiten-Modulationssignals erzeugt.
Wenn der Ausgang des Schaltverstärkers beispielsweise durch zwei Ausgangsanschlüsse gebildet wird, ist die Schaltung mit diesen beiden Ausgangsanschlüssen gekoppelt. Dabei ruft die Schaltung sowohl auf dem einen Ausgangsanschluss als auch auf dem anderen Ausgangsanschluss eine Schwingung hervor (oder erzeugt eine Schwingung), wobei die Schwingung auf dem einen Ausgangsanschluss abhängig von dem Tastgrad des Pulsweiten-Modulationssignals entweder gegenphasig oder gleichphasig zu der Schwingung auf dem anderen Ausgangsanschluss ist.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird auch ein weiteres Verfahren zur Modulation eines Signals bereitgestellt. Dabei wird ein Pulsweiten-Modulationssignal auf einen Eingang eines Schaltverstärkers aufgebracht. Dieser Schaltverstärker weist einen Ausgang auf, an welchem ein Ausgangssignal abgreifbar ist, welches von der Phase und dem Tastgrad des Pulsweiten-Modulationssignals abhängig ist. Der Ausgang des Verstärkers ist dabei mit einer Schaltung gekoppelt, welche den Ausgang des Verstärkers abhängig von dem Tastgrad des Pulsweiten-Modulationssignals derart beeinflusst, dass der Ausgang entweder in einer Gegentaktbetriebsart oder in einer Gleichtaktbetriebsart arbeitet. Dabei wird ein an dem Ausgang des Verstärkers abgreifbares Ausgangssignal hinsichtlich seiner Amplitude moduliert, indem in Abhängigkeit von dem Tastgrad des Pulsweiten-Modulationssignals zwischen dem Gegentaktbetrieb und dem Gleichtaktbetrieb hin- und her geschaltet wird.
Bei einer Ausführungsform, bei welcher der Ausgang aus zwei Ausgangsanschlüssen besteht, so dass das am Ausgang des Verstärkers abgreifbare Ausgangssignal ein differenzielles Ausgangssignal ist, liegt dabei der Gleichtaktbetrieb vor, wenn die an den beiden Ausgangsanschlüssen abgreifbaren Signale nahezu keinen Phasenversatz aufweisen. Dagegen liegt der Gegentaktbetrieb vor, wenn diese beiden Signale einen Phasenversatz von ungefähr 180° aufweisen.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird auch ein Hochfrequenzmodulator bereitgestellt, welcher einen Schaltverstärker und eine Schaltung umfasst. Dabei nimmt der Schalterverstärker ein Pulsweiten-Modulationssignal entgegen und weist an seinem insbesondere differenziellen Ausgang durch ein Zusammenspiel mit der Schaltung ein Ausgangssignal auf, welches hinsichtlich seiner Amplitude moduliert ist. Dazu ist die Schaltung in der Lage, den Ausgang des Verstärkers entweder in einer Gegentaktbetriebsart oder in einer Gleichtaktbetriebsart, wobei dies von dem Tastgrad des Pulsweiten-Modulationssignals abhängt, zu betreiben. Indem der Ausgang des Verstärkers in Abhängigkeit von dem Tastgrad des Pulsweiten-Modulationssignals zwischen der Gegentaktbetriebsart oder der Gleichtaktbetriebsart hin- und her geschaltet wird, wird das an dem Ausgang abgreifbare Ausgangssignal des Verstärkers einer Amplitudenmodulation unterzogen.
Schließlich wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Hochfrequenzmodulator bereitgestellt, welcher einen Schaltverstärker mit einem Eingang und einem insbesondere differenziellen Ausgang und Mittel zur Konfiguration dieses Ausgangs umfasst. Dabei empfängt der Schaltverstärker ein Pulsweiten-Modulationssignals und gibt im Zusammenspiel mit den Mitteln zur Konfiguration des Ausgangs an seinem Ausgang ein Ausgangssignal ab, welches sowohl von der Phase als auch von dem Tastgrad des Pulsweiten-Modulationssignals abhängt. Dazu sind die Mittel zur Konfiguration des Ausgangs des Verstärkers in der Lage, diesen Ausgang entweder in einem Gegentaktbetrieb oder in einem Gleichtaktbetrieb in Abhängigkeit von dem Tastgrad des Pulsweiten-Modulationssignals zu betreiben. Indem der Ausgang des Verstärkers abhängig von dem Tastgrad des Pulsweiten-Modulationssignals zwischen dem Gegentaktbetrieb und dem Gleichtaktbetrieb hin- und her geschaltet wird, wird das an dem Ausgang des Verstärkers abgreifbare Ausgangssignal einer Amplitudenmodulation unterzogen.
Erfindungsgemäß wird ein Signal moduliert, indem ein bezüglich seiner Pulsbreite moduliertes Signal bzw. Pulsweiten-Modulationssignal erzeugt wird und dieses Pulsweiten-Modulationssignal einem Eingang eines geschalteten Verstärkers zugeführt wird. Ein Ausgang des Verstärkers ist mit einem Filter gekoppelt, welches betriebsfähig ist, um entweder gegenphasige Schwingungen oder gleichphasige Schwingungen an dem Verstärkerausgang abhängig von dem Tastgrad des Pulsweiten-Modulationssignals hervorzurufen. Der Tastgrad des Pulsweiten-Modulationssignals wird variiert, um eine Amplitudenmodulation an dem Verstärkerausgang hervorzurufen.
Im Folgenden werden erfindungsgemäße Ausführungsformen mit Bezug zu den Figuren im Detail erläutert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
In 1 ist ein Blockdiagramm einer Ausführungsform eines HF-Senders dargestellt, welcher einen geschalteten Leistungsverstärker und ein Bandpassfilter umfasst.
In 2 ist ein logischer Flussplan einer Ausführungsform einer Verarbeitungslogik dargestellt, um an dem Ausgang eines geschalteten Leistungsverstärkers eine Amplitudenmodulation hervorzurufen.
In 3 ist ein Blockdiagramm einer Ausführungsform eines geschalteten Leistungsverstärkers und eines Bandpassfilters dargestellt.
In 4 ist eine erste Serie von beispielhaften Zeitabläufen dargestellt, wobei der Betrieb des geschalteten Leistungsverstärkers und des Bandpassfilters der 3 dargestellt wird.
In 5 ist eine zweite Serie von beispielhaften Zeitabläufen dargestellt, wobei der Betrieb des geschalteten Leistungsverstärkers und des Bandpassfilters der 3 dargestellt wird.
In 6 ist ein Blockdiagramm einer anderen Ausführungsform eines geschalteten Leistungsverstärkers und eines Bandpassfilters dargestellt.
In 7 ist ein Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Signalgenerators zur Erzeugung eines bezüglich seiner Pulsbreite modulierten Steuersignals dargestellt.
Detaillierte Beschreibung
1 stellt eine Ausführungsform eines HF-Senders (Hochfrequenzsenders) zur Übertragung von Signalen mit einer Amplitudenmodulation dar, welche durch einen geschalteten Leistungsverstärker 110 hervorgerufen oder erzeugt wird. Der Leistungsverstärker 110 erzeugt die Amplitudenmodulationen abhängig von Veränderungen in dem Tastgrad eines hinsichtlich seiner Pulsbreite modulierten Steuersignals bzw. eines Pulsweiten-Modulationssignals (PWM-Steuersignals), welches einem Eingang des Verstärkers zugeführt wird. Die Reaktionszeit des Leistungsverstärkers 110 auf Veränderungen des Tastgrads bei dem PWM-Steuersignal (PWM („Pulse-Width Modulation")) wird dabei nicht durch eine große Induktivität auf der Versorgungsseite begrenzt, wie es bei herkömmlichen geschalteten Leistungsverstärkern der Fall ist. Stattdessen ist ein Bandpassfilter 120 derart mit einem Ausgang des Verstärkers gekoppelt, dass eine rasche Reaktionszeit des Verstärkers ermöglicht wird während dennoch HF-Ströme bei der Gleichspannungsversorgung begrenzt werden. Dementsprechend ist der Sender 100 sowohl für HF-Anwendungen mit einer geringen Leistung als auch für HF-Anwendungen mit einer hohen Leistung geeignet.
Genauer verarbeitet ein Signalgenerator 130 ein bestimmtes Signal s_i(t) und erzeugt ein PWM-Steuersignal s_PWM(t) abhängig von der Amplitude und der Phase des bestimmten Signals, wie es in Schritt 200 der 2 beschrieben ist. Das PWM-Steuersignal wird dem Eingang des geschalteten Leistungsverstärkers 110 zugeführt, wie es in Schritt 202 in 2 beschrieben ist. Der Ausgang des Verstärkers ist mit dem Bandpassfilter 120 gekoppelt, welches abhängig von dem Tastgrad des PWM-Steuersignals entweder gegenphasige Schwingungen oder gleichphasige Schwingungen an dem Ausgang des Verstärkers erzeugt, wie es in Schritt 204 der 2 beschrieben ist. Das heißt, der Ausgang des Verstärkers wird gegenphasig betrieben, wenn das PWM-Steuersignal aktiv ist (d. h. schwingt), und er wird gleichphasig betrieben, wenn das PWM-Steuersignal inaktiv bzw. nicht aktiviert (d. h. konstant) ist. Auf das Ausgangssignal s_a(t) des Verstärkers wird eine Amplitudenmodulation aufgebracht, indem zwischen dem gegenphasigen Betrieb (Gegentaktbetrieb) und dem gleichphasigen Betrieb (Gleichtaktbetrieb) hin und her geschaltet wird. Dazu variiert der Signalgenerator 130 den Tastgrad des PWM-Steuersignals abhängig von Veränderungen in der Amplitude des bestimmten Signals, wie es in Schritt 206 der 2 beschrieben ist. Phasenmodulationen werden an dem Ausgang des Verstärkers hervorgerufen, indem die Phase des PWM-Steuersignals abhängig von Veränderungen in der Phase des bestimmten Signals variiert wird. Das modulierte Signal s_o(t) wird dann über eine Antenne 140 zur drahtlosen Übertragung ausgesendet.
3 stellt eine Ausführungsform des geschalteten Leistungsverstärkers 110 und des Bandpassfilters 120 dar. Gemäß dieser Ausführungsform ist der Verstärker 110 ein Klasse-D^–1-Verstärker. Bei anderen Ausführungsformen kann der Verstärker ein anderer Verstärker vom geschalteten Typ sein, wie beispielsweise ein Verstärker der Klasse D, der Klasse E, der Klasse F, der Klasse J oder dergleichen. Unabhängig davon weist der Verstärker 110 (oder der Verstärkerausgang) zwei symmetrische Zweige 300, 310 auf. Jeder Zweig 300, 310 umfasst einen Schalter S1/S2, wie beispielsweise einen Transistor. Beide Schalter S1 und S2 weisen eine parasitäre Drain-Source-Kapazität auf, welche in der 3 mit dem Bezugszeichen C_ds1 bzw. C_ds2 bezeichnet ist. Der erste Schalter S1 wird durch das PWM-Steuersignal s_PWM(t) betätigt. Der zweite Schalter S2 wird durch eine um 180° phasenversetzte Version des PWM-Steuersignals
betätigt. Dadurch ist, wenn das PWM-Steuersignal aktiv ist (d. h. schwingt), zu einem Zeitpunkt nur ein Schalter geschlossen oder offen. Der Drain-Anschluss des ersten Schalters S1 ist mit einem ersten einendigen bzw. nicht differenziellen Ausgangsknoten V_out1 gekoppelt. Der Drain-Anschluss des zweiten Schalters S2 ist mit einem zweiten nicht differenziellen Ausgangsknoten V_out2 gekoppelt. Eine Last (R_LOAD) koppelt den ersten und den zweiten Ausgangsknoten V_out1 bzw. V_out2 miteinander. Die nicht differenziellen Verstärkerausgänge V_out1 und V_out2 bilden zusammen einen differenziellen Verstärkerausgang, welcher hier mit V_out1 – V_out2 bezeichnet ist.
Das Bandpassfilter 120 ist mit dem differenziellen Verstärkerausgang V_out1 – V_out2 gekoppelt und derart ausgestaltet, das es an dem Ausgang des Verstärkers gegenphasige Schwingungen erzeugt, wenn das PWM-Steuersignal aktiviert ist, und gleichphasige Schwingungen erzeugt, wenn das Steuersignal nicht aktiviert ist. Ein Schalten zwischen den gegenphasigen und den gleichphasigen Schwingungen ruft an dem differenziellen Verstärkerausgang V_out1 – V_out2 eine Amplitudenmodulation hervor, wie es im Folgenden im Detail beschrieben wird. Daher wird an dem Ausgang des Verstärkers eine Amplitudenmodulation erzeugt, indem der Tastgrad des PWM-Steuersignals verändert wird, d. h. indem das Verhältnis der Zeitspanne, zu welcher das PWM-Steuersignal aktiv ist, zu der Zeitspanne, zu welcher das PWM-Steuersignal nicht aktiv ist, verändert wird.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Bandpassfilter 120 auf der Versorgungsseite eine Induktivität L_DC, wobei ein Anschluss mit einer Gleichspannungsversorgung V_dd und der andere Anschluss mit einem ersten Anschluss einer Kapazität C_DC auf der Versorgungsseite gekoppelt ist. Der andere Anschluss der Kapazität ist mit Masse (GND) gekoppelt. Eine zweite Induktivität L/2 ist mit einem Anschluss zwischen der Induktivität L_DC auf der Versorgungsseite und der Kapazität C_DC gekoppelt und mit dem zweiten Anschluss mit dem ersten nicht differenziellen Verstärkerausgang V_out1 gekoppelt. Eine dritte Induktivität L/2 ist dazu symmetrisch angeordnet, wobei ein Anschluss zwischen der Induktivität L_DC auf der Versorgungsseite und der Kapazität C_DC angeschlossen ist und der andere Anschluss mit dem zweiten nicht differenziellen Verstärkerausgang V_out2 gekoppelt ist. Die zweite und die dritte Induktivität sind derart ausgewählt, dass sie näherungsweise denselben Induktivitätswert L/2 aufweisen.
Die Induktivitätswerte der Induktivität L auf der Versorgungsseite und der zwei symmetrischen Induktivitäten L/2 sind derart gewählt, dass ein virtueller Masseknoten 320, welcher auch als AC-Masse bekannt ist, an dem gemeinsamen Verbindungspunkt der drei Induktivitäten und der Kapazität C_DC auf der Versorgungsseite erzeugt wird, wie es in 3 dargestellt ist. Gemäß einer Ausführungsform gilt L_DC >> L, wobei L durch folgende Formel gegeben ist:
wobei C_ds die Drain-Source-Kapazität eines entsprechenden Transistors ist, welcher als Schalter arbeitet, und f_c die Mittenfrequenz ist.
Auf diese Weise kann die Induktivität auf der Versorgungsseite groß genug gewählt werden, um einen HF-Strom, welcher von der Gleichspannungsversorgung V_dd gezogen wird, während des Betriebs des Verstärkers zu verhindern. Die Induktivitätswerte der symmetrischen Induktivitäten L/2 können klein genug gewählt werden, so dass der virtuelle Masseknoten 320 während des Betriebs des Verstärkers über Masse HF-Ströme aufweisen kann. Dadurch wird nur ein Gleichstrom von der Gleichspannungsversorgung gezogen, wobei dennoch HF-Ströme durch den virtuellen Masseknoten 320 bereitgestellt werden, was ein schnelles Schalten des Verstärkers bei Hochleistungs-HF-Anwendungen ermöglicht. Gemäß einer Ausführungsform gilt C_DC >> C_ds und die minimale Größe der Kapazität C_DC auf der Versorgungsseite hängt von dem Tastgrad des PWM-Steuersignals und der Größe der Schalter S₁ und S₂ ab.
Im Folgenden wird der Betrieb des geschalteten Leistungsverstärkers bzw. Schaltverstärkers 110 beschrieben. Wenn einer der Schalter S₁ oder S₂ eingeschaltet ist, stellt der virtuelle Masseknoten 320 sowohl einen Gleichstrom als auch einen HF-Strom für den jeweiligen Zweig 300, 310 des Verstärkers bereit. Andererseits steigt die Spannung an dem entsprechenden nicht differenziellen Verstärkerausgang, wobei ein Spitzenwert erreicht wird. Dasselbe geschieht in dem anderen Verstärkerzweig, wenn das PWM-Steuersignal seinen Zustand verändert. Die fortgesetzte Schwingung des PWM-Steuersignals bewirkt differenzielle Schwingungen an dem Verstärkerausgang V_out1 – V_out2.
Die gegenphasigen Schwingungen werden in gleichphasige Schwingungen gewandelt, wenn das PWM-Steuersignal abgeschaltet oder nicht aktiviert ist. Wenn das PWM-Steuersignal nicht aktiviert ist, sind beide Schalter S₁ und S₂ offen. Daher fließt kein Strom durch einen der Schalter. Wenn das PWM-Steuersignal deaktiviert wird, wird ein erster Schwingkreis durch die erste symmetrische Induktivität L/2 und die erste parasitäre Kapazität C_ds1 gebildet. In ähnlicher Weise wird ein zweiter Schwingkreis durch die zweite symmetrische Induktivität L/2 und die zweite parasitäre Kapazität C_ds2 gebildet. Die zwei Schwingkreise arbeiten phasenversetzt zueinander, wenn das PWM-Steuersignal nicht aktiviert ist.
Die Last R_LOAD koppelt jedoch die zwei Schwingkreise miteinander. Darüber hinaus schwingen die beiden Schwingkreise weiter, nachdem das PWM-Steuersignal deaktiviert ist. Daher bewegen sich die Schwingkreise um 90° aufeinander zu, während ein kleiner Anteil der Energie in die Last abfließt. Schließlich schwingen die erste symmetrische Induktivität L/2 und die erste parasitäre Kapazität C_ds1 in Phase mit der zweiten Induktivität L/2 und der zweiten parasitäre Kapazität C_ds2. Dies führt zu Schwingungen im Gleichtakt (gleichphasigen Schwingungen) an dem differenziellen Verstärkerausgang V_out1 – V_out2. Die Schwingungen im Gleichtakt erhalten den größten Anteil der Energie, welcher in dem Bandpassfilter 120 gespeichert ist, wenn das PWM-Steuersignal nicht aktiv ist. Diese Energie wird eingesetzt, um den Betrieb des geschalteten Leistungsverstärkers 110 zu beschleunigen, wenn das PWM-Steuersignal nachfolgend wieder aktiviert wird, wodurch die Reaktionszeit bzw. Antwortzeit des Verstärkers verbessert wird. Eine Amplitudenmodulation wird auf das Ausgangssignal des Verstärkers aufgebracht, indem der Taktgrad des PWM-Steuersignals verändert wird, was das Verhältnis von den im Gegentakt schwingenden Schwingungen zu den im Gleichtakt schwingenden Schwingungen an dem differenziellen Verstärkerausgang verändert.
In 4 sind drei beispielhafte Darstellungen eines Zeitverhaltens dargestellt, wobei der Betrieb des geschalteten Leistungsverstärkers 110 abhängig von dem PWM-Steuersignal s_PWM(t) dargestellt ist. Die oberste Darstellung des Zeitverhaltens zeigt das PWM-Steuersignal. Gemäß dieses Beispiels schwingt das PWM-Steuersignal zwischen einer positiven Spannung und 0 Volt, wenn es aktiviert ist, und bleibt bei 0 Volt, wenn es nicht aktiviert ist. Das Steuersignal weist in diesem Beispiel einen Tastgrad von 50% auf, d. h. es ist zur Hälfte der Zeit aktiviert (es schwingt) und es ist zu der anderen Hälfte der Zeit nicht aktiviert (konstant). Die mittlere Darstellung eines Zeitverhaltens zeigt die Antwort des Verstärkers auf das PWM-Steuersignal bei den nicht differenziellen Verstärkerausgängen V_out1 und V_out2. Der Ausgang des Verstärkers arbeitet im Gegentakt, wenn das PWM-Steuersignal aktiviert ist.
Das heißt, dass Bandpassfilter 120, welches mit dem Verstärkerausgang gekoppelt ist, bewirkt, dass die nicht differenziellen Verstärkerausgänge V_out1 und V_out2 Spannungsschwingungen aufweisen, welche näherungsweise um 180° phasenversetzt sind. Wenn das PWM-Steuersignal anschließend deaktiviert wird, bewirken die Schwingkreise, welche durch die symmetrischen Induktivitäten L/2 und die parasitären Kapazitäten C_ds1 und C_ds2 ausgebildet sind, dass sich die nicht differenziellen Verstärkerausgänge bezüglich der Phase angleichen, wie es durch den Bereich, welcher durch "Gleichtaktbetrieb" in der mittleren Darstellung des Zeitverhaltens der 4 gekennzeichnet ist, dargestellt ist. Eine Wandlung der unterschiedlichen Ausgangsschwingungen in gleichphasige Schwingungen verkleinert die Signalamplitude an dem differenziellen Verstärkerausgang V_out1 – V_out2, wie es in der untersten Darstellung eines Zeitverhaltens in 4 dargestellt ist, wobei die Frequenz f_cm der Schwingung im Gleichtakt durch folgende Formel gegeben ist:
Auf diese Weise wird eine Amplitudenmodulation an dem differenziellen Verstärkerausgang abhängig von dem Tastgrad des PWM-Steuersignals hervorgerufen. Die Wandlung der gegenphasigen Schwingungen in die gleichphasigen Schwingungen, wenn das Steuersignal nicht aktiviert ist, erhält den größten Anteil der Energie, welche in dem Bandpassfilter 120 gespeichert ist. Die gespeicherte Energie wird in gegenphasige Schwingungen zurück gewandelt, wenn das PWM-Steuersignal erneut aktiviert wird, wobei die Antwortzeit des geschalteten Leistungsverstärkers 110 verbessert wird. 5 stellt drei weitere beispielhafte Darstellungen zum Zeitverhalten dar, wobei der Betrieb des geschalteten Leistungsverstärkers 110 abhängig von einem PWM-Steuersignal s_PWM(t), welches von einem Zweiton-Signal abgeleitet ist, dargestellt ist.
6 stellt eine andere Ausführungsform des geschalteten Leistungsverstärkers 110 und des Bandpassfilters 120 dar. Gemäß dieser Ausführungsform umfasst der Verstärker 110 einen D-Verstärker, welcher in einer H-Brückenkonfiguration ausgebildet ist. Der Verstärker 110 umfasst zwei symmetrische Zweige 600, 610. Jeder Zweig 600, 610 umfasst zwei Schalter, welche in Reihe (S1/S3 und S2/S4) verbunden sind. Der erste Zweig 600 weist einen nicht differenziellen Ausgangsknoten V_out1 zwischen den Schaltern S1 und S3 auf. Der zweite Zweig 610 weist in ähnlicher Weise einen nicht differenziellen Ausgangsknoten V_out2 zwischen den Schaltern S2 und S4 auf. Jeder Schalter besitzt eine entsprechende parasitäre Kapazität C_dsn. Eine Induktivität L_DC auf der Versorgungsseite schützt die Gleichspannungsversorgung (V_dd) vor HF-Strömen während eine Kapazität C_DC auf der Versorgungsseite mit einem Anschluss an Masse (GND) und mit dem anderen Anschluss mit der Induktivität L_DC auf der Versorgungsseite gekoppelt ist, um einen virtuellen Masseknoten 620 auszubilden. Der virtuelle Masseknoten 620 stellt während eines Betriebs des Verstärkers einen Gleichstrom und einen HF-Strom bereit, wie es vorab beschrieben ist.
Die nicht differenziellen Ausgängen V_out1 und V_out2 werden über eine Last R_LOAD, welche in Reihe mit zwei symmetrischen Induktivitäten L und zwei symmetrischen Kapazitäten C_B verbunden ist, gekoppelt. Die symmetrischen Induktivitäten L dieser Ausführungsform weisen die zweifache Größe von denjenigen auf, welche bei dem geschalteten Leistungsverstärker der 3 eingesetzt werden, um Schaltverluste zu minimieren. Wenn das PWM-Steuersignal nicht aktiviert ist, werden zwei symmetrische Schwingkreise erzeugt, wie es vorab beschrieben ist. Bei dieser Ausführungsform umfasst der erste Schwingkreis die erste symmetrische Induktivität L, die erste symmetrische Kapazität C_B und die parasitären Kapazitäten C_ds1 und C_ds3, welche den Schaltern S₁ und S₃ des ersten Verstärkerzweiges 600 zugeordnet sind. In ähnlicher Weise umfasst der zweite Schwingkreis die zweite symmetrische Induktivität L, die zweite symmetrische Kapazität C_B und die parasitären Kapazitäten C_ds2 und C_ds4, welche den Schaltern S₂ und S₄ des zweiten Verstärkerzweiges 610 zugeordnet sind.
Die symmetrischen Schwingkreise wandeln gegenphasige Schwingungen an dem differenziellen Verstärkerausgang in gleichphasige Schwingungen um, wenn das PWM-Steuersignal nicht aktiviert ist, wie es vorab beschrieben ist. Auf diese Weise wird eine Amplitudenmodulation an dem differenziellen Verstärkerausgang hervorgerufen, indem zwischen den gegenphasigen und den gleichphasigen Schwingungen hin und her geschaltet wird. Die symmetrischen Schwingkreise erhalten zumindest einen Teil der Energie, welcher durch den Bandpassfilter 120 gespeichert ist, wenn das PWM-Steuersignal nicht aktiviert ist, wie es ebenfalls vorab beschrieben ist. Die gespeicherte Energie wird eingesetzt, um die Antwortzeit des Verstärkers zu verbessern, wenn das PWM-Steuersignal anschließend wieder aktiviert wird. Die Amplitudenmodulation wird auf dem differenziellen Verstärkerausgang hervorgerufen, indem der Tastgrad des PWM-Steuersignals verändert wird, d. h. indem das Zeitverhältnis einer Zeitspanne, in welcher das PWM-Steuersignal aktiviert ist, gegenüber einer Zeitspanne, in welcher das PWM-Steuersignal nicht aktiviert ist, verändert wird.
In 7 ist eine Ausführungsform des Signalgenerators 130 zur Veränderung des Tastgrads des PWM-Steuersignals dargestellt. Gemäß dieser Ausführungsform umfasst der Signalgenerator 130 einen Basisbandprozessor 700, einen Modulator 710, einen Oszillator 720 und einen Schalter 730. Der Basisbandprozessor 700 extrahiert getrennt eine Information über einer Amplitude a(t) und über eine Phase j(t) von einem Eingangssignal s_i(t). Der Modulator 710 gibt ein Hüllsignal s_env(t) abhängig von der Amplitudeninformation aus. Dabei kann der Modulator 710 ein Pulsweitenmodulator oder ein Delta-Sigma-Modulator sein. In beiden Fällen wird das Hüllsignal s_env(t) erzeugt, indem die Amplitudeninformation a(t) vorzugsweise digital moduliert wird.
Das Hüllsignal steuert die Aktivierung des Schalters 730. Der Ausgang des Schalters ist aktiv, wenn der Schalter 730 durch das Hüllsignal betätigt wird, und sonst nicht aktiv. Daher wird das Ausgangssignal des Schalters 730 hinsichtlich seiner Pulsweite moduliert, das heißt, das Ausgangssignal des Schalters weist einen variablen Tastgrad abhängig von Veränderungen in der Amplitude des Eingangssignals s_i(t) auf. Das Ausgangssignal des Schalters wird auf den Eingang des Verstärkers als das PWM-Steuersignal aufgebracht, welches eine Amplitudenmodulation an dem differenziellen Verstärkerausgang V_out1 – V_out2 entsprechend der Amplitude des Eingangssignals hervorruft.
Es kann auch eine Phasenmodulation an dem Ausgangssignal des Verstärkers hervorgerufen werden, indem die Phase des PWM-Steuersignals, welches durch den Schalter 730 ausgegeben wird, verändert wird. Der Oszillator 720 verändert die Phase des Ausgangssignals des Schalters abhängig von der Phaseninformation, welche durch den Basisbandprozessor 700 aus dem Eingangssignal s_i(t) extrahiert wird. Zu diesem Zweck bewirken ein erster und ein zweiter Mischer 722, 724 und ein Summationsknoten 726, dass das Ausgangssignal des Oszillators um eine Trägerfrequenz von ω_c = 2πf_c herum schwingt, wie es nach dem Stand der Technik bekannt ist. Entsprechende Cosinus- und Sinus-Phasen-Schieber 727, 728 verändern die Phase des Ausgangssignals des Oszillators abhängig von der Phaseninformation j(t), welche von dem Eingangssignal extrahiert worden ist. Daher ruft die Phase des PWM-Steuersignals, welches von dem Schalter 730 ausgegeben wird, eine Phasenmodulation an dem differenziellen Verstärkerausgangssignal V_out1 – V_out2 hervor, während der Tastgrad des PWM-Steuersignals eine entsprechende Amplitudenmodulation hervorruft.

Claims

Verfahren zur Modulation eines Signals, umfassend: Erzeugen eines Pulsweiten-Modulationssignals (s_PWM), Aufbringen des Pulsweiten-Modulationssignals (s_PWM) auf einen Eingang eines geschalteten Verstärkers (110), Koppeln eines Ausgangs (V_OUT1, V_OUT2) des Verstärkers (110) mit einem Filter (120), welches betriebsfähig ist, um entweder gegenphasige Schwingungen oder gleichphasige Schwingungen auf dem Ausgang (V_OUT1, V_OUT2) des Verstärkers (110) abhängig von einem Tastgrad des Pulsweiten-Modulationssignals (s_PWM) zu erzeugen, und Verändern des Tastgrads des Pulsweiten-Modulationssignals (s_PWM), um eine Amplitudenmodulation auf dem Ausgang (V_OUT1, V_OUT2) des Verstärkers (110) zu erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Filter (120) betriebsfähig ist, um entweder gegenphasige oder gleichphasige Schwingungen auf dem Ausgang (V_OUT1, V_OUT2) des Verstärkers (110) abhängig von dem Tastgrad des Pulsweiten-Modulationssignals (s_PWM) zu erzeugen, durch: Erzeugen von gegenphasigen Schwingungen auf dem Ausgang (V_OUT1, V_OUT2) des Verstärkers (110), wenn der Verstärker (110) durch das Pulsweiten-Modulationssignals (s_PWM) aktiviert ist, und Wandeln der gegenphasigen Schwingungen in gleichphasige Schwingungen, wenn der Verstärker (110) nicht durch das Pulsweiten-Modulationssignal (s_PWM) aktiviert ist.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Erzeugen der gegenphasigen Schwingungen auf dem Ausgangssignal (V_OUT1, V_OUT2) des Verstärkers (110), wenn der Verstärker (110) durch das Pulsweiten-Modulationssignal (s_PWM) aktiviert ist, ein Erzeugen von Schwingungen auf einem ersten Zweig (300) und auf einem zu dem ersten Zweig (300) symmetrischen zweiten Zweig (310) des Verstärkers (110), welche näherungsweise um 180° phasenversetzt sind, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Wandeln der gegenphasigen Schwingungen in die gleichphasigen Schwingungen, wenn der Verstärker (110) nicht durch das Pulsweiten-Modulationssignal (s_PWM) aktiviert ist, ein Wandeln von zumindest einem Anteil einer Energie, welche in dem Filter (120) gespeichert ist, wenn der Verstärker (110) aktiviert ist, in gleichphasige Schwingungen umfasst, wenn der Verstärker nicht aktiviert ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppeln des Ausgangs (V_OUT1, V_OUT2) des Verstärkers (110) mit dem Filter (120) umfasst: Koppeln einer ersten Induktivität (L_DC) in Reihe mit einer Kapazität (C_DC) mit einer Gleichspannungsversorgung (V_dd) an einem Ende und mit Masse (GND) an dem anderen Ende, um einen virtuellen Masseknoten (320) zwischen der ersten Induktivität (L_DC) und der Kapazität (C_DC) auszubilden, Koppeln einer zweiten Induktivität (L/2) zwischen den virtuellen Masseknoten (320) und einen ersten Zweig (300) des Verstärkers (110), Koppeln einer dritten Induktivität (L/2) zwischen den virtuellen Masseknoten (320) und einen zweiten Zweig (310) des Verstärkers (110), wobei der erste Zweig (300) und der zweite Zweig (310) des Verstärkers (110) zueinander symmetrisch sind, und Koppeln einer Last (R_LOAD) zwischen die symmetrische Zweige (300, 310) des Verstärkers und parallel zu der in Reihe angeordneten zweiten Induktivität (L/2) und der dritten Induktivität (L/2).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Erzeugen des Pulsweiten-Modulationssignals (s_PWM) umfasst: Extrahieren einer getrennten Amplitudeninformation (a) und einer getrennten Phaseninformation (j) von einem bestimmten Signal (s_i), Erzeugen eines Hüllsignals (s_env) abhängig von der Amplitudeninformation (a), Verändern der Phase einer Signalschwingung abhängig von der Phaseninformation (j), und Verändern des Tastgrads der Signalschwingung abhängig von dem Hüllsignal (s_env).
Hochfrequenzsender umfassend: einen Signalgenerator (130), welcher betriebsfähig ist, um ein Pulsweiten-Modulationssignal (s_PWM) auszugeben, einen geschalteten Verstärker (110) mit einem Eingang, welcher derart ausgestaltet ist, dass er das Pulsweiten-Modulationssignal (s_PWM) empfängt, eine Schaltung (120), welche mit einem Ausgang (V_OUT1, V_OUT2) des Verstärkers (110) gekoppelt ist und betriebsfähig ist, um entweder gegenphasige Schwingungen oder gleichphasige Schwingungen abhängig von dem Tastgrad des Pulsweiten-Modulationssignals (s_PWM) auf dem Ausgang (V_OUT1, V_OUT2) des Verstärkers (110) zu erzeugen, und wobei der Signalgenerator (130) betriebsfähig ist, um den Tastgrad des Pulsweiten-Modulationssignals (s_PWM) zu verändern, um eine Amplitudenmodulation auf dem Ausgang (V_OUT1, V_OUT2) des Verstärkers (110) zu erzeugen.
Hochfrequenzsender nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltung ein Bandpassfilter (120) ist, welches betriebsfähig ist, um gegenphasige Schwingungen auf dem Ausgang (V_OUT1, V_OUT2) des Verstärkers (110) zu erzeugen, wenn der Verstärker (110) durch das Pulsweiten-Modulationssignal (s_PWM) aktiviert ist, und um die gegenphasigen Schwingungen in gleichphasige Schwingungen zu wandeln, wenn der Verstärker (110) durch das Pulsweiten-Modulationssignal (s_PWM) nicht aktiviert ist.
Hochfrequenzsender nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Bandpassfilter (120) betriebsfähig ist, um auf einem ersten Zweig (300) und auf einem zu dem ersten Zweig (300) symmetrischen zweiten Zweig (310) des Verstärkers (110) Schwingungen zu erzeugen, welche näherungsweise um 180° phasenversetzt sind, wenn der Verstärker (110) durch das Pulsweiten-Modulationssignal (s_PWM) aktiviert ist.
Hochfrequenzsender nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Bandpassfilter (120) betriebsfähig ist, um zumindest einen Teil einer Energie, welche in dem Bandpassfilter (120) gespeichert ist, wenn der Verstärker (110) aktiviert ist, in gleichphasige Schwingungen zu wandeln, wenn der Verstärker (110) nicht aktiviert ist.
Hochfrequenzsender nach einem der Ansprüche 7–10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltung (120) umfasst: eine erste Induktivität (L_DC) in Reihe mit einer Kapazität (C_DC), welche an einem Ende mit einer Gleichspannungsversorgung (V_dd) und an dem anderen Ende mit Masse (GND) gekoppelt sind, um einen virtuellen Masseknoten (320) zwischen der ersten Induktivität (L_DC) und der Kapazität (C_DC) auszubilden, eine zweite Induktivität (L/2), welche zwischen den virtuellen Masseknoten (320) und einen ersten Zweig (300) des Verstärkers (110) gekoppelt ist, eine dritte Induktivität (L/2), welche zwischen den virtuellen Masseknoten (320) und einen zweiten Zweig (310) des Verstärkers (110) gekoppelt ist, wobei der erste Zweig (300) des Verstärkers (110) und der zweite Zweig (310) des Verstärkers (110) zueinander symmetrisch sind, und eine Last (R_LOAD), welche zwischen die symmetrischen Zweige (300, 310) des Verstärkers (110) und parallel zu den in Reihe angeordneten zweiten Induktivität (L/2) und dritten Induktivität (L/2) gekoppelt ist.
Hochfrequenzsender nach einem der Ansprüche 7–11, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalgenerator (130) umfasst: einen Basisbandprozessor (700), welcher betriebsfähig ist, um eine getrennte Amplitudeninformation (a) und eine getrennte Phaseninformation (j) von einem bestimmten Signal (s_i) zu extrahieren, einen Modulator (710), welcher betriebsfähig ist, um ein Hüllsignal (s_env) abhängig von der Amplitudeninformation (a) auszugeben, einen Oszillator (720), welcher betriebsfähig ist, um die Phase einer Signalschwingung abhängig von der Phaseninformation (j) zu verändern, und einen Schalter (730), welcher betriebsfähig ist, um den Tastgrad der Signalschwingung abhängig von dem Hüllsignal (s_env) zu verändern.
Verfahren zur Modulation eines Signals, umfassend: Aufbringen eines Pulsweiten-Modulationssignals (s_PWM) auf einen Eingang eines geschalteten Verstärkers (110), welcher einen Ausgang (V_OUT1, V_OUT2) aufweist, welcher abhängig von der Phase und dem Tastgrad des Pulsweiten-Modulationssignals ist, Koppeln des Ausgangs (V_OUT1, V_OUT2) des Verstärkers (110) mit einer Schaltung (120), welche betriebsfähig ist, um den Ausgang (V_OUT1, V_OUT2) des Verstärkers (110) abhängig von dem Tastgrad des Pulsweiten-Modulationssignals (s_PWM) entweder in einer Gegentaktbetriebsart oder in einer Gleichtaktbetriebsart zu konfigurieren, und Umschalten des Ausgangs (V_OUT1, V_OUT2) des Verstärkers (110) zwischen der Gegentaktbetriebsart und der Gleichtaktbetriebsart abhängig von Veränderungen in dem Tastgrad des Pulsweiten-Modulationssignals (s_PWM), um eine Amplitudenmodulation auf dem Ausgang (V_OUT1, V_OUT2)) des Verstärkers (110) zu erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltung ein Bandpassfilter (120) ist, welches betriebsfähig ist, um den Ausgang (V_OUT1, V_OUT2) des Verstärkers (110) entweder in der Gegentaktbetriebsart oder in der Gleichtaktbetriebsart abhängig von dem Tastgrad des Pulsweiten-Modulationssignals (s_PWM) zu konfigurieren, durch: Erzeugen von gegenphasigen Schwingungen auf dem Ausgang (V_OUT1, V_OUT2) des Verstärkers (110), wenn der Verstärker (110) durch das Pulsweiten-Modulationssignal (s_PWM) aktiviert ist, und Wandeln der gegenphasigen Schwingungen in gleichphasige Schwingungen, wenn der Verstärker (110) durch das Pulsweiten-Modulationssignal (s_PWM) nicht aktiviert ist.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Erzeugen von gegenphasigen Schwingungen auf dem Ausgang (V_OUT1, V_OUT2) des Verstärkers (110), wenn der Verstärker (110) durch das Pulsweiten-Modulationssignal (s_PWM) aktiviert ist, ein Erzeugen von Schwingungen in einem ersten Zweig (300) und in einem zu dem ersten Zweig (300) symmetrischen zweiten Zweig (310) des Verstärkers (110), welche näherungsweise um 180° phasenversetzt sind, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Wandeln der gegenphasigen Schwingungen in gleichphasige Schwingungen, wenn der Verstärker (110) durch das Pulsweiten-Modulationssignal (s_PWM) nicht aktiviert ist, ein Wandeln von zumindest einem Teil einer Energie, welche in dem Bandpassfilter (120) gespeichert ist, wenn der Verstärker (110) aktiviert ist, in gleichphasige Schwingungen, umfasst, wenn der Verstärker (110) nicht aktiviert ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13–16, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppeln des Ausgangs (V_OUT1, V_OUT2) des Verstärkers (110) mit der Schaltung (130) umfasst: Koppeln einer ersten Induktivität (L_DC) in Reihe mit einer Kapazität (C_DC) mit einer Gleichspannungsversorgung (V_dd) an einem Ende und mit Masse (GND) an dem anderen Ende, um einen virtuellen Masseknoten (320) zwischen der ersten Induktivität (L_DC) und der Kapazität (C_DC) auszubilden, Koppeln einer zweiten Induktivität (L/2) zwischen den virtuellen Masseknoten (320) und einen ersten Zweig (300) des Verstärkers (310), Koppeln einer dritten Induktivität (L/2) zwischen den virtuellen Masseknoten (320) und einen zweiten Zweig (310) des Verstärkers (310), wobei der erste Zweig (300) und der zweite Zweig (310) des Verstärkers (110) zueinander symmetrisch sind, und Koppeln einer Last (R_LOAD) zwischen die symmetrischen Zweige (300, 310) des Verstärkers (110) parallel zu den in Reihe angeordneten zweiten Induktivität (L/2) und dritten Induktivität (L/2).
Hochfrequenzmodulator umfassend: einen geschalteten Verstärker (110) mit einem Eingang, welcher betriebsfähig ist, um ein Pulsweiten-Modulationssignal (s_PWM) zu empfangen, und mit einem Ausgang (V_OUT1, V_OUT2), eine Schaltung (120), welche mit dem Ausgang (V_OUT1, V_OUT2) des Verstärkers (110) gekoppelt ist und betriebsfähig ist, um den Ausgang (V_OUT1, V_OUT2) des Verstärkers (110) entweder in einer Gegentaktbetriebsart oder in einer Gleichtaktbetriebsart abhängig von einem Tastgrad des Pulsweiten-Modulationssignals (s_PWM) zu konfigurieren, und wobei der Ausgang (V_OUT1, V_OUT2) des Verstärkers (110) abhängig von Veränderungen in dem Tastgrad des Pulsweiten-Modulationssignals (s_PWM) zwischen der Gegentaktbetriebsart und der Gleichtaktbetriebsart schaltet, um an dem Ausgang (V_OUT1, V_OUT2) des Verstärkers (110) eine Amplitudenmodulation zu erzeugen.
Hochfrequenzmodulator nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltung ein Bandpassfilter (120) ist, welches betriebsfähig ist, um an dem Ausgang (V_OUT1, V_OUT2) des Verstärkers (110) gegenphasige Schwingungen zu erzeugen, wenn der Verstärker (110) durch das Pulsweiten-Modulationssignal (s_PWM) aktiviert ist, und um die gegenphasigen Schwingungen in gleichphasige Schwingungen zu wandeln, wenn der Verstärker (110) durch das Pulsweiten-Modulationssignal (s_PWM) nicht aktiviert ist.
Hochfrequenzmodulator nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das das Bandpassfilter (120) betriebsfähig ist, um in einem ersten Zweig (300) und in einem zu dem ersten Zweig (500) symmetrischen zweiten Zweig (310) des Verstärkers (110) Schwingungen zu erzeugen, welche näherungsweise um 180° phasenversetzt sind, wenn der Verstärker (110) aktiviert ist.
Hochfrequenzmodulator nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Bandpassfilter (120) betriebsfähig ist, um zumindest einen Teil einer Energie, welche in dem Bandpassfilter (120) gespeichert ist, wenn der Verstärker (110) aktiviert ist, in gleichphasige Schwingungen zu wandeln, wenn der Verstärker (110) nicht aktiviert ist.
Hochfrequenzmodulator nach einem der Ansprüche 18–21, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltung (120) umfasst: eine erste Induktivität (L_DC), welche in Reihe mit einer Kapazität (C_DC) gekoppelt ist, wobei ein erstes Ende davon mit einer Gleichspannungsversorgung (V_dd) und das andere Ende davon mit Masse (GND) gekoppelt ist, um einen virtuellen Masseknoten (320) zwischen der ersten Induktivität (L_DC) und der Kapazität (C_DC) auszubilden, eine zweite Induktivität (L/2), welche zwischen den virtuellen Masseknoten (320) und einen ersten Zweig (300) des Verstärkers (110) gekoppelt ist, eine dritte Induktivität (L/2), welche zwischen den virtuellen Masseknoten (320) und einen zweiten Zweig (310) des Verstärkers (110) gekoppelt ist, wobei der erste Zweig (300) und der zweite Zweig (310) des Verstärkers (110) zueinander symmetrisch sind, und eine Last (R_LOAD), welche zwischen die symmetrischen Zweige (300, 310) des Verstärkers (110) und parallel zu den in Reihe angeordneten zweiten Induktivität (L/2) und dritten Induktivität (L/2) gekoppelt ist.
Hochfrequenzmodulator nach einem der Ansprüche 18–22, dadurch gekennzeichnet, dass der geschaltete Verstärker einen Klasse-D-1-Verstärker umfasst.
Hochfrequenzmodulator nach einem der Ansprüche 18–23, dadurch gekennzeichnet, dass der geschaltete Verstärker einen H-Brücken-Klasse-D-Verstärker umfasst.
Hochfrequenzmodulator umfassend: einen geschalteten Verstärker (110) mit einem Eingang, welcher derart ausgestaltet ist, dass er ein Pulsweiten-Modulationssignal (s_PWM) empfängt, und mit einem Ausgang (V_OUT1, V_OUT2), welcher von der Phase und dem Tastgrad des Pulsweiten-Modulationssignals (s_PWM) abhängt, Mittel zur Konfiguration des Ausgangs (V_OUT1, V_OUT2) des Verstärkers (110) entweder in eine Gegentaktbetriebsart oder in eine Gleichtaktbetriebsart abhängig von dem Tastgrad des Pulsweiten-Modulationssignals (s_PWM), und wobei der Ausgang (V_OUT1, V_OUT2) des Verstärkers (110) zwischen der Gegentaktbetriebsart und der Gleichtaktbetriebsart abhängig von Veränderungen in dem Tastgrad des Pulsweiten-Modulationssignals (s_PWM) schaltet, um eine Amplitudenmodulation an dem Ausgang (V_OUT1, V_OUT2) des Verstärkers (110) zu erzeugen.