DE19549357A1 - Process for reducing the lost energy in communication systems and communication systems - Google Patents

Process for reducing the lost energy in communication systems and communication systems

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DE19549357A1
DE19549357A1 DE19549357A DE19549357A DE19549357A1 DE 19549357 A1 DE19549357 A1 DE 19549357A1 DE 19549357 A DE19549357 A DE 19549357A DE 19549357 A DE19549357 A DE 19549357A DE 19549357 A1 DE19549357 A1 DE 19549357A1
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reduzieren der verlorenen Energie in Kommunikationssystemen, in denen eine erste Station mit einer ersten Vielzahl von zweiten Stationen verwendet wird, sowie entsprechende Kommunikationssysteme. The invention relates to a method for reducing the lost energy in communication systems where one first station with a first plurality of second stations is used, as well as corresponding communication systems.  

Hintergrund der OffenbarungBackground of the revelation

Bei herkömmlichen Satelliten- Kommunikationssystemen bestanden Antwortgeräte früher aus einer Anzahl getrennter Leistungsver­ stärker, die jeweils Vielfachsignale trugen. Der Arbeitspunkt jedes Verstärkers wurde normalerweise so eingestellt, daß ein mittlerer Ausgangspegel erzeugt wurde, der wesentlich unter­ halb des Sättigungs-Ausgangspegels des Verstärkers lag, um einen linearen Betrieb einzuhalten.Passed on conventional satellite communication systems Responders earlier from a number of separate power ver stronger, each carrying multiple signals. The working point each amplifier was normally set to a average output level was generated, which is significantly below was half the saturation output level of the amplifier maintain linear operation.

Jedoch beschreibt das US-Patent Nr. 3,917,998 an Welti mit dem Titel "Butler-Matrix-Antwortgerät" eine Anordnung von N gekop­ pelten Leistungsverstärkern zum Verstärken von N Signalpfaden. Die betrachteten N Signalpfade umfassen die Übertragung von Signalen von wenigstens einer Bodenstation zu N Orten auf der Erde, wobei ein umlaufender Satellit verwendet wird. Der Vor­ teil des Verwendens gekoppelter Verstärker gegenüber der Ver­ wendung einer Anzahl N nichtgekoppelter Verstärker ist es, daß der Satz nichtgekoppelter Verstärker auf das Erzeugen einer Leistung beschränkt ist, die das Spitzenleistungsvermö­ gen eines einzelnen Verstärkers in irgendeinem Signalpfad nicht überschreitet, wohingegen die Technik, die gekoppelte Verstärker verwendet, die Erzeugung einer Leistung erlaubt, die gleich der Summe der Leistungen aller der Verstärker in irgendeinem Signalpfad ist, vorausgesetzt, daß alle Signal­ pfade nicht mehr als die mittlere Leistung zur selben Zeit erfordern. Als ein Ergebnis sind Signale, die oberhalb und unterhalb eines mittleren Leistungspegels variieren, in effizienterer Weise angepaßt, aufgrund einer besseren stati­ stischen Mittelung der Leistung, die von den N Signalpfaden angefragt wird. Der Matrix-Leistungsverstärker des Welti-Patentes ist für die Verwendung in Frequenzteilungs-Vielfach­ zugriff (FDMA)-Anwendungen und gibt die Gelegenheit, die Anzahl der FDMA-Trägerfrequenzen, die in jedem Signalpfad verwendet werden, und somit entsprechend die Leistung, die in jedem Signalpfad benötigt wird, über einen weiten Bereich zu variieren.However, U.S. Patent No. 3,917,998 to Welti describes with the Title "Butler Matrix Responder" an arrangement of N gekop pelten power amplifiers for amplifying N signal paths. The N signal paths considered include the transmission of Signals from at least one ground station to N locations on the Earth using an orbiting satellite. The before part of using coupled amplifiers versus ver using a number N of non-coupled amplifiers is that the set of uncoupled amplifiers on generating is limited to a performance that exceeds the peak performance against a single amplifier in any signal path does not exceed, whereas the technology, the coupled Amplifier used that allows generation of power which is equal to the sum of the powers of all of the amplifiers in is any signal path, provided that all signal paths no more than the average power at the same time require. As a result, signals are above and vary below an average power level, in adjusted more efficiently due to better stati tical averaging of the power from the N signal paths is requested. The matrix power amplifier of the Welti patent is for use in frequency division multiples access (FDMA) applications and gives the opportunity to Number of FDMA carrier frequencies in each signal path are used, and accordingly the performance, which in Every signal path is needed over a wide range  vary.

Ein Matrix-Leistungsverstärker gemäß dem Welti-Patent enthält eine Butler-Matrix zum Kombinieren einer Anzahl N von Ein­ gangssignalen, die verstärkt werden sollen, um N unterschied­ liche Kombinationen der Eingangssignale zu erzeugen. Zusätz­ lich ist eine Menge von N Leistungsverstärkern vorgesehen, so daß jeder Verstärker eine der Kombinationen verstärkt, um N verstärkte Signale zu erzeugen. Die Matrix-Leistungsverstärker enthalten auch eine Butler-Matrix zum Kombinieren der ver­ stärkten Signale, um N Ausgaben zu erzeugen, die verstärkte Versionen der ursprünglichen N Eingangssignale sind. Der Vorteil, im Vergleich zu dem einfachen Verstärken der ur­ sprünglichen N Eingaben in unabhängigen Verstärkern, ist das Vermögen, wenn sie plötzlich benötigt wird, mehr als die Leistung eines einzelnen Verstärkers für einen der N Signal­ pfade zu bestimmen. Grundsätzlich kann der Matrix-Leistungs­ verstärker die Summe der Leistungsausgaben aller Verstärker an einen einzelnen Ausgang liefern.A matrix power amplifier according to the Welti patent contains a Butler matrix for combining a number N of On signals to be amplified by N different to generate combinations of the input signals. Additional Lich a set of N power amplifiers is provided, so that each amplifier amplifies one of the combinations to N to generate amplified signals. The matrix power amplifiers also contain a Butler matrix to combine the ver strengthened signals to produce N outputs that amplified Are versions of the original N input signals. Of the Advantage compared to simply reinforcing the ur initial N inputs in independent amplifiers is that Fortune, when suddenly needed, more than that Power of a single amplifier for one of the N signals determine paths. Basically, the matrix performance amplify the sum of the power outputs of all amplifiers provide a single output.

Die Eigenschaften der Kreuzmodulation, erzeugt durch Nichtli­ nearitäten in einem Matrix-Leistungsverstärker, sind unter­ schiedlich von denen in einem einzelnen Verstärker. Es kann gezeigt werden, daß Kreuzmodulation dritter Ordnung zwischen Signalen, die jeweils auf die Eingänge 1 und J der Eingangs- Butler-Matrix eingegeben werden, auf den Ausgangsnummern (2i-j)N und (2j-i)N der Ausgangs-Butler-Matrix auftritt. Als ein erster Schritt zum Verringern der Kreuzmodulation in einem Matrix-Leistungsverstärker stellt eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Überschußanzahl von verstärkenden Pfaden zur Verfügung, so daß Ausgänge (2i-j) oder (2j-i) oder ihre entsprechenden Eingänge nicht als gewünschte Signal­ ausgänge verwendet werden, sondern in belanglosen Lasten enden. Somit wird die Modulation dritter Ordnung zwischen Signalen i und j nicht übertragen werden. Dies erfordert, daß die Anzahl der Butler-Matrix-Eingangs- und -Ausgangsports M größer ist als die Anzahl der zu verstärkenden Signale N, wobei die verbleibenden M-N Signal in belanglosen Lasten enden.The properties of cross modulation, generated by non-linearities in a matrix power amplifier, are different from those in a single amplifier. It can be shown that third order cross modulation between signals input to inputs 1 and J of the input butler matrix, respectively, occurs on output numbers ( 2 i-j) N and ( 2 j-i) N of the output butler matrix . As a first step in reducing cross-modulation in a matrix power amplifier, one embodiment of the present invention provides an excess number of gain paths so that outputs ( 2 i-j) or ( 2 ji) or their corresponding inputs are not used as desired signal outputs , but end in irrelevant loads. Thus, third order modulation between signals i and j will not be transmitted. This requires that the number of Butler Matrix input and output ports M be greater than the number of signals N to be amplified, with the remaining MN signals ending in insignificant loads.

Es ist leicht zu sehen, daß, wenn nur zwei Signale verstärkt werden sollen, das Benutzen der Ports 1 und 2 als Eingänge und Ausgänge dazu führen wird, daß die Kreuzmodulation dritter Ordnung an den Ports 0 und 3 auftritt, die geschlossen sind. Es ist nicht so offensichtlich, wie dies erreicht wird, wenn viele Signale vorliegen. Dieses Problem ist jedoch von Babcock in einem anderen Zusammenhang gelöst. Babcock wollte ein Ver­ fahren zum Zuordnen von Frequenzkanälen auf einem gleichge­ teilten Gitter finden, für Signale, die von denselben nichtli­ nearen Verstärkern verstärkt waren, derart, daß Kreuzmodula­ tion dritter Ordnung zwischen beliebigen zwei oder drei Signalen nicht in einen Kanal fallen würde, der von einem Signal verwendet wird. Die mathematische Formulierung des Problems ist dieselbe wie für den Matrix-Leistungsverstärker der Erfindung, wobei eine Menge ganzer Zahlen I1, I2, I3 . . . derart gefunden wird, daß Ii + Ik-Ij nicht in der Menge liegt. Die Lösung wird "Babcock-Beabstandung" genannt. Babcock wendet diese ganzen Zahlen an, um unter M Frequenzkanälen für die Übertragung von Signalen auszuwählen. Die vorliegende Erfindung jedoch wendet die Mengen ganzer Zahlen von Babcock an, um unter M räumlichen Ausgabekanälen auszuwählen, die für N gewünschte Signale gewählt werden. Folglich ist die erste Verbesserung gegenüber dem Matrix-Leistungsverstärker des Standes der Technik gemäß der vorliegenden Erfindung, eine größere Matrix als die Anzahl der zu verstärkenden Signale zu benutzten und Eingänge und Ausgänge Signalen zuzuordnen oder nicht, entsprechend der Babcock-Beabstandung oder einer anderen optimalen Zuweisung, so daß sichergestellt wird, daß Kreuzmodulation grundsätzlich aus Ausgängen austritt, denen Signale nicht zugewiesen sind.It is easy to see that if only two signals are to be amplified, using ports 1 and 2 as inputs and outputs will result in third order cross modulation occurring on ports 0 and 3 , which are closed. It is not so obvious how this is achieved when there are many signals. However, Babcock has solved this problem in a different context. Babcock wanted to find a method of assigning frequency channels on an equally divided grid, for signals amplified by the same nonlinear amplifiers, such that third order cross modulation between any two or three signals would not fall into a channel from a signal is used. The mathematical formulation of the problem is the same as for the matrix power amplifier of the invention, with a set of integers I1, I2, I3. . . is found such that Ii + Ik-Ij is not in the set. The solution is called "Babcock spacing". Babcock uses these integers to choose from M frequency channels for the transmission of signals. However, the present invention uses Babcock's integer sets to choose from M spatial output channels that are selected for N desired signals. Thus, the first improvement over the prior art matrix power amplifier of the present invention is to use a larger matrix than the number of signals to be amplified and to assign inputs and outputs to signals or not, according to Babcock spacing or other optimal assignment , so that it is ensured that cross modulation basically exits from outputs to which signals are not assigned.

Weiterhin gibt es auf dem gegenwärtigen Zellular-Kommunika­ tionsmarkt eine Betonung darauf, mobile Telefone als kleine, tragbare Einheiten herzustellen, die mit eingesetzten, wieder­ aufladbaren Batterien arbeiten. Ein Parameter von großem Interesse für den Verwender solcher Telefone ist die Zeit­ dauer, die bei der Unterhaltung verbracht werden kann, ohne daß man die Batterie wechseln oder neu laden muß. Dieser Parameter ist einfach als die "Sprechzeit" bekannt, die von unterschiedlichen Typen mobiler Telefone angeboten wird. Natürlich ist es möglich, eine längere Sprechzeit anzubieten, indem größere Batterien verwendet werden, jedoch erhöhen die größeren Batterien die Größe und das Gewicht des mobilen Telefons. Daher bemühen sich Gestalter und Erfinder, Vorrich­ tungen zu konstruieren, die bei einer gegebenen Batteriekapa­ zität längere Sprechzeiten erreichen. Während einer Unterhal­ tung ist der Funksender-Leistungsverstärker der vorherrschende Leistungsverbraucher. Der Wirkungsgrad des Verstärkers bei der Umwandlung von Batterieenergie in Funkenergie hat somit einen direkten Einfluß auf die Länge der verfügbaren Sprechzeit für ein zellulares Mobiltelefon.There is also on the current cellular communication  market an emphasis on making mobile phones small, to manufacture portable units that are used with, again rechargeable batteries work. A parameter of great Time is of interest to users of such phones duration that can be spent in entertainment without that you have to change or recharge the battery. This Parameter is simply known as the "talk time" by different types of mobile phones is offered. Of course it is possible to offer a longer talk time, by using larger batteries, but increase the larger batteries the size and weight of the mobile Phone. Therefore designers and inventors strive, Vorrich to design that for a given battery capacity reach longer office hours. During a conversation tion, the radio transmitter power amplifier is the predominant one Power consumer. The efficiency of the amplifier at the Conversion of battery energy into radio energy therefore has one direct influence on the length of the available speaking time for a cellular mobile phone.

Zellulare Telefonsysteme wurden zuerst eingeführt, indem Analog-Frequenzmodulation verwendet wurde, um eine Stimme auf ein Funksignal aufzuprägen. Analog-Frequenzmodulation hat den Vorteil, daß ein konstantes Amplitudensignal erzeugt wird, dessen Phasenwinkel sich ändert. Die leistungsfähigsten Übertrager-Leistungsverstärker können für Konstantamplituden­ signale gebaut werden, die in einem gesättigten Ausgangsmodus arbeiten.Cellular telephone systems were first introduced by Analog frequency modulation was used to add a voice to impress a radio signal. Analog frequency modulation has that Advantage that a constant amplitude signal is generated, whose phase angle changes. The most powerful Transformer power amplifiers can be used for constant amplitudes signals are built in a saturated output mode work.

Ursprüngliche zellulare Systeme, die Analog-Frequenzmodulation verwenden, waren auch Duplexgeräte, was bedeutet, daß sie ein Signal in der umgekehrten Richtung empfingen, zur selben Zeit, zu der sie ein Signal senden. Eine Vorrichtung, die als Duplexer bekannt ist, wurde daher benötigt, um sowohl den Sender als auch den Empfänger mit derselben Antenne zu kop­ peln, so daß Interferenz vermieden wird. Wie es in Fig. 1(a) gezeigt ist, ist die Antenne 12 mit dem Duplexer 16 verbunden, der aus den Filtern 11 und 13 gebildet ist. Der Duplexer 16 steuert dann Signale zu und von dem Leistungsverstärker 10 und dem Empfänger 14, um so Interferenz zu vermeiden. Fig. 1(b) veranschaulicht den Zusatz eines Isolators 15 in dem Sendeweg, der in manchen Fällen verwendet wird, um den Sender gegen Antennenfehlanpassungen zu schützen und/oder den Sender vor anderen Signalen zu schützen, die von der Antenne aufgenommen werden und in den Sender rückgekoppelt werden, was eine unerwünschte Erscheinung verursacht, die als Rück-Kreuzmodula­ tion bekannt ist. Der Isolator 15 lenkt Signale, die von den Antennenfehlanpassungen reflektiert oder von anderen Quellen erhalten werden, in eine belanglose Last 18 ab. Der Stand der Technik offenbart nicht das Wiedergewinnen von Energie, die in die belanglose Last abgeleitet wurde, um die Sprechzeit von tragbaren Funkgeräten zu erhöhen. Ein Sender-Leistungsverstär­ ker, wie er in Fig. 1(a) veranschaulicht ist, kann ein einzelner Leistungsverstärker sein.Original cellular systems using analog frequency modulation were also duplexers, which means that they received a signal in the opposite direction at the same time that they were transmitting a signal. A device known as a duplexer has therefore been needed to couple both the transmitter and the receiver with the same antenna, so that interference is avoided. As shown in FIG. 1 (a), the antenna 12 is connected to the duplexer 16 , which is composed of the filters 11 and 13 . The duplexer 16 then controls signals to and from the power amplifier 10 and the receiver 14 so as to avoid interference. Figure 1 (b) illustrates the addition of an isolator 15 in the transmit path, which in some cases is used to protect the transmitter against antenna mismatches and / or to protect the transmitter from other signals picked up by and in the antenna Transmitters are fed back, causing an undesirable phenomenon known as reverse cross modulation. The isolator 15 deflects signals reflected from the antenna mismatch or obtained from other sources into an insignificant load 18 . The prior art does not disclose the recovery of energy dissipated into the trivial load to increase the talk time of portable radios. A transmitter power amplifier as illustrated in FIG. 1 (a) may be a single power amplifier.

Ein Sender-Leistungsverstärker kann auch aufgebaut werden, indem zwei ähnliche Verstärker mit geringerer Größe kombiniert werden. Wenn die Verstärkervorrichtungen in Antiphase betrie­ ben werden und ihre Ausgänge mit einer relativen Phase von 180 Grad kombiniert werden, so daß sich ihre Ausgaben kon­ struktiv addieren, ist der Verstärker als Gegentaktverstärker bekannt. Manchmal können zwei ähnliche Verstärker 20 und 21 90 Grad außer Phase betrieben werden und ihre Ausgänge werden kombiniert, indem ein 90 Grad- oder Quadraturkoppler verwendet wird, wie es in Fig. 2 veranschaulicht ist. Der Quadratur­ koppler 23 kann gebildete werden, indem zwei Streifen-Übertra­ gungsleitungen parallel nahe beieinander betrieben werden. Die Energie wird zwischen diesen Leitungen in einer solchen Weise übertragen, daß ein Signal, das auf einer Leitung von links nach rechts fließt, ein Signal induziert, das auf der anderen Leitung von rechts nach links fließt, jedoch mit einer Phasen­ verschiebung von 90 Grad. Somit werden zwei Verstärker, die jeweils mit dem linken Ende einer ersten Leitung und dem rechten Ende einer zweiten Leitung verbunden sind, Signale erzeugen, die auf der ersten Leitung von links nach rechts und auf der zweiten Leitung von rechts nach links laufen.A transmitter power amplifier can also be constructed by combining two similar, smaller size amplifiers. When the amplifier devices are operated in antiphase and their outputs are combined with a relative phase of 180 degrees so that their outputs add up constructively, the amplifier is known as a push-pull amplifier. Sometimes two similar amplifiers 20 and 21 can be operated 90 degrees out of phase and their outputs are combined using a 90 degree or quadrature coupler as illustrated in FIG. 2. The quadrature coupler 23 can be formed by operating two stripe transmission lines in parallel close to each other. The energy is transferred between these lines in such a way that a signal flowing from left to right on one line induces a signal flowing from right to left on the other line, but with a phase shift of 90 degrees. Thus, two amplifiers, each connected to the left end of a first line and the right end of a second line, will generate signals running left to right on the first line and right to left on the second line.

Wenn die Verstärker ungefähr 90 Grad außer Phase betrieben werden, wird das letztendliche Signal, das auf der ersten Leitung fließt, ein Summensignal, und das letztendliche Signal, daß auf der zweiten Leitung fließt, ist ein Diffe­ renzsignal, das so gestaltet werden kann, daß es Null ist. Der Ausgang der Differenzleitung endet üblicherweise in einer belanglosen Last 24, die normalerweise keine Leistung ver­ braucht. Praktische Toleranzen der Anpassung zwischen den Verstärkern, die Genauigkeit der Phasenverschiebung, Energie bei harmonischen Frequenzen oder Antennenfehlanpassung an dem Ausgang der Summenleitung kann jedoch zu einem signifikanten Energieverbrauch in dieser belanglosen Last führen. Der Stand der Technik offenbart das Rückgewinnen dieser sonst verlorenen Energie nicht, um die Sprechzeit eines tragbaren Funkgerätes zu verlängern.When the amplifiers are operated approximately 90 degrees out of phase, the eventual signal flowing on the first line becomes a sum signal and the eventual signal flowing on the second line is a difference signal that can be designed such that it is zero. The output of the differential line usually ends in an insignificant load 24 , which normally does not require any power. However, practical tolerances of matching between the amplifiers, the accuracy of the phase shift, energy at harmonic frequencies or antenna mismatch at the output of the sum line can lead to significant energy consumption in this trivial load. The prior art does not disclose the recovery of this otherwise lost energy in order to extend the talk time of a portable radio.

Noch eine andere Konfiguration eines Leistungsverstärkers, als ein Feed-Forward-Verstärker (gesteuerter Verstärker) bekannt, kann unter manchen Umständen benutzt werden, in denen lineare Leistungsverstärkung anstelle gesättigter Leistungs­ verstärker von Klasse C-Verstärkern gewünscht ist. Bei Konfigurationen mit gesteuertem Leistungsverstärker erzeugt ein mehr oder weniger nichtlinearer Verstärker 30 ein Aus­ gangssignal, das dann korrigiert wird, indem ein Fehlersignal, welches von einem Fehlerverstärker 31 erzeugt wird, zum Aus­ gangssignal addiert wird, wobei ein Richtungskoppler 32 wie oben beschrieben und wie es in Fig. 3 gezeigt ist, verwendet wird. Ein Signal verlorener Energie, das normalerweise in der belanglosen Last 33 erzeugt wird, entspricht dem unerwünschten Differenzsignal. Das unerwünschte Differenzsignal wird immer erzeugt, wenn zwei unähnliche Signale mit überlappenden Spektren zueinander addiert werden. Wieder offenbart der Stand der Technik nicht das Wiedergewinnen der verlorenen Energie, die von dem Differenzsignal erzeugt wird, um die Sprechzeit zu verlängern.Yet another configuration of a power amplifier, known as a feed-forward amplifier, can be used in some circumstances where linear power amplification is desired instead of saturated power amplifiers from class C amplifiers. In controlled power amplifier configurations, a more or less nonlinear amplifier 30 produces an output signal which is then corrected by adding an error signal generated by an error amplifier 31 to the output signal, with a directional coupler 32 as described above and as it is As shown in Fig. 3, is used. A signal of lost energy that is normally generated in the trivial load 33 corresponds to the undesired difference signal. The unwanted difference signal is always generated when two dissimilar signals with overlapping spectra are added to each other. Again, the prior art does not disclose recovering the lost energy generated by the difference signal to extend the talk time.

Zusammenfassung der OffenbarungSummary of the revelation

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Mängel des Standes der Technik zu überwinden und eine wirksame Einrich­ tung zum Verstärken vielfacher Signale auf einen Sende-Lei­ stungspegel zur Verfügung zu stellen, wobei Leistungsverstär­ ker verwendet werden, die zum effizienten Verstärken von Signalen konstanter Amplitude ausgelegt sind, so wie Klasse C-Verstärker, wobei hohe Pegel an Kreuzmodulationsprodukten vermieden werden.It is an object of the present invention to address the shortcomings of the To overcome the state of the art and an effective Einrich device for amplifying multiple signals on a transmission line to provide power level, whereby power ampl ker used to efficiently amplify Constant amplitude signals are designed, like class C amplifier, with high levels of cross modulation products be avoided.

Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung offenbart eine Verstärkervorrichtung zum linearen Verstärken eines gewünschten Signals, wobei ein Paar gekoppelter, nichtlinearer Verstärker verwendet wird. Die Verstärkervorrichtung weist Begrenzungseinrichtungen zum Trennen von Amplitudenvariationen von dem gewünschten Signal und zum Erzeugen eines Konstant­ amplitudensignals, das die Phase des gewünschten Signals trägt, und eines zu der Amplitude in Beziehung stehenden Signals auf. Zusätzlich erzeugt eine Treibersignal-Erzeuger­ einrichtung zwei Treibersignale, jedes abhängig von dem Konstantamplitudensignal und von dem zu der Amplitude in Beziehung stehenden Signal, so daß jedes Treibersignal von der Phase des gewünschten Signales abhängt und derart, daß die Summe der Quadrate der Amplituden der Treibersignale konstant ist. Schließlich koppelt eine Kopplungseinrichtung die beiden Treibersignale, um zwei Konstantamplitudensignale zum Treiben des Paares nichtlinearer Leistungsverstärker und zum Koppeln der Ausgänge der Leistungsverstärker zu erzeugen, um zwei verstärkte Leistungssignale zu erzeugen, wobei eines von ihnen das linear verstärkte gewünschte Signal und das andere von ihnen ein Signal verlorener Energie ist.An embodiment of the present invention is disclosed an amplifier device for linearly amplifying a desired signal, with a pair of coupled, non-linear Amplifier is used. The amplifier device has Limiting devices for separating amplitude variations from the desired signal and to generate a constant amplitude signal, which is the phase of the desired signal carries, and one related to the amplitude Signal on. In addition, a driver signal generator generates set up two driver signals, each depending on the Constant amplitude signal and from that to the amplitude in Related signal so that each driver signal from depends on the phase of the desired signal and such that the Sum of the squares of the amplitudes of the driver signals constant is. Finally, a coupling device couples the two Driver signals to drive two constant amplitude signals of the pair of nonlinear power amplifiers and for coupling of the outputs of the power amplifiers to produce two to generate amplified power signals, one of them the linearly amplified desired signal and the other of  is a signal of lost energy.

Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft ein Kommunikationssystem, welches eine erste Station mit einer ersten Vielzahl von zweiten Stationen verwendet, wobei eine phasengesteuerte Array-Antenne verwendet wird. Das System weist eine Signalerzeugungseinrichtung zum Erzeugen einer ersten Vielzahl von Signalen für die Übertragung an jeweilige zweite Stationen auf, wobei Funkwellenmodulation verwendet wird. Kombiniereinrichtungen erzeugen dann eine Vielzahl kombinierter Signale, die komplex gewichtete Summen der ersten Vielzahl von Signalen sind, wobei die zweite Vielzahl der Anzahl der Antennen-Arrayelemente entspricht, die entlang einer ersten Dimension der Phasenanordnung angeordnet sind. Zusätzlich erzeugen Treibersignal-Erzeugereinrichtungen von jedem der zweiten Vielzahl der Signale eine dritte Vielzahl von Signalen, deren Zahl unterschiedlichen Gruppen von Elementen entspricht, die entlang einer zweiten Dimension der Phasenanordnung angeordnet sind. Verstärkungseinrichtungen sind vorgesehen, um die zweite Vielzahl von Signalen zu verstärken, wobei die dritte Vielzahl von Signalen jeweilige Sende-Leistungsverstärker verwendet, die so ausgelegt sind, daß sie Konstantamplitudensignale senden. Schließlich ist eine Antenneneinrichtung mit der Verstärkereinrichtung verbunden, so daß erwünschte Signale in gewünschte Richtungen abgestrahlt werden und unerwünschte Signale in andere Richtungen gestreut werden.Another embodiment of the present invention relates to a communication system which is a first station used with a first plurality of second stations using a phased array antenna. The System has a signal generating device for generating a first plurality of signals for transmission respective second stations, with radio wave modulation is used. Combination devices then produce one Large number of combined signals, the complex weighted sums of the first plurality of signals, the second Variety corresponds to the number of antenna array elements that arranged along a first dimension of the phase arrangement are. In addition, driver signal generating devices generate a third of each of the second plurality of signals Variety of signals, the number of different groups of elements that correspond along a second dimension the phase arrangement are arranged. Reinforcement devices are provided to the second plurality of signals amplify, the third plurality of signals each Transmit power amplifiers are used which are designed that they send constant amplitude signals. After all, one is Antenna device connected to the amplifier device, so that desired signals are radiated in desired directions and unwanted signals are scattered in other directions will.

Bei einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft die vorliegende Erfindung Verfahren zum Rückantworten einer Vielfalt von TDMA-Signalen von einem Satelliten in einem Satelliten-Kommunikationssystem und insbesondere eine Anord­ nung der Satelliten-Leistungsverstärker, um so etwas Flexibi­ lität zum Anheben des Leistungspegels in bestimmten TDMA-Zeitschlitzen zu bieten. In another embodiment of the present invention The present invention relates to methods of answering back a variety of TDMA signals from one satellite in one Satellite communication system and in particular an arrangement of the satellite power amplifiers, so something flexible to raise the power level in certain TDMA time slots to offer.  

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die obengenannten Probleme zu überwinden, indem die verlorene Energie zurückgewonnen wird, die von dem Leistungsverstärker erzeugt wird, um die verfügbare Menge an Sprechzeit für ein tragbares, mobiles Telefon zu erhöhen. Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erhöhen des Energiewirkungsgrades eines Verstärkers, wobei Feed-Forward- (gesteuerte) Linearisierung verwendet wird. Die Vorrichtung weist eine Gleichstrom-Energiequelle auf, die Leistung an den Verstärker gibt, der ein Haupt-Ausgabesignal erzeugt. Ein zweiter Verstärker verstärkt ein Fehlersignal. Ein kombinierendes Netzwerk kombiniert dann das Fehlersignal mit dem Hauptsignal, um ein korrigiertes Summensignal und ein Signal für verlorene Energie zu erzeugen. Schließlich wandelt ein Gleichrichter das Signal für verlorene Energie in einen Gleichstrom um, der zur Gleichstrom-Energiequelle zurückgekop­ pelt wird, um den letztendlichen Energieverbrauch zu verrin­ gern.It is another object of the present invention that overcome the above problems by the lost Energy is recovered by the power amplifier is generated to the available amount of talk time for one to increase portable, mobile phone. An embodiment The present invention relates to a device for Increasing the energy efficiency of an amplifier, wherein Feed-forward (controlled) linearization is used. The Device has a DC power source that Power to the amplifier that gives a main output signal generated. A second amplifier amplifies an error signal. A combining network then combines the error signal with the main signal to a corrected sum signal and a Generate signal for lost energy. Finally walks a rectifier converts the lost energy signal into one DC current that is fed back to the DC power source pelt to reduce the final energy consumption gladly.

Genaue Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings

Diese und weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden leicht einem Fachmann aus der folgenden Beschreibung deutlich, verwendet zusammen mit den Zeichnungen, in denen:These and other features and advantages of the invention will be easily clear to a person skilled in the art from the following description, used together with the drawings in which:

Fig. 1(a)-(b) eine herkömmliche Leistungsverstärker-An­ kopplung an eine Antenne veranschaulichen; Fig. 1 (a) - (b) a conventional power amplifier of coupling illustrate to an antenna;

Fig. 2 einen herkömmlichen quadraturgekoppelten Verstärker veranschaulicht; Figure 2 illustrates a conventional quadrature coupled amplifier;

Fig. 3 einen herkömmlichen gesteuerten Linearisierungsver­ stärker, an einer Antenne befestigt, veranschaulicht; Fig. 3 illustrates a conventional controlled Linearisierungsver stronger, attached to an antenna;

Fig. 4 einen überdimensionierten Matrix-Leistungsverstärker gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veran­ schaulicht; Fig. 4 is an over-dimensioned matrix power amplifier veran illustrates an embodiment of the present invention shown in;

Fig. 5 einen linearen Leistungsverstärker der Klasse C gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschau­ licht; . Light 5 is a linear power amplifier of the class C in accordance with an embodiment of the present invention is shown;

Fig. 6 einen N-Kanal-Matrix-Leistungsverstärker veranschau­ licht, der zwei N Klasse C-Verstärker verwendet, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;6 is a N-channel matrix power amplifier light Fig illustrated, the two N used class C amplifier, according to an embodiment of the present invention.

Fig. 7 einen allgemeinen Matrix-Leistungsverstärker der Klasse C gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfin­ dung veranschaulicht; Fig. 7 illustrates a general matrix power amplifier of the class C in accordance with an embodiment of the present OF INVENTION dung;

Fig. 8 einen Signalgenerator zum Erzeugen phasenmodulierter Treibersignale gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht; Fig. 8 is a signal generator for generating phase-modulated drive signals illustrating an embodiment of the present invention shown in;

Fig. 9 eine zylindrische Anordnung von Spaltantennen und eine Phase oder eine Basisstation veranschaulicht; Figure 9 illustrates a cylindrical array of slot antennas and a phase or base station;

Fig. 10 einen Sende-Matrixprozessor gemäß einer Ausführungs­ form der vorliegenden Erfindung veranschaulicht; FIG. 10 is a transmit matrix processor according to one embodiment of the present invention is illustrated;

Fig. 11 ein Blockschaubild eines Wärmereduktionsverfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht; FIG. 11 is a block diagram of a heat reduction method illustrates an embodiment of the present invention shown in;

Fig. 12 ein Blockschaubild der Rückgewinnung reflektierter Leistung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfin­ dung veranschaulicht; FIG. 12 is a block diagram of the recovery of power reflected illustrates an embodiment of the present OF INVENTION dung invention;

Fig. 13 eine graphische Darstellung veranschaulicht, die den effektiven Sendewirkungsgrad gegen die Antennenfehlanpassung zeigt, mit und ohne eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; Fig. 13 illustrates a graphical representation showing effective transmit efficiency against antenna mismatch, with and without an embodiment of the present invention;

Fig. 14 in einer graphischen Darstellung den Zuwachs an Sprechzeit veranschaulicht, wobei eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung benutzt wird, um verlorene Energie zurückzugewinnen; Figure 14 graphically illustrates the increase in talk time using an embodiment of the present invention to recover lost energy;

Fig. 15 die Rückgewinnung von verlorener Energie in hybrid­ gekoppelten Verstärkern gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht; FIG. 15 is the recovery of waste energy in hybrid coupled amplifiers illustrates an embodiment of the present invention shown in;

Fig. 16 einen gesteuerten Verstärker mit einem verbesserten Wirkungsgrad gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht; Fig. 16 according illustrates a controlled amplifier having an improved efficiency of an embodiment of the present invention;

Fig. 17 eine graphische Darstellung des Vielträger-Sendewir­ kungsgrads gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht; FIG. 17 is a graphical representation of the multi-carrier Sendewir illustrates an embodiment of the present invention according to kung grads;

Fig. 18 eine Gleichrichterschaltung mit einem breiten dynamischen Bereich gemäß einer Ausführungsform der vorliegen­ den Erfindung veranschaulicht; und FIG. 18 is a rectifier circuit having a wide dynamic range according to an embodiment of the present invention, the illustrated; and

Fig. 19 einen Gleichrichter mit breitem dynamischen Bereich basierend auf Viertelwellentransformatoren veranschaulicht. Figure 19 illustrates, a rectifier with a wide dynamic range based on quarter-wave transformers.

Genaue Beschreibung der bevorzugten AusführungsformenDetailed description of the preferred embodiments

Ein überdimensionierter Matrix-Leistungsverstärker gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 4 veranschaulicht. Eine Menge von N Eingangssignalen ist mit den Eingangsports einer M+M-Port-Butler-Matrix 40 verbunden, gewählt entsprechend Babcock oder anderer optimaler Beabstan­ dung. Um das Babcock-Beabstanden anzuwenden, sind die Ports der Butler-Matrix mit wachsenden ganzen Zahlen beziffert, entsprechend der Phaseninkremente, mit denen aufeinanderfol­ gende Eingangssignale kombiniert an den Ausgängen erscheinen. An oversized matrix power amplifier in accordance with an embodiment of the present invention is illustrated in FIG. 4. A set of N input signals is connected to the input ports of an M + M port butler matrix 40 , selected according to Babcock or other optimal condition. To use the Babcock spacing, the ports of the Butler matrix are numbered with increasing integers, corresponding to the phase increments with which successive input signals appear in combination at the outputs.

Zum Beispiel bezieht sich der Port 0 auf den Butler-Matrix-Aus­ gang entsprechend der Summe der Eingangssignale ohne Phasenverschiebung. Port 1 bezieht sich auf den Ausgang entsprechend der Summe von Eingangssignalen mit einer zuneh­ menden Phasenverschiebung in der Reihe 0, dΦ, 2dΦ, 3dΦ usw. Port 2 entspricht Phasenverschiebungen 0, 2dΦ, 4dΦ, 6dΦ . . . usw. Die M Ausgänge der Butler-Matrix 40 werden in nichtlinea­ ren Leistungsverstärkern 42 verstärkt. Verstärkerausgaben werden kombiniert, wobei eine ähnliche Butler-Matrix 44 mit M+M Ports verwendet wird, und die N Babcock-beabstandeten Ausgangsports liefern gewünschte verstärkte Signale, während die verbleibenden M-N Signale in belanglosen Lasten 46 enden, um unerwünschte Kreuzmodulation als Wärme oder Energie zu dissipieren.For example, port 0 refers to the Butler matrix output corresponding to the sum of the input signals without phase shift. Port 1 refers to the output corresponding to the sum of input signals with an increasing phase shift in the row 0, dΦ, 2dΦ, 3dΦ etc. Port 2 corresponds to phase shifts 0, 2dΦ, 4dΦ, 6dΦ. . . etc. The M outputs of the Butler matrix 40 are amplified in nonlinear power amplifiers 42 . Amplifier outputs are combined using a similar Butler matrix 44 with M + M ports, and the N Babcock-spaced output ports provide desired amplified signals, while the remaining MN signals end in trivial loads 46 to impart unwanted cross-modulation as heat or energy dissipate.

Ein extremer Fall des Obigen tritt auf, wenn die nichtlinearen Leistungsverstärker 42 gesättigte Klasse C-Verstärker sind. Das Ausgangssignal eines Klasse C-Verstärkers ist nur durch seine momentane Phase gekennzeichnet, so daß das allgemeine Problem dahingehend formuliert werden kann, M Phasen zu finden, die zu den N beliebigen Signalen führen, die so nahe wie möglich angenähert werden, wobei Kreuzmodulation und Verzerrung zu M-N geschlossenen Ports geleitet werden. Dieses Problem wird bei der vorliegenden Erfindung gelöst, indem realisiert wird, daß, um N beliebige Ausgangssignale zu definieren, 2N Freiheitsgrade nötig sind, da die beliebigen Signale sowohl einen reellen als auch einen imaginären Teil haben. Somit, wenn jedes Eingangssignal sich nur in der Phase ändern kann, hat es nur einen Freiheitsgrad, und 2N müssen spezifiziert werden, um die N beliebigen Signale zu syntheti­ sieren.An extreme case of the above occurs when the nonlinear power amplifiers 42 are saturated class C amplifiers. The output signal of a class C amplifier is characterized only by its current phase, so that the general problem can be formulated to find M phases that lead to the N arbitrary signals that are approximated as closely as possible, with cross modulation and distortion to MN closed ports. This problem is solved in the present invention by realizing that in order to define any N output signals, 2N degrees of freedom are necessary since the arbitrary signals have both a real and an imaginary part. Thus, if each input signal can only change in phase, it has only one degree of freedom, and 2N must be specified to synthesize any N signals.

Folglich ermöglicht es ein 2N-Kanal-Matrix-Leistungsverstär­ ker mit einer Butler-Matrix mit 2N+2N Ports, die seine Ausgänge kombiniert, daß N verstärkte Ausgangssignale exakt an N der Ausgangsports der Butler-Matrix reproduziert werden, wobei die gesamte Kreuzmodulation an den anderen N Ports gesammelt wird, die in belanglosen Lasten enden, vorausge­ setzt, daß ein Verfahren zum Ableiten von 2N in der Phase variierenden oder konstant einhüllenden Signalen gefunden werden kann, so daß ausgewählte N Kombinationen, die von der Butler-Matrix erzeugt werden, gleich den N gewünschten Signalen sind.As a result, it enables a 2N-channel matrix power amplifier ker with a Butler matrix with 2N + 2N ports that its Outputs combined that N amplified output signals exactly N of the output ports of the Butler matrix are reproduced,  with all cross modulation on the other N ports is collected, which end in irrelevant loads, vorge sets a method for deriving 2N in phase varying or constantly enveloping signals found can be, so that selected N combinations by the Butler matrix are generated, equal to the N desired Signals are.

Ein Verfahren ist es, N Konfigurationen von Konstantamplitu­ den-Verstärkerpaaren zu verwenden, um jedes der N Signale mit variierender Amplitude zu verstärken. Jedes Verstärkerpaar in dieser Anordnung wird mit einem Paar Konstantamplitudensignale betrieben, mit einer mittleren Phase, die gleich der eines gewünschten Signals ist, und einer Phasendifferenz, die gleich dem Zweifachen des ARCUS COSINUS des Verhältnisses der momen­ tanen gewünschten Signalamplitude zu ihrer Spitzenamplitude ist. Ein Hybridverbindung kann dann verwendet werden, um die Summe und Differenz der Ausgangssignale des Verstärkerpaars zu bilden, wobei die Summe die gewünschte Phase und Amplitude hat und die Differenz in einer belanglosen Last endet oder einer Rückgewinnungstechnik für verlorene Energie unterworfen wird, die weiter unten beschrieben werden wird.One method is to have N configurations of constant amplitude to use the amplifier pairs to match each of the N signals to amplify varying amplitude. Each pair of amplifiers in this arrangement uses a pair of constant amplitude signals operated, with a medium phase that is equal to that of one desired signal, and a phase difference that is the same twice the ARCUS COSINUS the ratio of the momen tanen desired signal amplitude to their peak amplitude is. A hybrid connection can then be used to control the Sum and difference of the output signals of the amplifier pair form, the sum of which has the desired phase and amplitude and the difference ends in an irrelevant load or one Recovery technology for lost energy is subjected to which will be described below.

Fig. 5 veranschaulicht einen linearen Leistungsverstärker, der Klasse c verwendet, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Ein logarithmischer Verstärker/Detek­ tor 21 kann, wenn dies zweckmäßiger ist, bei einer niedrige­ ren, Zwischenfrequenz arbeiten als der, die von den Leistungs­ verstärkern verstärkt ward. In diesem Fall wird ein optionaler Aufwärtswandler, der aus einem lokalen Oszillator 53, einem Mischer 54 und einem selektiven Filter 55 besteht, verwendet, um die Zwischenfrequenz auf die Endfrequenz zu wandeln. Sonst kann der Verstärker 21 im Prinzip direkt mit der Endfrequenz arbeiten, und der Aufwärtswandler 23 kann weggelassen werden. Fig. 5 illustrates a linear power amplifier, the class c is used, according to an embodiment of the present invention. A logarithmic amplifier / detector 21 can, if more convenient, operate at a lower intermediate frequency than that amplified by the power amplifiers. In this case, an optional step-up converter consisting of a local oscillator 53 , a mixer 54 and a selective filter 55 is used to convert the intermediate frequency to the final frequency. Otherwise the amplifier 21 can in principle work directly with the final frequency and the step-up converter 23 can be omitted.

Der Verstärker 21 ist von einem bekannten Typ und erzeugt ein streng begrenztes Ausgangssignal, das Phaseninformation erhält, dessen Amplitudenvariationen jedoch ausgeschaltet sind. Die Amplitudenvariationen des Eingangssignal werden durch den fortschreitenden Erfassungsprozeß des logarithmi­ schen Verstärkers in ein Signal kodiert, das proportional zu dem Logarithmus der Amplitude ist, das, nach optionaler Tiefpaßfilterung in dem Tiefpaßfilter 60, an einen Funktions­ generator gegeben wird. Der Funktionsgenerator 62 wandelt das zeitlich variierende log-Amplitudensignal in zwei zeitlich variierende Signale, die mit COSθ und SINθ bezeichnet sind, um anzugeben, daß die Summe ihrer Quadrate immer 1 ist. COSθ ist gleich dem Verhältnis der momentanen Amplitude zur Spitzen­ amplitude, oder, ausgedrückt in Termen von log-Amplituden, ist es der Numerus der Differenz zwischen der momentanen log-Amplitude und der Spitzen-log-Amplitude. Die Spitzen-log-Am­ plitude kann entweder von dem Funktionsgenerator 62 über eine ausreichend lange Zeitdauer bestimmt werden oder von außen mittels einer "SKALEN"-Eingabe gesetzt werden. Die SINθ-Funktion ist lediglich .The amplifier 21 is of a known type and produces a strictly limited output signal which receives phase information but whose amplitude variations are switched off. The amplitude variations of the input signal are encoded by the progressive detection process of the logarithmic amplifier into a signal which is proportional to the logarithm of the amplitude which, after optional low-pass filtering in the low-pass filter 60 , is given to a function generator. The function generator 62 converts the time-varying log amplitude signal into two time-varying signals labeled COSθ and SINθ to indicate that the sum of their squares is always 1. COSθ is equal to the ratio of the current amplitude to the peak amplitude, or, expressed in terms of log amplitudes, it is the number of the difference between the current log amplitude and the peak log amplitude. The peak log amplitude can either be determined by the function generator 62 over a sufficiently long period of time or can be set externally by means of a "SCALE" input. The SINθ function is only.

Eine Möglichkeit zum Implementieren eines solchen Funktionsge­ nerators ist es, LOG(A) zu digitalisieren und dann Digitalsig­ nal Verarbeitungsschaltungen zu verwenden, die Funktions-Nach­ schlagetabellen umfassen. Analoge Mittel können jedoch auch verwendet werden, wobei Dioden- oder Transistor-Netzwerke benutzt werden, die eine stückweise lineare Approximation für die gewünschten Funktionen synthetisieren.One way to implement such a function It is nerators to digitize LOG (A) and then digital sig nal processing circuits to use the function after hit tables include. Analog means can, however also used being diode or transistor networks are used, which is a piecewise linear approximation for synthesize the desired functions.

Bei der digitalen Implementierung wird das LOGAMPLITUDEN-Signal abgenommen und mit einer Rate digitalisiert, die wenigstens gleich der gesamten Signal-Bandbreite ist. Das SKALEN-Signal wird auf die Spitze des LOGAMPLITUDEN-Signals eingestellt und davon subtrahiert, um einen Wert zu erzeugen, der gleich dem LOG des Verhältnisses der momentanen zur Spitzenamplitude ist. Dieser Wert ist immer negativ, kann jedoch komplementiert werden, um einen digitalen Wert zu erzeugen, der immer positiv ist. Dieser binäre Wert zwischen 000 . . . 000 und 111 . . . 111 wird dann als die Adresse für eine zuvor berechnete Tabelle entsprechender cos(θ) und sin(θ)-Werte verwendet. Die Werte werden vorberechnet, wobei die Formel θ = 2 ARCUS COSINUS [EXP(-λA)] verwendet wird, wobei A die Adresse ist und λ ein geeigneter Skalierungswert ist, abhängig von der Anzahl der Bits der Adresse, und ihre Bedeutung ist es, den sich ergebenden θ-Wert gleich dem Zweifachen des ARGUS COSINUS des Verhältnisses der momentanen zur Spitzenamplitude zu machen. Die digitalen cos(θ)- und sin(θ)-Werte werden dann in Analogspannungs-Wellenformen umgewandelt, wobei D/A-Wandler und Tiefpaßfilter benutzt werden.In the digital implementation, the LOGAMPLITUDEN signal taken off and digitized at a rate that is at least equal to the total signal bandwidth. The SCALE signal goes to the top of the LOGAMPLITUDEN signal set and subtracted from it to produce a value which is equal to the LOG of the ratio of the current to the Is peak amplitude. This value is always negative, can however, be complemented to a digital value  generate that is always positive. This binary value between 000. . . 000 and 111. . . 111 is then used as the address for one previously calculated table of corresponding cos (θ) and sin (θ) values are used. The values are precalculated, with the Formula θ = 2 ARCUS COSINUS [EXP (-λA)] is used, where A the address is and λ is a suitable scaling value, depending on the number of bits of the address, and their It is important to make the resulting θ value equal to that Twice the ARGUS COSINUS the ratio of the current to make the peak amplitude. The digital cos (θ) - and sin (θ) values are then converted into analog voltage waveforms converted using D / A converters and low pass filters will.

Die COSθ- und SINθ-Funktionen werden verwendet, um das Konstantamplitudensignal, das von dem logarithmischen Verstär­ ker 50, dem Tiefpaßfilter 51 und, wenn verwendet, dem Auf­ wärtswandler 52 geliefert wird, zu multiplizieren. Der Multiplizierer 58 wendet tatsächlich wieder die Amplituden­ modulation, die von dem hart begrenzenden Verstärker 50 entfernt worden war, auf dem oberen Kanal an, während eine komplementäre Amplitudenmodulation beim unteren Kanal angewen­ det wird, so daß die Summe der Quadrate der neuen Amplituden A1 und A2 Eins ist. Dies geschieht durch Auswahl der Funktio­ nen COSθ und SINθ, deren Summenquadrat automatisch Eins ist. Die neuen Signale von den Multiplizierern 58 sind A1·EXP(jΦ) und A2·EXP(jΦ), wobei Φ die Phase des ursprünglichen Ein­ gangssignales ist. Diese beiden Signale werden kombiniert, indem ein Quadraturkoppler 56 an den Eingängen des Klasse C-Leistungsverstärkers verwendet wird, um (A1+jA2)EXP(jΦ) und (A2+jA1)EXP(jΦ) zu erzeugen. Da die Summe der Quadrate des reellen und imaginären Teils derselben durch Gestaltung Eins sind, empfangen die Klasse C-Leistungsverstärker 57 Treiber­ signale mit konstanter Amplitude, so daß sie bei maximalem Wirkungsgrad arbeiten. Die gesamte Kette der Komponenten, die bis zu dem Quadraturkoppler 56 beschreiben worden ist, ist für die Integrierung auf einem kleinen, billigen Siliziumchip mit einer Größe von nur 3 mm×3 mm geeignet.The COSθ and SINθ functions are used to multiply the constant amplitude signal provided by the logarithmic amplifier 50 , the low pass filter 51 and, if used, the up converter 52 . The multiplier 58 actually re-applies the amplitude modulation that was removed from the hard limiting amplifier 50 to the upper channel, while complementary amplitude modulation is applied to the lower channel so that the sum of the squares of the new amplitudes A1 and A2 Is one. This is done by selecting the functions COSθ and SINθ, whose sum square is automatically one. The new signals from multipliers 58 are A1 · EXP (jΦ) and A2 · EXP (jΦ), where Φ is the phase of the original input signal. These two signals are combined using a quadrature coupler 56 at the inputs of the class C power amplifier to produce (A1 + jA2) EXP (jΦ) and (A2 + jA1) EXP (jΦ). Since the sum of the squares of the real and imaginary parts thereof are one by design, the class C power amplifiers 57 receive constant amplitude driver signals so that they operate at maximum efficiency. The entire chain of components that has been described up to the quadrature coupler 56 is suitable for integration on a small, inexpensive silicon chip with a size of only 3 mm × 3 mm.

Die beiden angepaßten Klasse C-Leistungsverstärkerstufen 57 verstärken ihre jeweiligen Konstantamplitudensignale und kombinieren ihre Ausgaben neu, indem der zweite der Koppler 56 verwendet wird. Eine Ausgabe des Kopplers 56 ist GA1·EXP(jΦ), während die andere Ausgabe des Kopplers 56 GA2·EXP(jΦ) ist, wobei G der Verstärkungsfaktor ist. Die erste Ausgabe ist das gewünschte Ausgangssignal, das das ursprüngliche Eingangssig­ nal und seine Phasen- und Amplitudenvariationen darstellt. Die zweite Ausgabe ist ein Signal verlorener Energie, das entweder als Wärme in einer belanglosen Last 61 dissipiert wird oder dem Rückgewinnungsprozeß für verlorene Energie unterworfen wird, wie er unten beschrieben wird. Es wird verstanden werden, daß durch Verwenden der obigen Technik die Spitzen­ leistung des Ausgangssignales auf die Summe der Leistungen der beiden Klasse C-Leistungsverstärker 57 begrenzt ist.The two matched class C power amplifier stages 57 amplify their respective constant amplitude signals and recombine their outputs using the second one of the couplers 56 . One output of coupler 56 is GA1 · EXP (jΦ) while the other output of coupler 56 is GA2 · EXP (jΦ), where G is the gain. The first output is the desired output signal that represents the original input signal and its phase and amplitude variations. The second output is a lost energy signal that is either dissipated as heat in an insignificant load 61 or is subjected to the lost energy recovery process as described below. It will be understood that by using the above technique the peak power of the output signal is limited to the sum of the powers of the two class C power amplifiers 57 .

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfin­ dung werden N Signale definiert, die die N+N-Port-Butler- Matrix-Kombinationen von N Signalen, die verstärkt werden sollen, sind. Dies kann durchgeführt werden, wenn gewünscht, durch digitale Signalverarbeitung, wobei eine schnelle Walsh-Transformation benutzt wird. Dann wird jedes der N transfor­ mierten Ausgangssignale verstärkt, indem es in ein Paar Vektoren mit konstanter Amplitude umgewandelt wird, wobei zum Beispiel die Technik verwendet wird, die in Fig. 5 veran­ schaulicht ist, welche verstärkt werden, wobei 2N Klasse C-Leistungsverstärker verwendet werden. Die 2N-Leistungsverstär­ kerausgaben werden dann zu Paaren kombiniert, um N erwünschte Signale und N Signale verlorener Energie zu erzeugen, und die N erwünschten Signale werden neu kombiniert, wobei eine N+N-Port-Ausgangs-Butler-Matrix verwendet wird. Die N Signale verlorener Energie können in belanglosen Lasten enden, die unerwünschte Kreuzmodulation als Wärme, Licht oder andere elektromagnetische Strahlung dissipieren oder einem Rückgewin­ nungsprozeß für verlorene Energie ausgesetzt werden, wie er unten beschrieben werden wird.According to another embodiment of the present invention, N signals are defined which are the N + N port butler matrix combinations of N signals to be amplified. This can be done, if desired, by digital signal processing using a fast Walsh transform. Then each of the N transformed output signals is amplified by converting them into a pair of constant amplitude vectors using, for example, the technique illustrated in FIG. 5, which are amplified using 2N class C power amplifiers become. The 2N power amplifier outputs are then combined in pairs to produce N desired signals and N lost energy signals, and the N desired signals are recombined using an N + N port output butler matrix. The N lost energy signals can end in trivial loads that dissipate unwanted cross-modulation as heat, light or other electromagnetic radiation, or be subjected to a lost energy recovery process as will be described below.

Der Vorteil des obigen ist, daß irgendein Signal am Ausgang zeitweilig einen Pegel erreichen kann, der gleich der Summe aller 2N Verstärkerausgangsleistungen ist, falls benötigt. Dieses Anordnung ist in Fig. 6 gezeigt.The advantage of the above is that any signal at the output can temporarily reach a level equal to the sum of all 2N amplifier output powers if needed. This arrangement is shown in FIG. 6.

N Eingangssignale werden in einer N+N-Port-Eingangs-Butler-Matrix 70 kombiniert, um N Ausgangssignale zu erzeugen. Diese werden in Treibersignalteilern 71 in TREIBER- und KOMPLEMENTÄRE TREIBER-Signale aufgeteilt, entsprechend der oben beschriebenen Prozedur, so daß jedes Signal ein Konstant­ amplitudensignal ist. Diese Konstantamplitudensignale können mit hohem Wirkungsgrad durch die N Paare der Klasse C-Lei­ stungsverstärker 72 verstärkt werden, deren Ausgänge dann paarweise in Kombinierern 73 kombiniert werden, um N erwünsch­ te Signale und N Signale verlorener Energie zu erzeugen. Die Signale verlorener Energie werden in belanglosen Lasten 74 als Wärme dissipiert, während die N erwünschten Signale in der Ausgangs-Butler-Matrix 75 neu kombiniert werden, um die ursprünglichen N Eingangssignale mit einem verstärkten Leistungspegel zu erzeugen. Als ein Ergebnis werden uner­ wünschte Kreuzmodulationsprodukte als Wärme, Licht oder andere elektromagnetische Strahlung in belanglosen Lasten 74 dissi­ piert.N input signals are combined in an N + N port input butler matrix 70 to produce N output signals. These are divided into DRIVER and COMPLEMENTARY DRIVER signals in driver signal dividers 71 , according to the procedure described above, so that each signal is a constant amplitude signal. These constant amplitude signals can be amplified with high efficiency by the N pairs of class C power amplifiers 72 , the outputs of which are then combined in pairs in combiners 73 to generate N desired signals and N signals of lost energy. The lost energy signals are dissipated as heat in trivial loads 74 while the N desired signals are recombined in the output Butler matrix 75 to produce the original N input signals at an amplified power level. As a result, undesirable cross-modulation products such as heat, light, or other electromagnetic radiation are dissipated in trivial loads 74 .

Die Kombination von paarweisen Kombinierern 74 und der N+N-Port-Butler-Matrix 75 kann als ein 2N+2N-Port-Kombinations­ netzwerk mit 2N Eingängen (von den 2N Klasse C-Leistungsver­ stärkern 72) und 2N Ausgängen (von denen N in belanglosen Lasten enden) erkannt werden. Es ist tatsächlich ein Teilauf­ bau einer 2N+2N-Port-Butler-Matrix, der vereinfacht worden ist, indem Stufen weggelassen werden, die lediglich die Neukombination von Signalen verlorener Energie unnötigerweise beenden. Im allgemeinen braucht die kombinierende 2N+2N Ausgangsmatrix einer solchen Vorrichtung nicht eine volle Butler-Matrix zu sein, sondern kann auf ihre schnelle Walsh-Transformations-Äquivalent durch Weglassen fraktionaler Phasenschieber oder Aufteilung in Gruppen kleinerer Transfor­ mationen vereinfacht werden. Im allgemeinen ist es wünschens­ wert, daß wenigstens die erwünschten Ausgangssignale als Kombinationen aller Leistungsverstärkersignale gebildet werden, so daß eine maximale Flexibilität vorliegt, um die Ausgangsleistung jedes Signals bis hinauf zu der Summe aller der Leistungen der Leistungsverstärker zu variieren, sollte dies unmittelbar nötig werden.The combination of paired combiners 74 and the N + N port butler matrix 75 can be used as a 2N + 2N port combination network with 2N inputs (of the 2N class C power amplifiers 72 ) and 2N outputs (of which N end in trivial loads). It is actually a partial construction of a 2N + 2N port butler matrix that has been simplified by eliminating stages that only unnecessarily end the recombination of lost energy signals. In general, the combining 2N + 2N output matrix of such a device need not be a full Butler matrix, but can be simplified to its fast Walsh transformation equivalent by omitting fractional phase shifters or splitting into groups of smaller transformations. In general, it is desirable that at least the desired output signals be formed as combinations of all the power amplifier signals so that there is maximum flexibility to vary the output power of each signal up to the sum of all of the power amplifier's powers should this become necessary.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfin­ dung kann der oben beschriebene Prozeß verwendet werden, um die Ausgangsleistung in bestimmten Zeitschlitzen zu erhöhen, die zur Übertragung von Paging-Rufen an mobile Telefone benutzt werden, um die Wahrscheinlichkeit des Empfangs zu erhöhen.According to another embodiment of the present invention The process described above can be used to increase the output power in certain time slots, for the transmission of paging calls to mobile telephones used to increase the likelihood of reception increase.

In einem TDMA-System wird jedes Kommunikationssignal einem Teil einer Zeit-Multiplex-Rahmendauer, ein Zeitschlitz genannt, auf einer allgemeinen Trägerfrequenz zugeordnet. In einem TDMA-System kann es wünschenswert sein, die Flexibilität zu haben, den Leistungspegel in bestimmten Zeitschlitzen anzuheben. Ein höherer Leistungspegel kann zum Beispiel benötigt werden, um mit einem mobilen Grundgerät zu kommuni­ zieren, das zeitweilig unter einer Signaldämpfung aufgrund von Gebäuden, Bäumen oder einem anderen Objekt leidet. Ein höherer Leistungspegel kann auch wünschenswert in den Zeitschlitzen sein, die zum Übertragen von Paging-Nachrichten an mobile Geräte verwendet werden, um den Empfang Sicherzustellen, wenn ihre Antennen in einer eingezogenen Position sind.In a TDMA system, every communication signal is one Part of a time multiplex frame duration, a time slot called, assigned to a general carrier frequency. In In a TDMA system, flexibility may be desirable to have the power level in certain time slots to raise. For example, a higher power level are needed to communicate with a mobile basic device adorn that temporarily under a signal attenuation due to Buildings, trees or any other object. A higher one Power levels may also be desirable in the time slots be used to transmit paging messages to mobile Devices are used to ensure reception when their antennas are in a retracted position.

Diese Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist eine Mehrfach-Satellitenrichtantenne auf, um die auf der Erde be­ strahlte Fläche in Zellen zu teilen. Ein Matrix-Leistungsver­ stärker ist mit einem Ausgang entsprechend jedem Antennen­ richtstrahl versehen und besteht aus einer Vielzahl von Leistungsverstärkern, die mittels Butler-Matrizen an ihren Ausgängen verbunden sind, um jedes Strahlsignal zu liefern. Einrichtungen sind auch zum TDMA-Modulieren vorgesehen, um den Leistungspegel der Treibersignale auf einer Basis von Zeit­ schlitz zu Zeitschlitz zu variieren. Einrichtungen sind auch vorgesehen, um Übertragung auf Gruppen unbenutzter Zeitschlitze zu verhindern, bei irgendeinem TDMA-Signal, so daß verfügbare Leistungsverstärkerleistung während der Zeitdauer aufgenommen werden kann, indem die Treibersignale in einem anderen Strahl erhöht werden. Die Einrichtungen für die TDMA-Modulation und die Leistungsänderung sind bevorzugt auf dem Boden angeordnet. Eine Bodenstation weist die notwendige Signalerzeugung für jedes Strahlsignal auf und überträgt diese an den Satelliten. Darüberhinaus können die Matrix-PA-Eingangs-Butler-Matrix-Kom­ binierer auch bevorzugt auf dem Boden angeordnet werden, so daß die Bodenstation bereits kombinierte Treibersignale zum direkten Treiben jedes der Leistungsverstärker erzeugt, und diese Signale werden zu dem Satelliten mittels kohärenter Zubringerverbindungen übertragen, wie sie in der US-Patent­ anmeldung Nr. 08/179,983 mit dem Titel "A Cellular/Satellite Communications System With Improved Frequency Re-use (Ein Zellular/Satelliten- Kommunikationssystem mit verbesserter Frequenzneunutzung)", am 11. Januar 1994 eingereicht, offen­ bart ist, die ausdrücklich durch Bezugnahme aufgenommen ist.This embodiment of the present invention has one Multiple satellite directional antenna to be the on earth  radiated area to divide into cells. A matrix power ver is stronger with an output corresponding to each antenna beam and consists of a variety of Power amplifiers using Butler matrices on their Outputs are connected to deliver each beam signal. Means are also provided for TDMA modulation to the Power level of the driver signals based on time to vary slot to slot. Facilities are too provided to transfer to groups of unused time slots to prevent any TDMA signal from being available Power amplifier power added during the period can be put in another beam by driving signals increase. The devices for TDMA modulation and the power changes are preferably arranged on the floor. A ground station shows the necessary signal generation for each beam signal and transmits it to the satellite. In addition, the matrix PA input Butler matrix com Binier can also preferably be arranged on the floor, so that the ground station already combined driver signals to direct driving each of the power amplifiers generated, and these signals become coherent to the satellite Transfer connections as described in the US patent application No. 08 / 179,983 entitled "A Cellular / Satellite Communications System With Improved Frequency Re-use (Ein Cellular / satellite communication system with improved Frequency Reuse) ", filed on January 11, 1994, open is beard, which is expressly incorporated by reference.

In dem Fall, daß einer oder zwei Zeitschlitze in jedem Strahl für einen Paging/Ruf-Kanal mit höherer Leistung als einem Verkehrskanal zugeordnet ist, werden die Zeitschlitze bewußt zwischen den N unterschiedlichen Ausgängen gestaffelt, so daß nicht zwei Ausgänge in demselben Zeitschlitz hohe Leistung anfordern. Auf diese Weise kann ein großer Leistungszuwachs, etwa mit einem Faktor Zehn, in einem Signalpfad zu einer Zeit erreicht werden, ohne zuviel der gesamten verfügbaren Leistung der Leistungsverstärker abzuziehen.In the event that one or two time slots in each beam for a paging / call channel with higher performance than one If the traffic channel is assigned, the time slots become conscious staggered between the N different outputs, so that not two outputs in the same time slot high power request. In this way, a large increase in performance, about a factor of ten, in one signal path at a time can be achieved without too much of the total available power  subtract the power amplifier.

In der allgemeinen Formulierung der Klasse C-Matrix-Leistungs­ verstärker sollten Treibersignale für 2N Konstantamplituden-Leistungs­ verstärkerstufen aufgebaut werden, um N Signale mit einer gewünschten Amplituden- und Phasenmodulation an N der Ausgangsports eines 2N+2N-Port-Ausgangs-Kombinationsnetzwer­ kes und weiter N Signale verlorener Energie an den anderen N Ausgangsports zu erzeugen, die in belanglosen Lasten als Hitze dissipiert werden können oder einem Wiedergewinnungsprozeß für verlorene Energie unterworfen werden können, der nun mit Bezug auf die Fig. 7 offenbart werden wird.In the general formulation of the class C matrix power amplifiers, driver signals for 2N constant amplitude power amplifier stages should be constructed to include N signals with a desired amplitude and phase modulation at N of the output ports of a 2N + 2N port-output combination network and on Generate N lost energy signals at the other N output ports which can be dissipated as heat in trivial loads or subjected to a lost energy recovery process which will now be disclosed with reference to FIG. 7.

Eine vollständig allgemeine passive kombinierende Struktur 80 kombiniert die Ausgänge der 2N Leistungsverstärkerstufen 82, um N erwünschte Signale und N unerwünschte Signale, die in belanglosen Lasten 81 als Wärme oder Licht dissipiert werden, zu erzeugen. Bei einer Satellitenanwendung kann dies Letztere durch die Verwendung von Glühfadenlampen als die belanglosen Lasten erreicht werden, und das sich ergebende Licht kann zurück auf die Solarzellenanordnung fokussiert werden. Das passive kombinierende Netzwerk kann die bekannte Butler-Matrix des Standes der Technik sein oder eine reduzierte Butler-Matrix, die gebildet ist, indem das Kombinieren von Signalen verlorener Energie weggelassen wird, oder eine vereinfachte Butler-Matrix entsprechend einer Struktur mit schneller Walsh-Transformation im Gegensatz zu der üblichen FFT-Struktur.A fully general passive combining structure 80 combines the outputs of the 2N power amplifier stages 82 to produce N wanted signals and N unwanted signals that are dissipated as heat or light in trivial loads 81 . In a satellite application, the latter can be achieved by using filament lamps as the trivial loads, and the resulting light can be focused back on the solar cell array. The passive combining network can be the well-known butler matrix of the prior art, or a reduced butler matrix formed by omitting the combination of lost energy signals, or a simplified butler matrix according to a structure with a fast Walsh transformation in contrast to the usual FFT structure.

Die allgemeine kombinierende Struktur kann als 2N mal 2N Matrix mit komplexen Koeffizienten Cÿ dargestellt werden. Die komplexen Koeffizienten Cÿ beschreiben sowohl die Phase als auch die Größe einer Signalspannungs- oder -stromübertragung vom Leistungsverstärker Nummer j zum Ausgangsport Nummer i. Somit können die N gewünschten Ausgangssignale ausgedrückt werden als, wobei GAIN die erwartete Verstärkung durch die Vorrichtung ist, The general combining structure can be 2N by 2N Matrix with complex coefficients Cÿ are shown. The complex coefficients Cÿ describe both the phase and also the size of a signal voltage or current transmission from power amplifier number j to output port number i. Thus the N desired output signals can be expressed are considered, where GAIN is the expected gain through the Device is  

Diese Gleichungen haben N komplexe (2N reelle) Bedingungen, die erfüllt werden müssen (die N reellen und N imaginären Teile der gewünschten Signale Si), und 2N Freiheitsgrade (die 2N Phasen θj). Jedoch erschwert die nichtlineare Natur dieser Gleichungen ihre direkte Lösung für die Phasen jθ. Statt dessen werden bei der vorliegenden Erfindung die Gleichungen diffe­ renziert, um einen Satz linearer Gleichungen für die Änderun­ gen in den Phasen Dθj zu erhalten, die benötigt werden, so daß die gewünschten Signale Si sich aus ihren vorangehenden Werten S(k-1) in ihre neuen beabsichtigten Werte S(k) ändern werden. Somit erhalten wir:These equations have N complex (2N real) conditions that must be satisfied (the N real and N imaginary parts of the desired signals Si), and 2N degrees of freedom (the 2N phases θj). However, the nonlinear nature of these equations makes their direct solution to the phases jθ difficult. Instead, in the present invention, the equations are differentiated to obtain a set of linear equations for the changes in the phases Dθj required so that the desired signals Si are in from their previous values S (k-1) will change their new intended values S (k). So we get:

S(k)-S(k-1) = jGAIN·C·T·dT S (k) - S (k-1) = jGAIN * C * T * dT

wobei C die Abkürzung für die Koeffizientenmatrix ist, und T ist die Diagonalmatrixwhere C is the abbreviation for the coefficient matrix, and T is the diagonal matrix

und dT ist ein Vektor der 2N Phasenänderungen, die gefunden werden sollen.and dT is a vector of the 2N phase changes that were found should be.

Wenn man das Produkt jGAIN·C·T als komplexe N mal 2N-Matrix U bezeichnet und die Differenz zwischen aufeinanderfolgenden Signalwerten S(k)-S(k-1) als dS, wird die folgende Gleichung erhalten:If the product jGAIN · C · T is called a complex N by 2N matrix U and the difference between successive signal values S (k) -S (k-1) is dS , the following equation is obtained:

dT = dS UdT = dS

Die komplexe N mal 2N-Matrix U kann als eine reellwertige 2N mal 2N-Matrix angesehen werden, wenn die N×2N reellen Koeffizienten URÿ mit den N×2N imaginären Teilen UIÿ nach dem folgenden Muster zeilenmäßig verschachtelt werden:The complex N by 2N matrix U can be considered a real 2N times 2N matrix are considered if the N × 2N real Coefficients URÿ with the N × 2N imaginary parts UIÿ after be nested in rows according to the following pattern:

In ähnlicher Weise umfassen die N komplexen dS-Werte 2N reelle Werte und können als ein reeller Vektor mit 2N Punkten angesehen werden, in dem reelle und imaginäre Teile vertikal miteinander verschachtelt werden. Somit sind die N komplexen Gleichungen U·dT = dS tatsächlich 2N reelle Gleichungen, die in einfacher Weise durch einen Lösungsprozeß für reelle Gleichungen gelöst werden und ergebenSimilarly, the N complex dS values include 2N real Values and can be as a real vector with 2N points be viewed in which real and imaginary parts are vertical are nested with each other. Thus the N are complex Equations U · dT = dS actually 2N real equations that in a simple way through a solution process for real ones Equations are solved and result

dT = U-1·dSdT = U -1 · dS

Die dT-Werte, die so gefunden werden, werden zu den entspre­ chenden θ-Werten addiert, um neue θ-Werte zu erhalten. Diese können benutzt werden, um neue Werte für EXP(jθ) zu berechnen, die die erforderlichen Treibersignale für die Leistungsver­ stärker sind. Dieses Umwandlung von θ-Werten in Treibersignale kann Stattfinden, indem einfach digitalisierte θ-Werte an eine COS/SIN-Nachschlagetabelle oder einen ROM gegeben werden, um Werte für COS(θ) und SIN(θ) zu erhalten, die die reellen und imaginären Teile von EXP(jθ) sind. Die numerischen Werte von DOS(θ) und SIN(θ) werden dann D/A-gewandelt und verwendet, um einen Quadraturmodulator zu treiben, um das Funkfrequenz- Treibersignal wie in Fig. 8 gezeigt zu erzeugen, was in Einzelheiten unten erläutert werden wird. Da die moderne Technologie in der Lage ist, D/A-Wandler geeigneter Präzision (z. B. 8 Bit) zu bauen, die mit 1000 Megamomentanwerten pro Sekunde arbeiten können, ist eine digitale Implementierung praktisch für alle praktischen Bandbreiten verwendbar.The dT values found in this way are added to the corresponding θ values in order to obtain new θ values. These can be used to calculate new values for EXP (jθ), which are the required driver signals for the power amplifier. This conversion of θ values to driver signals can be done by simply supplying digitized θ values to a COS / SIN look-up table or ROM to obtain values for COS (θ) and SIN (θ) that are real and imaginary Are parts of EXP (jθ). The numerical values of DOS (θ) and SIN (θ) are then D / A converted and used to drive a quadrature modulator to generate the radio frequency drive signal as shown in Fig. 8, which will be explained in detail below . Since modern technology is able to build D / A converters of suitable precision (e.g. 8 bits) that can work with 1000 megam instantaneous values per second, a digital implementation can be used for practically all practical bandwidths.

Die neuen θ-Werte und die C-Matrix können verwendet werden, um die S-Werte zu berechnen, was tatsächlich durch die Lineari­ sierungsnäherung der Differenzierung erreicht wird. Als Alternative können die erreichten S-Werte als die gewünschten Signalausgaben gemessen werden. Immer sind es die tatsächlich erhaltenen Werte von S, die als S(k-1) verwendet werden, um die Differenzen dS mit dem nächsten gewünschten Satz von Momentanwerten S(k) zu bilden. Auf diese Weise pflanzen sich Fehler nicht fort und sind begrenzt. In dem Fall, daß gemes­ sene S-Werte von dem nächsten Satz gewünschter Werte S(k) subtrahiert werden, kann das System als kartesische Rückkopp­ lung mit N Kanälen beschrieben werden. Kartesische Rückkopp­ lung ist eine bekannte Technik zum Verringern der Verzerrungen bei einem quasilinearen Leistungsverstärker durch Verwenden eines Signalabschätzungsdemodulators, um die erhaltenen komplexen Werte eines Signales am Ausgang eines Leistungsver­ stärkers zu messen und sie mit gewünschten Werten zu verglei­ chen, um Fehlerwerte zu erzeugen. Die Fehlerwerte werden integriert und in einen Quadraturmodulator gespeist, um neue Werte der Leistungsverstärker-Treibersignale zu erzeugen, die bewirken werden, daß der Leistungsverstärker genauer die gewünschten komplexen Signalausgaben liefert. Ein vorteilhaf­ tes Verfahren für das obige ist in der US-Patentanmeldung Nr. 08/068,087 mit dem Titel "Selfadjusting Modulator (Selbstein­ stellender Modulator)" beschrieben, die hierin durch Bezugnah­ me aufgenommen ist. In dem Fall des obigen erfinderischen Matrix-Leistungsverstärkers ist das Rückkoppeln gemessener komplexer Werte der N Ausgangssignale, um so den nächsten Satz komplexer Werte besser zu erhalten, eine Form der kartesischen Rückkopplung zum Korrigieren von Signalmatrizen anstelle von einzelnen komplexen Signalwerten.The new θ values and the C matrix can be used to to calculate the S-values, which is actually through the lineari approximation of differentiation is achieved. As Alternatively, the S values achieved can be considered the desired ones Signal outputs are measured. They always are obtained values of S, which are used as S (k-1) the differences dS with the next desired set of To form instantaneous values S (k). Plant this way Errors do not continue and are limited. In the event that mes its S values from the next set of desired values S (k) the system can be subtracted as a Cartesian feedback be described with N channels. Cartesian feedback lung is a known technique for reducing distortion by using a quasi-linear power amplifier of a signal estimation demodulator to obtain the complex values of a signal at the output of a power ver to measure stronger and compare them with desired values to generate error values. The error values are integrated and fed into a quadrature modulator to create new ones To generate values of the power amplifier driver signals that will cause the power amplifier to more accurately provides the desired complex signal outputs. An advantageous The method for the above is in the US patent application No. 08 / 068,087 with the title "Selfadjusting Modulator (Selbstein providing modulator) "described herein by reference me is included. In the case of the above inventive Matrix power amplifiers are measured feedback complex values of the N output signals, so the next sentence to get complex values better, a form of Cartesian  Feedback to correct signal matrices instead of individual complex signal values.

Indem die neuen dS-Werte in der oben beschriebenen Weise bestimmt werden, werden die neuen θ-Werte mit der C-Matrix verwendet, um die neue U-Matrix zu bestimmen. Ein vereinfach­ ter Weg, diese Funktion durchzuführen, ist zu bemerken, daß die Wirkung des Addierens von Dθ1 zu Dθ2 darin bestehen wird, die vorangehenden Werte von U1j um einen Winkel Dθ1 zu drehen, was einen Übergang eines Bruchteiles ihrer imaginären Teile in ihre reellen Teile und umgekehrt bewirkt. Für kleine Werte von Dθ ermöglicht dies, daß die U-Matrix ohne Vervielfachen aktua­ lisiert wird. Die Dθ-Werte können immer klein gehalten werden, indem aufeinanderfolgende Momentanwerte S(k-1), S(k), S(k+1) . . . gewählt werden, die zeitlich ausreichend eng beabstandet sind. Eine Hochgeschwindigkeits-Digitallogikmaschine oder ein Computer kann ins Auge gefaßt werden, um diese Berechnungen in Real zeit durchzuführen, um kontinuierliche Treiberwellenformen an die Leistungsverstärkerstufen mehrerer MHz-Bandbreite zu geben. Für eine Satellitenanwendung ist solche Maschine bevorzugt auf dem Boden angeordnet, und die sich ergebenden Treiberwellenformen werden nur zu dem Satelliten über 2N wechselweise kohärrente Zubringerverbindungen weitergegeben, wie sie in der US-Patentanmeldung Nr. 08/179,953 mit dem Titel "A Cellular/Satellite Communications System With Improved Frequency Re-use (Ein Zellular/Satelliten-Kommunikationssystem mit verbesserter Frequenzneunutzung)", eingereicht am 11. Januar 1994, offenbart sind, die hierin durch Bezugnahme ausdrücklich aufgenommen ist.By taking the new dS values in the manner described above are determined, the new θ values with the C matrix used to determine the new U matrix. A simplified The way to perform this function is to note that the effect of adding Dθ1 to Dθ2 will be to rotate the previous values of U1j by an angle Dθ1, what a transition of a fraction of their imaginary parts into their real parts and vice versa. For small values of Dθ enables this to update the U matrix without multiplication is lized. The Dθ values can always be kept small, by successive instantaneous values S (k-1), S (k), S (k + 1). . . be chosen that are sufficiently closely spaced in time are. A high speed digital logic machine or one Computer can be envisaged to do these calculations in Real time to perform continuous drive waveforms to the power amplifier stages of several MHz bandwidth give. Such a machine is for a satellite application preferably arranged on the floor, and the resulting Driver waveforms only become to the satellite above 2N alternately passed coherent feeder connections, as titled in U.S. Patent Application No. 08 / 179,953 "A Cellular / Satellite Communications System With Improved Frequency Re-use (A cellular / satellite communication system with improved frequency reuse) ", submitted on January 11, 1994, disclosed herein by reference is expressly included.

Die Anordnung zum Berechnen der Phasensignale ist in Fig. 8 veranschaulicht. Ein Differenzrechner 100 berechnet die Differenz zwischen der letzten Näherung für die gewünschten Signale zum Zeitpunkt k-1 und die neuen Signal-Momentanwerte Si zum Zeitpunkt k. Die N komplexen Differenzen werden in einen Matrixrechner 102 eingegeben, der sie mit einer inversen U-Matrix multipliziert, um 2N Delta-Phasenwerte zu erhalten. Die Delta-Phasenwerte werden in 2N Phasenakkumulatoren 204 gesammelt, um 2N θ-Werte zu erzeugen, die in COSINUS- und SINUS-Werte umgewandelt, wobei COS/SIN-ROMs 106 verwendet werden, und dann D/A gewandelt werden, wobei Digital -Analog- Wandler 108 verwendet werden. Die sich ergebenden 2N I, Q-Signale, werden an 2N Quadraturmodulatoren geleitet, die die Signale auf die gewünschte Funkträgerfrequenz aufprägen, um die Signale EXP(jθ) zu erhalten, die in Fig. 7 angegeben sind, zur Verstärkung durch die Konstantamplituden-Leistungs­ verstärker.The arrangement for calculating the phase signals is illustrated in FIG. 8. A difference calculator 100 calculates the difference between the last approximation for the desired signals at time k-1 and the new instantaneous signal values Si at time k. The N complex differences are input to a matrix calculator 102 which multiplies them with an inverse U matrix to obtain 2N delta phase values. The delta phase values are collected in 2N phase accumulators 204 to generate 2N θ values that are converted to COSINUS and SINUS values using COS / SIN-ROMs 106 and then D / A converted using digital - Analog converter 108 can be used. The resulting 2N I, Q signals are passed to 2N quadrature modulators which apply the signals to the desired radio carrier frequency to obtain the EXP (jθ) signals shown in Fig. 7 for amplification by the constant amplitude power amplifier.

Eine vereinfachte Alternative liegt vor, wenn die weiterzuge­ benden Signale Si Funksignale sind, die mit digitalen Infor­ mationsströmen moduliert sind. Wenn die Informationsströme auf jedem der Signalpfade symbol- oder bitsynchron sind, dann hängen die Wellenformen Si zu jedem Zeitpunkt von einer begrenzten Anzahl vergangener und zukünftiger Bits ab, entsprechend dem Verschmieren, das von der Impulsantwort des Prämodulationsfilterns erzeugt wird. Als Grenzwert kann ein S-Wert im Zentrum eines Symbols wenigstens von nur dem Symbol abhängen. Bei binärer Signalgebung kann das Signal nur einen von zwei Werten, 0 oder 1 annehmen, entsprechend einem Si von +1 oder -1 mit geeigneter Skalierung auf die gewünschte Ausgangsleistung und -frequenz. Für einen Matrixleistungsver­ stärker begrenzter Größe, zum Beispiel mit 16 Kanälen, bedeutet dies, daß es nur 2¹⁶ = 65536 unterschiedliche Vektoren S geben kann, wenn bitmittig der Momentanwert genommen wird. Die 2N Werte von θ entsprechend jedem dieser S Vektoren können vorberechnet und in einem vernünftig bemesse­ nen ROM gespeichert werden und können abgerufen werden, wenn sie benötigt werden, indem die gegenwärtigen 16 Bits auf den 16 Kanälen als eine Adresse aufgegeben werden. Aus praktischen Zwecken kann ein zweckmäßiges Formgeben der Datenübergänge von einer Bitperiode zu der nächsten, um das Spektrum zu steuern, erhalten werden, indem mittels Interpolation ein glatter Übergang zwischen diesen Sätzen von θ-Werten vorgenommen wird. Wenn somit ein spezieller θ-Wert für einen gegenwärtig gültigen Satz von 16 Bit, die übertragen werden, 130 Grad war, und ein nächster Wert -170 Grad war, würde der θ-Wert vom alten Wert zu dem neuen mittels der Sequenz 135, 140, 145, 150, 155, 160, 165, 170, 175, 180, -175, -170 bewegt werden, wobei angemerkt wird, daß der kürzeste Weg genommen wird. Ein θ-Wert, der sich weniger weit bewegen müßte, würde dieselbe Anzahl kleiner Schritte vornehmen. Bei jedem Schritt würden die Werte THETA über COS/SIN-ROMs und D/A-Wandler auf einen Quadraturmodulator aufgegeben werden, um sie in die gewünsch­ ten Funkfrequenz-Treibersignale für die Leistungsverstärker umzuwandeln.A simplified alternative is when the move on benden signals Si are radio signals that with digital information mation currents are modulated. When the information flows on each of the signal paths are symbol or bit synchronous, then the waveforms Si depend on one at all times limited number of past and future bits, according to the smearing caused by the impulse response of the Premodulation filtering is generated. The limit can be a S-value in the center of a symbol of at least only the symbol depend. With binary signaling, the signal can only do one of two values, 0 or 1, corresponding to a Si of +1 or -1 with suitable scaling to the desired one Output power and frequency. For a matrix power ver more limited size, for example with 16 channels, this means that there are only 2¹⁶ = 65536 different Vectors S can exist if the instantaneous value is bit-centered is taken. The 2N values of θ corresponding to each of these S Vectors can be pre-calculated and reasonably sized ROM can be saved and retrieved when they are needed by adding the current 16 bits to the 16 channels can be given as one address. For practical Purpose is to give the data transitions from one bit period to the next to control the spectrum can be obtained by using a smooth interpolation  Transition between these sets of θ values is made. So if a special θ value for one at present valid set of 16 bits that were transmitted was 130 degrees and a next value was -170 degrees, the θ value would be from old value to the new using the sequence 135, 140, 145, 150, 155, 160, 165, 170, 175, 180, -175, -170 can be moved, note that the shortest route is taken. On The θ value that would have to move less far would become the same Take number of small steps. With every step the values THETA via COS / SIN-ROMs and D / A converter to one Quadrature modulator can be added to them in the desired radio frequency driver signals for the power amplifiers convert.

Das allgemeine Prinzip der vorliegenden Erfindung zum Erhalten von Vielkanal-Linearsignalverstärkung, wobei nichtlineare und selbst gesättigte Leistungsverstärkerstufen verwendet werden, ist nun zusammen mit einer Anzahl von Implementierungen beschrieben worden. Das Ziel der vorliegenden Erfindung, die Übertragung unerwünschter Kreuzmodulationssignale zu verrin­ gern, die durch die Nichtlinearitäten der Leistungsverstärker erzeugt werden, wird durch die Wahl von Treibersignalen in einer gekoppelten Leistungsverstärkeranordnung derart er­ reicht, daß unerwünschte Kreuzmodulation auf einen Ausgang gerichtet ist, der für die erwünschte Signalübertragung nicht verwendet wird, wobei die unerwünschte Energie als Wärme oder Licht in einer belanglosen Last dissipiert werden kann oder einer Wiedergewinnungsprozedur für verlorene Energie unterwor­ fen wird.The general principle of the present invention for obtaining of multi-channel linear signal amplification, being nonlinear and even saturated power amplifier stages are used, is now along with a number of implementations have been described. The aim of the present invention, the To reduce transmission of unwanted cross-modulation signals like, due to the nonlinearities of the power amplifiers are generated by the selection of driver signals in a coupled power amplifier arrangement such he is enough that unwanted cross modulation on an output is directed, which is not for the desired signal transmission is used, the unwanted energy as heat or Light can be dissipated in a trivial load or subjected to a lost energy recovery procedure will.

Bei einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden Verstärkerausgaben nicht kombiniert, bevor sie einer Mehrfach-Richtantenne zugeführt werden, sondern werden statt dessen direkt zu den Elementen einer Antennenanordnung geführt. Fig. 9 veranschaulicht die Verwendung einer zylin­ drischen Anordnung von Schlitzantennen, wie sie für eine phasengesteuerte Array-Basisstation benutzt werden könnte, wie sie in der US-Patentanmeldung Nr. 08/179,953 mit dem Titel "A Cellular/Satellite Communications System With Improved Frequency Re-use (Ein Zellular/Satelliten-Kommunikationssystem mit verbesserter Frequenzneunutzung)" offenbart ist, die hierin durch die obige Bezugnahme aufgenommen ist. In einer solchen Phasenanordnung wird eine Anzahl von Antennenelemen­ ten, so wie 8 horizontale Kolonnen um den Zylinder und 20 vertikale Kolonnen, für das Senden oder Empfangen von Signalen von mobilen Funktelefonen verwendet. Zur Übertragung können die Elemente in jeder der vertikalen Kolonnen in Phase von dem Ausgang eines einzelnen Leistungsverstärkers durch Verwendung eines passiven Leistungsteilers mit 20 Wegen getrieben werden. Als Alternative kann jedes Element mit seinem eigenen kleine­ ren Leistungsverstärker (mit 1/20 der Ausgangsleistung) ausge­ stattet werden, und die 20 Verstärker in jeder Kolonne werden in Phase getrieben, wobei dasselbe Treibersignal verwendet wird.In a further embodiment of the present invention, amplifier outputs are not combined before being fed to a multi-directional antenna, but instead are led directly to the elements of an antenna arrangement. Fig. 9 illustrates the use of a cylindrical array of slot antennas, such as could be used for a phased array base station, as described in US Patent Application No. 08 / 179,953 entitled "A Cellular / Satellite Communications System With Improved Frequency Re-use (A cellular / satellite communication system with improved frequency reuse) ", which is incorporated herein by reference. In such a phase arrangement, a number of antenna elements, such as 8 horizontal columns around the cylinder and 20 vertical columns, are used for sending or receiving signals from mobile radiotelephones. For transmission, the elements in each of the vertical columns can be driven in phase from the output of a single power amplifier using a 20-way passive power divider. Alternatively, each element can be equipped with its own smaller power amplifier (with 1/20 of the output power) and the 20 amplifiers in each column are driven in phase using the same driver signal.

Jede Kolonne erzeugt somit Strahlung, die in der vertikalen Ebene fokussiert ist, jedoch noch über einen recht breiten Azimut gestreut ist. Wenn die Strahlung von allen acht Kolonnen berechnet wird, wird jedoch durch geeignete Wahl relativer Amplitude und Phase zwischen den acht Kolonnen das Fokussieren in der Azimut-Ebene ebenso erzeugt, so daß das horizontale Strahlungsmuster verengt und die Richtungsverstär­ kung erhöht wird.Each column thus generates radiation in the vertical Level is focused, but still quite broad Azimuth is scattered. When the radiation from all eight Columns is calculated, however, by appropriate choice relative amplitude and phase between the eight columns that Focusing in the azimuth plane is also generated so that the horizontal radiation patterns narrowed and the directional gain kung is increased.

Wenn eine der obigen Anordnung zum Übertragen vielfacher Signale in jeweils einer unterschiedlichen gewünschten Richtung verwendet wird, weist das Signal für jede Spalte die Summe unterschiedlicher Signale mit einem geeigneten Satz von Amplituden- und Phasen-Gewichten (komplexwertig) für diese Kolonnen auf. Zum Beispiel können die Signale S1, S2, S3 . . . für die acht Kolonnen aus den Signalen T1, T2, T3 gebildet werden, die wie folgt übertragen werden:If any of the above arrangement for transfer multiple Signals each in a different desired Direction is used, the signal points for each column Sum of different signals with a suitable set of Amplitude and phase weights (complex values) for these Columns. For example, the signals S1, S2, S3. . . formed for the eight columns from the signals T1, T2, T3 which are transmitted as follows:

S1 = 0,5jT1 + (0,7+0,1j)T2
S2 = T1 + (0,6+0,3j)T2 + 0,5jT3
S3 = 0,5jT1 + (0,1+0,4j)T2 + T3 + (0,1+0,6j)T4
S4 = (-0,1-0,2j)T2 + 0,5jT3 + (0,9-0,1j)T4
S1 = 0.5jT1 + (0.7 + 0.1j) T2
S2 = T1 + (0.6 + 0.3j) T2 + 0.5jT3
S3 = 0.5jT1 + (0.1 + 0.4j) T2 + T3 + (0.1 + 0.6j) T4
S4 = (-0.1-0.2j) T2 + 0.5jT3 + (0.9-0.1j) T4

usw., wobei j = eine um 90 Grad phasengeänderte Kom­ ponente anzeigt.etc., where j = a com changed phase by 90 degrees component.

Es ist ersichtlich, daß das zu verstärkende Signal Si für Anwendung auf eine Kolonne von Elementen die komplexgewichtete Summe der unabhängigen Signale T1, T2 usw. aufweist. Somit muß der Verstärker oder müssen die Verstärker für die Kolonne zuverlässig nicht nur ein einzelnes Signal reproduzieren (das ein Konstantamplitudensignal wie bei analoger FM gewesen sein könnte), sondern die Summe unabhängiger Signale, die nicht ein Konstantamplitudensignal ist. Somit ist in den Phasenanord­ nungs-Basisstationen des Standes der Technik die Verwendung von Linearverstärkern, die sowohl die Amplituden- und Phasen­ variationen des zusammengesetzten Treibersignals reproduzie­ ren, erforderlich. In dem US-Patent Nr. 3,917,998 an Welti, ist die Verwendung einer gekoppelten Matrix von Leistungsver­ stärkern offenbart, mit der Eigenschaft, daß kein einzelner Verstärker notwendigerweise die Spitzenleistung erzeugen muß, die irgendein Antennenelement oder ein Zubringer erfordern darf; jedoch war die Möglichkeit des Verwendens von Konstant­ amplituden-Leistungsverstärkern nicht offenbart. Bei einer vorangehenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Möglichkeit des Verwendens von Klasse C- oder Konstant­ amplituden-Leistungsverstärkern in einer gekoppelten Matrix offenbart, durch Überdimensionieren der Matrix um einen Faktor von wenigstens Zwei relativ zu der Anzahl unabhängig spezifi­ zierbarer verstärkter Ausgangssignale, die gewünscht werden. Die vorangehende Ausführungsform bestand aus einer Anzahl von wenigstens 2N Klasse C-Leistungsverstärkern, an ihren Ausgän­ gen gekoppelt durch eine wenigstens 2N+2N-Port-Butler-Matrix oder ein verlustloses Kopplungsnetzwerk, wobei die 2N Ein­ gangsports mit den Verstärkerausgängen und N der Ausgangsports des Kopplungsnetzwerkes verbunden sind, die die Ausgänge für das gewünschte verstärkte Signal sind, wobei der Rest in belanglosen Lasten endet. Als ein Ergebnis werden die uner­ wünschten Kreuzmodulationsprodukte in den belanglosen Lasten als Wärme dissipiert.It can be seen that the signal to be amplified Si for Application on a column of elements the complex weighted Sum of the independent signals T1, T2, etc. So must the amplifier or the amplifiers for the column reliably reproduce not just a single signal (the be a constant amplitude signal as with analog FM could), but the sum of independent signals, not one Constant amplitude signal. Thus is in the phase arrangement State-of-the-art base stations use of linear amplifiers that measure both the amplitude and phase reproduce variations of the composite driver signal ren, required. In U.S. Patent No. 3,917,998 to Welti, is the use of a coupled matrix of power ver stronger revealed, with the property that no one Amplifier must necessarily produce the peak power that require any antenna element or feeder may; however, the possibility of using Constant was amplitude power amplifiers not disclosed. At a previous embodiment of the present invention the possibility of using class C or constant amplitude power amplifiers in a coupled matrix by oversizing the matrix by a factor of at least two relative to the number of independently speci decorative amplified output signals that are desired. The previous embodiment consisted of a number of at least 2N class C power amplifiers, on their outputs gen coupled by an at least 2N + 2N port butler matrix or a lossless coupling network, the 2N Ein  gangsports with the amplifier outputs and N the output ports of the coupling network, which are the outputs for are the desired amplified signal, with the rest in irrelevant burdens ends. As a result, the unseen wanted cross modulation products in trivial loads dissipated as heat.

Bei der vorliegenden Ausführungsform der vorliegenden Erfin­ dung wird die 2N+2N-Butler-Matrix nicht benötigt. Statt des­ sen wird jede Spalte von Elementen in der Anordnung in gerade und ungerade Elemente aufgespalten, die in vertikaler Richtung von 1 an dem oberen Ende zu wenigstens 2N an dem unteren Ende beziffert werden. Bei einer Implementierung dieser Ausfüh­ rungsform sind die Elemente 1, 3, 5 usw. einer Kolonne durch einen passiven N-Weg-Leistungsteiler verbunden, getrieben durch einen ersten Leistungsverstärker, während Elemente 2, 4, 6, 8, . . . durch einen zweiten N-Weg-Leistungsteiler verbunden sind, der von einem zweiten Leistungsverstärker getrieben ist. Bei einer zweiten Implementierung der vorliegenden Ausfüh­ rungsform ist jedes Element mit einem kleineren Leistungsver­ stärker ausgestattet, und die Verstärker, die mit geradzah­ ligen Elementen verbunden sind, werden alle mit einem Treiber­ signal getrieben, während Verstärker, die mit den ungradzah­ ligen Elementen verbunden sind, alle mit einem zweiten Trei­ bersignal getrieben werden. Wenn die Treibersignale dieselben sind, wird sich die Strahlung von den geradzahligen und den ungradzahligen Elementen in der Horizontalebene verstärken, während, wenn die Treibersignale in Antiphase sind, es keine Strahlung in der horizontalen Ebene geben wird. Somit ist es möglich, indem die relative Phasengebung zwischen In-Phase und Antiphase geändert wird, sich ändernde Amplituden der Signal­ strahlung in der horizontalen Ebene zu erzeugen, selbst wenn die einzelnen Elemente der Kolonne Konstantamplitudensignale von ihren jeweiligen Leistungsverstärkern empfangen.In the present embodiment of the present invention, the 2N + 2N butler matrix is not required. Instead, each column of elements in the array is split into even and odd elements numbered vertically from 1 at the top to at least 2N at the bottom. In an implementation of this embodiment, elements 1 , 3 , 5 , etc. of a column are connected by a passive N-way power divider, driven by a first power amplifier, while elements 2 , 4 , 6 , 8 ,. . . are connected by a second N-way power divider, which is driven by a second power amplifier. In a second implementation of the present embodiment, each element is equipped with a smaller power amplifier, and the amplifiers which are connected to even-numbered elements are all driven by a driver signal, while amplifiers which are connected to the odd-numbered elements all driven by a second driver signal. If the drive signals are the same, the radiation from the even and odd elements will increase in the horizontal plane, while if the drive signals are in anti-phase there will be no radiation in the horizontal plane. It is thus possible, by changing the relative phasing between in-phase and anti-phase, to produce changing amplitudes of the signal radiation in the horizontal plane, even if the individual elements of the column receive constant amplitude signals from their respective power amplifiers.

Für die vorliegende Erfindung weist die erfindungsgemäße zellulare Basisstation wenigstens eine, bevorzugt jedoch eine Anzahl solcher Spalten vertikal miteinander verschachtelter Elemente auf, die in zylindrischer Symmetrie um 360 Grad des Azimuts auf dem oberen Ende eines Antennenturms oder Mastes angeordnet sind. Das winkelmäßige Beabstanden der Kolonnen wird im wesentlichen gewählt, um die mechanische Interferenz zwischen ihnen zu verhindern, kann jedoch größer sein als dieser minimale Abstand, wenn dieses der Anordnung eine höhere horizontale Richtwirkung gibt. Wie es unten beschrieben wird, muß jede Spalte von Elementen mit zwei Signalen gespeist werden, jeweils zu den geradzahligen und ungradzahligen Verstärkern, so daß die letztendliche horizontale Strahlung gleich den gewünschten zusammengesetzten Signalen Si ist, die oben definiert sind.For the present invention, the invention  cellular base station at least one, but preferably one Number of such columns nested vertically Elements that are in cylindrical symmetry by 360 degrees of Azimuths on the top of an antenna tower or mast are arranged. The angular spacing of the columns is essentially chosen to the mechanical interference between them, however, can be greater than this minimum distance if this is a higher arrangement horizontal directivity there. As described below each column of elements must be fed with two signals become even-numbered and odd-numbered Amplify so that the ultimate horizontal radiation is equal to the desired composite signals Si that are defined above.

Wenn das auszustrahlende Signal Si in der Spalte i als eine zeitlich sich ändernde Amplitude A(t) und eine zeitlich sich ändernde Phase Φ(t) ausgedrückt wird, dann seienIf the signal to be broadcast Si in column i as one amplitude A (t) changing over time and one changing over time changing phase Φ (t) is expressed, then

D1 = Ao·EXP [j(Φ+θ)]
D2 = Ao·EXP [j(Φ-θ)
D1 = Ao · EXP [j (Φ + θ)]
D2 = Ao EXP [j (Φ-θ)

die zeitlich sich ändernden Treibersignale für die geradzah­ ligen und ungradzahligen Elemente der Spalte i, wobeithe temporally changing driver signals for the even number leaky and odd-numbered elements of column i, where

COS(θ) = A(t)/2Ao.COS (θ) = A (t) / 2Ao.

Es kann verifiziert werden, daß, wenn D1 und D2 addiert werden, um die Strahlung in der horizontalen Ebene zu berech­ nen, wirIt can be verified that when D1 and D2 add up to calculate the radiation in the horizontal plane Nope, we

D1 + D2 = Ao · [EXP(j(Φ + Θ)) + EXP(j(Φ-Θ)]
= Ao · [EXP(jΘ) + EXP(-jΘ)] · EXP(jΦ)
= 2 Ao · COS(Θ · EXP(jΦ)
= 2 Ao · (A(t)/2 Ao) · EXP(jΦ)
= A(t) · EXP(jΦ)
D1 + D2 = Ao [EXP (j (Φ + Θ)) + EXP (j (Φ-Θ)]
= Ao · [EXP (jΘ) + EXP (-jΘ)] · EXP (jΦ)
= 2 Ao · COS (Θ · EXP (jΦ)
= 2 Ao (A (t) / 2 Ao) EXP (jΦ)
= A (t) EXP (jΦ)

wie gewünscht erhalten. received as requested.  

Das Prinzip der vorliegenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann erweitert werden, indem eine Kolonne von Elementen in vier gleiche Gruppen geteilt wird, d. h. Nrs. 1, 5, 9 . . . 2, 6, 10 . . . 3, 7, 11 . . . 4, 8, 12 usw. Jede Gruppe ist mit einem einzelnen Leistungsverstärker für die Gruppe mittels eines Leistungsteilers verbunden, oder jedes Element ist mit seinem eigenen Leistungsverstärker ausgestattet, und die Verstärker einer Gruppe werden in Phase mit einem Treiber­ signal getrieben, das für jede Gruppe angepaßt ist. Dann wird eine Menge von vier Treibersignalen so gefunden, daß gewünsch­ te Signalstrahlung an bis zu zwei gewünschten Erhebungswinkeln auftritt, die, falls gewünscht, beide in derselben horizonta­ len Ebene sein können. Im allgemeinen kann das Problem, wie Strahlung von N gewünschten Signalen unter N gewünschten Erhebungswinkeln von einer Kolonne von wenigstens 2N Strah­ lungselementen mit konstanter Amplitude erzeugt wird, durch einen ähnlichen mathematischen Prozeß gelöst werden, wie dem, der oben zum Erzeugen von N gewünschten Signalen sich ändern­ der Amplitude und Phase beschrieben ist, wobei wenigstens 2N Signale konstanter Amplitude und sich ändernder Phase verwen­ det werden.The principle of the present embodiment of the present invention can be extended by dividing a column of elements into four equal groups, ie Nrs. 1 , 5 , 9 . . . 2 , 6 , 10 . . . 3 , 7 , 11 . . . 4 , 8 , 12 , etc. Each group is connected to a single power amplifier for the group by means of a power divider or each element is equipped with its own power amplifier and the amplifiers of a group are driven in phase with a driver signal for each group is adjusted. Then a set of four drive signals is found so that desired signal radiation occurs at up to two desired elevation angles, which, if desired, can both be in the same horizontal plane. In general, the problem of how to generate radiation from N desired signals at N desired elevation angles from a column of at least 2N constant amplitude radiation elements can be solved by a mathematical process similar to that described above for generating N desired signals change the amplitude and phase is described, wherein at least 2N signals of constant amplitude and changing phase are used.

Somit ist oben gezeigt worden, wie jede Kolonne von Elementen in einer zylindrischen Anordnung aufgebaut werden kann, um eine gewünschte Verteilung für die Strahlung unter einem festgelegten Erhebungswinkel zu liefern, z. B. in der horizon­ talen Ebene. Es verbleibt zu erklären, wie die unterschiedli­ chen Beiträge von jeder Spalte gewählt werden, um so die sich ergebende Strahlung auch auf gewünschte Azimutwinkel zu fokus­ sieren. Dies erfolgt in einfacher Weise, indem die Strahlung von den Kolonnen so geordnet wird, daß sie die komplex konju­ gierte Beziehung zueinander im Vergleich zu Signalen haben würden, die von dem gewünschten Azimut erhalten werden wür­ den. Wenn zum Beispiel die Kolonne 1 von einem mobilen Sender, der bei 0 Grad Azimut liegt, ein Signal der Amplitude 0,5 und der Phase 120 Grad erhalten würde, während Kolonne 2 ein Signal von 0,7 und einer Phase von 50 Grad erhalten würde, das heißt, Amplituden mit dem Verhältnis 0,5 : 0,7 und Phasen, die sich um -70 Grad unterscheiden, dann sollten Kolonne 1 und Kolonne 2 Strahlungsbeiträge in demselben Amplitudenverhältnis 0,5 : 0,7 für die Übertragung erzeugen, jedoch mit einer relativen Phase von +70 Grad.Thus, it has been shown above how each column of elements can be constructed in a cylindrical arrangement to provide a desired distribution for the radiation at a fixed elevation angle, e.g. B. in the horizon tal plane. It remains to be explained how the different contributions from each column are selected in order to focus the resulting radiation on the desired azimuth angle. This is done in a simple manner by arranging the radiation from the columns so that they would have the complex conjugate relationship to each other compared to signals that would be obtained from the desired azimuth. For example, if column 1 received a signal of amplitude 0.5 and phase 120 degrees from a mobile transmitter which is at 0 degrees azimuth, while column 2 would receive a signal of 0.7 and a phase of 50 degrees , that is, amplitudes with the ratio 0.5: 0.7 and phases that differ by -70 degrees, then column 1 and column 2 should produce radiation contributions in the same amplitude ratio 0.5: 0.7 for the transmission, however with a relative phase of +70 degrees.

Die Amplituden- und Phasenbeziehung der Anordnungselemente für den Empfang kann aus den theoretischen oder gemessenen polaren Mustern ihrer aufbauenden Elemente und ihrer physikalischen Anordnung in der Gruppe vorhergesagt werden. Somit können die relativen Phasen und Amplituden für die Übertragung in irgendeiner Richtung durch Änderungen der Vorzeichen der Phasen vorbestimmt werden. Es ist oftmals ausreichend, die Anzahl möglicher Richtungen zu quantisieren, auf die die Anordnung festgelegt werden kann, um eine begrenzte Anzahl von Strahlen dahinein zu übertragen, die beispielsweise in 5 Grad-In­ tervallen um 360 Grad Azimut beabstandet sind. Die Phasenbe­ ziehungen und Amplitudenverhältnisse können somit für jede dieser 72 Richtungen vorherberechnet werden. Wenn die Anord­ nung aus 8 Kolonnen von Elementen gebildet ist, gibt es wei­ terhin eine achtfache Symmetrie derart, daß sich 72 mögliche Phasen- und Amplitudenbeziehungen auf nur 9 unterschiedliche Muster reduzieren, die wiederholt werden, indem das gesamte Muster in Schritten einer Kolonne um die Anordnung wiederholt wird. Es ist somit ein relativ geradliniger Prozeß, diese 9 Muster in einem Signalprozessor zu speichern und das Muster und die Verschiebung auszuwählen, die benötigt werden, um ein gegebenes Signal in eine gegebene Richtung auf die nächstlie­ genden 5 Grad abzustrahlen. Wenn dies für alle Signale durch­ geführt worden ist, von denen gewünscht wird, daß sie abge­ strahlt werden, und die Ergebnisse aufsummiert sind, um die zusammengesetzte Strahlung festzulegen, die von jeder Kolonne von Elementen erzeugt werden soll, werden die Treibersignale für die Konstantamplitudenverstärker, die jeder Kolonne zugeordnet sind, erzeugt, wobei das oben beschriebene Verfah­ ren verwendet wird.The amplitude and phase relationship of the arrangement elements for the reception can be from the theoretical or measured polar Patterns of their constituent elements and their physical Arrangement in the group can be predicted. Thus, the relative phases and amplitudes for transmission in any direction by changing the sign of the Phases are predetermined. It is often sufficient that To quantify the number of possible directions to which the Arrangement can be set to a limited number of To transmit rays there, for example in 5 degrees-In intervals are spaced 360 degrees azimuth. The phase names Drawings and amplitude ratios can thus be for everyone of these 72 directions are calculated in advance. If the arrangement is formed from 8 columns of elements, there are white then an eightfold symmetry such that there are 72 possible Phase and amplitude relationships to only 9 different ones Reduce patterns that are repeated by the whole Pattern repeated in steps of a column around the arrangement becomes. It is therefore a relatively straightforward process, this 9th Store the pattern in a signal processor and the pattern and select the shift needed to make one given signal in a given direction to the next radiate 5 degrees. If this is for all signals has been performed, which is desired to abge radiate, and the results are summed up to the to set composite radiation from each column are to be generated by elements, the driver signals for the constant amplitude amplifiers that each column  are assigned, the method described above ren is used.

Fig. 10 veranschaulicht ein Blockschaubild eines Sende-Signalprozessors, der so gestaltet ist, daß er den oben beschriebenen Prozeß durchführt. Ein Satz von Signalen, die gesendet werden sollen, T1, T2, . . ., Tn1, zusammen mit der zugeordneten Richtungsinformation θ1, θ2, . . . wird auf den Sende-Matrixprozessor 110 aufgegeben. Die Signale T1, T2 usw. liegen bevorzugt in der Form eines digitalisierten Momentan­ wertstroms vor, erzeugt durch (einen) weitere(n) Signalprozes­ sor(en) (nicht gezeigt), der Sprachkodierung, Fehlerkorrektur­ kodierung und digitale Konversion in modulierte Funksignalform umfassen kann. Das letztere stellt jedes Signal als einen Strom komplexer numerischer Momentanwerte dar, mit einem reellen und einem imaginären Teil oder, als Alternative, in Polarform mit Verwendung einer Phase und Amplitude. Der Matrixprozessor 110 verwendet die Richtungsinformation θ1, θ2 usw., um einen Satz komplex gewichteter Koeffizienten auszu­ wählen oder zu berechnen, wobei gespeicherte Daten aus einem Speicher 112 verwendet werden, der auf die Konfiguration der Anordnung ausgelegt ist. In ihrer einfachsten Form kann die Richtungsinformation θ1, θ2 usw. aus einer Strahlzahl beste­ hen, und die Strahlzahl wird verwendet, um einen Satz vor­ berechneter gespeicherter Koeffizienten aus dem Speicher 112 auszuwählen. Die Speicher werden in komplexer Multiplikation mit Signalen T1, T2 verwendet, um gewichtete Summen S1, S2 . . . usw. zu erzeugen. Fig. 10 is a block diagram illustrating a transmission signal processor which is designed so that it performs the process described above. A set of signals to be sent, T1, T2,. . ., Tn1, together with the assigned direction information θ1, θ2,. . . is sent to the transmit matrix processor 110 . The signals T1, T2, etc. are preferably in the form of a digitized instantaneous value stream, generated by (a) further signal processor (s) (not shown), which may include speech coding, error correction coding and digital conversion into modulated radio signal form . The latter represents each signal as a stream of complex instantaneous numerical values, with a real and an imaginary part or, alternatively, in polar form using a phase and amplitude. Matrix processor 110 uses directional information θ1, θ2, etc. to select or compute a set of complex weighted coefficients using stored data from memory 112 that is configured to configure the array. In its simplest form, the directional information θ1, θ2, etc. may consist of a beam number, and the beam number is used to select a set of previously calculated stored coefficients from memory 112 . The memories are used in complex multiplication with signals T1, T2 to give weighted sums S1, S2. . . etc. to generate.

Die komplex gewichteten Koeffizienten werden für jedes Signal entsprechend seiner gewünschten Strahlungsrichtung und unter Verwendung des Prinzips der Phasenkonjugation der Signale, die aus der gewünschten Richtung empfangen würden, berechnet, wie oben offenbart. Die Gewichtskoeffizienten können auch so berechnet werden, daß die Sendeleistung minimiert wird, welche verbraucht wird, um eine gegebene Signalstärke bei den Empfän­ gern zu erzeugen, wie es in der eingeschlossenen US-Patentan­ meldung Nr. 08/179,953 mit dem Titel "A Cellular/Satellite Communications System With Improved Frequency Re-use (Ein Zellular/Satelliten-Kommunikationssystem mit verbesserter Frequenzneunutzung)" offenbart ist.The complex weighted coefficients are for each signal according to its desired radiation direction and under Using the principle of phase conjugation of the signals received from the desired direction, calculated how disclosed above. The weight coefficients can also be so be calculated that the transmission power is minimized, which is consumed to a given signal strength at the receiver  like to produce, as included in the US patent message No. 08 / 179.953 with the title "A Cellular / Satellite Communications System With Improved Frequency Re-use (Ein Cellular / satellite communication system with improved Frequency reuse) "is disclosed.

Die Anzahl der erzeugten Summensignale ist gleich der Anzahl von Kolonnen der Anordnungselemente, die größer als oder kleiner als die Anzahl der Signale, die übertragen werden sollen, sein kann. Natürlich werden die Signale, die in derselben Richtung zu derselben Zeit übertragen werden sollen, bevorzugt auf verschiedenen Frequenzen moduliert, so daß die­ selbe Frequenz nicht in derselben Strahlzahl mehr als einmal verwendet wird, außer in einem CDMA-Kontext. Die Frequenzen jedes Signals werden in der Natur der modulierten Signale T1 reflektiert. Als Alternative können die Signale T1 nominal auf einem Nullfrequenzträger und der richtigen gewünschten relati­ ven Frequenz dargestellt werden, angegeben innerhalb des Matrixprozessors 110, indem ein Phasenansteigen während eines Prozeß des Momentanwertaufnehmens eingeschlossen wird.The number of sum signals generated is equal to the number of columns of arrangement elements, which may be greater than or less than the number of signals to be transmitted. Of course, the signals to be transmitted in the same direction at the same time are preferably modulated on different frequencies so that the same frequency is not used in the same number of beams more than once, except in a CDMA context. The frequencies of each signal are reflected in the nature of the modulated signals T1. Alternatively, the signals T1 may be nominally represented on a zero frequency carrier and the correct desired relative frequency, indicated within the matrix processor 110 , by including a phase increase during a snapshot process.

Die zusammengesetzten Ausgangssignale stellen nun die Summe der Signale bei unterschiedlichen Frequenzen dar und sind somit Breitbandsignale mit einer entsprechend erhöhten Momentanwert-Aufnahmerate. Jedes Signal Si wird dann in Trei­ bersignalteilern 114 in ein Paar Konstantamplitudensignale umgewandelt, dessen Summe die gewünschte momentane Phase und Amplitude von Si hat. Dieser Prozeß des Treiberteilens wird bevorzugt noch in dem Bereich des Digitalsignals durchgeführt, jedoch kurz danach ist es zweckmäßig, die Treibersignale in analoge Formen mit Hilfe von D/A-Wandlern umzuwandeln. Da die numerische Form aus komplexen Zahlen besteht, kann ein Wandler für den reellen Teil und ein anderer für den imaginären Teil verwendet werden. Die beiden erzeugten Signale werden im Stand der Technik als I, Q-Signale bezeichnet und können einer bekannten Quadraturmodulatorvorrichtung aufgegeben werden, um sie in ein gewünschtes Funkfrequenzband zu übersetzen. Über­ setzte Signale werden dann auf einen Sende-Leistungspegel verstärkt, wobei leistungsfähige Konstantamplituden-Leistungs­ verstärker 116 und 118 jeweils für geradzahlige und ungradzah­ lige Kolonnenelemente verwendet werden. Diese Verstärker können unter den Anordnungselementen selbst verteilt werden.The composite output signals now represent the sum of the signals at different frequencies and are thus broadband signals with a correspondingly increased instantaneous value acquisition rate. Each signal Si is then converted into a pair of constant amplitude signals in driver signal dividers 114 , the sum of which has the desired instantaneous phase and amplitude of Si. This process of driver sharing is preferably carried out in the area of the digital signal, but shortly afterwards it is expedient to convert the driver signals into analog forms with the aid of D / A converters. Since the numerical form consists of complex numbers, one converter can be used for the real part and another for the imaginary part. The two signals generated are referred to in the prior art as I, Q signals and can be applied to a known quadrature modulator device in order to translate them into a desired radio frequency band. Via set signals are then amplified to a transmission power level, with powerful constant-amplitude power amplifiers 116 and 118 being used for even-numbered and odd-numbered column elements. These amplifiers can be distributed among the layout elements themselves.

Es wird verstanden werden, daß die vorliegende Erfindung in ähnlicher Weise auf Anordnungen von Elementen angewendet werden kann, die auf einer zylindrischen Fläche, einer ebenen Fläche oder irgendeiner anderen Fläche angeordnet sind. Das allgemeine Prinzip ist es, einen Überfluß an Elementen von wenigstens einem Faktor Zwei gegenüber der Anzahl unterscheid­ bar verschiedener Signalrichtungen zur Verfügung zu stellen, die die Anordnung auflösen soll. Auf diese Weise kann die Anordnung beim Senden leistungsfähige Konstantamplituden-Lei­ stungsverstärker aufweisen, und unerwünschte Signal-Kreuz­ modulationsprodukte, die auftreten, können so behandelt werden, daß sie in Richtungen abgestrahlt werden, die von denen unterschiedlich sind, in die die Anordnung die Energie der erwünschten Signale abstrahlt. Zum Beispiel kann ein umlaufender Satellit, der eine solche Anordnung trägt, so gestaltet werden, daß er die Erde mit erwünschten Signalen an unterschiedlichen Orten bestrahlt, während Kreuzmodulations­ produkte (unerwünschte Signale) unbeschadet in den Raum abgestrahlt werden. Bei dieser Anwendung kann die Erfindung, die in der eingeschlossenen US-Patentanmeldung Nr. 08/179,953 mit dem Titel "A Cellular/Satellite Communications System With Improved Frequency Re-use (Ein Zellular/Satelliten-Kommuni­ kationssystem mit verbesserter Frequenzneunutzung)" offenbart ist, benutzt werden, um die Erzeugung der Treibersignale für die Anordnungselemente und zugeordnete Verstärker auf dem Boden zu plazieren, wobei die sich ergebenden Signale zu dem Satelliten geschickt werden, wobei kohärente Zubringerverbin­ dungen von einer Bodenbasis-Mittelstation verwendet werden. Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist eine Verringerung der Wärme, die normalerweise bei einem weniger wirksamen linearen Leistungsverstärker dissipiert werden muß, der so gestaltet ist, daß er solche unerwünschten Kreuzmodulations­ signale nicht erzeugt.It will be understood that the present invention can be found in similarly applied to arrangements of elements can be placed on a cylindrical surface, a flat one Surface or any other surface are arranged. The general principle is an abundance of elements of distinguish at least a factor of two from the number provide different signal directions, which is to dissolve the arrangement. In this way, the Arrangement when sending powerful constant amplitude lei have power amplifiers, and unwanted signal cross Modulation products that occur can be treated this way be that they are emitted in directions by which are different in which the arrangement the energy of the desired signals. For example, a orbiting satellite carrying such an arrangement, so can be designed in such a way that it connects the earth with the desired signals irradiated different locations during cross modulation products (unwanted signals) in the room without damage be emitted. In this application, the invention, those included in U.S. Patent Application No. 08 / 179,953 entitled "A Cellular / Satellite Communications System With Improved Frequency Re-use (A Cellular / Satellite Communication cation system with improved frequency reuse) "disclosed is used to generate the driver signals for the placement elements and associated amplifiers on the To place the floor, the resulting signals to the Satellites are sent using a coherent feeder link from a ground-based middle station. An advantage of the present invention is a reduction  the warmth that normally comes from a less effective linear power amplifier must be dissipated, so is designed to have such undesirable cross modulation signals not generated.

Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft Kommunikationssysteme, welche Übertragungsstationen verwendet, und insbesondere Systeme, bei denen die Übertra­ gungsstation ein die Erde umlaufender Satellit mit einem Kommunikations-Antwortgerät ist. Dieses Kommunikations-Ant­ wortgerät empfängt Signalsendungen von einer ersten Bodenstation in einem ersten Frequenzband, die die Zubringer­ verbindung genannt wird, und übersetzt sie in ein zweites Frequenzband, die die Abwärtsverbindung genannt wird, um zu einer zweiten Bodenbasisstation zu schalten, die eine kleine, in der Hand tragbare Station sein kann. Das Antwortgerät ist weiterhin mit einer Vielfalt solcher Kanäle ausgestattet, wobei jeder einen Sende-Leistungsverstärker hat und mit einer Mehrfach-Richtstrahlantenne verbunden ist. Die Erfindung benutzt in kombinierendes Netzwerk, so wie eine Butler-Matrix, um die Vielzahl von Leistungsverstärkern mit der Mehrfach-Richt­ strahlantenne zu verbinden, so daß jeder Verstärker einen Teil jedes gewünschten Strahlsignales verstärkt, anstatt daß jeder Verstärker dazu festgelegt ist, nur ein einziges gewünschtes Strahlsignal zu verstärken.Another embodiment of the present invention concerns communication systems, which transmission stations used, and in particular systems in which the transfer a satellite orbiting the earth with a Communication responder is. This communication ant word device receives signal transmissions from a first one Ground station in a first frequency band, which is the feeder connection is called, and translates it into a second Frequency band called the downlink to a second ground base station that has a small, portable handheld station. The answering machine is still equipped with a variety of such channels, each with a transmit power amplifier and one Multiple directional antenna is connected. The invention used in combining network, like a butler matrix, around the multitude of power amplifiers with the multi-directional to connect the beam antenna so that each amplifier has one Part of each desired beam signal is amplified instead of that each amplifier is designed to be only one to amplify the desired beam signal.

Im Gegensatz zu dem Stand der Technik wird eine inverse Butler-Kombinationsvorrichtung an der ersten Bodenstation benutzt, um gewichtete Summen der gewünschten Strahlsignale für das Antworten zu bilden, wobei die Leistungsverstärker benutzt werden. Dies hat zwei Vorteile gegenüber dem Verfahren des Standes der Technik des Anordnens der inversen Butler-Matrix in dem Satelliten; als erstes kann die dynamische Neuzuweisung von Leistung zwischen Antennenstrahlen ohne große Änderungen in den entsprechenden Zubringerverbindungssignalen erreicht werden; als zweites kann die Vorabverzerrung von Signalen, die auf den Zubringerverbindungen gesendet werden, verwendet werden, um teilweise die Verzerrung in zugeordneten Antwortgerät-Kanal-Leistungsverstärkern zu kompensieren.In contrast to the prior art, an inverse Butler combination device at the first ground station used to get weighted sums of the desired beam signals for the answer to form, taking the power amplifier to be used. This has two advantages over the process the prior art of arranging the inverse Butler matrix in the satellite; first, the dynamic Reassignment of power between antenna beams without much Changes in the corresponding feeder connection signals be achieved; second, the pre-distortion of  Signals sent on the feeder connections used to partially map the distortion in Compensator to compensate for channel power amplifiers.

Zusätzliche Vorteile werden bei der bevorzugten Implementie­ rung durch Verwendung einer größeren Anzahl von Zubringer­ verbindungen und entsprechenden Antwortgeräten und -kanälen und Leistungsverstärkern als der Anzahl von Antennenstrahlen gegeben, was somit einen Grad an Redundanz gegen Fehler bietet. Das letztere ermöglicht es auch, daß Verzerrungspro­ dukte in Richtung auf die unbenutzten Butler-Matrix-Aus­ gangsports gerichtet werden, die in belanglosen Lasten enden und nicht mit Antennenstrahlen verbunden sind.Additional benefits are seen in the preferred implementation by using a larger number of feeders connections and corresponding answering devices and channels and power amplifiers as the number of antenna beams given what a degree of redundancy against errors offers. The latter also enables distortion pro products towards the unused Butler Matrix outputs gangsports that end in trivial loads and are not connected to antenna beams.

Das Vermögen, Wärme aus einem umlaufenden Satelliten abzu­ strahlen, kann oftmals der vorherrschende Faktor beim Begren­ zen der Kapazität eines Satelliten-Kommunikationssystems sein. Satelliten-Kommunikationssysteme, die so gestaltet sind, daß sie Kommunikation mit einer großen Anzahl mobil er Stationen liefern, sind vom sogenannten Vielfachzugriffstyp und können Frequenzteilungs-Vielfachzugriff, Zeitteilungs-Vielfachzu­ griff, Codeaufteilungs-Vielfachzugriff oder irgendeine Kombination dieser Techniken benutzen. Bei FDMA- oder CDMA-Systemen muß eine große Anzahl von Signalen gleichzeitig abgestrahlt werden, was zu dem Problem der Kreuzmodulation in den Sendern führt. Bei TDMA-Signalen wird eine Rahmenzeitdauer in Zeitschlitze aufgeteilt, und jedes Signal besetzt einen Zeitschlitz. Somit ist es in einem reinen TDMA-System nicht notwendig, daß viele Signale gleichzeitig abgestrahlt werden, und effizient arbeitende Konstantamplituden-Sender können verwendet werden. In der Praxis jedoch erfordert ein Fehlen eines verfügbaren Frequenzspektrums, daß ein viertes Vielfach­ zugriffsverfahren ebenfalls benutzt wird, das Raumteilungs-Viel­ fachzugriff (SDMA) oder "Frequenzneunutzung" genannt wird. Frequenzneunutzung ist die wohlbekannte Technik für zellulare Funktelefone des Aufteilens der Erde in Zellen und des Ermög­ lichens, daß Zellen, die ausreichend getrennt sind, dieselben Frequenzen benutzen. Selbst wenn somit ein Satellitensystem reines TDMA innerhalb jeder Zelle benutzt, kann es SDMA benutzen müssen, um zu erlauben, daß andere Zellen dieselbe Frequenz verwenden; somit endet der Satellit schließlich dabei, daß er verschiedene Signale zur selben Zeit in unter­ schiedlichen Richtungen aussenden muß. Die oben beschriebene Erfindung kann benutzt werden, um zu ermöglichen, daß eine phasengesteuerte Anordnung von Antennenelementen mit zugeord­ neten wirksamen Klasse C-Leistungsverstärkern eine Anzahl von TDMA-Signalen für die sofortige Abstrahlung in unterschied­ liche Richtungen erzeugt. Die Menge an Richtungen kann sich von einem Zeitschlitz zu dem nächsten ändern, wie es in der US-Patentanmeldung Nr. 08/179,953 mit dem Titel "A Cellu­ lar/Satellite Communications System With Improved Frequency Re-use (Ein Zellular/Satelliten-Kommunikationssystem mit verbesserter Frequenzneunutzung)" offenbart ist. Der Gesamt­ wirkungsgrad einer solchen erfinderischen Anordnung, ausge­ drückt in Größen der Umwandlung von Gleichstromenergie von einer Solaranordnung oder einer Batterie in nützliche abge­ strahlte Signalenergie dürfte nicht größer sein, als wenn eine Anordnung des Standes der Technik mit Verwendung von Linear­ verstärkern benutzt worden ist. Jedoch zeigt sich die fehlende Effizienz weniger in Größen der Wärmedissipation und statt des­ sen als die schadlose Abstrahlung von Funkenergie in Form von Kreuzmodulationsprodukten in den Raum. Als Alternative kann die Kreuzmodulation der hierin beschriebenen Rückgewinnungs­ prozedur für verlorene Energie unterworfen werden.The ability to emit heat from an orbiting satellite radiate can often be the predominant factor in limiting zen the capacity of a satellite communication system. Satellite communication systems that are designed so that they communicate with a large number of mobile stations deliver, are of the so-called multiple access type and can Frequency division multiple access, time division multiple access handle, code split multiple access or any Use a combination of these techniques. With FDMA or CDMA systems must have a large number of signals at the same time be emitted, leading to the problem of cross modulation in leads the transmitters. For TDMA signals there is a frame period divided into time slots and each signal occupies one Time slot. So it is not in a pure TDMA system necessary that many signals are emitted at the same time, and efficient constant amplitude transmitters be used. In practice, however, it requires an absence of an available frequency spectrum that a fourth multiple access method is also used, the space sharing lot subject access (SDMA) or "frequency reuse" is called. Frequency reuse is the well known technique for cellular Radiotelephones of dividing the earth into cells and enabling  Lichens that cells that are sufficiently separated are the same Use frequencies. Even if it is a satellite system If pure TDMA is used within each cell, it can be SDMA must use to allow other cells to use the same Use frequency; thus the satellite finally ends doing that he was taking different signals at the same time in under must send out in different directions. The one described above Invention can be used to enable a phase-controlled arrangement of antenna elements with assigned effective class C power amplifiers a number of TDMA signals for immediate radiation in different generated directions. The amount of directions can vary change from one time slot to the next as in the U.S. Patent Application No. 08 / 179,953 entitled "A Cellu lar / Satellite Communications System With Improved Frequency Re-use (A cellular / satellite communication system with improved frequency reuse) ". The total efficiency of such an inventive arrangement, out expresses in quantities of conversion of direct current energy a solar array or a battery in useful abge radiated signal energy should not be greater than if one Prior art arrangement using linear amplifiers has been used. However, the missing one shows up Efficiency less in terms of heat dissipation and instead of than the harmless radiation of radio energy in the form of Cross modulation products in the room. As an alternative you can cross-modulation of the recovery described herein procedure for lost energy.

TDMA ist eine bevorzugte Wahl für ein solches Antwortgerät, da ein Kommunikationssystem oftmals weniger als 100% belastet ist. In dem TDMA-Fall wird das erfindungsgemäße Antwortgerät mit einem maximalen Wirkungsgrad für aktive Zeitschlitze betrieben und wird für Zeitschlitze abgeschaltet, die gegen­ wärtig nicht benutzt werden. Um dies zu erreichen, wird der Verkehr bevorzugt sortiert, damit er soweit wie möglich auf allen Strahlen denselben aktiven Zeitschlitz verwendet, was sicherstellt, daß dieselben Zeitschlitze auf jedem Strahl nicht aktiv sind. Die gesamte Antwortgerätanordnung kann dann für Zeitschlitze in der Leistung heruntergefahren werden, die bei allen Strahlen nicht aktiv sind. Für Zeitschlitze, die auf vielen, jedoch nicht auf allen Strahlen inaktiv sind, kann es effizient sein, nur bestimmte Anordnungselemente in der Lei­ stung hinunterzufahren und vorzusehen, daß die anderen bei maximaler Ausgabe betrieben werden, um die anderen Strahlen zu unterstützen, was somit die Wärmedissipation auf ein Minimum reduziert.TDMA is a preferred choice for such a responder because a communication system is often less than 100% loaded is. In the TDMA case, the responder according to the invention with maximum efficiency for active time slots operated and is switched off for time slots that against are not currently being used. To achieve this, the Traffic is preferably sorted so that it gets as far as possible  all rays use the same active time slot, which ensures that the same time slots on each beam are not active. The entire transponder arrangement can then for time slots in the power that are shut down are not active for all beams. For time slots on many, but not inactive on all rays, it can be efficient, only certain arrangement elements in the lei to go down and make sure that the others do maximum output to be operated to the other rays support, thus reducing heat dissipation to a minimum reduced.

In ihrer einfachsten Form kann dieser Vorteil der vorliegenden Erfindung erhalten werden, indem die Anordnung der Fig. 11 benutzt wird. Ein Paar effizienter Konstantamplituden-Lei­ stungsverstärker 122 und 124 verstärkt Signale, die entweder von dem Treiberverteiler 120 erzeugt oder getrennt von dem Boden über zwei kohärente Zubringerverbindungen erhalten worden sind. Eine Hybridverbindung 126 kombiniert die Aus­ gangssignale aus den Leistungsverstärkern, um ein Summensignal und ein Differenzsignal zu erzeugen. Die Treibersignale können so vorgesehen sein, daß entweder das Summen- oder das Differenzsignal das gewünschte Signal ist. In Fig. 11 ist das Summensignal gewünscht und wird mit einer Antenne 130, so wie einem Hornstrahler, verbunden, die das gewünschte Zielgebiet bestrahlt, d. h. die Erde. Das Differenzsignal enthält dann unerwünschte Kreuzmodulationsprodukte. Bei Systemen des Standes der Technik ist das Differenzsignal in einer belanglo­ sen Last als Wärme dissipiert worden. Die vorliegende Erfin­ dung jedoch liefert maximale Wärmereduktion, indem statt dessen die verlorene Energie in den Raum abgestrahlt wird, durch Verwendung einer getrennten Richtungsantenne 128, die weg von der Erde zeigt. Die einfachste Form der Erfindung kann natürlich in einer offensichtlichen Weise auf Vielkanal-Ant­ wortgeräte erweitert werden, die viele Strahlen haben, die auf die Erde zeigen, und Dissipationsstrahlen für verlorene Energie, die weg von der Erde zeigen. Als Alternative kann das Differenzsignal gleichgerichtet werden, wobei der erfindungs­ gemäße Gleichrichter der Fig. 18 oder 19 verwendet wird, und die verlorene Energie kann zu der Batterie zurückgeführt werden. Alle solche Anordnungen werden als im Gedanken und Rahmen der vorliegenden Erfindung, wie sie durch die folgenden Ansprüche beschrieben ist, befindlich betrachtet.In its simplest form, this advantage of the present invention can be obtained using the arrangement of FIG. 11. A pair of efficient constant amplitude power amplifiers 122 and 124 amplify signals that are either generated by driver distributor 120 or obtained separately from the ground via two coherent feeder connections. A hybrid connection 126 combines the output signals from the power amplifiers to generate a sum signal and a difference signal. The driver signals can be provided so that either the sum or the difference signal is the desired signal. In Fig. 11, the sum signal is desired and is connected to an antenna 130 , such as a horn, which irradiates the desired target area, ie the earth. The difference signal then contains undesired cross-modulation products. In systems of the prior art, the difference signal has been dissipated as heat in an irrelevant load. However, the present invention provides maximum heat reduction by instead radiating the lost energy into the room by using a separate directional antenna 128 pointing away from the earth. The simplest form of the invention can of course be extended in an obvious manner to multichannel response devices that have many rays that point to the earth and dissipation rays for lost energy that point away from the earth. As an alternative, the differential signal can be rectified using the rectifier according to the invention of Fig. 18 or 19, and the lost energy can be returned to the battery. All such arrangements are considered to be within the spirit and scope of the present invention as described by the following claims.

Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft das Rückgewinnen von verlorener Energie, die in einem Leistungsverstärker erzeugt worden ist. In Fig. 12 ist ein Leistungsverstärker 140 durch einen Isolator/Zirkulator 141 und einen optionalen Sendefilter 142 an eine Antenne 143 gekoppelt. In Duplexsystemen, die gleichzeitige Sendung und Empfang auf unterschiedlichen Frequenzen erfordern, kann der Sendefilter einen Teil des Antennen-Duplexfilters bilden, wobei der andere Teil des Filters 144 dem Empfänger zugeordnet ist. Bei Nicht-Duplex-Systemen, so wie den Zeitteilungs-Du­ plex-/Zeitteilungs-Vielfachzugriffssystemen oder einfach bei Wechselsprechsystemen, braucht dies kein Duplexfilter zu sein, sondern statt dessen ein Sende/Empfangs-Antennenschalter. Die vorliegende Erfindung ist auf beide diese Konfigurationen anwendbar. Bei der vorliegenden Erfindung wird die belanglose Last, die normalerweise mit dem Port für reflektierte Leistung eines Zirkulators verbunden ist, durch einen Gleichrichter 145 ersetzt. Der Gleichrichter 145 wandelt Wechselstrom-Funkfre­ quenzenergie in einen Gleichstrom um, der dann zur Batterie oder Energiequelle zurückgeführt wird, die den Sender mit Energie versorgt. Wenn der Wirkungsgrad des Senders E1 ist und der Wirkungsgrad des Gleichrichter E2 ist, dann wird ein Bruchteil E1·E2 der Gesamtenergie in dem Fall zurückgewonnen werden, wenn die Antenne vollständig fehlangepaßt ist, wobei die gesamte gesendete Leistung reflektiert wird, die ihr zugeführt worden ist. Der Bruchteil E1·E2 kann natürlich niemals größer als Eins sein. In dem Fall, daß die Antenne einen Bruchteil R der eingespeisten Leistung reflektiert, wird der letztendliche Energieverbrauch um den Faktor 1-R·ER1·E2 reduziert werden. Wenn zum Beispiel R = 10%, El = 55% und E2 = 70% ist, wird der Batterieverbrauch um 3,85% reduziert, was ein beträchtlicher Einsparungsbetrag ist. Wenn die effek­ tive Energie als das Verhältnis der Leistung, die tatsächlich von der Antenne abgestrahlt wird, zu dem letztendlichen Energieverbrauch berechnet wird, werden die Wirkungsgradkurven mit und ohne Verwendung der vorliegenden Erfindung wie in Fig. 13 gezeichnet. Fig. 13 zeigt, daß der effektive Wirkungsgrad weniger auf Antennenfehlanpassung empfindlich ist, wenn die vorliegende Erfindung benutzt wird. Fig. 14 zeigt die Prozentanteile der erhöhten Sprechzeit durch Verwenden der vorliegenden Erfindung als eine Funktion des Prozentanteils der von der Antenne reflektierten Energie.Another embodiment of the present invention relates to recovering lost energy generated in a power amplifier. In Fig. 12, a power amplifier 140 by an isolator / circulator 141, and an optional transmit filter 142 is coupled to an antenna 143rd In duplex systems that require simultaneous transmission and reception on different frequencies, the transmission filter can form part of the antenna duplex filter, the other part of filter 144 being associated with the receiver. With non-duplex systems, such as the time division duplex / time division multiple access systems or simply with intercom systems, this need not be a duplex filter, but instead a transmit / receive antenna switch. The present invention is applicable to both of these configurations. In the present invention, the trivial load that is normally connected to the circulator's reflected power port is replaced by a rectifier 145 . Rectifier 145 converts AC radio frequency energy to DC, which is then returned to the battery or power source that provides power to the transmitter. If the efficiency of the transmitter is E1 and the efficiency of the rectifier is E2, then a fraction E1 · E2 of the total energy will be recovered in the case when the antenna is completely mismatched, reflecting all of the transmitted power that has been applied to it . The fraction E1 · E2 can of course never be greater than one. In the event that the antenna reflects a fraction R of the input power, the final energy consumption will be reduced by the factor 1-R · ER1 · E2. For example, if R = 10%, El = 55% and E2 = 70%, the battery consumption will be reduced by 3.85%, which is a considerable saving. When the effective energy is calculated as the ratio of the power actually radiated from the antenna to the final energy consumption, the efficiency curves with and without using the present invention are drawn as in FIG. 13. Figure 13 shows that the effective efficiency is less sensitive to antenna mismatch when the present invention is used. Fig. 14 shows the percentage of increased talk time indicated by using the present invention as a function of the percentage of reflected energy from the antenna.

Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 15 veranschaulicht. Zwei ähnliche Leistungsverstärker­ stufen 150 und 152 werden kombiniert, wobei ein 3 dB-Richtungs­ koppler 154 verwendet wird, um die Summe ihrer Ausgangslei­ stungen an der Antenne 156 zu erhalten. Ein unerwünschtes Differenzsignal wird erzeugt, das, anstatt daß es in einer belanglosen Last wie in Fig. 2 dissipiert wird, in einen Gleichstrom in dem Gleichrichter 158 umgewandelt wird, und der Strom wird zu der Batterie oder Energiequelle zurückgeführt, die die Verstärker versorgt. Dieselben Kurven, die in den Fig. 13 und 14 veranschaulicht sind, finden auf diese Ausführungsform gleichermaßen Anwendung.Another embodiment of the present invention is illustrated in FIG. 15. Two similar power amplifier stages 150 and 152 are combined using a 3 dB directional coupler 154 to obtain the sum of their output powers on antenna 156 . An unwanted differential signal is generated which, instead of being dissipated in an insignificant load as in Fig. 2, is converted to a direct current in the rectifier 158 and the current is returned to the battery or power source that powers the amplifiers. The same curves illustrated in Figures 13 and 14 apply equally to this embodiment.

Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in Verbindung mit der gesteuerten Linearisierung (Feed-Forward-Line­ arisierung) der Leistungsverstärker veranschaulicht. Gesteuerte Linearisierung wird verwendet, um die Linearität gegenüber dem zu verbessern, was mit einfachen Verstärkern erreichbar ist, oder um einen verbesserten Wirkungsgrad für eine gegebene Linearität zu erhalten. Ein gesteuerter Verstär­ ker mit verbessertem Wirkungsgrad ist in Fig. 16 veranschau­ licht, wobei der Hauptverstärker 160 ein Klasse C-Verstärker sein kann, der ein Konstantamplitudensignal erzeugt. Wenn momentan eine höhere Amplitude benötigt wird, erzeugt ein Fehlerverstärker 162 ein Ausgangssignal, das zu dem Ausgangs­ signal des Klasse C-Verstärkers 160 in einem Richtungskoppler 164 addiert wird. Wenn momentan eine geringe Amplitude gewünscht wird, wird die Phase des Fehlersignals umgekehrt, was bewirkt, daß das Fehlersignal an dem Hauptausgang 166 in dem Richtungskoppler 164 subtrahiert wird, wobei der Pegel des Differenzsignals 168 erhöht wird. Normalerweise wird die Energie in dem Differenzsignal in einer belanglosen Last dissipiert werden und verloren sein. Jedoch verwendet die vorliegende Erfindung einen Gleichrichter 170, um das Diffe­ renzsignal in einen Gleichstrom umzuwandeln, der zu der Batterie zurückgeführt wird, so daß die Energie wiedergewonnen wird. Die Größe des Fehlerverstärkers 162 in bezug auf den Hauptverstärker 160 und die Auswahl des Kopplungsverhältnisses des Richtungskopplers 164 für den maximalen Gesamtwirkungsgrad muß mit der Kenntnis der Signalamplitudenstatistik durchge­ führt werden.Another embodiment of the present invention is illustrated in connection with the controlled linearization (feed-forward-line arization) of the power amplifiers. Controlled linearization is used to improve linearity over what can be achieved with simple amplifiers, or to obtain improved efficiency for a given linearity. A controlled amplifier with improved efficiency is illustrated in FIG. 16, and the main amplifier 160 may be a class C amplifier that generates a constant amplitude signal. If a higher amplitude is currently required, an error amplifier 162 generates an output signal which is added to the output signal of the class C amplifier 160 in a directional coupler 164 . If a low amplitude is currently desired, the phase of the error signal is reversed, causing the error signal at the main output 166 to be subtracted in the directional coupler 164 , increasing the level of the difference signal 168 . Normally, the energy in the differential signal will dissipate and be lost in an insignificant load. However, the present invention uses a rectifier 170 to convert the differential signal into a direct current that is returned to the battery so that the energy is recovered. The size of the error amplifier 162 with respect to the main amplifier 160 and the selection of the coupling ratio of the directional coupler 164 for the maximum overall efficiency must be carried out with the knowledge of the signal amplitude statistics.

Ohne die vorliegende Erfindung ist der Wirkungsgrad gegeben durch:Without the present invention, the efficiency is given by:

wobei
k der Spannungskopplungsfaktor des Richtungskopplers 164 ist,
Ec der Wirkungsgrad des Verstärkers 160 ist,
EL der Wirkungsgrad des Verstärkers 162 bei seiner maximalen Ausgangsamplitude Bpk ist,
A die Konstantsignalamplitude ist, die von dem Verstärker 160 erzeugt wird,
B die Differenz zwischen A und der gewünschten Ausgangssignal Wellenform ist, die von dem Verstärker 162 beigetragen werden muß,
Bpk die Spitzenamplitude der Signal-Wellenform B ist, und das Überstreichen den Mittelwert über der Zeit bedeutet.
in which
k is the voltage coupling factor of the directional coupler 164 ,
Ec is the efficiency of amplifier 160
EL is the efficiency of amplifier 162 at its maximum output amplitude Bpk,
A is the constant signal amplitude generated by amplifier 160
B is the difference between A and the desired output signal waveform that must be contributed by amplifier 162 ,
Bpk is the peak amplitude of signal waveform B, and the sweep means the mean over time.

Wenn die vorliegende Erfindung verwendet wird, ist der effektive Wirkungsgrad gegeben durch:When the present invention is used, the effective efficiency given by:

wobei R der Wirkungsgrad des Gleichrichters ist und D die Differenz ist, die gegeben ist durchwhere R is the efficiency of the rectifier and D is the Difference is given by

D = k(A+B)-B/k.D = k (A + B) -B / k.

Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft das Rückgewinnen von verlorener Energie in Hochlei­ stungs-Basisstation-Sendern für Vielfachträgerbetrieb. Wenn gefordert wird, daß eine zellulare Basisstation viele Unter­ haltungen mit mobilen Stationen auf unterschiedlichen Frequen­ zen unterstützt, ist die erste Auswahl für die Sendergestal­ tung die zwischen einem einzigen Hochleistungs-Vielträger-Lei­ stungsverstärker und einer Vielfalt von Niederleistungs- Einzelträger-Verstärkern. Der Vielträger-Verstärker muß linear sein und ist sehr uneffizient wegen des hohen Spitzen-Zu- Mittel-Verhältnisses des zusammengesetzten Vielträgersignals. In dem Fall, daß die gesteuerte Linearisierung verwendet wird, kann die vorliegende Erfindung benutzt werden, um verlorene Energie aus dem Differenzport eines Ausgangskopplers rückzuge­ winnen.Another embodiment of the present invention concerns the recovery of lost energy in Hochlei base station transmitters for multi-carrier operation. If it is required that a cellular base station has many sub positions with mobile stations on different frequencies Zen supported is the first choice for the transmitter design between a single high-performance multi-carrier line power amplifiers and a variety of low power Single carrier amplifiers. The multi-carrier amplifier must be linear and is very inefficient because of the high peak Average ratio of the composite multi-carrier signal. In the event that the controlled linearization is used, the present invention can be used to recover lost Withdraw energy from the differential port of an output coupler win.

Wenn ein Einzelträger-Verstärker-Ansatz gewählt wird, muß eine Einrichtung zur Verfügung gestellt werden, um die Vielzahl von Verstärkern mit der Antenne zu verbinden. Vielfache Antennen sind nicht günstig, da sie eher groß und teuer sind und viel Bodenfläche benötigen. Ein Weg, Vielfachverstärker mit der Antenne zu koppeln, ist es, einen Vielkopplungsfilter zu verwenden, der Frequenzselektivität benutzt, um die unter­ schiedlichen Verstärker voneinander zu isolieren. Vielkopp­ lungsfilter sind groß und teuer und sind nur machbar, wenn der Frequenzunterschied zwischen den Vielfachträgern nicht zu klein ist. Die Alternative ist es, dissipatives Kombinieren zu verwenden, bei dem Verstärker in Paaren kombiniert werden, wobei Hybridkoppler oder Richtungskoppler benutzt werden, die im wesentlichen Summen- und Differenznetzwerke sind. Bei Verwenden dissipativen Kombinierens für zwei Signale wird zum Beispiel ein Leistungsverstärker der Leistung 2P für ein erstes Signal und ein zweiter Leistungsverstärker der Aus­ gangsleistung 2P für ein zweites Signal verwendet. Die Ausgaben der beiden Leistungsverstärker werden dann unter Verwendung eines 3 dB-Kopplers kombiniert. Der Koppler erlaubt es, daß die Hälfte der Leistung jedes Leistungsverstärkers, d. h. P von jedem Leistungsverstärker, die Antenne erreicht, während die andere Hälfte normalerweise in einer belanglosen Last dissipiert wird. Im allgemeinen erfordert das dissipative Kombinieren von N Signalen, daß jedes Signal auf eine Leistung verstärkt wird, die das N-fache der gewünschten Leistung P beträgt, so daß die Gesamtleistung aller N Verstärker N×NP ist, wobei nur NP (P von jedem Verstärker) die Antenne erreicht. Wenn N eine Potenz von 2 ist, ist der dissipative Kombinierer ein binärer Baum, der Paare von Signalen kombi­ niert und dann Paare von Paaren usw. bis zur endgültigen Ausgabe. Jedes Paar-kombinierende Netzwerk kann ein 3 dB-Koppler sein.If a single carrier amplifier approach is chosen, one Facility to be made available to the variety of Connect amplifiers to the antenna. Multiple antennas are not cheap because they are rather big and expensive and a lot Need floor space. One way multiple amplifiers with the To couple antenna, is to use a multi-coupling filter use the frequency selectivity used to the under  isolate different amplifiers. Vielkopp Lung filters are large and expensive and are only feasible if the Frequency difference between the multiple carriers does not increase is small. The alternative is to combine dissipative use, where amplifiers are combined in pairs, using hybrid couplers or directional couplers that are essentially sum and difference networks. At Using dissipative combining for two signals is used Example of a 2P power amplifier for a first signal and a second power amplifier the off gear power 2P used for a second signal. The Outputs of the two power amplifiers are then under Combined using a 3 dB coupler. The coupler allows it that half the power of each power amplifier, d. H. P from any power amplifier that reaches the antenna while the other half is usually in an insignificant Load is dissipated. Generally this requires dissipative Combine N signals that each signal has a power is amplified, which is N times the desired power P is, so that the total power of all N amplifiers N × NP where only NP (P from each amplifier) is the antenna reached. If N is a power of 2, it is dissipative A binary tree combiner that combines pairs of signals and then pairs of pairs, etc. until the final Output. Each pair-combining network can be one 3 dB coupler.

Bei jedem Koppler wird die Hälfte der Leistung in ein Summen­ signal ausgezogen und zu dem nächsten Koppler oder dem endgültigen Ausgang geleitet, während die andere Hälfte normalerweise in einer belanglosen Last verlorengeht. Somit wird die Hälfte der Gesamtleistung beim Kombinieren zweier Träger verschwendet, 3/4 der Gesamtleistung wird beim Kombi­ nieren von vier Trägern verschwendet, und im allgemeinen wird ein Bruchteil von (N-1)/N der Gesamtleistung verschwendet, wenn N Träger kombiniert werden. Indem die vorliegende Erfindung benutzt wird, wird diese normalerweise verlorene Leistung zumindest in dem Ausmaß des Gleichrichterwirkungs­ grades R wiedergewonnen. Somit wird, anstatt daß der letztend­ liche Wirkungsgrad nur E/N ist, wobei E der Wirkungsgrad eines Einzelträger-Leistungsverstärkers ist, der effektive Wirkungs­ grad E/(N-(N-1)E·R). Zum Beispiel wird, wenn E = 60% und R = 70%, der effektive Wirkungsgrad gegenüber N in Fig. 17 mit und ohne die vorliegende Erfindung aufgetragen. Die Figur veranschaulicht, daß der Wirkungsgrad um einen Faktor von mehr als 1,5 durch Verwenden der vorliegenden Erfindung verbessert werden kann.With each coupler, half of the power is extracted into a sum signal and passed to the next coupler or the final output, while the other half is normally lost in an irrelevant load. Thus, half of the total power is wasted when combining two beams, 3/4 of the total power is wasted when combining four beams, and generally a fraction of (N-1) / N of total power is wasted when N beams are combined. By using the present invention, this normally lost power is recovered at least to the extent of rectifier efficiency R. Thus, instead of the final efficiency being only E / N, where E is the efficiency of a single carrier power amplifier, the effective efficiency is E / (N- (N-1) E · R). For example, when E = 60% and R = 70%, the effective efficiency versus N in Figure 17 is plotted with and without the present invention. The figure illustrates that efficiency can be improved by a factor of more than 1.5 using the present invention.

Bei Vielträger-Sendern ist es im allgemeinen gewünscht, die Erzeugung unerwünschter Frequenzkomponenten zu minimieren, die durch Kreuzmodulation zwischen den Trägerfrequenzen hervorge­ rufen werden. Diese Komponenten treten an Frequenzen so wie 2f1-f2 oder 2f2-f1 auf, wenn die Hybridkoppler nicht perfekt den Sender auf f1 von dem Sender auf f2 isolieren. Jedoch kann das Einschließen eines Gleichrichters auf dem Differenzport des Kopplers, wenn keine Sorgfalt getätigt wird, stark zu der Erzeugung von Kreuzmodulationskomponenten beitragen. Dieses Problem bezieht sich auf das allgemeinere Problem, wie ein Gleichrichter erzeugt werden soll, der Energie von einer Wechselspannungsquelle mit variabler Spannung auf eine feste Gleichspannung übertragen soll. Natürlich ist es eine Lösung, die verwendet werden kann, einen Regulator einzuschalten, bevorzugt einer vom Pulsbreitenmodulationstyp, d. h. Schalt­ modustyp, zwischen dem variablen Gleichspannungsausgang des Verstärkers und der festen Spannung, an die er angeschlossen werden soll. Jedoch ist eine alternative und neue Lösung unten offenbart, die keine aktive Schaltung verwendet.In the case of multi-carrier transmitters, it is generally desired that Minimize generation of unwanted frequency components that by cross-modulation between the carrier frequencies will call. These components occur at frequencies like 2f1-f2 or 2f2-f1 on if the hybrid coupler is not perfect Isolate the transmitter on f1 from the transmitter on f2. However, can including a rectifier on the differential port of the coupler, if no care is taken, strongly to that Generation of cross modulation components contribute. This Problem refers to the more general problem, such as a Rectifier to be generated from the energy of one AC voltage source with variable voltage on a fixed DC voltage should transmit. Of course it's a solution that can be used to turn on a regulator, preferably one of the pulse width modulation type, i.e. H. Switching mode type, between the variable DC voltage output of the Amplifier and the fixed voltage to which it is connected shall be. However, an alternative and new solution is below which does not use an active circuit.

Fig. 18 veranschaulicht eine gleichrichtende Schaltung mit breitem dynamischen Bereich mit einer Kaskade von Dioden-Gleich­ richterstufen, wobei jede Stufe aus einem Quadraturkopp­ ler besteht, der ein Paar identischer Dioden-Gleichrichter treibt, und bevorzugt Vollwellen-Gleichrichter. Ein Quadratur­ koppler hat die Eigenschaft, daß, wenn er mit zwei identischen Last-Impedanzen endet, jegliche Energie, die von einer Last- Impedanzen-Fehlanpassung reflektiert wird, auf den sogenannten isolierten Port ausgegeben wird und nicht zu der Quelle zurückgeführt wird. Die Wechselstrom-Last-Impedanz, die von jedem Vollwellengleichrichter gezeigt wird, ist tatsächlich gleich der Gleichstrom-Last-Impedanz, die wiederum gleich der Ausgangsspannung ist, d. h. der festen Zufuhrspannung, zu der die gleichgerichtete Energie zurückgeführt werden soll, geteilt durch den gleichgerichteten Strom. Da der gleich­ gerichtete Strom sich mit der Wechselstrom-Signalamplitude ändert, während die Ausgangsspannung auf einen festen Wert gezwungen ist, stellt der Gleichrichter eine variable Last-Impedanz dar, die daher nicht zu der Quelle paßt, was Ineffi­ zienz und Kreuzmodulation verursacht. Jedoch wird bei der neuen Konfiguration, die in Fig. 18 veranschaulicht ist, die reflektierte Leistung, wenn die Gleichrichterlast von einer perfekten Anpassung abweicht, zu dem isolierten Port übertra­ gen und nicht zu der Quelle zurückgeführt. Als ein Ergebnis hat diese Energie eine zweite Gelegenheit, in der zweiten Gleichrichterstufe zurückgewonnen zu werden, und so weiter. Indem jede Gleichrichterstufe so geschaltet wird, daß sie auf dem Pegel der Restleistung effizient ist, die ihr von einer vorangehenden Stufe zugeführt wird, ist die letztendliche Reflexionswirkung der Kaskade von Verstärkern das Produkt der der einzelnen Stufen, wobei sichergestellt wird, daß an allen in Frage stehenden Leistungspegel der Quelle wenig Energie reflektiert wird und daß die große Mehrheit gleichgerichtet und auf den Festspannungspegel überführt wird. Diese neue Gleichrichterschaltung paßt somit eine Wechselstromquelle mit variabler Spannung auf eine feste Gleichspannung ohne die Verwendung aktiver Regulatoren an. Fig. 18 illustrates a rectifying circuit with a wide dynamic range with a cascade of diode rectifier stages, each stage consists of a quadrature coupler ler, which drives a pair of identical diode rectifiers, and preferably full-wave rectifier. A quadrature coupler has the property that when it ends with two identical load impedances, any energy reflected from a load impedance mismatch is output to the so-called isolated port and is not returned to the source. The AC load impedance shown by each full wave rectifier is actually equal to the DC load impedance, which in turn is equal to the output voltage, i.e. the fixed supply voltage to which the rectified energy is to be returned divided by the rectified current . Since the rectified current changes with the AC signal amplitude while the output voltage is forced to a fixed value, the rectifier is a variable load impedance which therefore does not match the source, causing inefficiency and cross-modulation. However, in the new configuration illustrated in FIG. 18, the reflected power when the rectifier load deviates from a perfect match is transmitted to the isolated port and not returned to the source. As a result, this energy has a second opportunity to be recovered in the second stage rectifier, and so on. By switching each rectifier stage so that it is efficient at the level of residual power supplied to it by a previous stage, the ultimate reflective effect of the cascade of amplifiers is the product of that of the individual stages, ensuring that all are in question standing power level of the source little energy is reflected and that the vast majority is rectified and transferred to the fixed voltage level. This new rectifier circuit thus adapts a variable voltage AC source to a fixed DC voltage without the use of active regulators.

Andere Konstruktionen solcher Gleichrichter können auch gebaut werden. Zum Beispiel ist eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in Fig. 19 veranschaulicht. Eine erste Gleichrichterstufe 200 ist über einen Viertelwellen-Anpaß­ transformator 202 03297 00070 552 001000280000000200012000285910318600040 0002019549357 00004 03178 an das nahe Ende einer Übertragungsleitung 204 geschaltet und ist an die Quellenimpedanz angepaßt. Dieser erste Gleichrichter ist durch Auswahl des Anpaßtransformators 202 so angepaßt, daß er effizient kleine Signale gleichrich­ tet. Für größere Signale zeigt der Gleichrichter eine ver­ ringerte Impedanz, welche sich an der Verbindung von 202 und 204 in eine erhöhte Impedanz übersetzt, wegen der reziproken Impedanztransformation, die von einem Viertelwellen-Transfor­ mator durchgeführt wird. Somit belastet bei größeren Signal­ pegeln der erste Gleichrichter die Übertragungsleitung 204 nicht so sehr. Eine zweite Gleichrichterstufe 206 ist über einen zweiten Viertelwellen-Anpaßtransformator 208 an einen Punkt eine Viertelwellenlänge stromabwärts auf der Übertra­ gungsleitung 204 angebunden. Dieser zweite Verstärker ist so angepaßt, daß er unterhalb der Schwelle der Gleichrichtung für die kleinen Signalpegel liegt, auf die der erste Gleichrichter angepaßt ist. Somit zeigt er eine hohe Impedanz für den zweiten Viertelwellenlängen-Anpaßtransformator 208, die sich in eine niedrige Impedanz an der Verbindung von 208 und 204 übersetzt. Eine Viertelwellenlänge näher an der Quelle bei der Verbindung von 204 und 202 übersetzt sich dieses wieder in eine hohe Impedanz, was somit nicht den Gleichrichter 200 belastet. Als Folge wird die Quellenenergie primär durch den Gleichrichter 200 bei kleinen Signalpegeln absorbiert und primär von dem Gleichrichter 206 bei großen Signalpegeln. Das Prinzip kann durch Hinzufügen weiterer Gleichrichter ausge­ dehnt werden, mit zugeordneten Anpaßtransformatoren, fort­ schreitend bei 1/4-Wellenlängen-Inkrementen die Übertra­ gungsleitung 204 hinab, um eine Gleichrichtervorrichtung zu erzeugen, die Energie aus einer Wechselstromquelle irgendeines Spannungspegels in eine feste Gleichspannung umwandelt. Ein Durchschnittsfachmann wird auch erkennen, daß diskrete Komponentenäquivalente der offenbarten Übertragungsleitung oder Kopplernetzwerke aufgebaut werden kann, ebenso wie Wellenleiterschaltungen oder Schaltungen, die Zirkulatoren benutzen, um dasselbe Ziel zu erreichen, und alle solche Konstruktionen, die die Anpassung einer Wechselspannungsquelle mit variabler Spannung auf einen festen Gleichspannungspegel erreichen, werden so betrachtet, daß sie in den Rahmen der relevanten Erfindung fallen.Other designs of such rectifiers can also be built. For example, another embodiment of the present invention is illustrated in FIG. 19. A first rectifier stage 200 is connected via a quarter-wave transformer 202 03297 00070 552 001000280000000200012000285910318600040 0002019549357 00004 03178 to the near end of a transmission line 204 and is matched to the source impedance. By selecting the matching transformer 202, this first rectifier is adapted to efficiently rectify small signals. For larger signals, the rectifier shows a reduced impedance, which translates into an increased impedance at the connection of 202 and 204 , because of the reciprocal impedance transformation, which is carried out by a quarter-wave transformer. Thus, with a larger signal, the first rectifier does not stress the transmission line 204 so much. A second rectifier stage 206 is connected via a second quarter-wave matching transformer 208 to a point a quarter wavelength downstream on the transmission line 204 . This second amplifier is adapted to be below the rectification threshold for the small signal levels to which the first rectifier is adapted. Thus, it shows a high impedance for the second quarter-wave matching transformer 208 , which translates into a low impedance at the connection of 208 and 204 . A quarter wavelength closer to the source when connecting 204 and 202 translates this back into a high impedance, which therefore does not burden the rectifier 200 . As a result, the source energy is primarily absorbed by rectifier 200 at low signal levels and primarily by rectifier 206 at high signal levels. The principle can be expanded by adding more rectifiers, with associated matching transformers, progressing at 1/4 wavelength increments down transmission line 204 to produce a rectifier device that converts energy from an AC source of any voltage level to a fixed DC voltage. One of ordinary skill in the art will also recognize that discrete component equivalents of the disclosed transmission line or coupler networks can be constructed, as well as waveguide circuits or circuits that use circulators to achieve the same goal, and all such constructions that adapt a variable voltage AC source to a fixed one DC voltage levels are considered to fall within the scope of the relevant invention.

Es wird von den Durchschnittsfachleuten erkannt werden, daß die vorliegende Erfindung in anderen spezifischen Formen verkörpert werden kann, ohne Entfernung vom Gedanken oder wesentlichen Charakter. Die vorliegend offenbarten Ausfüh­ rungsformen werden somit in jeder Hinsicht als veranschauli­ chend und nicht begrenzend betrachtet. Der Umfang der Erfin­ dung ist durch die angefügten Ansprüche anstatt durch die vorangehende Beschreibung angegeben, und alle Änderungen, die in die Bedeutung und Bereiche von Äquivalenzen darin kommen, sollen darin eingeschlossen sein.It will be appreciated by those of ordinary skill in the art that the present invention in other specific forms can be embodied without distance from the thought or essential character. The embodiment disclosed herein Forms of development are thus illustrated in all respects considered and not limiting. The scope of the inven dung is by the appended claims instead of by given previous description, and any changes get into the meaning and range of equivalences in it should be included in it.

Claims (15)

1. Verfahren zum Reduzieren der verlorenen Energie in einem System zum Kommunizieren, in dem eine erste Station mit einer ersten Vielzahl von zweiten Stationen verwendet wird, wobei eine phasengesteuerte Array-Antenne verwen­ det wird, mit den Schritten:
Erzeugen der ersten Vielzahl von Signalen für die Übertragung zu den zweiten Stationen, wobei Funkwellen­ modulation verwendet wird;
Kombinieren der ersten Vielzahl von Signalen, um eine zweite Vielzahl von Signalen zu erzeugen, wobei die kombinieren Signale komplex gewichtete Summen der ersten Vielzahl von Signalen sind, wobei die zweite Vielzahl einer Anzahl von Antennenelementen entspricht, die entlang einer ersten Dimension der phasengesteuerten Anordnung angeordnet sind;
Erzeugen einer dritten Vielzahl von Signalen aus der zweiten Vielzahl von Signalen entsprechend unterschied­ lichen Gruppen von Elementen, die entlang einer zweiten Dimension der phasengesteuerten Anordnung angeordnet sind;
Verstärken der dritten Vielzahl von Signalen, um gewünschte und unerwünschte Signale zu erzeugen; und
Abstrahlen der gewünschten Signale in gewünschte Richtungen und der unerwünschten Signale in andere Richtungen.
1. A method of reducing lost energy in a communication system using a first station with a first plurality of second stations using a phased array antenna, comprising the steps of:
Generating the first plurality of signals for transmission to the second stations using radio wave modulation;
Combining the first plurality of signals to produce a second plurality of signals, the combined signals being complex weighted sums of the first plurality of signals, the second plurality corresponding to a number of antenna elements arranged along a first dimension of the phased array ;
Generating a third plurality of signals from the second plurality of signals corresponding to different groups of elements arranged along a second dimension of the phased array;
Amplifying the third plurality of signals to produce desired and undesired signals; and
Radiate the desired signals in desired directions and the unwanted signals in other directions.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die erste Station ein umlaufender Raumflugkörper ist.2. The method of claim 1, wherein the first station is a orbiting spacecraft. 3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Antenne eine Richtungsantenne ist.3. The method of claim 1, wherein the antenna Directional antenna is. 4. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die Antenne eine Richtungsantenne mit wenigstens einem Richtstrahl ist, der weg von der Erde zeigt.4. The method of claim 2, wherein the antenna Directional antenna with at least one directional beam, that points away from the earth. 5. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die Funkwellen­ modulation die Sprachkodierung, Fehlerkorrekturkodie­ rung, Fehlererfassungskodierung und Zeitteilungs- Multiplex- oder Digital-Modulation umfaßt. 5. The method of claim 2, wherein the radio waves modulation the speech coding, error correction code coding, error detection coding and time division Multiplex or digital modulation includes.   6. Kommunikationssystem, das eine erste Station mit einer ersten Vielzahl von zweiten Stationen unter Verwendung einer phasengesteuerten Array-Antenne verwendet, mit:
einer Signalerzeugereinrichtung zum Erzeugen der ersten Vielzahl von Signalen für die Übertragung zu jeweiligen zweiten Stationen, wobei Funkwellenmodulation verwendet wird;
einer Kombiniereinrichtung zum Erzeugen einer zweiten Vielzahl von kombinierten Signalen, die komplex gewich­ tete Summen der ersten Vielzahl von Signalen sind, wobei die zweite Vielzahl einer Anzahl von Antennen Array-Elementen entspricht, die entlang einer ersten Dimension der phasengesteuerten Anordnung angeordnet sind;
einer Treibersignal-Erzeugereinrichtung zum Erzeugen aus jeder der zweiten Vielzahl von Signalen, einer dritten Vielzahl von Signalen, den unterschiedlichen Gruppen von Elementen entsprechend, die entlang einer zweiten Dimension der phasengesteuerten Anordnung angeordnet sind;
einer Verstärkervorrichtung zum Verstärken der dritten Vielzahl von Signalen, wobei jeweilige Sende-Leistungs­ verstärker verwendet werden, die so angepaßt sind, daß sie Konstantamplitudensignale mit hohem Wirkungsgrad senden; und
einer Antenneneinrichtung, die mit der Verstärkervor­ richtung so verbunden ist, daß erwünschte Signale in gewünschte Richtungen abgestrahlt werden und unerwünsch­ te Signale in andere Richtungen dissipiert werden.
6. A communication system using a first station with a first plurality of second stations using a phased array antenna, with:
a signal generator for generating the first plurality of signals for transmission to respective second stations using radio wave modulation;
a combiner for generating a second plurality of combined signals that are complex weighted sums of the first plurality of signals, the second plurality corresponding to a number of antenna array elements arranged along a first dimension of the phased array;
driver signal generating means for generating from each of the second plurality of signals, a third plurality of signals, corresponding to the different groups of elements arranged along a second dimension of the phased array;
an amplifier device for amplifying the third plurality of signals using respective transmit power amplifiers which are adapted to transmit constant amplitude signals with high efficiency; and
an antenna device which is connected to the amplifier so that desired signals are radiated in desired directions and undesired signals are dissipated in other directions.
7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem die erste Station ein umlaufender Raumflugkörper ist. 7. The method of claim 6, wherein the first station is a orbiting spacecraft.   8. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem die Antenne eine Richtungsantenne ist.8. The method of claim 6, wherein the antenna is a Directional antenna is. 9. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem die Antenne eine Richtungsantenne ist, wobei wenigstens ein Strahl weg von der Erde zeigt.9. The method of claim 6, wherein the antenna Directional antenna is, with at least one beam gone from earth shows. 10. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem die Funkwellen­ modulation Sprachkodierung, Fehlerkorrekturkodierung, Fehlererfassungskodierung und Zeitteilungs-Multiplex- oder Digital-Modulation umfaßt.10. The method according to claim 6, wherein the radio waves modulation speech coding, error correction coding, Error detection coding and time division multiplexing or Includes digital modulation. 11. Kommunikationssystem, welches eine erste Station mit einer ersten Vielzahl von zweiten Stationen verwendet, wobei eine phasengesteuerte Array-Antenne verwendet wird, mit:
einer Signal-Erzeugereinrichtung zum Erzeugen der ersten Vielzahl von Signalen für die Übertragung zu jeweiligen zweiten Stationen, wobei Funkwellenmodulation verwendet wird;
einer Signal-Verarbeitungseinrichtung zum Verarbeiten der ersten Vielzahl von Signalen, um eine zweite Vielzahl von Konstantamplituden-Treibersignalen zu erzeugen;
einer Verstärkervorrichtung zum Verstärken der zweiten Vielzahl von Treibersignalen, wobei Sende-Leistungsver­ stärker verwendet werden, die so angepaßt sind, daß sie Konstantamplitudensignale mit hohem Wirkungsgrad übertragen; und
einer Antenneneinrichtung, die mit der Verstärkervor­ richtung verbunden ist, zum Abstrahlen der leistungsver­ stärkten Signale derart, daß erwünschte Signale in gewünschte Richtungen abgestrahlt werden und unerwünsch­ te Signale in andere Richtungen dissipiert werden.
11. Communication system using a first station with a first plurality of second stations, using a phase controlled array antenna, with:
a signal generator for generating the first plurality of signals for transmission to respective second stations using radio wave modulation;
signal processing means for processing the first plurality of signals to generate a second plurality of constant amplitude drive signals;
an amplifier device for amplifying the second plurality of driver signals using transmit power amplifiers adapted to transmit constant amplitude signals with high efficiency; and
an antenna device which is connected to the amplifier device for radiating the power amplified signals in such a way that desired signals are emitted in desired directions and undesired signals are dissipated in other directions.
12. System nach Anspruch 11, bei dem die erste Station eine Zellular-Funktelefon-Basisstation ist, die mit einem Schaltzentrum verbunden ist.12. The system of claim 11, wherein the first station is a Cellular radiotelephone base station is one with a Switching center is connected. 13. System nach Anspruch 11, bei dem die zweiten Stationen bewegliche oder tragbare drahtlose Telefone sind.13. The system of claim 11, wherein the second stations are portable or portable wireless phones. 14. System nach Anspruch 11, bei dem die Funkwellenmodula­ tion die Sprachkodierung, Fehlerkorrekturkodierung, Fehlererfassungskodierung und Zeit-Teilungs-Multiplex- oder Digital-Modulation umfaßt.14. The system of claim 11, wherein the radio wave modules tion the speech coding, error correction coding, Error detection coding and time division multiplexing or Includes digital modulation. 15. Satelliten-Kommunikationssystem zum Kommunizieren von wenigstens einer Bodenstation aus über wenigstens einen umlaufenden Satelliten mit einer Vielzahl von mobilen Stationen, mit:
einer Signalerzeugereinrichtung zum Erzeugen einer Vielzahl von Konstantamplitudensignalen in Abhängigkeit von Signalen, von denen gewünscht wird, daß sie zu den mobilen Stationen weitergegeben werden sollen;
einer Leistungsverstärkereinrichtung, dazu ausgelegt, die Konstantamplitudensignale zu verstärken, um er­ wünschte und unerwünschte Signale zu erzeugen; und
einer Antenneneinrichtung, die mit der Leistungsverstär­ kereinrichtung gekoppelt ist, so daß gewünschte Signale in die Richtung der mobilen Stationen und die uner­ wünschten Signale, die durch die Signalerzeuger- und Leistungsverstärkereinrichtung erzeugt worden sind, in andere Richtungen abgestrahlt werden.
15. Satellite communication system for communicating from at least one ground station via at least one orbiting satellite with a plurality of mobile stations, with:
signal generating means for generating a plurality of constant amplitude signals in response to signals which are desired to be relayed to the mobile stations;
a power amplifier device configured to amplify the constant amplitude signals to produce desired and undesired signals; and
an antenna device which is coupled to the power amplifier device so that desired signals are emitted in the direction of the mobile stations and the undesired signals which have been generated by the signal generator and power amplifier device are emitted in other directions.
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