DE3433901C2 - - Google Patents
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03G—CONTROL OF AMPLIFICATION
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- H03G3/20—Automatic control
- H03G3/30—Automatic control in amplifiers having semiconductor devices
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung zur Leistungssteu
erung von Hochfrequenzsendern mittels einer Regelschleife, die
einen steuerbaren Verstärker, einen HF-Leistungsverstärker,
einen Richtkoppler und einen Gleichrichter enthält, dem der aus
gekoppelte Teil der HF-Leistung zugeführt wird und dessen Aus
gangsspannung als Regelgröße mit einer von einem Sollwertgeber
abgegebenen Führungsgröße verglichen und darauf die Regelabwei
chung gebildet wird.
In frequenz-, amplituden- oder phasenwinkelmodulierten Sendern
arbeitet die Sendeendstufe wegen eines möglichst hohen Wirkungs
grades überlicherweise im C-Betrieb. In dieser Betriebsart ergibt
sich für die Sendeendstufe ein nichtlinearer Zusammenhang zwi
schen Ausgangsleistung und Eingangsleistung. Wegen der nichtli
nearen Übertragungskennlinien und deren Inkonstanz, z. B. durch
Temperaturänderung, besteht die Schwierigkeit, die Ausgangslei
stung in weitem Bereich durch einfache Steuerung der Eingangs
leistung definiert einzustellen, vor allem auch dann, wenn zu
sätzlich das Übertragungsverhalten der Ausgangsleistung während
des Einstellvorganges vorbestimmt werden soll beispielsweise zur
Minimierung des nicht erwünschten Störleistungsspektrums.
Die Möglichkeit, zum Erhalt einer definierten Sendeleistungsein
stellung die Kennlinie durch ein entsprechendes Netzwerk in der
Ansteuerschaltung zu linearisieren, hat den Nachteil, daß sich
alle Änderungen in der Sendeendstufe, beispielsweise durch Tem
peratur oder Alterung, auf die Ausgangsleistung auswirken.
Bei Verwendung der Sendeendstufe im C-Betrieb in amplitudenmo
dulierten Hochfrequenzsendern läßt sich eine verzerrungsarme Mo
dulation nur in der Sendeendstufe selbst, zum Beispiel durch
Kollektor- bzw. Anodenmodulation mit Hilfe von aufwendigen
Leistungsmodulationsverstärkern erreichen.
Eine Schaltung der eingangs beschriebenen Art ist im wesentli
chen durch die DE-OS 26 33 200 bekannt. Dabei handelt es sich
um eine Schaltungsanordnung zum Ausgleich des frequenzabhängi
gen Amplitudenfehlers eines abstimmbaren Meßsenders und/oder
Meßempfängers, bei dem der Meßsender und/oder Meßempfänger ein
Entzerrungsnetzwerk enthält, dem eine Gleichspannung mit einer
von der Abstimmfrequenz abhängigen Amplitude zugeführt wird.
Eine die Signalamplitude des Meßsenders bzw. Meßempfängers be
einflussende Stelleinrichtung ist mit der über das Entzerrungs
netzwerk abgeleiteten Gleichspannung beaufschlagt. Die Kennli
nie des Entzerrungsnetzwerkes ist dabei so gewählt, daß eine
Kompensation des Amplitudenfehlers des Meßsenders und/oder Meß
empfängers erfolgt.
Durch die Literaturstelle "Halbleiter-Schaltungstechnik" von
U. Tietze, Ch. Schenk, erschienen im Springer-Verlag, Berlin
1971, Seiten 232, 233 ist die Verwendung von Integratoren in
Regelschleifen bekannt. Ferner ist beispielsweise durch die
EP 58 820 A1 die Verwendung von Richtkopplern in Hochfrequenz
sendern bekannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung anzu
geben, die in einfacher Weise eine Leistungssteuerung und Ampli
tudenmodulation von hochfrequenten Sendern sowie ein störlei
stungsarmes Schalten der Sendeleistung auch außerhalb des Re
gelbereichs ermöglicht.
Diese Aufgabe wird mit einer Schaltung der eingangs beschrie
benen Art gemäß der Erfindung in der Weise gelöst, daß die
Führungsgröße w aus einem Signal für die Sendeleistungseinstel
lung eines an einen Logikteil angeschlossenen Datenbusses ge
bildet wird, das vom Logikteil über einen D/A-Wandler und ein
nachfolgendes Besselfilter an den Punkt A der Zusammenführung
mit der Regelgröße x geführt wird und mit der Regelabweichung
ein als Integrator arbeitender Regelverstärker angesteuert
wird, der einen weiteren Eingang zur Zuführung einer definierten
Spannung z beim Ein- und Ausschalten des Senders aufweist und
dessen Ausgang mit dem steuerbaren Verstärker verbunden ist, und
daß zwischen dem Logikteil und dem Ausgang des Gleichrichters
ein Fensterdiskriminator eingeschaltet ist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Erfindungs
gegenstandes sind in den Unteransprüchen angegeben.
Nachstehend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung
dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Die Figur zeigt im Blockschaltbild die Schaltung zur Leistungs
steuerung. Dabei sind im Übertragungsweg zwischen dem HF-Ein
gang I und dem HF-Ausgang II ein steuerbarer Verstärker V 1, der
auch ein steuerbares Dämpfungsglied sein kann, ein HF-Leistungs
verstärker V 2 und ein Richtkoppler RK in der genannten Reihen
folge angeordnet. Der steuerbare Verstärker V 1, HF-Leistungs
verstärker V 2 und Richtkoppler RK bilden zusammen mit einem im
Nebenzweig angeordneten Gleichrichter G, dem der ausgekoppelte
Teil der HF-Leistung zugeführt wird, die nichtlineare Regel
strecke. Das Ausgangssignal x des Gleichrichters G wird als Re
gelgröße (Istwert) an einem Vergleichspunkt A mit einem Signal w
als Führungsgröße (Sollwert) verglichen und daraus die Regelab
weichung
gebildet, mit der ein als Integrator arbeitender Regelver
stärker IR angesteuert wird. Der Regelverstärker IR weist
einen zweiten Eingang auf zur Zuführung einer definierten
Spannung z. Der Ausgang des Regelverstärkers IR ist mit dem
steuerbaren Verstärker V 1 verbunden.
Die Zuführung des Sollwertes entsprechend der Sendeleistungs
einstellung erfolgt über einen Datenbus, der an eine Logik
L angeschlossen ist, die über einen Digital-Analog-Wandler
D/A und ein Tiefpaßfilter mit Besselcharakteristik BF mit
dem Vergleichspunkt A verbunden ist. Ferner ist die Logik
mit dem zweiten Eingang des Regelverstärkers IR verbunden.
Zwischen der Logik L und dem Ausgang des Gleichrichterele
ments G ist ein Fensterdiskriminator FD eingeschaltet.
Die Logik L weist 4 Eingänge B, C, D, E auf. Die 3 Logik
eingänge B, C, D dienen zur Einstellung der gewünschten
Sendeleistung. Der Logikeingang E dient zum Ein- und Aus
schalten der Sendeendstufe.
Das durch das Tiefpaßfilter bestimmte Übergangsverhalten
der Sendeleistung ist nur im Dynamikbereich der Regelung
möglich. Dieser wird bestimmt durch den begrenzten linearen
und temperaturstabilen Bereich der Gleichrichterschaltung.
Für ein störleistungsarmes Schalten der Sendeleistung auch
außerhalb des Regelbereichs, nämlich beim Ein- und Ausschal
ten der Sendeendstufe, wird das Stellglied über den Ein
gang z und den Integrator IR nach einer e -Funktion gesteu
ert. Zur Erkennung des Regelbereichs dient der Fenster
diskriminator FD, der in Verbindung mit der Logik L den
Eingang z des Regelverstärkers IR ansteuert.
Es wird nun die Wirkungsweise der vorstehend beschriebenen
Schaltung im einzelnen näher erläutert: Der in seiner Ver
stärkung steuerbare Verstärker V 1, HF-Leistungsverstärker V 2,
Richtkoppler RK und der Gleichrichter G sind die nicht
lineare Regelstrecke. Der steuerbare Verstärker V 1 wird
von der Stellgröße y als Ausgangssignal des Regelverstärkers
IR abgesteuert und bildet das Stellglied im Regelkreis. Die
erforderliche Verstärkungsänderung des Stellgliedes ergibt
sich aus dem gewünschten Einstellbereich der Sendeleistung
und der noch zulässigen Sendeleistung im ausgeschalteten
Zustand der Sendeendstufe. Die Ausgangsspannung des Gleich
richters G stellt die Regelgröße x dar. Die Dynamik der
Gleichrichterschaltung bestimmt den durch die Regelung
kontrollierten Einstellbereich der Sendeleistung und kann
durch Temperaturkompensation für einen großen Temperatur
bereich bis auf über 40 dB ausgedehnt werden. Am Vergleichs
punkt A wird die Regelgröße x mit der Führungsgröße w ver
glichen und darauf die Regelabweichung xw gebildet. Mit der
Regelabweichung xw wird der Regelverstärker IR, der als Inte
grator arbeitet, angesteuert. Der Integrator ist erforder
lich, damit außerhalb des Regelbereichs die Änderung der
Stellgröße y nach einer e-Funktion erfolgt. Durch eine
definierte Spannung am zweiten Eingang des Regelverstärkers
IR wird dieser veranlaßt, den steuerbaren Verstärker V 1
auf maximale Dämpfung zu stellen. Dadurch kann, je nach
Schaltungsauslegung, die Ausgangsleistung P A am HF-Ausgang
II um über 70 dB reduziert werden.
Im folgenden wird zunächst der Vorgang des Einschaltens des
Senders erläutert. Die Anfangsbedingung ist dabei so, daß
am Eingang E der Logik L das Signal für Sender "aus" anliegt.
Die Sendeleistungseinstellung an den Logik-Eingängen B, C,
D liegt auf maximaler Leistung. Am zweiten Eingang des Regel
verstärkers IR liegt das Signal z an und der Regelverstärker
IR steuert den steuerbaren Verstärker V 1 auf minimale Ver
stärkung. Es wird nun das Signal für Sendeendstufe "ein"
angelegt. Die Logik L nimmt nun das Signal z zurück und gibt
an den A/D-Wandler das Signal für die kleinste Leistungs
stufe, z. B. -35 dB weiter, obwohl der Befehl für maximale
Leistung anliegt. Der Integrator des Regelverstärkers IR
erhöht die Verstärkung des steuerbaren Verstärkers V 1 so
weit, bis das Signal w = -x ist und somit die kleinste
Leistungsstufe erreicht ist. Wie vorher schon erwähnt,
ändert sich mit Hilfe des Integrators die Ausgangsleistung
vom ausgeschalteten Zustand bis auf -35 dB annähernd nach
einer e-Funktion. Der Fensterdiskriminator FD ist so einge
stellt, daß er nur bei der kleinsten Leistungsstufe ein
Ausgangssignal an die Logik L weitergibt. Dieses Signal
gibt die Sendeleistungsinformation frei, der D/A-Wandler
gibt den Analogwert über das Besselfilter BF, dessen Aus
gangsspannung nach cos 2 verläuft, als neuen Sollwert an
den Regelkreis weiter. Da der Regelkreis eine hohe Ver
stärkung aufweist und sehr schnell ist, folgt er der
Führungsgröße (Sollwert) w und erhöht die Ausgangsspannung
am Schaltungsausgang II nach einem cos2-Verlauf von
-35 dB auf die vorgewählte Ausgangsleistung.
Der Ausschaltvorgang läuft in der Weise ab, daß zunächst
am Eingang E der Logik L das Signal für Sender "aus" ange
legt wird. Die Logik gibt an den D/A-Wandler das Signal
für die kleinste Ausgangsleistung (-35 dB) weiter. Der
analoge Ausgangswert des D/A-Wandlers gelangt über das
Bessel-Filter BF (Ausgangsspannung nach cos2) als neuer
Sollwert an den Regelkreis. Die Ausgangsspannung folgt nun
in umgekehrter Weise der Führungsgröße w nach der cos2-
Funktion, bis die kleinste Leistungsstufe -35 dB erreicht
ist. Nun wird in der Logik L in Verbindung mit dem Aus
gangssignal des Fensterdiskriminators das Signal z für den
Regelverstärker IR gebildet, welches den steuerbaren
Verstärker V 1 auf minimale Verstärkung stellt. Die Aus
gangsspannung ändert sich nun annähernd nach einer
e-Funktion von -35 dB auf -70 dB.
Die erfindungsgemäße Schaltung hat besondere Bedeutung für
Einrichtungen des Mobilfunks. Insbesondere im Bereich von
Ballungszentren ist die Verkehrsdichte sehr hoch, so daß
die einzelnen Funkbereiche mit relativ kleinen Radien
gewählt werden müssen. Dadurch liegen Funkbereiche verschie
dener Funkbereichsgruppen, die mit gleichen Frequenzen
arbeiten, ziemlich dicht beieinander. Zur Verhinderung
gegenseitiger Störung der Funkbereiche soll der Funkver
kehr im Normalfall mit einem relativ niedrigen Leistungs
pegel erfolgen und nur bei jeweiligem Bedarf zur Gewähr
leistung einer guten Nachrichtenverbindung mit seinem Pegel
hochgeregelt werden. Dies erfolgt dann über die jeweilige
Sendeleistungseinstellung.
Um die Störungen benachbarter Kanäle, verursacht durch
das Umschalten der Sendeleistung, sowie das Ein- und Aus
schalten des Senders, möglichst klein zu halten, ist ein
störungsarmes Übergangsverhalten für die Sendeleistungs
änderung erforderlich.
Die erfindungsgemäße Schaltung ist in vorteilhafter Weise
auch zur Amplitudenmodulation verwendbar. In diesem Fall
wird entweder am Vergleichspunkt A das Modulationssignal
unmittelbar oder das codierte Modulationssignal über den
Datenbus zugeführt. Hierbei können gegebenenfalls Schal
tungsteile außerhalb des Regelkreises entfallen.
Claims (4)
1. Schaltung zur Leistungssteuerung von Hochfrequenzsendern
mittels einer Regelschleife, die einen steuerbaren Verstärker,
einen HF-Leistungsverstärker, einen Richtkoppler und einen
Gleichrichter enthält, dem der ausgekoppelte Teil der HF-Lei
stung zugeführt wird und dessen Ausgangsspannung als Regelgröße
mit einer von einem Sollwertgeber abgegebenen Führungsgröße
verglichen und daraus die Regelabweichung gebildet wird,
dadurch gekennzeichnet, daß die Führungs
größe (w) aus einem Signal für die Sendeleistungseinstellung
eines an einen Logikteil (L) angeschlossenen Datenbusses ge
bildet wird, das vom Logikteil (L) über einen D/A-Wandler und
ein nachfolgendes Besselfilter (BF) an den Punkt (A) der Zu
sammenführung mit der Regelgröße (x) geführt wird und mit der
Regelabweichung ein als Integrator arbeitender Regelverstär
ker (IR) angesteuert wird, der einen weiteren Eingang zur Zu
führung einer definierten Spannung (z) beim Ein- und Ausschal
ten des Senders aufweist und dessen Ausgang mit dem steuerbaren
Verstärker (V 1) verbunden ist, und daß zwischen dem Logikteil (L)
und dem Ausgang des Gleichrichters (G) ein Fensterdiskriminator
(FD) eingeschaltet ist.
2. Schaltung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang
für die definierte Spannung (z) des Regelverstärkers (IR) mit
dem Logikteil (L) verbunden ist.
3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der Fenster
diskriminator (FD) so eingestellt ist, daß er die Zustände
innerhalb und außerhalb der kleinsten Leistungsstufe erkennt
und an das Logikteil (L) signalisiert.
4. Schaltung nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch seine Verwendung zur
Amplitudenmodulation derart, daß als Führungsgröße (w) dem
Punkt (A) der Zusammenführung mit der Regelgröße (x) unmittelbar
ein Modulationssignal zugeführt wird.
Priority Applications (1)
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Publications (2)
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