DE3781918T2

DE3781918T2 - Intermittierend angesteuerter sender.

Info

Publication number: DE3781918T2
Application number: DE8787302596T
Authority: DE
Inventors: Norio Numata; Norio Shimo
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1986-03-26
Filing date: 1987-03-25
Publication date: 1993-03-25
Anticipated expiration: 2007-03-26
Also published as: EP0239393B1; CA1276984C; DE3781918D1; US4819272A; EP0239393A2; HK118695A; JPS62224127A; EP0239393A3; JPH0683085B2

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf einen intermittierend betriebenen Sender. Sie bezieht sich speziell auf einen Sender zur Ausstrahlung einer hohen Sendeleistung.
Es ist beispielsweise ein Signalsendesystem bekannt, bei dem ein Signal kurzer Dauer und hoher Sendeleistung über einen Satelliten gesendet wird, wobei eine Frequenz von 1,6 GHz verwendet wird und die Daten während einer 100 ms-Periode mit einer Sendeleistung von 40 W gesendet werden.
Es ist ein Sender für eine Satellitenverbindung bekannt, bei dem die mit der Antenne verbundene Leistungsverstärkerstufe oder -schaltung zur Erzielung eines hohen Wirkungsgrads im C-Betrieb arbeitet. Der Sender besitzt eine Stromversorgung großer Kapazität. Für den Betrieb der Leistungsverstärkerschaltung ist eine Spannung von beispielsweise 30 V und ein Strom von etwa 5 Amperee erforderlich. Beim Betrieb eines solchen herkömmlichen Senders wird die dem Sender zugeführte Spannung der Versorgungsquelle in der Regel mit Hilfe eines Gleichspannungswandlers hoher Kapazität erhöht. Die Leistungsverstärkerschaltung wird in dem erwähnten Beispiel direkt mit einer Leistung gespeist, die einer Spannung von 30 V und einem Strom von 5 Ampere entspricht.
Der bekannte Sender benötigt für den Betrieb der Leistungsverstärkerschaltung also eine Stromversorgung großer Kapazität mit etwa 30 V und 5 Ampere. Außerdem ist ein Gleichspannungswandler großer Kapazität erforderlich, wenn die Leistungsverstärkerschaltung an einer Batterie betrieben wird.
Ein Gleichspannungswandler mit kleiner Kapazität kann dazu verwendet werden, aus einer Batterie einen Kondensator aufzuladen, aus der dann die Verstärkerschaltung gespeist wird. Dieses Verfahren hat jedoch folgende Mängel: Wenn die Leistungsverstärkerschaltung direkt mit der in dem Kondensator gespeicherten Spannung betrieben wird, fällt die Spannung während des Senderbetriebs sehr rasch ab, so daß es schwierig ist, die Leistung der Leistungsverstärkerschaltung aufrecht zu erhalten, was wiederum zu einer niedrigem Leistungseffizienz führt.
Es ist deshalb ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen intermittierend betriebenen Sender zu schaffen, bei dem die den bekannten Sendern anhaftenden Mängel beseitigt sind.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist intermittierend betriebener Sender zum intermittierenden Aussenden eines Signals vorgesehen mit einer Sendesignal-Aufbereitungsschaltung zur Aufbereitung eines zu sendenden Signals, mit einer Leistungsverstärkerschaltung zum Verstärken des von der Sendesignal-Aufbereitungsschaltung aufbereiteten Sendesignals, mit einer Spannungsversorgungsquelle und mit einer Spannungserhöhungsschaltung zur Erhöhung der aus der Spannungsversorgungsquelle kommenden Versorgungsspannung zur Speisung des intermittierend betriebenen Senders, wobei dieser Sender gekennzeichnet ist durch ein von einer Reaktanz gebildetes elektrisches Energiespeicherelement, das so angeordnet ist, daß es die Ausgangsspannung der Spannungserhöhungsschaltung aufnimmt, und eine Konstantspannungsschaltung, die mit dem Energiespeicherelement so verbunden ist, daß es die in diesem gespeicherte elektrische Energie aufnimmt und im Betrieb eine konstante Ausgangsspannung erzeugt, die höher ist als die Spannung der Spannungsversorgungsquelle, wobei die konstante Ausgangsspannung der Konstantspannungsschaltung im Betrieb der Leistungsverstärkerschaltung als Versorgungsspannung zugeführt wird, um diese intermittierend zu betreiben.
Das elektrische Energiespeicherelement ist vorzugsweise ein Kondensator, der im Betrieb an der aus der Spannungserhöhungsschaltung kommenden Spannung aufgeladen wird.
Wie die nachfolgende Beschreibung zeigt, stellt die Erfindung einen intermittierend betriebenen Sender neuartiger Konstruktion zur Verfügung, bei dem eine Leistungsverstärkerschaltung mit Hilfe einer Spannungserhöhungsschaltung, z. B. eines Gleichstromwandlers mit kleiner Kapazität und eines Kondensators gespeist wird, wobei stabile Betriebseigenschaften erzielt und die Leistungsverluste reduziert werden, die in dem Stromversorgungsweg auftreten, über den die Leistung zu der Leistungsverstärkerschaltung geführt wird. In dem dargestellten intermittierend betriebenen Sender liefert die Sendesignal-Aufbereitungsschaltung ein Sendesignal an eine Leistungsverstärkerschaltung, wobei diese Schaltungen leicht und einfach miteinander verbunden werden können.
Im folgenden sei die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.
Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild der Gesamtschaltung eines Ausführungsbeispiels eines intermittierend betriebenen Senders gemäß der Erfindung,
Fig. 2 zeigt den Stromlauf eines Beispiels für die Leistungsverstärkerschaltung in dem Sender gemäß vorliegender Erfindung,
Fig. 3 zeigt den Verlauf der Ladespannung eines Kondensator und veranschaulicht die zeitliche Änderung dieser Ladespannung in dem Sender gemäß vorliegender Erfindung.
Fig. 1 zeigt einen intermittierend betriebenen Sender gemäß vorliegender Erfindung. In diesem speziellen Ausführungsbeispiel findet die Erfindung bei einem mobilen Hochleistungssender Anwendung, der für eine mobile Erdestation in einem Satellitenkommunikationssystem bestimmt ist. Ein solches Satellitenkommunikationssystem kann Basisstationen, mobile Einheiten und Satelliten umfassen, die eine Duplexübertragung zwischen beiden ermöglichen. Die Basisstation sendet über zwei oder drei stationäre Satelliten ein Anforderungssignal an eine mobile Einheit. Die mobile Einheit empfängt die Anforderungssignaie und berechnet die Eigenpositionsdaten auf der Basis der Übertragungszeitdifferenz der Signale. Die Eigenpositionsdaten werden zu der Basisstation gesendet. Das dargestellte Ausführungsbeispiel betrifft die mobile Einheit und zwar speziell ihren Senderteil.
Die aus Fig. 1 hervorgeht, umfaßt der intermittierend betriebene Sender gemäß der Erfindung eine Sendesignal-Aufbereitungsschaltung 10 zur Aufbereitung des Sendesignals sowie eine Leistungsverstärkerschaltung 30, die das Sendesignal, das ihr von der Sendesignal-Aufbereitungsschaltung 10 zugeführt wird, verstärkt und über ein als Signalübertragungsleitung dienendes Koaxialkabel einer Antenne 40 zuführt. Eine Stromversorgungsschaltung 50 für den Sender ist in der dargestellten Weise angeordnet. Die Leistungsverstärkerschaltung 30 kann beispielsweise auf dem Dach einer mobilen Einheit installiert sein.
Die Sendesignal-Aufbereitungsschaltung 10 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel mit einer Tastatur 1 verbunden, so daß Sendedaten und Steuerdaten in den Sender eingegeben werden können. Eine Anzeigevorrichtung 2 zur Anzeige verschiedener Daten und anderer Informationen ist in der dargestellten Weise angeordnet. Die Sendesignal-Aufbereitungsschaltung 10 umfaßt eine Steuereinrichtung 11 zur Steuerung der Eingangs- und Ausgangsdaten. Sie ist mit einem Modulator 12 verbunden, der von der Steuervorrichtung 11 kommenden Sendedaten nach einem vorbestimmten Modulationsverfahren moduliert. Ein Trägeroszillator 13 zur Erzeugung einer Trägerwelle mit einer Frequenz von beispielsweise 1,6 GHz, liefert ein Eingangssignal an einen Mischer 14, dem außerdem das Ausgangssignal des Modulators 12 zugeführt wird. Der Mischer 14 überlagert dem Träger das Modulationssignal. Ein Verstärker 15 nimmt das Ausgangssignal des Mischers 14 auf und verstärkt das Sendesignal. Der Ausgang des Verstärkers 15 ist über einen Kondensator 33D der den Durchgang von Gleichspannungssignalen verhindert, mit einem Ende eines Koaxialkabels 25 verbunden. Dieses Ende des Koaxialkabels ist über eine Drosselspule 24 mit dem Ausgang einer Spannungserhöhungsschaltung 23 in der Stromversorgungseinrichtung 5, die z. B. als Gleichspannungswandler ausgebildet sein kann. Die Leistungsverstärkerschaltung 30 besteht aus einem Leistungsverstärker 31, der als Klasse-C-Verstärker arbeitet. Der Eingang des Leistungsverstärkers 31 ist über einen Kondensator 27, der von dem Gleichspannungswandler kommende Gleichspannungssignale sperrt, mit dem zweiten Ende des Koaxialkabels 25 verbunden. Der Ausgang des Leistungsverstarkers 31 ist mit der Sendeantenne 40 verbunden. Das ausgangsseitige Ende des Koaxialkabels 25 ist über eine Reihenschaltung, die eine Drosselspule 29, die zur Sperrung des Sendesignals dient, und einen Kondensator 70, der zur Speisung der Leistungsverstärkerschaltung 30 dient, mit Masse verbunden. Der Verbindungspunkt zwischen der Drosselspule 29 und dem Kondensator 70 ist über eine Konstantspannungsschaltung 75 mit dem Leistungsverstärker 31 in der Leistungsverstärkerschaltung 30 verbunden. Der Kondensator 27 und die Drosselspule 29 bilden einen Signaltrenner zum Trennen der Signaie.
Der Leistungsverstarker 31 der Leistungsverstärkerschaltung 30 ist in Fig. 2 dargestellt. Er umfaßt eine zweistufige Verstärkerschaltung mit in Basisschaltung angeordneten Transistoren 33 und 34 deren Basiselektroden geerdet sind. Der Ausgang des Leistungsverstärkers 31 ist über ein Bandpaßfilter 35, das unerwünschte Strahlung unterdrückt, mit der Sendeantenne 40 verbunden. Es kann auch eine Abgleichschaltung vorgesehen sein, die jedoch in Fig. 2 nicht dargestellt ist.
Fig. 1 zeigt die Stromversorgungsschaltung 50. Sie umfaßt eine Spannungsquelle 51 in Form einer Fahrzeugbatterie mit einer Spannung von beispielsweise 13,8 Volt und eine Stromversorgung 52, die mit der Ausgangsspannung der Batterie 51 gespeist wird. Ein Gleichspannungswandler 53 enthält die Spannungserhöhungsschaltung. Der Ausgang der Stromversorgung 52 ist mit verschiedenen Schaltungselementen verbunden, die die oben erwähnte Sendesignal-Verarbeitungsschaltung 10 bilden, und liefert aus der Ausgangsspannung der Batterie 51 eine relativ niedrige Betriebsspannung für die Speisung der verschiedenen Elemente der Sendesignal-Aufbereitungsschaltung 10. Der Gleichspannungswandler 53 erhöht die Ausgangsspannung der Batterie 51 auf beispielsweise 60 Volt. Der Ausgang des Gleichspannungswandlers 53 ist mit der Drosselspule 24 und mit dem lichtinvertierenden Eingang eines Komparators 60 verbunden und liefert über das Koaxialkabel 25 einen Ladestrom für den Kondensator 70 für den Betrieb der Leistungsverstärkerschaltung 30. Der Eingang der Konstantspannungsschaltung 75 ist mit dem Kondensator 70 verbunden. Die Konstantspannungsschaltung 75 enthält einen Transistor 76, dessen Kollektor mit dem Verbindungspunkt zwischen dem Kondensator 70 und der Spule 29 verbunden ist, sowie eine Zenerdiode 77, die zwischen Masse und der Basis des Transistors 76 angeordnet ist. Die Konstantspannungsschaltung 75 bildet aus der an dem Kondensator 70 auftretenden Spannung eine Betriebsspannung Vdr von z. B. etwa 30 Volt und speist damit, wie in Fig. 1 dargestellt, den Leistungsverstärker 31.
Der Komparator 60 stellt fest, wann die Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers, die die Spannung Vc bildet, auf die der Kondensator 70 aufgeladen wurde, auf einen Pegel erhöht wurde, der über einer vorbestimmten Spannung von beispielsweise 50 Volt liegt. Der Komparator 60 liefert das entsprechende Detektorsignal an die Steuervorrichtung 11 in der Sendesignal-Aufbereitungsschaltung 10. Die Referenzspannung Vref wird dem invertierenden Eingang des Komparators 60, wie dargestellt, aus einer Batterie zugeführt.
Wenn das von dem Komparator 60 abgegebene Detektorsignal der Steuervorrichtung 11 der Sendesignal-Aufbereitungsschaltung 10 zugeführt wird, liefert die Steuervorrichtung 11 nach einer vorbestimmten Zeitspanne To, wie in Fig. 3 dargestellt, aus gespeicherten raten Sendedaten vorbestimmter Länge an den Modulator 12 und überträgt das Sendesignal von der Mischschaltung 14 zu dem Verstärker 15. Der Leistungsverstärker 31 in der Leistungsverstärkerschaltung 30 wird über das Koaxialkabel 25 mit dem Sendesignal aus der Sendesignal-Aufbereitungsschaltung 10 gespeist. Er arbeitet jedoch nicht, wenn ihm kein Eingangssignal zugeführt wird. Er arbeitet nur dann im C-Betrieb, wenn ihm das Sendesignal aus der Sendesignal-Aufbereitungsschaltung 10 zugeführt wird. Er sendet das Sendesignal dann über die Sendeantenne 40 aus.
Der Kondensator 70, der die Betriebsleistung für den Leistungsverstärker 31 in der Leistungsverstärkerschaltung 30 liefert, wird, wie in Fig. 3 gezeigt, von dem Gleichspannungswandler allmählich aufgeladen. Der Komparator 60 stellt fest, wann die Spannung Vc des Kondensators 70 auf einen Pegel erhöht wurde, der über der vorbestimmten Spannung liegt. Wie in Fig. 3 dargestellt, werden die Sendedaten während einer vorbestimmten Periode Tc von dem Zeitpunkt Tb mit einer Verzögerung, die einer vorbestimmten Periode To vom Zeitpunkt Ta an entspricht, von der Sendesignal-Aufbereitungsschaltung 10 an die Leistungsverstärkerschaltung 30 abgegeben. Auf diese Weise wird der Leistungsverstärker 31 eingeschaltet. Als Folge sinkt die durch die Ladung des Kondensators 70 erzeugte Spannung Vc ab. Wenn die Sendesignal-Aufbereitungsschaltung 10 die Übertragung des Sendesignals an die Leistungsverstärkerschaltung 30 unterbricht, endet der Betrieb der Leistungsverstarkerschaltung 30, und der Kondensator 70 wird erneut aufgeladen. Die beschriebene Operation wird bei jedem Sendevorgang wiederholt.
Die vorbestimmten Periodendauern To und Tc sind so gewählt. daß sie in einem Bereich liegen, daß die Ladespannung Vc des Kondensators 70 nicht unter die Betriebsspannung der Konstantspannungsschaltung 75, das heißt die Spannung absinkt, bei der die Konstantspannungsschaltung 75 die konstante Spannung Vdr erzeugen kann, solange der Leistungsverstärker arbeitet.
Wenn der im C-Betrieb arbeitende Leistungsverstärker 31 durch einen Leistungsverstärker ersetzt wird, der im AB-Betrieb arbeitet, muß in der Stromversorgungsleitung ein Schalterkreis angeordnet sein, der die Zuführung des Betriebsstroms zu dem Leistungsverstärker unterbricht, so daß ihm zu bestimmten Zeiten kein Eingangssignal zugeführt wird.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel umfaßt der intermittierend betriebene Sender die Spannungserhöhungsschaltung, die die dem Sender zugeführte Versorgungsspannung auf einen vorbestimmten Spannungspegel erhöht, ferner den Kondensator, der von der erhöhten Spannung aus der Spannungserhöhungsschaltung aufgeladen wird, sowie die die mit dem Ladestrom des Kondensators gespeiste Kostantspannungsschaltung, die eine Spannung mit einem konstanten Potential liefert, das höher ist als die Spannung, die der Sendeverstärkerschaltung zugeführt wird, so daß der Sender intermittierend betrieben wird. Mit anderen Worten, die Spannung für den Betrieb der Ausgangsverstärkerschaltung ist eine konstante Spannung, die die Konstantspannungsschaltung aus der von dem Kondensator 70 gelieferten Spannung bildet. Infolgedessen liefert der dargestellte intermittierend betriebene Sender ein stabiles Sender-Ausgangssignal.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Sendesignal-Aufbereitungsschaltung zur Aufbereitung des der Leistungsverstärkerschaltung zugeführten Sendesignals und die Leistungsverstärkerschaltung durch die Übertragungsleitung 25 voneinander getrennt, die ein Koaxialkabel sein kann. Die Spannung, die durch die Erhöhung der dem Sender zugeführten Spannung gewonnen wird, wird dem Sendesignal überlagert und dann der Leistungsverstärkerschaltung zugeführt. Die konstante Spannung wird von der Konstantspannungsschaltung erzeugt, die mit der von der konstanten Spannung gespeisten Leistungsverstärkerschaltung verbunden ist. Auf diese Weise kann der Strom, der durch die Übertragungsleitung fließt die in Fig. i ein Koaxialkabel umfaßt, das die Sendesignal- Aufbereitungsschaltung und die Leistungsverstärkerschaltung miteinander verbindet, wegen der erhöhten Spannung verkleinert werden, so daß die Leistungsverluste (die Joule'- schen Verluste) in der Übertragungsleitung bei gegebener Spannung der Batterie 51 verringert werden.
Da der Kondensator 70 auf der Seite der Leistungsverstärkerschaltung für die Sendesignal-Aufbereitungsschaltung liegt, kann die Leitungslänge, über die während der Signalaussendung ein großer Strom fließt, minimiert werden. Dadurch wird die Verlustleistung herabgesetzt.

Claims

1. Intermittierend betriebener Sender zum intermittierenden Aussenden eines Signals mit einer Sendesignal-Aufbereitungsschaltung (10) zur Aufbereitung eines zu sendenden Signals, mit einer Leistungsverstärkerschaltung (31) zum Verstärken des von der Sendesignal-Aufbereitungsschaltung (10) aufbereiteten Sendesignals, mit einer Spannungsversorgungsquelle (51) und mit einer Spannungserhöhungsschaltung (53) zur Erhöhung der aus der Spannungsversorgungsquelle (51) kommenden Versorgungsspannung zur Speisung des intermittierend betriebenen Senders, gekennzeichnet durch

ein von einer Reaktanz gebildetes elektrisches Energiespeicherelement (70), das so angeordnet ist, daß es die Ausgangsspannung der Spannungserhöhungsschaltung (53) aufnimmt, und

eine Konstantspannungsschaltung (75), die mit dem Energiespeicherelement (70) So verbinden ist, daß es die in diese gespeicherte elektronische Energie aufnimmt und im Betrieb eine konstante Ausgangsspannung erzeugt, die höher ist als die Spannung der Spannungsversorgungsquelle,

wobei die konstante Ausgangsspannung der Konstantspannungsschaltung (75) im Betrieb der Leistungsverstärkerschaltung (31) als Versorgungsspannung zugeführt wird, um diese intermittierend zu betreiben.

2. Sender nach Anspruch 1, der einen Komparator (60) aufweist, der die aus der Spannungserhöhungsschaltung (53) kommende Spannung aufnimmt, mit einer vorbestimmten Referenzspannung (Vref) vergleicht und der Sendesignal-Aufbereitungsschaltung (10) ein Ausgangssignal zuführt.

3. Sender nach Anspruch 1 oder 2, der eine Signalleitung (25) aufweist, über die die Leistungsverstärkerschaltung (31) das von der Sendesignal-Aufbereitungsschaltung (10) aufbereitete Sendesignal aufnimmt, und über die das von einer Reaktanz gebildete Energiespeicherelement (70) das Ausgangssignal der Spannungserhöhungsschaltung (53) aufnimmt.

4. Intermittierend betriebener Sender nach Anspruch 3, bei dem das Sendesignal aus der Sendesignal-Aufbereitungsschaltung (10) und die von der Spannungserhöhungsschaltung (53) erhöhte Spannung einander überlagert und der Signalleitung (25) zugeführt werden.

5. Intermittierend betriebener Sender nach Anspruch 4, bei dem eine Signaltrenneinrichtung (27, 29) vorgesehen ist zur Auftrennung des ihr über die Signalleitung (25) zugeführten Signals in ein der Leistungsverstärkerschaltung (31) zuzuführendes Signal und ein dem genannten Element (70) zuzuführendes Signal.

6. Intermittierend betriebener Sender nach einem der Ansprüche 3 bis 5, der einen Komparator (60) aufweist, der die aus der Spannungserhöhungsschaltung (53) kommende Spannung mit einer vorbestimmten Referenzspannung (Vref) vergleicht und dessen Ausgangssignal der Sendesignal-Aufbereitungsschaltung (10) zugeführt wird.

7. Sender nach Anspruch 2 oder 6, bei dem die Sendesignal-Aufbereitungsschaltung (10) der Leistungsverstärkerschaltung (31) ein zu sendendes Signal zuführt, wenn das Ausgangssignal des Komparators anzeigt, daß in dem von einer Reaktanz gebildeten Element (70) genügend viel Energie gespeichert ist, um die Aussendung des Signals zu speisen.

8. Sender nach einem der vorhergehenden Ansprüche bei dem die Leistungsverstärkerschaltung (31) während des Betriebs im C-Betrieb arbeitet.

9. Sender nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das elektrische Energiespeicherelement (70) ein Kondensator ist, der im Betrieb an der in der Spannungserhöhungsschaltung (53) erhöhten Spannung aufgeladen wird.