DE60002494T2

DE60002494T2 - Verstärker

Info

Publication number: DE60002494T2
Application number: DE60002494T
Authority: DE
Inventors: Torbjörn OLSSON
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 1999-09-09
Filing date: 2000-08-25
Publication date: 2004-04-08
Anticipated expiration: 2020-08-26
Also published as: US6429739B1; JP2003509887A; EP1219024B1; EP1219024A1; MY133489A; DE60002494D1; GB9921344D0; GB2354125A; CN1373929A; AU6841100A; WO2001018957A1; ATE239323T1

Description

Technisches Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung bezieht sich auf eine Verstärkerschaltung, und insbesondere auf eine Verstärkerschaltung zur Verwendung in einem Funksender, insbesondere in einem TDMA-System.
Hintergrund der Erfindung
In vielen Funkkommunikationssystemen ist es notwendig in der Lage zu sein, genau die Leistung des zu sendenden Ausgangssignals steuern bzw. regeln zu können.
Herkömmlich erreicht man dies dadurch, dass eine Rückkopplungssteuerung bzw. Regelung an die letzte Leistungsverstärkerstufe im Sender angelegt wird. Zum Beispiel kann der im Leistungsverstärker fließende Strom als Maß der Ausgangsleistung genommen werden. Dieser Strom kann von einem Stromerfassungsverstärker detektiert werden, und das Ergebnis mit einem Eingangreferenzsignal verglichen werden. Jeder Fehler kann dann einem Steuereingang des Leistungsverstärkers zugeführt werden, um dessen Ausgangsleistung einzustellen.
Diese herkömmliche Technik kann jedoch nur dann eine genaue Steuerung bzw. Regelung der Ausgangsleistung schaffen, wenn der Stromerfassungsverstärker genau ist. Wenn es irgendeinen Offset bzw, eine Abweichung in dem Stromerfassungsverstärker gibt, wird das Ausgangssignal nicht genau geregelt bzw. gesteuert.
US-Patent Nummer 5,304,947 offenbart eine Senderschaltung für ein TDMA-System. Eine Logikschaltung ist vorgesehen, um einen Punkt zu bestimmen, an dem der Sender sich zwischen Sende-Zeitschlitzen befindet. An jenem Punkt bewerkstelligt das Anlegen eines Steuersignals, dass ein Offset-Ausgleichswert aktualisiert wird, und während des folgenden Sendezeitschlitzes angewendet wird. Dies erfordert jedoch einen zusätzlichen Eingang bzw. eine zusätzliche Eingabe in die Senderschaltung.
Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann jeder Offset bzw. jede Abweichung in einem Stromerfassungsverstärker ausgeglichen bzw. ausgelöscht werden. Im Falle eines TDMA-Senders ist ein Eingangssignal zu bestimmten Zeiten Null, zum Beispiel während Zeitschlitzen, zu denen die Vorrichtung nicht sendet. Die Schaltung der vorliegenden Erfindung erfasst Zeitperioden, während welcher das Eingangssignal unter einen Schwellwertpegel fällt, und stellt den Stromerfassungsverstärker während solcher Zeitperioden ein, um irgendeinen Offset bzw. eine Abweichung auszugleichen.
Dies erlaubt eine genaue Messung von Strömen in dem Leistungsverstärker, und folglich eine genaue Steuerung bzw. Regelung der Senderleistung.
Verglichen mit einer Alternative, bei der ein extern angelegtes Steuersignal verwendet wird, um zu bestimmen wann der Offset-Ausgleich angewendet werden sollte, erfordert die vorliegende Erfindung weniger Eingangssteuersignale und folglich weniger Eingangsanschlüsse für die Schaltung.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
1 ist ein schematisches Blockdiagramm einer Verstärkerschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung.
Ausführliche Beschreibung von bevorzugten Ausführungen
1 zeigt eine Verstärkerschaltung nach der vorliegenden Erfindung. Zum Beispiel kann die Verstärkerschaltung Teil eines Senders in einem Funkkommunikationssystem sein, insbesondere in einem TDMA-System (Time Division Multiple Access, d. h. Zeitaufteilungsmehrfachzugriff). Vorteilhaft ist es, wenn die Verstärkerschaltung Teil einer integrierten Schaltung ist.
Ein Eingangssignal wird an einen Eingangsanschluss 2 angelegt, und dann ein Glättungsfilter 4, welches das Eingangssignal geringfügig verzögert. Das sich ergebende Signal wird dann an eine Rückkoppelungsregelschleife angelegt, welche einen Addierer 6 enthält, der später ausführlicher beschrieben wird. Das Signal aus dem Addierer 6 wird an ein integrierendes Schleifenfilter 8 angelegt, und dann an ein Verstärkungselement und Puffer 10, welcher das Signal einem Steuereingang eines Leistungsverstärkers 12 bereitstellt. Das Signal aus dem Leistungsverstärker 12 ist dann zum Senden geeignet, zum Beispiel über eine Antenne (nicht abgebildet).
Um die Leistung von gesendeten Signalen zu steuern bzw. zu regeln, ist eine negative Rückkoppelschleife vorgesehen. Der Strom im Leistungsverstärker 12 bestimmt die Senderleistung, und ein Strommessverstärker 16 erfasst den Ausgangsstrom aus dem Leistungsverstärker 12, und wandelt ihn in eine für das Anlegen an den invertierenden Eingang des Addierers 6 geeignete Form.
Jeder Fehler, der erfasst wird durch Subtrahieren des durch den Verstärker 16 erfassten Stroms von dem am nichtinvertierenden Eingang des Addierers 6 aus dem Filter 4 angelegten Signal, wird gemäß grundlegender Regelungstheorie in der Rückkoppelschleife verstärkt und gefiltert, um das Ausgangssignal zu einer verstärkten Version des Eingangssignals zu machen, entsprechend den Wünschen.
Damit die Rückkoppelungsschleife jedoch den Ausgang genau steuern bzw. regeln kann, ist es selbstverständlich notwendig, dass der Strommessverstärker 16 eine genaue Messung des Ausgangsstroms schafft. Wenn der Messverstärker 16 unter einem Offset bzw. einer Abweichung leidet, wird das Ausgangssignal nicht genau sein. Somit wird vorgezogen, den Verstärkte 16 einzustellen, um jeden Offset bzw. jede Abweichung auszulöschen bzw. auszugleichen.
Das Ausgleichen bzw. Auslöschen von Offsets bzw. Abweichungen wird durch eine Einstellungs/Halte-Schaltung 18 durchgeführt, welche Eingaben aus einem Detektor 20 und einem Komparator 22 empfängt. Wenn der Komparator eine Eingabe bereitstellt, wird ein Schalter in der Einstellungs/Halte-Schaltung 18 geschlossen, um es einem neuen Wert aus dem Detektor 20 zu gestatten an einen Kondensator (nicht abgebildet) angelegt zu werden ("Einstellungsmodus"). Wenn der Komparator eine andere Eingabe bereitstellt, wird ein Schalter in der Einstellungs/Halte-Schaltung 18 geöffnet, womit verhindert wird, dass ein neuer Wert aus dem Detektor 20 an den Kondensator angelegt wird ("Haltemodus").
Der Komparator 22 empfängt eine Eingabe aus einem Referenzeingangsanschluss 24, an den eine Referenzspannung VREF angelegt ist. Zum Beispiel, bei Eingangssignalen, die typischerweise im Bereich von 0–3 V sind, könnte VREF auf 0.3 V eingestellt sein.
Der Komparator empfängt seine andere Eingabe aus dem Eingangsanschluss 2. Wenn der Eingangssignalpegel Vin kleiner als der Schwellwert VREF ist, d. h. innerhalb des Bereichs 0 < Vin < VREF, wird angenommen, dass das Eingangssignal tatsächlich Null ist, zum Beispiel weil es in einem Zeitschlitz liegt, in dem die Vorrichtung nicht sendet. Auf der Grundlage jener Annahme stellt der Komparator 22 eine Eingabe bereit, welche die Einstellungs/Halte-Schaltung in den "Einstellungs"-Modus bringt, und jeder Offset bzw. jede Abweichung im Messverstärker 16 wird ausgelöscht bzw. ausgeglichen.
Die Offset-Einstellung wird durchgeführt durch Erfassen der Ausgabe aus dem integrierenden Filter 8, im Detektor 20. Wenn der Messverstärker 16 ausgeglichen ist, ohne Offset bzw. Abweichung, dann hat die Ausgabe aus dem Filter 8 einen konstanten Wert. Wenn ein positiver Offset bleibt, steigt die Ausgabe, wohingegen wenn es einen negativen Offset gibt, wird die Ausgabe fallen. Der Detektor 20 liefert dann eine Eingabe an die Einstellungs/Halte-Schaltung 18, um eine geeignete Steuerung eines Einstellungssignals zu erzeugen, das an den Messverstärker angelegt wird bzw. auf ihn angewendet wird.
Wenn der Eingangssignalpegel höher als die Schwelle VREF ist, d. h. Vin > VREF, geht die Einstellungs/Halte-Schaltung in einen "Halte"-Modus, und jedweder Offset-Ausgleich, der während des "Einstellungs"-Modus an den Messverstärker 16 angelegt wird, wird gespeichert, und wird weiterhin angelegt bzw. angewendet.
Wie zuvor erwähnt bewirkt das Glättungsfilter 4 eine geringfügige Verzögerung des Eingangssignals. Dies hat die Wirkung, dass es eine Verzögerung gibt, bevor das Eingangssignal den Summierungspunkt 6 erreicht. Dies ist ausreichend, damit die Einstellungs/Halte-Schaltung sich stabilisiert, so dass die Ausgangsleistung gemäß der Systemtaktung gesteuert bzw. geregelt wird, und das Signal während des Bursts nicht gestört wird.
Es ist erkennbar, dass jedes Eingangssignal, das einen Pegel unterhalb des Schwellwerts VREF hat, als ein Eingang von Null behandelt wird. In anderen Worten, der erlaubte Eingangsbereich ist VREF und aufwärts. Somit subtrahiert das Glättungsfilter 4 eine VREF äquivalente Spannung vom Eingang, und verschiebt somit auch Eingangssignale, so dass ein Eingangssignal bei VREF auf Null verschoben wird, ein Eingangssignal bei (VREF + 0.1 V) auf 0.1 V verschoben wird, usw. Dies muss auch mit Software ausgeglichen werden. VREF muss erst den Eingangsignalen hinzugefügt werden, so dass die Subtraktion von VREF keinen Fehler verursacht.
Somit wird eine Verstärkerschaltung mit Offset-Kompensation beschrieben, welche eine solche Kompensation in jedem Signalzyklus gestattet. Darüber hinaus wird die Regelung bzw. Steuerung auf der Grundlage des Verstärkereingangssignals durchgeführt, ohne das Erfordernis von zusätzlichen Eingangssignalen oder Eingangsanschlüssen.

Claims

Verstärkerschaltung, umfassend: einen Signaleingang (2) zum Empfangen eines Eingangssignals; ein Mittel (22) zur Erfassung eines Pegels des Eingangssignals; einen Leistungsverstärker (12) zur Erzeugung eines Ausgangssignals aus dem Eingangssignal; eine Rückkoppelungsregelungsschaltung zur Regelung des Pegels des Ausgangssignals, wobei die Rückkoppelungsregelungsschaltung einen Sensor (16) zur Erfassung eines Stroms im Leistungsverstärker enthält; und eine Sensorkompensationsschaltung (18, 20), wobei die Sensorkompensationsschaltung ein Offset-Kompensationssignal einstellt und speichert, ansprechend darauf, dass der erfasste Eingangssignalpegel innerhalb eines ersten Bereichs liegt, und das gespeicherte Offset-Kompensationssignal auf den Sensor anwendet, ansprechend darauf, dass der erfasste Eingangssignalpegel innerhalb eines zweiten Bereichs ist.
Verstärkerschaltung nach Anspruch 1, mit einem Referenzspannungseingang (24), wobei der erste Bereich unterhalb der Referenzspannung ist, und der zweite Bereich oberhalb der Referenzspannung.
Verstärkerschaltung nach Anspruch 1, wobei die Rückkoppelungsregelungsschaltung einen Addierer (6) enthält, welcher das Eingangssignal und ein Rückkoppelungssignal aus dem Sensor empfängt, ferner umfassend eine Verzögerungsschaltung (4), um eine Verzögerung auf das Eingangssignal vor dem Addierer anzuwenden.
Verstärkerschaltung nach Anspruch 3, wobei die Verzögerungsschaltung (4) eine Tiefpassfilterschaltung ist.
Verfahren zur Steuerung der Ausgangsleistung einer Verstärkerschaltung, wobei das Verfahren umfasst: Empfangen eines Eingangssignals; Erfassen eines Pegels des Eingangssignals; Erzeugen eines Ausgangssignals aus dem Eingangssignal mittels eines Leistungsverstärkers; Regeln eines Pegels des Ausgangssignals mittels einer Rückkoppelungsregelungsschaltung, die einen Sensor zur Erfassung eines Stroms im Leistungsverstärker enthält; und Einstellen und Speichern eines Offset-Kompensationssignals ansprechend darauf, dass der erfasste Eingangssignalpegel innerhalb eines ersten Bereichs ist, und Anwenden des gespeicherten Offset-Kompensationssignals auf den Sensor ansprechend darauf, dass der erfasste Eingangssignalpegel innerhalb eines zweiten Bereichs ist.
Verfahren nach Anspruch 5, umfassend das Anwenden einer Verzögerung auf das Eingangssignal vor dem Anlegen des Eingangssignals an die Rückkoppelungsregelungsschaltung.
Verstärkerschaltung zur Verwendung in einen TDMA-Sender, wobei die Schaltung umfasst: einen Eingangsanschluss (2); einen Leistungsverstärker (12); einen Ausgangsanschluss (14); eine Rückkoppelungsschaltung (6, 16) zur Erzeugung eines Rückkoppelungssignals aus einem Ausgangssignal, für den Vergleich mit einem Eingangssignal, wobei die Rückkoppelungsschaltung einen einstellbaren Offset-Kompensator enthält; einen Komparator (22) zum Vergleichen des Eingangssignalpegels mit einem Referenzsignalpegel (24); und eine Umschalt-Schaltung (18), um die Einstellung des Offset-Kompensators nur zu gestatten, wenn der erfasste Eingangssignalpegel innerhalb eines ersten Bereichs ist, wie durch den Komparator bestimmt.
Verstärkerschaltung nach Anspruch 7, wobei die Umschalt-Schaltung die Einstellung des Offset-Kompensators nur gestattet, wenn der erfasste Eingangssignalpegel unterhalb des Referenzsignalpegels ist.