DE60112857T2

DE60112857T2 - Adaptives Leistungsverstärkersystem und Verfahren

Info

Publication number: DE60112857T2
Application number: DE60112857T
Authority: DE
Inventors: Reza Berkeley Heights Ghanadan; Kyriaki Madison Konstantinou; Mohan Irvine Patel; Anthony A. Succasunna Triolo; Norman Gerard Chester Ziesse
Original assignee: Lucent Technologies Inc
Current assignee: Nokia of America Corp
Priority date: 2000-08-24
Filing date: 2001-03-05
Publication date: 2006-06-08
Anticipated expiration: 2021-03-06
Also published as: US6639463B1; EP1187314B1; DE60112857D1; EP1187314A1; JP2002124841A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zum Verstärken eines Eingangssignals, Verfahren zum Erzeugen eines verstärkten Ausgangssignals und Leistungsverstärkungssysteme.
Ein idealer Leistungsverstärker verstärkt ein Eingangssignal ohne Veränderung der Signalform. Der ideale Leistungsverstärker ist dadurch als eine Übertragungsfunktion (Eingangssignal als Funktion des Ausgangssignals) aufweisend gekennzeichnet, die linear und ohne Unstetigkeiten der Übertragungsfunktion ist. In der Praxis besitzt ein Leistungsverstärker jedoch eine Übertragungsfunktion mit nichtlinearen und „linearen" Regionen. Ob der Leistungsverstärker in einer linearen oder nichtlinearen Region arbeitet, hängt von der Amplitude des Eingangssignals ab. Damit der Leistungsverstärker einen so linearen Betrieb wie möglich erzielen kann, wird der Leistungsverstärker so ausgelegt, daß er bei dem gegebenen Bereich möglicher Eingangssignalamplituden innerhalb seiner linearen Region arbeitet. Wenn das Eingangssignal eine Amplitude aufweist, die bewirkt, daß der Leistungsverstärker außerhalb der linearen Region arbeitet, führt der Leistungsverstärker nichtlineare Komponenten oder Verzerrungen in das Signal ein. Wenn das Eingangssignal Spitzenamplituden besitzt, die bewirken, daß der Verstärker komprimiert, sättigt (keine merkliche Zunahme der Ausgangsamplitude mit einer Zunahme der Eingangsamplitude) oder herunterfährt (keine merkliche Abnahme der Ausgangsamplitude bei Abnahme der Eingangsamplitude), wird der Verstärker übersteuert, und das Ausgangssignal wird auf nichtlineare Weise abgeschnitten oder verzerrt. Zusätzlich zu der Verzerrung des Signals erzeugt das Abschneiden bzw. nichtlineare Verzerrung des Eingangssignals spektrales Neuwachstum oder Nebenkanalleistung (ACP), die eine angrenzende Frequenz stören können.
Bei drahtlosen Kommunikationssystemen trifft man häufig auf Hochleistungsverstärkung von Signalen zur Übertragung mit sehr großen Verhältnissen von Spitze zu mittlerer Leistung (PAR). Wenn zum Beispiel in einem TDMA-System (Time Division Multiple Access) mehrere Trägersignale zur Verstärkung mit einem Leistungsverstärker kombiniert werden, beträgt das resultierende PAR für eine große Anzahl von Trägern etwa 9 dB. In einem CDMA-System (Code Division Multiple Access) kann ein einziger belasteter, 1,25 MHz breiter Träger ein PAR von 11,3 dB aufweisen. Diese Signale müssen relativ linear verstärkt werden, um eine Erzeugung von ACP zu vermeiden. Um die Linearitätsanforderung zu erfüllen, werden Leistungsverstärker gewöhnlich in Konfigurationen der Klasse A und Klasse AB betrieben. Um mit großen Signalspitzen linear fertig zu werden, werden die Verstärker mit hohen Vorströmen vorgespannt. Aufgrund des hohen Vorstroms und der hohen Verhältnisse von Spitze zu mittlerer Leistung ist der Wirkungsgrad der Verstärker niedrig.
Der Wirkungsgrad des Verstärkers hängt folglich umgekehrt mit der Fähigkeit zusammen, auf lineare Weise mit hohen Spitzen fertig zu werden. Um viel Linearität zu erzielen, werden die Verstärker so vorgespannt, daß sie in der Klasse A oder „leichten" Klasse AB (d.h. Betrieb der Klasse AB, der der Klasse A näher als der Klasse B ist) arbeiten. Der maximale theoretische für Betrieb in Klasse A erzielbare Wirkungsgrad von Wechselstrom zu Gleichstrom beträgt 50%, während der eines Verstärkers der Klasse AB zwischen 50 und 78,5% liegt (wobei letzteres den maximalen Wirkungsgrad eines Klasse-B-Verstärkers darstellt). Je näher der bestimmte Betrieb der Klasse AB der Klasse A kommt, desto niedriger ist der maximale Wirkungsgrad. Bei Verstärkern, die Feldeffekttransistoren verwenden, wird die Betriebsklasse gemäß der angelegten Gatespannung eingestellt, die den Ruhe-(Leer)-Drain-Strom steuert. Für Klasse-A-Betrieb wird die Gatespannung so eingestellt, daß der Leer-Drain-Strom ungefähr in der Mitte des Bereichs zwischen Pinch-Off und Sättigung liegt. Klasse-B-Verstärker werden in der Nähe des Pinch-Off vorgespannt, was zu einer gleichgerichteten Drain-Stromsignalform führt. Klasse-AB-Verstärker werden zwischen den Vorspannungspunkten der Klassen A und B vorgespannt.
Strikte Linearitätsanforderungen in modernen drahtlosen Kommunikationssystemen schreiben in der Regel die Verwendung der relativ ineffizienten Betriebsarten Klasse A oder leichte Klasse AB vor. Folglich wird eine signifikante Gleichstromleistung von den Verstärkern in Wärme umgesetzt, wodurch Wärme erzeugt wird, die gesteuert werden muß, um eine Verschlechterung der Verstärkerleistungsfähigkeit und -zuverlässigkeit zu vermeiden. Die Verwendung aufwendiger Kühlkörper und Lüfter wird daher zu einem notwendigen Nebenprodukt des hochlinearen Systems. Natürlich tragen diese Maßnahmen zu den Kosten, der Größe und dem Gewicht der Basisstationsgeräte bei. Mit weiter wachsender Anzahl drahtloser Kommunikationsbenutzer wächst auch die Anzahl der Basisstationen und die Notwendigkeit, diese klein, leicht und kostengünstig zu halten. Somit hat sich sehr viel Forschung auf das Problem konzentriert, den Verstärkerwirkungsgrad in diesen und anderen Systemen zu verbessern.
Es werden verschiedene Verfahren verwendet, um die Verwendung kosteneffektiverer und leistungseffizienterer Verstärker zu ermöglichen, während ein annehmbarer Grad an Linearität aufrecht erhalten wird. Es wird routinemäßig eine Vorwärtskopplungskorrektur in modernen Verstärkern eingesetzt, um die Linearität des Hauptverstärkers mit verschiedenen Eingangsmustern zu verbessern. Das Wesentliche der Vorwärtskopplungskorrektur ist die Isolation der durch den Hauptverstärker auf einem Vorwärtskopplungsweg erzeugten Verzerrungen. Die Verzerrungen werden einem Korrektur verstärker in dem Vorwärtskopplungsweg zugeführt, der die Verzerrungen verstärkt. Die Verzerrungen auf dem Vorwärtskopplungsweg werden mit den Verzerrungen auf dem Hauptsignalweg kombiniert, um die Verzerrungen auf dem Hauptsignalweg aufzuheben. Vorverzerrungstechniken verzerren das Eingangssignal vor der Verstärkung durch Berücksichtigung der Übertragungskennlinien für den Verstärker. Folglich wird das gewünschte verstärkte Signal aus einem vorverzerrten Eingangssignal erreicht. Eine von Adel A.M.Saleh und Donald C.Cox, „Improving the Power-Added Efficiency of FET Amplifiers Operating with Varying Envelope Signals", IEEE Transactions On Microwave Therory and Techniques, Band 31, Nr. 1, Januar 1983, beschriebene Technik verwendet eine Eingangssignalhüllkurve zur dynamischen Einstellung der Verstärkervorspannung dergestalt, daß eine hohe Vorspannung nur dann angelegt wird, wenn man auf eine große Spitze trifft. Außerdem kann man mit Basisbandverarbeitungstechniken den Wirkungsgrad und/oder die Linearität der Leistungsverstärkerarchitektur verbessern.
Drahtlose Basisstationen verwenden vielfältige Hochfrequenz-(HF-)Verstärker sowohl in Einzelträger- als auch Mehrträgerkonfigurationen, die in den Betriebsarten Klasse A und Klasse AB arbeiten. 1 zeigt eine typische Vorwärtskopplungs-Leistungsverstärkerarchitektur 10, mit einem Hauptverstärker 12 zum Verstärken des Eingangssignals auf dem Hauptsignalweg 13 und einem Korrekturverstärker 14, der bei der Verringerung der aus dem Hauptverstärker 12 produzierten Verzerrungen verwendet wird. Bei der Durchführung der Vorwärtskopplungskorrektur werden die von dem Verstärker 12 erzeugten Verzerrungen auf einem Verzerrungsaufhebungsweg 16 isoliert. Um die Verzerrungen auf dem Verzerrungsaufhebe- oder Vorwärtskopplungsweg 16 zu isolieren, liefert ein Koppler 17 eine Version des verstärkten Eingangssignals und der Verzerrungen aus dem Ausgang des Hauptverstärkers 12 auf einen Koppelweg 18 zu einem Koppler 19. Ein Koppler 20 führt dem Koppler 19 eine Version des Eingangssignals auf dem Hauptsignalweg 13 zu. Der Koppler 19 kombiniert das verstärkte Eingangssignal und die Verzerrungen aus dem Koppelweg mit der Version des Eingangssignals aus dem Vorwärtskopplungsweg 16. Folglich heben sich die Eingangssignale auf und es verbleiben die Verzerrungen auf dem Verzerrungsaufhebungsweg 16. Die Verzerrungen werden dem Korrekturverstärker 14 zugeführt, der die Verzerrungen auf dem Verzerrungsaufhebungsweg 16 verstärkt. Ein Kombinierer 22 hebt die Verzerrungen auf dem Hauptsignalweg 13 gegen die Verzerrungen auf dem Verzerrungsaufhebungsweg 16 auf, um die aus dem Hauptverstärker 12 erzeugten Verzerrungen zu verringern.
Es sind andere Leistungsverstärkerarchitekturen möglich, die verschiedene Strukturen verwenden und nicht wie oben beschrieben einen Korrekturverstärker 14 verwenden, um die nichtlinearen Verzerrungen des Signals zu verringern. Zum Beispiel kann der Korrekturverstärker 14 in einer Anordnung, bei der die Verstärker Versionen des ursprünglichen Signals verstärken, mit einem zweiten Verstärker oder zweiten Verstärkern ersetzt werden, und die verstärkten Versionen des ursprünglichen Signals werden kombiniert, um das verstärkte Signal zu erzeugen, während verringerte Verzerrungen entstehen. Zum Beispiel beschreibt das US-Patent Nr. 5,917,375, ausgegeben am 29.6.1999 mit dem Titel „Low Distortion Amplifier Circuit with Improved Output Power" eine mehrere Verstärker verwendende Leistungsverstärkungsarchitektur.
Bei der Ausführungsform von 1 ist der Hauptverstärker 12 als parallele Verstärkerstufen gleicher Verstärker konfiguriert, um dieselbe Verstärkung wie die einzelnen Verstärker bereitzustellen, während die Ausgangsleistung des Hauptverstärkers 12 mit jeder Verstärkerstufe 26a–d vergrößert wird. Der Hauptverstärker 12 enthält eine Anordnung von 1:2-Verzweigern 24a–c, die das Eingangssignal auf parallele Verstärker 26a–d aufteilen. Eine Anordnung von 2:1-Kombinierern 28a–c kombiniert die Ausgangssignals der parallelen Verstärker 26a–d, um auf dem Hauptsignalweg 13 ein verstärktes Signal zu erzeugen. Der Hauptverstärker 12 besitzt dieselbe Verstärkung wie ein einzelner Verstärker 26a–n, die Belastbarkeit des Hauptverstärkers 12 wird jedoch um die Belastbarkeit jedes einzelnen Verstärkers 26a–d vergrößert.
Bei der beschriebenen Vorwärtskopplungsarchitektur liefert der Hauptverstärker 12 den größten Einzelbeitrag zu dem Gesamtstromverbrauch in CDMA-, TDMR- und FDMA-(Frequency Division Multiple Access)-Basisstationen. Aufgrund des Potentials für hohe Spitzenleistungen wird der Hauptverstärker 12 mit einem hohen Strom vorgespannt, damit er mit diesen Spitzenleistungen fertig werden kann, wenn sie auftreten. Folglich beträgt der Wirkungsgrad des Hauptverstärkers 12 typischerweise weniger als 30%. Dieser niedrige Wirkungsgrad führt zu höherer Leistungsaufnahme, kürzerer Batteriereservezeit, geringerer Gesamtzuverlässigkeit und höheren Betriebstemperaturen. Folglich wird eine effizientere Leistungsverstärkerarchitektur benötigt.
Aus US-A-5017888 ist ein Steuernetzwerk bekannt, das eine nichtlineare Ansteuerung für mehrere Verstärker und Verstärkerkanäle bereitstellt. Das nichtlineare Steuernetzwerk steuert die Verstärker so an, daß eine lineare Übertragungsfunktion für das gesamte N-Kanal-System existiert. Das nichtlineare Steuernetzwerk umfaßt verschiedene Zweige, die Ansteuer-Steuerspannungen für die Verstärker erzeugen, damit die Verstärker linear arbeiten können. Ein erster Zweig des Steuernetzwerks umfaßt einen einstellbaren Begrenzer, der über einen Impedanzinverter mit der Ansteuer- Steuersignalquelle verbunden ist. Ein anderer Zweig des Steuernetzwerks umfaßt einen mit der Ansteuer-Steuersignalquelle verbundenen widerstand, wobei dieser Widerstand nur dann zu leiten beginnt, wenn das Steuersignal über einer bestimmten einstellbaren Schwellenspannung liegt. Die übrigen Zweige des Steuernetzwerks werden aus Leistungsteilerschaltungen und einer Phasenamplitudenkorrekturschaltung gebildet, die entsprechende Linearkombinationen der Steuerspannungen der ersten beiden Zweige durchführen.
US-A-5,886,573 betrifft die Bereitstellung einer Hochleistungs-Linearverstärkung von amplituden- und/oder phasenmodulierten Signalen unter Verwendung mehrfacher gesättigter (oder gegebenenfalls ungesättigter) Verstärker, die durch eine entsprechende Menge geschalteter und/oder phasenmodulierter Konstantamplitudensignale angesteuert werden, die aus dem Eingangssignal abgeleitet werden. Es werden drei Amplitudenrekonstruktionstechniken kombiniert und der Amplitudenrekonstruktionsmodulator wird digital implementiert. Ein Leistungsteiler teilt das Eingangssignal in mehrere Signale mit gleichen Leistungspegeln auf, die mehreren Verstärkern zugeführt werden, und ein Leistungskombinierer kombiniert die Verstärkerausgangssignale, um das verstärkte Signal bereitzustellen.
EP-A-0 443 484 betrifft eine redundante Anordnung von Ultrahochfrequenzverstärkern. Mehrere aktive Verstärker werden so parallel angeordnet, daß der Ausfall einer Einheit dazu führt, daß weiter ein Ausgangssignal bereitgestellt wird, aber mit niedrigeren Leistungsausgangspegeln. Ein Wilkinson-Koppler teilt ein Mikrowellensignal in zwei Hälften auf, deren Phase durch einen einstellbaren Phasenschieber synchronisiert wird, bevor sie an angepaßte Zirkulatoren, Leistungsverstärker und einen 3-dB-90-Grad-Koppler angelegt werden. Schritt- oder kontinuierlich variable Phasenschieber verbinden die jeweiligen Kanäle mit einem ähnlichen Koppler. Ein Ausgang lieferte das verstärkte Signal, während der andere Ausgang an einer Widerstandslast abgeschlossen wird. Dem abgeschlossenen Kanal geht eine Phasen-/Antiphasenschaltanordnung voraus.
US-A-4,016,503 betrifft einen hochzuverlässigen Leistungsverstärker, der passive automatische Umschaltung zwischen parallelen Verstärkerkanälen verwendet, um einen konstanten Ausgangsleistungspegel bereitzustellen, der von dem Ausfall eines einzelnen Kanals unabhängig ist. Die Zuverlässigkeit des Verstärkernetzwerks wird angeblich durch Verstärken des Eingangssignals durch parallele Kanäle verbessert. Ein passives Umschalten zwischen Kanälen und ein konstanter Pegel der Ausgangsleistung werden durch einen Gabelknoten bereitgestellt. Ein Leistungsteiler teilt das Eingangssignal in zwei gleiche leistungsstarke Signale auf, wobei eines der Signale einer Phasenverschiebung unterzogen wird. Sowohl das phasenverschobene Signal als auch das nichtphasenverschobene Signal werden durch separate Verstärker verstärkt und zur Bereitstellung des Ausgangssignals kombiniert.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren nach Anspruch 1 bereitgestellt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren nach Anspruch 8 bereitgestellt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Leistungsverstärkungssystem nach Anspruch 10 bereitgestellt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Leistungsverstärkungssystem nach Anspruch 15 bereitgestellt.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Leistungsverstärkungssystem mit adaptiver Verteilung von Signalen durch eine Verstärkerarchitektur paralleler Verstärkerstufen. Zum Beispiel kann das Leistungsverstärkersystem den Betrieb einzelner Verstärkerstufen in der Verstärkeranordnung einstellen, um zum Beispiel die Belastbarkeit der Verstärkerstufen auf der Basis von Informationen der durch die Verstärkeranordnungen, wie zum Beispiel des Leistungspegels, zu verringern. Um den eingestellten Betrieb der Verstärkerstufen auszunutzen, verwendet das Leistungsverstärkersystem einen variablen Leistungsteiler zur Neuzuteilung der Eingangssignalleistung unter den Verstärkerstufen und mindestens einen variablen Kombinierer zum adaptiven Kombinieren verstärkter Signale aus den Verstärkerstufen in veränderlichen Anteilen. Folglich ist das Leistungsverstärkersystem umkonfigurierbar und/oder kann sich an veränderliche Bedingungen anpassen, um verbesserte Leistungsfähigkeit und/oder verbesserten Wirkungsgrad bereitzustellen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Andere Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung können bei Durchsicht der folgenden ausführlichen Beschreibung und bei Bezugnahme auf die Zeichnungen ersichtlich werden. Es zeigen:
1 eine Leistungsverstärkerarchitektur mit parallelen Verstärkerstufen in dem Hauptverstärker;
2 eine Leistungsverstärkerarchitektur mit einem die vorliegende Erfindung realisierenden adaptiven Leistungsverstärkersystem;
3 einen variablen Koppler, der in einem die vorliegende Erfindung realisierenden adaptiven Leistungsverstärkersystem verwendet werden kann;
4 einen variablen Teiler, der in einem die vorliegende Erfindung realisierenden adaptiven Leistungsverstärkersystem verwendet werden kann; und
5 einen variablen Kombinierer, der in einem die vorliegende Erfindung realisierenden adaptiven Leistungsverstärkersystem verwendet werden kann.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Es wird eine beispielhafte Ausführungsform eines adaptiven Leistungsverstärkersystems beschrieben, das die vorliegende Erfindung realisiert. 2 zeigt ein allgemeines Blockschaltbild einer mehrstufigen Verstärkerarchitektur 40 bei der der Betrieb wie zum Beispiel die Belastbarkeit, eines Hauptverstärkers 41 durch Steuern des Betriebes einzelner Verstärkerstufen 26a–d zusammen mit der Signalleistungsverteilung und dem Kombinieren verstärkter Signale verändert wird. Bei dieser Ausführungsform besitzt der Hauptverstärker 41 parallele Verstärkerstufen 26a–d. Verarbeitungsschaltkreise 42 empfangen oder erhalten Verstärkersteuerinformationen, zum Beispiel Aufwärtsstrom-Signalleistungsdetektionsinformationen von einem Leistungsdetektor 44, der ein Duplikat des Signals auf dem Hauptsignalweg 13 von einem Koppler 46 und durch ein Filter 47 tiefpaßgefiltert empfängt, um ein Signal zu erzeugen, das die Leistung repräsentiert, wie zum Beispiel die Gesamtdurchschnittsleistung oder Spitzenleistung des durch den Verstärker 12 zu verstärkenden Signals auf dem Hauptsignalweg 13. Als Reaktion auf die Steuerinformationen oder als Reaktion auf eine Änderung des Betriebes der Verstärkerstufe(n) führen die Verarbeitungsschaltkreise 42 einem variablen Leistungsteilernetzwerk 48 Steuersignal(e) zu, um veränderliche Teile oder Anteile der Eingangssignalleistung zwischen den Verstärkerstufen 26a–d neu zuzuteilen oder bereitzustellen.
Nachdem die Teile des Eingangssignals verstärkt wurden, kombiniert ein variables Kombiniernetzwerk 50 konstruktiv die verstärkten Signalanteile dergestalt, daß die verstärkten Signalteile aus den Verstärkerstufen einen veränderlichen Teil oder Anteil des verstärkten Ausgangssignals bilden. Folglich kann das adaptive Leistungsverstärkersystem die Signalleistung zwischen den Verstärkerstufen umverteilen und die umverteilte verstärkte Leistung in entsprechenden Teilen oder Anteilen wieder kombinieren, um eine effizientere oder verbesserte Leistungsfähigkeit bereitzustellen. Teile können Duplikate oder Signalkomponenten des Eingangssignals oder des verstärkten Signals, ein Signal, das aus phasenverschobenen Versionen oder Signalkomponenten des Eingangssignals oder des verstärkten Signals besteht, oder phasenverschobene Versionen von Duplikaten oder Signalkomponenten des Eingangssignals, die durch das Teilernetzwerk 48 (2) erzeugt und verstärkt wurden, bedeuten. Abhängig von Kontext können Teile, Duplikate und/oder Signalkomponenten dasselbe bedeuten oder können aus einer Kopplung, Aufteilung oder Kombination von Teilen, Duplikaten und/oder Signalkomponenten erzeugt werden. Teile können auch Signalkomponenten, Duplikate oder Signalteile relativ zu einem Eingangssignal, Ausgangssignal oder einem anderen Teil, wie zum Beispiel einem Verhältnis oder Anteil des Teils relativ zu dem Eingangssignal, dem Ausgangssignal oder einem anderen Teil bedeuten.
Abhängig von der Ausführungsform können die von den Verarbeitungsschaltkreise 42 empfangenen oder erhaltenen Steuerinformationen die Aufwärtsstrom-Signalkonfigurationsinformationen, die Aufwärtsstrom-Signalleistungsinformationen und/oder andere Steuerinformationen enthalten. Zusätzlich oder als Alternative können die Verarbeitungsschaltkreise 42 andere Signalinformationen empfangen, die das zu verstärkende Signal beschreiben, ohne Direktmessungen an dem Hauptsignalweg 13 durchzuführen, zum Beispiel Informationen bezüglich Zusammensetzung, Signalkomponenten und Struktur für das zu verstärkende Signal, wie zum Beispiel die Anzahl der Träger, aus denen das zu verstärkende Signal besteht, die Art der Träger (zum Beispiel CDMA, TDMA oder FDMA) und/oder die Anzahl der Benutzer, für die das Signal erzeugt wird. Die Verstärkersteuerinformationen können durch eine Basisstationssteuerung (BSC) 52, die Funkschaltkreise 54 und/oder die Schalt-/Kombinierschaltkreise 56 (MUX) für die Verarbeitungsschaltkreise 42 bereitgestellt werden. Die Verarbeitungsschaltkreise 42 oder Teile davon können sich in der BSC 52, in den Funkschaltkreisen 54 und/oder in den Schalt-/Kombinierschaltkreisen 56 (MUX) befinden. Die Verarbeitungsschaltkreise 42 können Steuersignale empfangen, um die Funktionsweise des Verstärkers 41 anzupassen, wie zum Beispiel ein Schnell-Herauffahrsteuersignal.
Bei dieser Ausführungsform können die Verarbeitungsschaltkreise 42 Steuersignal(e) 52 zur Steuerung des Betriebes der Verstärkerstufen 26a–d des Hauptverstärkers 12 bereitstellen. Die Verarbeitungsschaltkreise 42 können Vorstromeinstellungen für die Verstärkerstufen 26a–d liefern, um den Betrieb der einzelnen Verstärkerstufen 26a–d einzustellen, um zum Beispiel die Verstärkerstufen 26a–d in dem Hauptverstärker 41 „ein"- oder „aus"-zuschalten. Abhängig von der Ausführungsform können die Verarbeitungsschaltkreise 42 mindestens eine Betriebskenngröße des Verstärkers 41 auf der Basis der Steuerinformationen oder als Reaktion auf das Herunterfahren oder Fehlfunktionieren der Verstärkerstufe(n) einstellen. Zum Beispiel stellen die Verarbeitungsschaltkreise 42 die Vorspannung(en) und/oder die Quellenspannung(en) für die Verstärkerstufen 26a–d ein, um mindestens eine Betriebskenngröße der Verstärkerstufe(n) 26a–d und/oder des Verstärkers 41 zu ändern. Die Betriebskenngrößen des Verstärkers 41 und/oder der Verstärkerstufe(n) 26a–d ist zum Beispiel die Belastbarkeit, wie zum Beispiel die Spitzenbelastbarkeit, die Betriebsklasse des Verstärkers 41 und/oder der Verstärkerstufe(n) 26a–d und/oder der Teil der Übertragungsfunktion, in dem der Verstärker 41 und/oder die Verstärkerstufe(n) 26a–d betrieben werden.
Wenn zum Beispiel jeder einzelne Verstärker 26a–d 100 Watt Belastbarkeit aufweist, besitzt der Hauptverstärker 12 100 Watt, multipliziert mit der Anzahl paralleler Leistungsverstärkerstufen der Belastbarkeit. Folglich kann der Hauptverstärker 12 Spitzenleistungen von 400 Watt aushalten. Wenn der detektierte Leistungspegel des zu verstärkenden Signals unter einem bestimmten Pegel liegt, wie zum Beispiel 300 Watt, können die Verarbeitungsschaltkreise 42 Steuersignal(e) für die Verstärkerstufen 26a–d liefern, um einen Verstärker oder Verstärker, wie zum Beispiel den Verstärker 26d, auszuschalten. Eine Verstärkerstufe 26a–d kann heruntergefahren werden, indem die Quellenspannung und/oder die Vorspannung abgeschnitten werden. Durch Abschalten eines Verstärkers oder von Verstärkern wird der Leistungsverstärkerwirkungsgrad (Ausgangsleistung geteilt durch verbrauchte Gleichstromleistung) verbessert, weil die Ausgangsleistung effektiv gleich bleibt, während der verbrauchte Gleichstrom verringert wird.
Als Reaktion auf die Steuerinformationen oder als Reaktion auf das Ausschalten von Verstärkerstufe(n) können die Verarbeitungsschaltkreise 42 einem variablen Leistungsteilernetzwerk 48 Steuersignal(e) 57 zuführen, um die Signalleistung auf die aktive Verstärkerstufe(n) 26a–d neu zu verteilen. Die Verarbeitungsschaltkreise 42 können dem variablen Leistungsteilernetzwerk 48 Steuersignale 57 zuführen, um die Signalleistung über die Verstärkerstufen 26a–d neu zu verteilen. Die Verarbeitungsschaltkreise 42 können außerdem dem variablen Kombiniernetzwerk 50 Steuersignale 58 zuführen, um die Ausgangssignale der Verstärkerstufen 26a–d in veränderlichen Anteilen relativ zu dem verstärkten Ausgangssignal, wie zum Beispiel in Anteilen, die die sich ändernden Anteile der zu den Verstärkerstufen 26a–d verteilten Signalleistung widerspiegeln, zu rekombinieren.
Bei dieser Ausführungsform ist das Leistungsteilernetzwerk 48 eine Anordnung von variablen 1:2-Leistungsteilern 60a–c. Jeder Teiler 60a–c kann das an seinem Eingang empfangene Signal in zwei Duplikate des empfangenen Signals mit veränderlichen Anteilen der Leistung aus dem empfangenen Signal aufteilen. Zum Beispiel kann jeder Verzweiger das empfangene Signal in zwei Duplikate des empfangenen Signals mit der Hälfte der Leistung des Empfangssignals aufteilen, oder der Leistungsteiler kann die Teile des Empfangssignals so variieren, daß ein Duplikat des empfangenen Signals an einem der zwei Ausgangsports mit voller Leistung (minus einer bestimmten kleinen Dämpfung) bereitgestellt wird, während an dem anderen Ausgangsport das Signal nicht (oder mit sehr niedrigem Leistungspegel) bereitgestellt wird. Jeder Leistungsteiler 60a–c kann Duplikate, Komponenten oder Teile des empfangenen Signals mit variierenden Verhältnissen oder veränderlichen Teilen oder Anteilen relativ zu der vollen Empfangssignalleistung produzieren. Variable Teiler können so angeordnet werden, daß sie einen einzigen variablen Teiler mit mehr Ausgangsports bilden. Bei dieser Ausführungsform ist für jeden Teiler 60a–c ein vierter Port an jedem Leistungsteiler 60a–c mit einer 50-Ohm-Last zur Impedanzanpassung gezeigt. Der 50-Ohm-Last sollte so wenig Leistung wie möglich (im Idealfall keine Leistung) zugeführt werden.
Wenn die Verstärkerstufe 26d heruntergefahren wird, führen die Verarbeitungsschaltkreise 42 dem Leistungsteiler 48 Steuersignale 57 zu, um die Leistung zur Verstärkung neu zwischen den aktiven Verstärkerstufen 26a–c aufzuteilen. Zum Beispiel könnten die Steuersignale die Verteilung der Signalleistung des Eingangssignals für den Leistungsteiler 60a so variieren, daß an einem Ausgangsport des Leistungsteilers 60b ein Duplikat des Eingangssignals mit 2/3 der Leistung und an dem anderen Ausgangsport des Leistungsteilers 60c ein Duplikat des Eingangssignals mit 1/3 der Signalleistung bereitgestellt wird. Das Steuersignal für den Leistungsteiler 60b kann die Leistungsverteilung so variieren, daß die Leistung des Signals mit 2/3 Leistung in gleichen Teilen auf die Ausgangsports der Verstärkerstufen 26a–b aufgeteilt wird. Das Duplikat des Eingangssignals mit 1/3 der Leistung der Verstärkerstufe 26a und die Verstärkerstufe 26b empfängt folglich ein Duplikat des Eingangssignals mit 1/3 der Leistung. Das Eingangssignal mit 1/3 Leistung, das durch den Leistungsteiler 60a dem Leistungsteiler 60c zugeführt wird, wird der Verstärkerstufe 26c zur Verstärkung mit der vollen 1/3 Leistung (mit möglicherweise einer bestimmten kleinen Dämpfung) zugeführt, während dem inaktiven Verstärker 26d keine Leistung zugeführt wird.
Nach der Verstärkung kombiniert das variable Kombiniernetzwerk 50 die verstärkten Duplikate, Komponenten oder Teile des Eingangssignals aus den aktiven Verstärkerstufen 26a–c und kombiniert diese entsprechend dem Teil bzw. den Teilen der Signalleistung, die bei der Verteilung der Eingangssignalleistung auf die Verstärkerstufen 26a–d benutzt wird, um das verstärkte Signal mit dem gewünschten Pegel bereitzustellen. Bei dieser Ausführungsform ist das Kombiniernetzwerk 50 eine Anordnung von variablen 2:1-Kombinierern 64a–c. Jeder variable Kombinierer 64a–c kann die verstärkten Teile unter Verwendung veränderlicher Anteile der empfangenen verstärkten Teile kombinieren, um das kombinierte Ausgangssignal bereitzustellen. Zum Beispiel kann jeder Leistungsteiler 64a–c die Leistung jedes der empfangenen verstärkten Teile kombinieren, oder der Leistungskombinierer 64a–c kann die Teile so variieren, daß die kombinierte Ausgabe des empfangenen Signals fast vollständig (minus einer bestimmten kleinen Dämpfung) aus der Leistung aus dem verstärkten Teil an einem der beiden Eingangsports besteht. Jeder Leistungskombinierer 64a–c kann mit variierenden oder veränderlichen Verhältnissen, Teilen oder Anteilen relativ zu den Leistungen der Signale an den Eingangsports und/oder am Ausgangsport konstruierte kombinierte Signale erzeugen. Variable Kombinierer können so angeordnet werden, daß ein einziger variabler Kombinierer mit mehr Eingangsports gebildet wird. Bei dieser Ausführungsform ist für jeden Kombinierer 64a–c ein vierter Port an jedem Leistungskombinierer 64a–c mit einer 50-Ohm-Last zur Impedanzanpassung gezeigt. Zu der 50-Ohm-Last sollte so wenig Leistung wie möglich (im Idealfall keine Leistung) geleitet und darin umgesetzt werden.
Bei dieser Ausführungsform liefern die Verarbeitungsschaltkreise 42 Steuersignale 58 für den Leistungskombinierer 50, um die Leistung aus den aktiven Verstärkerstufen 26a–c so zu kombinieren, daß die in das variable Kombinierernetzwerk 50 eingegebenen Signale in veränderlichen Anteilen konstruktiv kombiniert werden, um das verstärkte Ausgangssignal zu erzeugen. Zum Beispiel könnten Steuersignale für den variablen Kombinierer 64a das Kombinieren der verstärkten Signalteile aus den Verstärkerstufen 26a–b variieren, um die verstärkten Signalteile in gleichen Teilen am Ausgang des variablen Kombinierers 64a des variablen Kombinierers 64c zu kombinieren. Die Steuersignale für den Leistungskombinierer 64b können das Leistungskombinieren so variieren, daß die Leistung des verstärkten Signalteils aus der aktiven Verstärkerstufe 26c den vollen Teil, zum Beispiel im Idealfall 100%, des kombinierten Ausgangssignals am Ausgang des variablen Kombinierers 64b für den variablen Kombinierer 64c darstellt. Gemäß dem obigen Beispiel besitzt, wenn die Verstärkerstufe 26d inaktiv ist und wenn die Verstärkerstufen auf dieselbe Weise betrieben werden, das Ausgangssignal des variablen Kombinierers 64a einen Leistungspegel, der etwa doppelt so groß wie der des Ausgangssignals des variablen Kombinierers 64b ist. Der variable Kombinierer 64c empfängt die Ausgangssignale der variablen Kombinierer 64a und b und kombiniert die Signale dergestalt konstruktiv, daß das Signal aus dem variablen Kombinierer 64a den doppelten Betrag des verstärkten Ausgangssignals in bezug auf die Menge des aus dem variablen Kombinierer 64c ausgegebenen Signals darstellt.
Bei einem alternativen Beispiel können, wenn der Leistungspegel des zu verstärkenden Signals sogar noch niedriger als in dem obigen Beispiel ist, wie zum Beispiel unter einem zweiten Schwellenpegel (wie zum Beispiel 200 Watt oder 50% der Gesamtspitzenbelastbarkeit des Verstärkers 41), die Verarbeitungsschaltkreise 42 zusätzliche Verstärker ausschalten, zum Beispiel die Verstärker 26c–d. Bei dieser Ausführungsform mit vier ähnlichen oder gleichen parallelen Verstärkerstufen 26a–d mit denselben Betriebskenngrößen kann die Spitzenbelastbarkeit des Verstärkers 41 in Schritten von 25% eingestellt werden. Wenn der Verstärker 41 sechs parallele Verstärkerstufen aufweist, die mit denselben Betriebskenngrößen betrieben werden, könnte die Spitzenbelastbarkeit des Verstärkers 12 durch Aus- oder Einschalten von Verstärkerstufen in Schritten von 16,7% eingestellt werden.
Wenn die Verstärkerstufen 26c–d ausgeschaltet werden, können die Verarbeitungsschaltkreise 42 Steuersignal(e) 57 dergestalt dem Leistungsteilernetzwerk 48, zum Beispiel dem variablen Teiler 60a, zuführen, daß die Eingangssignalleistung auf im Idealfall 100% für den variablen Teiler 60b für die aktiven Verstärker 26a–b produziert wird, während dem variablen Teiler 60c für die inaktiven Verstärkerstufen 26c–d keine Leistung zugeführt wird. Bei dieser Ausführungsform liefern die Verarbeitungsschaltkreise 42 Steuersignale dergestalt an den variablen Teiler 60b, daß die Leistung aus dem variablen Teiler 60a in gleichen Teilen zur Verstärkung auf die aktiven Verstärker 26a–b aufgeteilt wird. Nach der Verstärkung reagiert das Kombiniernetzwerk 50 auf Steuersignale aus den Verarbeitungsschaltkreisen 42, um die verstärkten Teile aus den aktiven Verstärkern 26a–b zu kombinieren, zum Beispiel unter Verwendung des variablen Kombinierers 64a zum konstruktiven Kombinieren der verstärkten Signale aus den Verstärkern 26a–b in gleichen Teilen und zum Erzeugen des resultierenden Signals für den variablen Kombinierer 64c. Der variable Kombinierer 64c verwendet den gesamten Teil oder im Idealfall 100% (minus Verlusten in den Übertragungsleitungen und minus Kabeln) des aus dem variablen Kombinierer 64a ausgegebenen Signals als das von dem variablen Kombinierer 64c produzierte verstärkte Ausgangssignal.
Bei dieser Ausführungsform sind die variablen Teiler 60a–c des variablen Teilernetzwerks 48 und die variablen Kombinierer 64a–c des variablen Kombiniernetzwerks 50 variable Koppleranordnungen, die die Leistungsverteilung der Signale zwischen den Eingangsports und den Ausgangsports ändern können. 3 zeigt eine variable Koppleranordnung 65 mit einem ersten Koppler 66, der die Signale an einem ersten und zweiten Eingangsport 67(V1) und 68(V2) phasenverschiebt und kombiniert, um kombinierte Signalteile an einem ersten bzw. zweiten Ausgang 69(V3) und 70(V4) zu erzeugen. Ein Phasenschieber 71 liefert eine relative Phaseneinstellung zwischen den kombinierten Signalkomponenten oder -teilen an den Ports 69(V3) und 70(V4), um die gewünschte Kopplung zwischen den kombinierten Signalteilen oder -komponenten durch einen zweiten Koppler 72 bereitzustellen. Der zweite Koppler 72 führt eine Phasenverschiebung und Kombination der kombinierten Signalteile oder -komponenten an dem ersten und zweiten Eingangsport 73(V5) und 74(V6) dergestalt durch, daß die Kombination der kombinierten Signalkomponenten oder -teile an dem ersten und zweiten Ausgangsport 75(V7) und 76(V8) des Kopplers 72 mit einer gewünschten Amplituden- und/oder Phasenbeziehung zwischen ihnen kombiniert werden. Zum Beispiel können die kombinierten Signalteile neu kombiniert werden, um an dem Ausgangsportsignal ein Duplikat der Signale an den Eingangsports 67 und 68 zu erzeugen, wobei abhängig von der durch den Phasenschieber 71 eingeführten Phasenverschiebung veränderliche Leistungsteile oder -anteile der Eingangssignale verwendet werden.
Bei dieser Ausführungsform ist der Koppler 66 ein 3-dB-90-Grad-Gabelkoppler, in dem das Signal (bei der halben Leistung) an dem ersten Eingangsport 67 an dem ersten Ausgangsport 69 mit einer um 90 Grad phasenverschobenen Version (bei der halben Leistung) des Signals an dem zweiten Eingangsport 68 kombiniert wird. Das Signal an dem ersten Eingangsport 67 (auf halber Leistung) ist um 90 Grad phasenverschoben und kombiniert sich an dem zweiten Ausgangsport 70 mit dem Signal (bei halber Leistung) an dem zweiten Eingangsport 68. Bei dieser Ausführungsform befindet sich der Phasenschieber 71 auf dem Weg 77 und liefert eine relative Phaseneinstellung zwischen den kombinierten Signalteilen auf dem Weg 77 aus dem Port 70 und den kombinierten Signalteilen auf einem Weg 78 aus dem Port 69. Der Phasenschieber 71 kann mechanisch implementiert werden, zum Beispiel mit einem Schalter zu verschiedenen Phasenleitungen oder elektronisch, zum Beispiel unter Verwendung variabler Kondensatoren oder Varaktoren, und kann bei anderen Ausführungsformen auf dem Weg 77 positioniert werden.
Der Phasenschieber 71 führt die phaseneingestellten kombinierten Signalkomponenten oder -teile auf dem Weg 77 einem zweiten Eingangsport 74 des zweiten Kopplers 72 zu, der bei dieser Ausführungsform auch ein 3-dB-90-Grad-Gabelkoppler ist. Ein Teil der kombinierten Signalkomponenten oder -teile an dem Eingangsport 73 wird zu dem Ausgangsport 75 des zweiten Kopplers 72 gelenkt und zusammen mit den kombinierten Signalkomponenten oder -teilen an dem Eingangsport 73 (auf halber Leistung) des zweiten Kopplers 72 um 90 Grad phasenverschoben. Ein Teil der kombinierten Signalkomponenten oder -teile an dem Eingangsport 74 wird um 90 Grad phasenverschoben und zusammen mit einem Teil der kombinierten Signalkomponenten oder -teile an dem Eingangsport 73 des zweiten Kopplers 72 zu dem Ausgangsport 75 des zweiten Kopplers 72 gelenkt. Ein Teil der kombinierten Signalkomponenten oder -teile an dem Eingangsport 73 des zweiten Kopplers 72 wird zusammen mit einem Teil der kombinierten Signalkomponenten oder -teile an dem Eingangsport 74 um 90 Grad phasenverschoben zu dem Ausgangsport 75 des zweiten Kopplers 72 gelenkt.
Diese Teile der kombinierten Signalkomponenten oder -teile, die an dem ersten oder zweiten Ausgangsport 75 oder 76 gleichphasig sind, werden an dem Ausgangsport 75 oder 76 konstruktiv kombiniert. Wenn die Teile der kombinierten Signalkomponenten an dem ersten oder zweiten Ausgangsport 75 oder 76 phasenverschoben sind, setzen die Teile der kombinierten Signalkomponenten, die sich destruktiv kombinieren, keine Leistung um, und die Leistung bleibt für den anderen ersten oder zweiten Ausgangsport 128 oder 132 übrig. Wie in den nachfolgenden Gleichungen gezeigt, kann der Phasenschieber 71 eine relative Phasenverschiebung zwischen den kombinierten Signalen auf den Wegen 77 und 78 bereitstellen, um die Leistungs- (oder Spannungs-) Verteilung zwischen den Eingangsports 67 und 68 und den Ausgangsports 75 und 76 zu verändern. Wenn zum Beispiel V1 und V2 die Spannungen der Signale an den Eingangsport 67 bzw. 68 repräsentieren und θ die durch den Phasenschieber 71 eingeführte Phasenverschiebung ist, kann die Funktionsweise des variablen Kopplers 65 durch die folgenden Gleichungen charakterisiert werden.
Wenn der Phasenschieber 71 eine Phasenverschiebung von 0 Grad einführt, gilt folglich V7 = V2e^j90und V8 = V1. Wenn der Phasenschieber 70 eine Phasenverschiebung von 180 Grad einführt, gilt V7 = V1 und V8 = V2. Wenn der Phasenschieber 71 eine Phasenverschiebung von 90 Grad einführt, gilt
und
Durch Bereitstellung eines Abschlusses, wie zum Beispiel eines 50-Ohm-Abschlusses, an dem Eingangsport 67 oder 68 kann die variable Koppleranordnung 65 als ein variabler Teiler betrieben werden, wobei V1 oder V2 gleich 0 ist. Durch Bereitstellung eines Abschlusses, wie zum Beispiel eines 50-Ohm-Abschlusses, an dem Ausgangsport 75 oder 76 kann die variable Koppleranordnung 65 als ein variabler Kombinierer betrieben werden, wobei V7 oder V8 der Ausgangsport ist.
4 zeigt eine Ausführungsform eines variablen Teilers 80, die in dem Verstärkernetz 40 von 2 als variabler Teiler 60a–c verwendet werden kann. Ein Koppler 81 empfängt als Eingangssignal an einem Port 82 (V2) mit einem Leistungspegel P und erzeugt Duplikate des Eingangssignals an den Ports 83 und 84. Ein Phasenschieber 85 stellt eine relative Phaseneinstellung zwischen den Duplikaten des Eingangssignals an den Ports 83 und 84 dergestalt bereit, daß die Kombination der Duplikate an einem Koppler 86 die gewünschten Leistungspegel (oder Spannungspegel) für die kombinierten Signalduplikate des Eingangssignals an den Ausgangsports 87 (V8) und 88 (V7) bereitstellt. Bei dieser Ausführungsform ist der Koppler 81 ein 3-dB-90-Grad-Gabelkoppler, der ein Duplikat des Signals an dem Port 83 (V4) phasengleich mit dem Eingangssignal, aber mit einem Leistungspegel P/2 auf einem Weg 89, produziert. Der Koppler 81 erzeugt auch ein Duplikat des Eingangssignals an dem Port 84 (V3), das um 90 Grad phasenverschoben ist und einen Leistungspegel P/2 aufweist, auf einem Weg 90. Bei dieser Ausführungsform befindet sich der Phasenschieber 85 auf dem Weg 89 und stellt eine relative Phaseneinstellung zwischen den Duplikaten der Signale auf den Wegen 89 und 90 durch Einstellen der Phase des Duplikats auf Weg 89 bereit. Der Phasenschieber 85 kann mechanisch implementiert werden, zum Beispiel mit einem Schalter zu Leitungen verschiedener Phase oder elektronisch, zum Beispiel durch Verwendung von variablen Kondensatoren oder Varaktoren.
Der Phasenschieber 85 führt das phaseneingestellte Duplikat auf dem Weg 89 einem Port 92 des Kopplers 86 zu, der bei dieser Ausführungsform ein 3-dB-90-Grad-Gabelkoppler ist. Ein Teil (1/2 der Leistung des Signals auf dem Weg 89 oder P/4 bei dieser Ausführungsform) der Leistung des Signals an dem Port 92 wird zusammen mit einem Teil (1/2 der Leistung des Signals auf dem Weg 90 oder P/4) der Leistung des Signals an dem Port 94, der um 90 Grad phasenverschoben wurde, zu dem Ausgangsport 87 (V8) des Kopplers 86 geleitet. Ein Teil (1/2 der Leistung des Signals auf dem Weg 89 oder P/4 bei dieser Ausführungsform) der Leistung des Signals an dem Port 92, der um 90 Grad verzögert wird, wird zusammen mit einem Teil (1/2 der Leistung des Signals auf dem Weg 90 oder P/4) der Leistung des Signals an dem Port 94 zu dem Ausgangsport 88 (V7) des Kopplers 86 geleitet. Die Spannung aus diesen Teilen der Duplikate, die an dem Ausgangsport 87 oder 88 phasengleich sind, werden konstruktiv kombiniert und an dem Ausgangsport 87 bzw. 88 produziert. Wenn die Spannungen von den Teilen der Duplikate an dem Ausgangsport 87 oder 88 phasenverschoben sind, werden diese Teile der Duplikate jeweils aufgehoben und setzen keine Leistung um. Folglich werden die Signalteile oder -komponenten an dem Eingangsport 92 dergestalt mit Signalteilen oder -komponenten an dem Eingangsport 94 kombiniert, daß die Kombination der Signalteile oder -komponenten an dem Koppler 86 Duplikate der Eingangssignale mit den gewünschten Leistungspegeln an den Ausgangsports 87 und/oder 88 bereitstellt.
Im Betrieb der Ausführungsform von 4 wird, wenn der Phasenschieber 85 eine Phasenverschiebung von 0 Grad für das Duplikat des Eingangssignals (V2) an dem Port 83 einführt, ein Duplikat des Eingangssignals (V2) auf dem Weg 89 mit 0 Grad Phasenverschiebung und einem Leistungspegel von P/2 dem Port 92 des Kopplers 86 zugeführt. Ein Duplikat des Eingangssignals aus V2 mit einem Leistungspegel von P/2 wird mit 90 Grad Phasenverschiebung dem Port 94 zugeführt. Das Signal an dem Port 92 wird innerhalb des Kopplers 86 aufgeteilt und an die Ausgangsports 87 und 88 verteilt. Ein Teil des Signals wird mit 0 Grad Phasenverschiebung dem Ausgangsport 87 zugeführt, und ein Teil des Signals wird dem Ausgangsport 88 mit einer Phasenverschiebung von 90 Grad zugeführt. Das Signal an dem Eingangsport 94 wird auch aufgeteilt und auf die Ausgangsports 87 und 88 verteilt. Ein Teil des Signals wird dem Ausgangsport 88 zugeführt, ohne um insgesamt eine Phasenverschiebung von 90 Grad phasenverschoben zu werden, und ein Teil des Signals wird dem Ausgangsport 87 nach einer Phasenverschiebung um 90 Grad für eine Gesamtphasenverschiebung von 180 Grad zugeführt. Am Ausgangsport 88 kombinieren sich die Signalteile aus den Ports 92 und 94, die um 90 Grad in Phase liegen, konstruktiv, um ein Duplikat des Eingangssignals (V2) zu produzieren. An dem Ausgangsport 87 sind die Duplikate des Eingangssignals um 180 Grad phasenverschoben und treten in Wechselwirkung, um keine Leistung umzusetzen. Der Leistungspegel an dem Ausgangsport 87 beträgt also 0, und der Leistungspegel an dem Ausgangsport 88 beträgt P.
Wenn der Phasenschieber 85 eine Phasenverschiebung von 180 Grad für das Duplikat des Eingangssignals (V2) an dem Port 83 einführt, wird das Duplikat des Eingangssignals (V2) auf dem Weg 89 dem Port 92 des Kopplers 86 mit einer Phasenverschiebung von 180 Grad und einem Leistungspegel von P/2 zugeführt. Ein Duplikat des Eingangssignals mit einem Leistungspegel von P/2 wird dem Port 94 mit einer Phasenverschiebung von 90 Grad zugeführt. Das Signal an dem Port 92 wird in dem Koppler 86 aufgeteilt und an die Ausgangsports 87 und 88 verteilt. Ein Teil des Signals wird dem Ausgangsport 87 mit einer Phasenverschiebung von 180 Grad zugeführt, und ein Teil des Signals wird dem Ausgangsport 88 mit einer Phasenverschiebung von 90 Grad zugeführt, für eine Gesamtphasenverschiebung von 270 Grad. Das Signal an dem Port 94 wird auch aufgeteilt und auf die Ausgangsports 87 und 88 verteilt. Ein Teil des Signals wird dem Ausgangsport 88 ohne Phasenverschiebung zugeführt, für eine Gesamtphasenverschiebung von 90 Grad, und ein Teil des Signals wird dem Ausgangsport 87 nach einer Phasenverschiebung von 90 Grad zugeführt, für eine Gesamtphasenverschiebung von 180 Grad. An dem Ausgangsport 87 kombinieren sich die Teile des Signals aus den Ports 92 und 94, die um 180 Grad phasengleich sind, konstruktiv, um ein Duplikat des Eingangssignals (V2) zu produzieren. An dem Ausgangsport 88 treten die Teile des Eingangssignals, die um 180 Grad phasenverschoben sind, bei 270 Grad bzw. 90 Grad in Wechselwirkung, um keine Leistung umzusetzen. Der Leistungspegel an dem Ausgangsport 87 beträgt also P und der Leistungspegel an dem Ausgangsport 88 0.
Wenn der Phasenschieber 85 eine Phasenverschiebung von 90 Grad für das Duplikat des Eingangssignals (V2) aus dem Port 83 einführt, wird dem Port 92 des Kopplers 86 ein Duplikat des Eingangssignals (V2) auf dem Weg 89 mit 90 Grad Phasenverschiebung und einem Leistungspegel von P/2 zugeführt. Dem Port 84 wird ein Duplikat des Eingangssignals mit einem Leistungspegel von P/2 mit einer 90-Grad-Phasenverschiebung zugeführt, und ein Weg 90 führt dem Port 94 das Signal aus dem Port 84 zu. Das Signal an dem Port 92 wird in dem Koppler 86 aufgeteilt und auf die Ausgangsports 87 und 88 verteilt. Ein Teil des Signals wird dem Ausgangsport 87 mit 90 Grad Phasenverschiebung zugeführt, und ein Teil des Signals wird dem Ausgangsport 88 mit einer Phasenverschiebung von 90 Grad zugeführt, für eine Gesamtphasenverschiebung von 180 Grad. Das Signal an dem Port 94 wird auch aufgeteilt und in dem Koppler 86 auf die Ausgangsport 87 und 88 verteilt. Ein Teil wird dem Ausgangsport 88 ohne Phasenverschiebung zugeführt, für eine Gesamtphasenverschiebung von 90 Grad, und ein Teil des Signals wird dem Ausgangsport 87 nach einer Phasenverschiebung um 90 Grad zugeführt, für eine Gesamtphasenverschiebung von 180 Grad. An dem Ausgangsport 87 kombinieren sich die Teile des Eingangssignals aus den Ports 92 und 94, die bei 90 bzw. 180 Grad um 90 Grad phasenverschoben sind, vektoriell um 90 Grad phasenverschoben, um ein Signal mit einem Leistungspegel von P/2 zu erzeugen. An dem Ausgangsport 88 kombinieren sich die Teile des Eingangssignals aus den Ports 92 und 94, die auch bei 180 bzw. 90 Grad um 90 Grad phasenverschoben sind, vektoriell um 90 Grad phasenverschoben, um ein Signal bei P/2 zu erzeugen. Durch Einstellen der durch den Phasenschieber 85 zwischen den Duplikaten des Eingangssignals eingeführten relativen Phasenverschiebung können also Signalkomponenten des Eingangssignals auf eine Weise kombiniert werden, um Ausgangssignale mit Leistungspegeln variierender Anteile zu produzieren.
In dem variablen Teiler 80 von 4 wird im Fall V1 = 0 die Spannung an dem Port 88 (V7) und an dem Port 87 (V8) durch die folgende Gleichung gegeben:
Der Betrag von V7 und V8 wird gegeben durch
Das Leistungsverhältnis bzw. der Anteil zwischen den Leistungspegeln an den beiden Ausgangsports 87 und 88 kann durch Ändern der Phasenverschiebung φ variiert werden. Das Leistungsverhältnis R zwischen den beiden Ausgangsports 87 (V8) und 88 (V7) wird gegeben durch:
Für eine gleiche Aufteilung des Eingangssignals gilt folglich R = 1 ⇒ cosφ = 0 ⇒ φ = 90. Für eine Aufteilung von 2/3 und 1/3 des Eingangssignals gilt R = 2 ⇒ cosφ = 1/3 ⇒ φ=70,5°.
Bei dieser Ausführungsform kann gezeigt werden, daß die Phase von V7 und V8 gleich ist. Im Fall eines Winkels von V7 = 90°+ α, 2α + ω = 180° und ω = 180 – φ, 2α + 180 – φ = 180 erhält man α = φ/2. Folglich ist der Winkel von V7 gleich 90 + φ/2. Im Fall eines Winkels von V8 = φ + α und 2α + φ = 180 erhält man α = 90 – φ/2 und der Winkel von V8 wird 90 + φ/2.
5 zeigt eine Ausführungsform eines variablen Kombinierers 100, der in dem Verstärkernetzwerk 40 von 2 als variabler Kombinierer 64a–c verwendet werden kann. Ein Koppler 102 empfängt verstärkten Teil bzw. verstärkte Teile des Eingangssignals auf dem Weg 13 (2), das durch das Teilernetzwerk 48 (2) in Teile aufgeteilt und verstärkt wurde. Bei dieser Ausführungsform wird ein erster verstärkter Teil an einem ersten Eingangsport 104 mit einem Leistungspegel P1 und ein zweiter verstärkter Teil an einem zweiten Eingangsport 106 mit einem Leistungspegel P2 empfangen. Der Koppler 102 führt eine Phasenverschiebung und Kombination von Duplikaten, Teilen oder Komponenten der verstärkten Teile an den Ports 104 und 106 durch. Abhängig von den relativen Phasenverschiebungen zwischen den verstärkten Teilen und/oder zwischen den Signalen, aus denen die verstärkten Teile bestehen, liefert ein Phasenschieber 114 eine relative Phaseneinstellung zwischen den Signalkomponenten an den Ports 110 und 112 dergestalt, daß die Kombination der Signalkomponenten der verstärkten Teile mit entsprechender Phasenbeziehung zwischen den Signalkomponenten dergestalt produziert wird, daß sich die Signalkomponenten an dem Ausgang 128 (V8) des Kombinierers 100 und/oder des Kombiniernetzwerks 50 (2) mit geringen Verlusten und unter Verwendung des gewünschten Teils, Anteils oder Verhältnisses bzw. der gewünschten Teile, Anteile oder Verhältnisse der verstärkten Signalteile an den Ports 104 und 106 kombinieren. Abhängig von der Ausführungsform kann die relative Phaseneinstellung bzw. können die relativen Phaseneinstellungen die relative Phaseneinstellung(en) widerspiegeln, die zwischen Signalkomponenten durch das variable Teilernetzwerk 48 (2) eingeführt wird bzw. werden, um sicherzustellen, daß sich die Signalkomponenten an dem Ausgangsport 128 mit der gewünschten Phasenbeziehung ausrichten, um die gewünschte Kombination von Signalkomponenten zu produzieren.
Bei dieser Ausführungsform ist der Körper 102 ein 3-dB-90-Grad-Gabelkoppler, in dem ein Duplikat des Signals an dem Eingangsport 104 an dem Port 110 mit einem Duplikat des verstärkten Signalteils an dem Eingangsport 106 kombiniert wird, der um 90 Grad phasenverschoben wurde. Das Duplikat des verstärkten Signalteils an dem Eingangsport 104 ist um 90 Grad phasenverschoben und wird an dem Port 112 mit einem Duplikat des verstärkten Signalteils an dem Eingangsport 106 kombiniert. Bei dieser Ausführungsform befindet sich der Phasenschieber 114 auf dem Weg 122 und liefert eine relative Phaseneinstellung zwischen den Signalkomponenten auf den Wegen 122 aus dem Port 110 und den Signalkomponenten auf einem Weg 124 aus dem Port 112. Der Phasenschieber 114 kann mechanisch implementiert werden, zum Beispiel mit einem Schalter zu Leitungen verschiedener Phase oder elektronisch, zum Beispiel unter Verwendung von variablen Kondensatoren oder Varaktoren.
Der Phasenschieber 114 führt die phaseneingestellten kombinierten Teile oder Signalkomponenten auf dem Weg 122 einem Port 126 des Kopplers 116 zu, der bei dieser Ausführungsform ein 3-dB-90-Grad-Gabelkoppler ist. Ein Teil der Leistung der Signalkomponenten an dem Port 126 wird zusammen mit einem Teil der Leistung der Signalkomponenten an einem Port 130, die um 90 Grad verzögert wurden, zu dem Ausgangsport 128 des Kopplers 116 geleitet. Die Teile der Signalkomponenten, die an den Ausgangsports gleichphasig sind, kombinieren sich konstruktiv, und die Teile der Signalkomponenten, die an dem Ausgangsport 128 oder 132 phasenverschoben sind, kombinieren sich destruktiv. Um zu verhindern, daß an dem Ausgangsport 132, der einfach eine 50-Ohm-Last bzw. einen 50-Ohm-Abschluß aufweist, Leistung umgesetzt wird, werden die Signalkomponenten auf den Wegen 122 und 124 mit einer derartigen Phasen- und Amplitudenbeziehung bereitgestellt, daß sich die Spannungen an dem Ausgangsport 132 (V7) aufheben und im wesentlichen die gesamte Leistung dem Ausgangsport 128 (V8) zugeführt wird. Der Phasenschieber 114 stellt eine relative Phasenverschiebung zwischen den kombinierten Teilen oder Signalkomponenten auf den Wegen 122 und 124 dergestalt bereit, daß sich die Spannungen auf die richtige Weise kombinieren, um unter Verwendung des gewünschten Verhältnisses, gewünschter Teile oder Anteile der Signalleistungen an den Eingangsports das Ausgangssignal an dem Ausgangsport 128 zu produzieren. Abhängig von der Ausführungsform kann der Phasenschieber 114 eine Phasenverschiebung bereitstellen, die eine Phasenverschiebung widerspiegelt, die bereitgestellt wird, während Duplikate des Eingangssignals durch einen variablen Teiler aufgeteilt wurden. Folglich werden die Teile der Signalkomponenten oder kombinierte Teile an dem Port 126 mit Teilen der Signalkomponenten oder kombinierten Teilen an dem Port 130 so kombiniert, daß die Kombination der kombinierten Signale (von Duplikaten oder Signalkomponenten des Eingangssignals mit derselben und/oder einer anderen Phase und/oder demselben oder anderen Leistungspegeln) an dem Koppler 116 ein verstärktes Signal mit dem gewünschten Leistungspegel (oder Spannungspegel) und mit Komponenten mit einer gewünschten Phasenbeziehung von zum Beispiel 100% gleichphasig an dem Ausgangsport 128 bereitstellt.
In dem variablen Kombinierer 100 von 5 gilt
V7 besteht aus zwei Komponenten V7₁ und V7₂ mit gleicher Amplitude und 180 Grad Phasenverschiebung, solange φ richtig gewählt wurde (zum Beispiel entsprechend der Phasenverschiebung für den entsprechenden Pegel des variablen Teilers mit Verhältnis R). Folglich ist die Spannung V7 Null (aufgehoben), und alle Leistung wird an dem Port V8 produziert. Zum Beispiel gilt
Der Betrag von V7₁ und V7₂ wird gegeben durch
Das Leistungsverhältnis zwischen den beiden Komponenten wird gegeben durch:
Für |V7₁| = |V7₂| gilt
Im Fall
und
gilt also |V7₁| = |V7₂|. Bei dieser Ausführungsform sind V7₁ und V7₂ um 180 Grad phasenverschoben. Für V7₁, 2α + φ = 180 erhält man α = 90 – φ.
Folglich ist der Winkel von V7₁ gleich φ/2 – 90. Für V7₂, ω = 180 – φ und 2α + ω = 180, 2α + 180 = 180 erhält man α = φ/2. Folglich ist der Winkel von V7₂ gleich 90 + α, also gleich φ/2 + 90. Die Komponenten V7₁ und V7₂ sind somit um 180 Grad phasenverschoben.
Im Betrieb des variablen Kombinierers 100 enthalten die verstärkten Teile an dem Port 110 des Kopplers 102 Signalkomponenten V2 (0 Grad Phasenverschiebung) ohne Phasenverschiebung und einem Leistungspegel von P2/2 aus dem Eingangsport 104, und V1(90 Grad Phasenverschiebung) mit 90 Grad Phasenverschiebung und einem Leistungspegel von P1/2 aus dem zweiten Eingangsport 106. An dem Port 112 enthalten die verstärkten Teile Signalkomponenten V1(0) ohne Phasenverschiebung und mit einem Leistungspegel von P1/2 aus dem Eingangsport 106 und V2(90) mit 90 Grad Phasenverschiebung und einem Leistungspegel von P2/2 aus dem ersten Eingangsport 104. Wenn der Phasenschieber 114 eine Phasenverschiebung von 0 Grad in das Signal aus dem Port 110 einführt, wird das Signal auf dem Weg 122 dem Port 126 des Kopplers 116 mit Signalkomponenten V2(0) und V1(90) und Leistungspegeln von P2/2 bzw. P1/2 zugeführt. Die Signalkomponenten an dem Port 126 werden aufgeteilt und in dem Koppler 116 mit Signalkomponenten V2 (0 Grad Phasenverschiebung) und V1 (90 Grad Phasenverschiebung) mit Leistungspegeln von P2/4 bzw. P1/4 auf den Ausgangsport 128 verteilt, und die Signalkomponenten V2(90) und V1(180) werden dem Ausgangsport 132 mit Leistungspegeln von P2/4 bzw. P1/4 zugeführt. Das Signal an dem Port 130 aus dem Port 112 wird auch aufgeteilt und in dem Koppler 116 auf die Ausgangsport 128 und 132 verteilt, wobei die Signalkomponenten V2(180) und V1(90) für den Ausgangsport 128 Leistungspegel von P2/4 bzw. P1/4 aufweisen. Am Ausgangsport 128 sind die Signalkomponenten V2 um 180 Grad phasenverschoben und setzen keine Leistung um, während die V1-Komponenten gleichphasig sind und sich konstruktiv kombinieren, um V1 mit einem Leistungspegel P1 zu produzieren. An dem Ausgangsport 132 sind die Signalkomponenten V1 um 180 Grad phasenverschoben und setzen keine Leistung um, während die V2-Komponenten gleichphasig sind und sich konstruktiv kombinieren. Wenn folglich keine verstärkten Signalteile an dem Eingangsport 104 und das Signal V1 an dem Eingangsport 106 vorliegen, dann kann alle Leistung dem Eingangsport 106 entnommen und in dem Ausgangsport 128 produziert werden.
Wenn der Phasenschieber 114 eine Phasenverschiebung von 180 Grad in das Signal aus dem Port 110 einführt, wird das Signal auf dem Weg 122 dem Port 126 des Kopplers 116 mit Signalkomponenten V2 (180) und V1(270) und Leistungspegeln von P2/2 bzw. P1/2 zugeführt. Die Signalkomponenten an dem Port 126 werden aufgeteilt und in dem Koppler 116 mit Signalkomponenten V2 (180 Grad Phasenverschiebung) und V1 (270 Grad Phasenverschiebung) mit Leistungspegeln von P2/4 bzw. P1/4 auf den Ausgangsport 128 verteilt, und die Signalkomponenten V2 (270) und V1(0) werden dem Ausgangsport 132 mit Leistungspegeln von P2/4 bzw. P1/4 zugeführt. Das Signal an dem Port 130 aus dem Port 112 wird auch aufgeteilt und in dem Koppler 116 auf die Ausgangsports 128 und 132 verteilt, wobei die Signalkomponenten V2(180) und V1(90) für den Ausgangsport 128 Leistungspegel von P2/4 bzw. P1/4 aufweisen. An dem Ausgangsport 128 sind die Signalkomponenten V1 um 180 Grad phasenverschoben und setzen keine Leistung um, während die V2-Komponenten gleichphasig sind und sich konstruktiv kombinieren, um V2 mit einem Leistungspegel von P2 zu produzieren. An dem Ausgangsport 132 sind die Signalkomponenten V2 um 180 Grad phasenverschoben und setzen keine Leistung um, während die V1-Komponenten gleichphasig sind und sich konstruktiv kombinieren. Wenn folglich keine verstärkten Signalteile an dem Eingangsport 106 und das Signal V2 an dem Eingangsport 104 vorliegen, dann kann die gesamte Leistung dem Eingangsport 104 entnommen und an dem Ausgangsport 128 produziert werden.
Wenn der Phasenschieber 114 eine Phasenverschiebung von 90 Grad in das Signal aus dem Port 110 einführt, wird das Signal auf dem Weg 122 dem Port 126 des Kopplers 116 mit Signalkomponenten V2(90) und V1(180) und Leistungspegeln von P2/2 bzw. P1/2 zugeführt. Die Signalkomponenten an dem Port 126 werden aufgeteilt und in dem Koppler 116 mit Signalkomponenten V2 (90 Grad Phasenverschiebung) und V1 (180 Grad Phasenverschiebung) mit Leistungspegeln von P2/4 bzw. P1/4 auf den Ausgangsport 128 verteilt, und die Signalkomponenten V2(180) und V1(270) werden dem Ausgangsport 132 mit Leistungspegeln von P2/4 bzw. P1/4 zugeführt. Das Signal an dem Port 130 aus dem Port 112 wird auch aufgeteilt und in dem Koppler 116 auf die Ausgangsports 128 und 132 verteilt, wobei die Signalkomponenten V2(180) und V1(90) für den Ausgangsport 128 Leistungspegel von P2/4 bzw. P1/4 aufweisen. An dem Ausgangsport 128 sind die Signalkomponenten V2 um 90 Grad phasenverschoben und die V1-Komponenten sind um 90 Grad phasenverschoben. An dem Ausgangsport 132 sind die Signalkomponenten V2 um 90 Grad phasenverschoben und die V1-Komponenten sind um 270 Grad phasenverschoben. Wenn folglich das Signal V2 an dem Eingangsport 104 die gleiche Leistung wie das Signal V1 an dem Eingangsport 106 aufweist, dann kann die Leistung für das an dem Ausgangsport 128 zu produzierende Signal in gleichen Teilen beiden Eingangsports 104 und 106 entnommen werden. Durch Einstellen der durch den Phasenschieber 114 eingeführten relativen Phasenverschiebung zwischen den Signalkomponenten auf den Wegen 122 und 124 kann das Signal an dem Ausgangsport 128 unter Verwendung veränderlicher Teile oder Verhältnisse der Eingangssignalleistungen produziert werden.
Zusätzlich zu der oben beschriebenen Ausführungsform sind alternative Konfigurationen der Leistungsverstärkungsarchitektur, die die vorliegende Erfindung realisiert, möglich, die Komponenten weglassen und/oder hinzufügen und/oder Varianten oder Teile des beschriebenen Systems benutzen. Ein die vorliegende Erfindung realisierendes Leistungsverstärkungssystem kann mit anderen Leistungsverstärkerarchitekturen arbeiten, die andere Strukturen und Korrekturverstärker oder andere Verstärker verwenden, um die nichtlinearen Verzerrungen des Signals zu verringern. Zum Beispiel wurde das Leistungsverstärkungssystem als variable Koppler mit 90-Grad-3-dB-Gabelkopplern verwendend beschrieben, obwohl auch andere variable Koppler oder Kombinationen herkömmlicher Koppler und variabler Koppler benutzt werden können. Mit zusätzlichen Verstärkerstufen kann man Duplikate des ursprünglichen Signals verstärken, die wieder kombiniert werden, um das verstärkte Signal zu produzieren. Es sind andere Architekturen möglich, die Kombinationen der oben beschriebenen Architekturen und/oder Techniken zur Verstärkung eines Signals auf effizientere und/oder linearere Weise verwenden.
Weiterhin wurde das Leistungsarchitektursystem als bestimmte Aufwärtssignalinformationen detektierend beschrieben, obwohl auch andere Parameter oder Kenngrößen des zu verstärkenden Signals zusammen mit den Aufwärtssignalinformationen oder als die Aufwärtssignalinformationen detektiert werden können, oder es werden keine Informationen des Aufwärtssignals detektiert, und die Leistungsverstärkerarchitektur wird einfach in eine gewünschte Konfiguration versetzt, um zum Beispiel eine Verstärkerstufe auszuwechseln oder zu reparieren. Das System wurde außerdem als bestimmte Verstärkerstufe(n) ausschaltend oder einschaltend beschrieben, obwohl die Verstärkerstufe(n), die aus- oder eingeschaltet werden, auf jede beliebige gewünschte Weise rotiert oder verändert werden kann, bzw. können. Das System wurde als eine variable Koppleranordnung verwendend beschrieben, obwohl die selbe(n) Funktion(en) oder ähnliche Funktionen auch durch andere Komponenten oder Anordnungen davon durchgeführt werden können, die Verzweiger, Koppler, Summierer und/oder Abtasteinrichtungen umfassen können. Die Leistungsverstärkerarchitektur wurde ferner als verschiedene Konfigurationen mit diskreten Komponenten verwendend beschrieben, obwohl es sich versteht, dass die Architektur und Teile davon in anwendungsspezifischen integrierten Schaltungen, softwaregesteuerten Verarbeitungsschaltkreisen, in Firmware oder in andere Anordnungen diskreter Komponenten implementiert werden können, wie für Durchschnittsfachleute mit Hilfe der vorliegenden Offenlegung offensichtlich sein wird. Das Beschriebene ist lediglich eine Veranschaulichung der Anwendung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung. Für Fachleute ist ohne Weiteres erkennbar, dass diese und verschiedene andere Modifikationen, Anordnungen und Verfahren an der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden können, ohne strikt die hier dargestellten und beschriebenen Anwendungsbeispiele zu befolgen und ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.

Claims

Verfahren zum Verstärken eines Eingangssignals mit mehreren einzeln einstellbaren Verstärkerstufen, wobei das Verfahren durch die folgenden Schritte gekennzeichnet ist: ein variables Leistungsaufteilungsnetzwerk (48), das das Eingangssignal empfängt, das eine bestimmte Leistung aufweist, und wobei das variable Leistungsaufteilungsnetzwerk die Eingangssignalleistung in veränderlichen Anteilen auf die mindestens eine aktive einzeln abstimmbare Verstärkerstufe zuteilt, wobei die Neuzuteilung auf einem Vorwärtskopplungs-Eingangssignalleistungspegel basiert.
Verfahren nach Anspruch 1 mit den folgenden Schritten: Verstärken des Signals durch die mindestens eine aktive Verstärkerstufe (26a–d), um ein verstärktes Signal zu erzeugen; und Verwenden eines Teils des verstärkten Signals aus der mindestens einen Verstärkerstufe (26a–d) bei der Erzeugung eines verstärkten Ausgangssignals.
Verfahren nach Anspruch 1 mit den folgenden Schritten: Erhalten von Aufwärtssignalinformationen, wobei das Aufteilen des Eingangssignals als Reaktion auf die Aufwärtssignalinformationen erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 2 mit den folgenden Schritten: Zuführen des Signals zu N aktiven Verstärkerstufen (26a–d), die das Signal verstärken, um N verstärkte Signale zu erzeugen, die kombiniert werden, um ein verstärktes Ausgangssignal zu erzeugen; Wechseln zum Zuführen des Signals zu M aktiven Verstärkerstufen (26a–d), wobei M nicht gleich N ist; und wobei das Wechseln, Verstärken und Verwenden folgendes umfaßt: Ändern des Leistungspegels des den M aktiven Verstärkerstufen (26a–d) zugeführten Signals; Verstärken des Signals durch die M aktiven Verstärkerstufen (26a–d), um M verstärkte Signale zu erzeugen; und Kombinieren der M verstärkten Signale in verschiedenen Anteilen, um das verstärkte Ausgangssignal zu erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 2 mit den folgenden Schritten: Zuführen des Signals zu N aktiven Verstärkerstufen (26a–d), die das Signal verstärken, um N verstärkte Signale zu erzeugen, die kombiniert werden, um ein verstärktes Ausgangssignal zu erzeugen; und Ändern der Funktionsweise der N aktiven Verstärkerstufen (26a–d); wobei das Ändern, Verstärken und Verwenden folgendes umfaßt: Ändern des Leistungspegels des den N aktiven Verstärkerstufen (26a–d) zugeführten Signals; Verstärken des Signals durch die N aktiven Verstärkerstufen (26a–d), um N verstärkte Signale zu erzeugen; und Kombinieren der N verstärkten Signale in verschiedenen Anteilen, um das verstärkte Ausgangssignal zu erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei bei dem Aufteilen des Eingangssignals zur Bereitstellung eines Signals das Signal von zwischen zur Konstruktion des Signals verwendeten Signalkomponenten bereitgestellten Phasenverschiebungen abhängt.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Leistungsaufteilungsnetzwerk (48) mindestens einen variablen Teiler (60a–c) enthält, wobei das Verfahren folgendes umfaßt: Auf koppeln von Signalkomponenten eines an dem variablen Teiler (60a–c) empfangenen Eingangssignals auf einen ersten und einen zweiten Weg (89, 90); Bereitstellen einer relativen Phasenverschiebung zwischen den Signalkomponenten auf dem ersten und dem zweiten Weg; und Verteilen der Signalkomponenten auf dem ersten und dem zweiten Weg (89, 90) auf einen ersten und einen zweiten Ausgangsport in Anteilen, die von der relativen Phasenverschiebung abhängen.
Verfahren zum Erzeugen eines verstärkten Signals mit mehreren einzeln einstellbaren Verstärker stufen (26a–d), wobei das Verfahren durch die folgenden Schritte gekennzeichnet ist: Kombinieren mindestens eines veränderlichen Anteils eines verstärkten Signals aus mindestens einer einzeln einstellbaren aktiven Verstärkerstufe (26a–d) mit dem verstärkten Signal aus mindestens einer anderen einzeln einstellbaren aktiven Verstärkerstufe (26a–d), um das verstärkte Ausgangssignal zu erzeugen, wobei der veränderliche Anteil auf einem Vorwärtskopplungs-Eingangssignalleistungspegel basiert.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Kombinieren folgendes umfaßt: Aufkoppeln von Signalkomponenten des an den Eingangsports eines variablen Kombinierers (64a–c) empfangenen Eingangssignals auf einen ersten und einen zweiten Weg (122, 124); Bereitstellen einer relativen Phasenverschiebung zwischen den Signalkomponenten auf dem ersten und dem zweiten Weg (122, 124); und Verteilen der Signalkomponenten auf dem ersten und dem zweiten Weg (122, 124) auf einen Ausgangsport in Anteilen, die von der relativen Phasenverschiebung abhängen.
Leistungs-Verstärkungssystem, gekennzeichnet durch: einen Verstärker (41) mit mehreren einzeln einstellbaren Verstärkerstufen (26a–d); ein variables Leistungsaufteilungsnetzwerk (48), das so konfiguriert ist, daß es ein Eingangssignal aufteilt und Leistungspegel des Eingangssignals auf die mindestens eine aktive einzeln abstimmbare Verstärkerstufe (26a–d) zuteilt, wobei die Neuzuteilung auf einem Vorwärtskopplungs-Eingangssignalleistungspegel basiert; und ein Kombiniernetzwerk (50), das so konfiguriert ist, daß es verstärkte Signale aus den mehreren einzeln einstellbaren aktiven Verstärkerstufen (26a–d) empfängt.
System nach Anspruch 10, wobei das Kombiniernetzwerk (50) so konfiguriert ist, daß es die verstärkten Signale aus den mehreren aktiven Verstärkerstufen (26a–d) in veränderlichen Anteilen kombiniert, um ein verstärktes Ausgangssignal zu erzeugen.
System nach Anspruch 10 mit Verarbeitungsschaltkreisen (42) zum Zuführen von Phasenverschiebungssteuersignalen zu dem variablen Leistungsaufteilungsnetzwerk und dem Kombiniernetzwerk als Reaktion auf Aufwärtssignalinformationen.
System nach Anspruch 10, wobei der Verstärker (41) eine erste Betriebsart mit N aktiven Verstärkerstufen (26a–d), die das Signal verstärken, um N verstärkte Signale zu erzeugen, die kombiniert werden, um ein verstärktes Ausgangssignal zu erzeugen, und mindestens eine zweite Betriebsart mit M aktiven Verstärkerstufen (26a–d), wobei M nicht gleich N ist, aufweist, wobei das variable Leistungsaufteilungsnetzwerk (48) so konfiguriert ist, daß es die Leistungspegel des den M aktiven Verstärkerstufen (26a–d) zugeführten Eingangssignals zuteilt, wobei der Verstärker (41) so konfiguriert ist, daß er das Eingangssignal verstärkt, um M verstärkte Signale zu erzeugen, und das Kombiniernetzwerk (50) so konfiguriert ist, daß es die M verstärkten Signale in verschiedenen Anteilen kombiniert, um das verstärkte Ausgangssignal zu erzeugen.
System nach Anspruch 10, wobei der Verstärker eine erste Betriebsart mit N aktiven Verstärkerstufen (26a–d), die die Signale verstärken, um N verstärkte Signale zu erzeugen, die kombiniert werden, um ein verstärktes Ausgangssignal zu erzeugen, und mindestens eine zweite Betriebsart aufweist, wobei die N aktiven Verstärkerstufen (26a–d) mit verschiedenen Leistungspegeln arbeiten, wobei das variable Leistungsaufteilungsnetzwerk (48) so konfiguriert ist, daß es die Leistungspegel des den N aktiven Verstärkerstufen (26a–d) zugeführten Eingangssignals ändert, wobei die N aktiven Verstärkerstufen (26a–d) so konfiguriert sind, daß sie die Signale verstärken, um N verstärkte Signale zu erzeugen, und das Kombiniernetzwerk (50) so konfiguriert ist, daß es die N verstärkten Signale empfängt und die M verstärkten Signale in verschiedenen Anteilen kombiniert, um das verstärkte Ausgangssignal zu erzeugen.
Leistungs-Verstärkungssystem (40), gekennzeichnet durch: ein variables Kombiniernetzwerk (50), das so konfiguriert ist, daß es mindestens ein verstärktes Signal aus mindestens einer einzeln einstellbaren aktiven Verstärkerstufe (26a–d) empfängt und das verstärkte Signal in veränderlichem Anteil benutzt, um ein verstärktes Ausgangssignal zu erzeugen, wobei der veränderliche Anteil auf einem Vorwärtskopplungs-Eingangssignalleistungspegel basiert.