-
Gebiet der
Erfindung
-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Leistungsverstärkersättigungserfassung
und im Besonderen auf die Auswirkung von Komponententoleranzen und
Variabilität
auf die maximale von dem Leistungsverstärker verfügbare Ausgangsleistung.
-
Hintergrund der Erfindung
-
Leistungsverstärker sind
weit verbreitet, im Besonderen zum Beispiel in Funkkommunikationsanwendungen,
aber auch in vielen anderen Anwendungen. Die Spezifizierungen für solche
Leistungsverstärker
erfordern häufig,
dass der Verstärker
imstande ist, sogar unter widrigen Umständen einer hohen Umgebungstemperatur
und niedriger Batterieladung, mindestens einen minimalen Ausgangsleistungspegel
zu erzeugen.
-
Solche
Leistungsverstärker
umfassen typischerweise eine Rückkopplungsschleife
für die
Leistungssteuerung des Verstärkers,
die einen Detektor umfasst, der auf die Leistung des Verstärkerausgangssignals anspricht;
die Rückkopplungsschleife
vergleicht die Detektorantwort mit einem empfangenen Leistungsziel,
in der Form eines ersten Leistungszielsignals, und steuert die Ausgangsleistung
auf einen entsprechenden Pegel.
-
In
einigen Situationen entstehen Probleme, wenn die Leistungsverstärkerausgabe
einen Wert erreicht, bei dem der Verstärker gesättigt ist, das heißt, bei
maximaler Leistung arbeitet und seine Ausgangsleistung in Reaktion
auf das Leistungsziel nicht weiter erhöhen kann. Ein besonderes Problem
dieser Art entsteht in dem Falle bestimmter zellularer Telefonsysteme,
wie zum Beispiel dem globalen System für mobile Kommunikationen ("GSM") oder den Telefonsystemen
der dritten Generation ("3GPP"), die TDMA-Kommunikationsprotokolle
verwenden (TDMA = Mehrfachzugriff im Zeitmultiplex). Solche Protokolle
umfassen den Anwenderendgeräten
zugeordnete Zeitschlitze; während
der zugeordneten Zeitschlitze ist es erforderlich, dass der Leistungsverstärker des
Anwenderendgerätes
auf die Leistung hochfährt,
die durch das Leistungsziel angezeigt wird, das gewünschte Signal
sendet und auf einen viel niedrigeren Leistungspegel herunterführt, um
so keine Anwender zu stören,
die die selben Frequenzen in anderen Zeitschlitzen gemeinsam verwenden.
Die Standardspezifizierungen für
die Protokolle umfassen eine Zeitmaske und eine Spektralfrequenzmaske,
denen die Endgeräte
gerecht werden müssen.
Diese Spezifizierungen erfordern ein sanftes Hochfahren der Leistungsverstärkerausgabe
unter strikten Zeitbeschränkungen.
-
Eine
Sättigung
des Leistungsverstärkers
birgt nicht nur das Risiko einer Beeinflussung der Effizienz und
Qualität
des Betriebs des Leistungsverstärkers,
sondern der gesättigte
Leistungsverstärker
kann außerdem
eine übermäßige Zeit
benötigen,
um seine Leistung herunter zu fahren.
-
Die
US-Patentspezifizierung 5278994 stellt eine Antwort auf dieses Problem
zur Verfügung.
Die Verstärkersteuerung
erfasst durch Ansprechen auf einen Parameter, wie zum Beispiel dem
Fehlen einer Reaktion der Verstärkerausgabe
auf das Leistungsziel, in der Form eines Rückkopplungsfehlersignals, das
nicht abnimmt, eine Sättigung
des Verstärkers
und justiert die Ausgangssignalleistung auf einen Pegel, bei dem
der Leistungsverstärker
im Wesentlichen nicht gesättigt
ist, das heißt,
dass der Leistungsverstärker
bei oder nahe bei seiner maximalen Leistung arbeitet, ohne gesättigt zu
sein.
-
Wenn
alle Komponenten der Rückkopplungsschleife über perfekte
Merkmale, ohne Fertigungstoleranz und ohne Betriebsvariabilität, verfügten, wäre dieses
System sehr befriedigend. In der Praxis jedoch verfügt die Herstellungstestausrüstung selbst über Toleranzen,
die eine Variabilität
der Leistungsdetektorantwort verursachen, und die Leistungsdetektorantwort
variiert zusätzlich
mit der Temperatur und der Frequenz. Die Größenordnungen der Fertigungstoleranzen
und der Variabilität
von Antworten mit der Temperatur und Frequenz (in jedem Falle typischerweise
in der Größenordnung
von 0,5 dB) sind beträchtlich.
Im Besonderen ist der Leistungsverstärker typischerweise überdimensioniert,
um den minimalen Ausgangsleistungserfordernissen der oben bezeichneten
Spezifizierungen gerecht zu werden, das heißt, er verfügt über eine maximale Ausgangsleistung,
die größer ist
als durch die Spezifizierung erforderlich, um sicherzustellen, dass
der Leistungsverstärker
sogar mit einer ungünstigen
Varianz der Detektorantwort noch imstande ist, die minimale Spezifizierungsausgangsleistung
abzuliefern.
-
Dieses Überdimensionieren
des Leistungsverstärkers
benachteiligt die Sprechzeit, das heißt, die akkumulierte Länge an Zeit,
während
der das Teilnehmerendgerät
Inhalte übertragen
und empfangen kann, bevor die Batterie neu geladen werden muss,
und stellt außerdem
einen Kostennachteil dar.
-
Es
gibt einen Bedarf an einem Leistungsverstärkersystem, das ein solches Überdimensionieren
verringert oder vermeidet.
-
Zusammenfassung
der Erfindung
-
Die
vorliegende Erfindung stellt eine Leistungsverstärkervorrichtung zur Verfügung, wie
in den begleitenden Ansprüchen
beschrieben.
-
Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
-
1 ist
ein schematisches Diagramm einer bekannten Art eines Leistungsverstärkersystems,
das an die vorliegende Erfindung angepasst werden kann.
-
2 ist
ein schematisches Diagramm eines Leistungsverstärkersystems gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung, die beispielhaft darstellt wird.
-
3 ist
eine graphische Darstellung von Signalen, die bei einem Betrieb
des Verstärkersystems
von 2 auftreten, und
-
4 und 5 sind
Flussdiagramme des Betriebs des Verstärkersystems von 2.
-
Ausführliche
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
-
1 zeigt
ein Leistungsverstärkersystem,
das im Allgemeinen von der Art ist, die in der US-Patentspezifizierung
5278994 offenbart ist. Dieses Verstärkersystem wird gezeigt, wie
es in einem Zellulartelefonhörer
für das
GSM, digitale Zellularsysteme ("DCS") und Personalkommunikationsdienst
("PCS")-Systeme verwendet
wird, obwohl ein solcher Verstärker
auch in anderen Anwendungen anwendbar ist. Die Spannungsversorgung
Vbat des Leistungsverstärkers 1 kommt
von einer wiederaufladbaren Batterie und die Ausgabe des Leistungsverstärkers 1 wird
durch einen Koppler 2, zum Beispiel einen elektromagnetischen
Koppler, zugeführt.
-
Der
Koppler 2 koppelt die Radiofrequenzausgangssignale in Steuerrückkopplungsschleifen
ohne dem Radiofrequenzausgangssignal einen übermäßigen Verlust zuzufügen.
-
Das
Verstärkerausgangssignal
wird durch den Koppler 2 einem Leistungsdetektor 3 zugeführt, der
ein Signal, dessen Wert proportional zu der Ausgangsleistung ist,
einem negativen Eingang eines Addierers 4 in einer Leistungssteuerungsrückkopplungsschleife
zuführt,
wobei die Ausgabe des Addierers 4 einem Integrator 5 zugeführt wird.
Der Integrator 5 kann ein analoger oder digitaler Integrator
sein. Der Ausgang des Integrators 5 steuert die Verstärkung des
Leistungsverstärkers 1.
-
Ein
erstes Leistungsziel 8 wird durch eine Justierschaltung 7 zugeführt, wobei
das justierte Leistungsziel 10 einem positiven Eingang
des Addierers 4 zugeführt
wird. Es ist klar, dass das Leistungsziel 8 in dem Hörer berechnet
wird, um den Leistungsverstärkungsanforderungen
zur Übertragung
und zum Empfang des Radiofrequenzsignals zu entsprechen.
-
Das
Fehlersignal von dem Addierer 4 wird in dem Integrator 5 integriert,
um die Leistungsausgabe des Verstärkers 1 zu steuern,
und wird außerdem
einem Sättigungsdetektor 6 in
einer Sättigungssteuerungsrückkopplungsschleife
zugeführt.
Der Sättigungsdetektor
spricht auf einen Parameter an, der eine Sättigung anzeigt. In diesem
beispielhaften Fall ist der Parameter das Fehlersignal von dem Addierer 4,
das bei einem Wert aufrecht erhalten wird, der nicht Null ist und
der sich in der Zeit nicht wesentlich ändert, da dies anzeigt, dass der
Leistungsverstärker 1 nicht
länger
auf das Leistungssteuersignal von dem Integrator 5 anspricht.
Wenn der Detektor 6 eine Sättigung erfasst, erzeugt er
ein Justiersignal 9, das dem Leistungszieljustierer 7 zugeführt wird,
sodass das justierte Leistungsziel 10 verglichen mit dem
ersten Leistungsziel 8 verringert wird.
-
Wie
oben erwähnt,
verfügt
der Leistungsdetektor 3 über Merkmale, die, neben anderen
Fertigungstoleranzen, innerhalb von Toleranzen, die durch eine Telefonherstellungstestausrüstung definiert
werden, variieren, und außerdem
variieren seine Merkmale mit der Temperatur und der Frequenz des
RF-Signals. Die maximale Ausgangsleistung des Leistungsverstärkers 1 ist
dementsprechend um ungefähr
1 dB höher
ausgelegt als die maximale Leistung, die durch die Telefonspezifizierungen
in diesem bekannten System erforderlich ist.
-
Ein
Beispiel des Betriebs dieses Systems mit spezifischen Annahmen hinsichtlich
der Betriebsparameter ist das folgende:
- • Es wird
angenommen, dass in DCS die maximale Leistungsausgangskapazität des Leistungsverstärkers 1 bei
dem minimalen Spezifizierungswert der Batteriespannungsversorgung
Vbat (3,0 V) = +30 dbm ist.
- • Es
wird angenommen, dass das erste Leistungsziel 8 bei einem
bestimmten Schlitz +30 dbm ist.
- • Es
wird außerdem
angenommen, dass die Antwortmerkmale des Leistungsdetektors 3 bei
einer hohen Temperatur, das hießt,
bei 60°C
oder mehr, verglichen mit seinem Nennwert bei Zimmertemperatur,
um +0,5 dB zunehmen.
-
Die
Ausgangsleistung, so wie durch die Antwort des Leistungsdetektors 3 gemessen,
beträgt
dann +30 dbm + 0,5 dB = 30,5 dbm. In Abwesenheit einer Erfassung
einer Sättigung
durch den Sättigungsdetektor 6 ist
das justierte Leistungsziel 10 gleich dem Leistungsziel 8 =
+30 dbm.
-
Dementsprechend
ist das Fehlersignal bei dem Ausgang des Addierers 4 negativ
und gleich –0,5
dbm, wodurch bewirkt wird, dass die geschlossene Leistungssteuerungsrückkopplungsschleife
die Leistungsausgabe des Verstärkers 1 durch
den Integrator 5 justiert, bis die Antwort des Detektors 3 gleich
dem justierten Leistungsziel 10 ist, das heißt, die
resultierende Ausgangsleistung des Leistungsverstärkers 1 gleich
+29,5 dbm und nicht den 30 dbm des Ziels 8 ist. Das Ergebnis
ist außerdem,
dass der PA weniger Leistung zuführt
als seine Kapazitäten
von 0,5 dB.
-
Um
dies zu vermeiden, besteht eine Möglichkeit darin, das erste
+30 dbm Leistungsziel dadurch zu justieren, dass es um 0,5 dB bis
+30,5 dbm erhöht
wird, so dass im Falle ei ner Varianz der Leistungsdetektorantwortmerkmale
von +0,5 dB, zum Beispiel aufgrund einer hohen Temperatur, die PA-Ausgangsleistung
bei +30 dbm liegt.
-
In
dem Falle einer negativen Varianz der Leistungsdetektorantwortmerkmale
von –0,5
dB jedoch, zum Beispiel aufgrund einer niedrigen Temperatur, müsste die
Ausgangsleistung des Verstärkers 1 für das selbe erste
Leistungsziel 8 von +30,5 dbm auf +30,5 dbm + 0,5 dB =
+31 dbm gehen. Da jedoch die maximale PA-Leistung auf +30 dbm begrenzt
ist, sättigt
der Leistungsverstärker 1 und
anstatt dass die Schleife als geschlossene Schleife arbeitet, folgt
die Verstärkerausgangsleistung
nicht dem Leistungsziel 10 und die Schleife arbeitet in
einer offenen Betriebsart. In vielen Fällen ist die Antwortzeit während eines
Herunterfahrens zu langsam und ein Telefon, das den Verstärker 1 umfasst,
riskiert, die Zeitmaske während
des Herunterfahrens zu verfehlen.
-
Um
sicherzustellen, dass der Leistungsverstärker 1 in Reaktion
auf ein erstes Leistungsziel von 30 dbm unter allen Umständen eine
Leistungsausgabe von 30 dbm erreicht, ohne zu sättigen, muss die maximale Ausgangsleistungskapazität des Verstärkers 1 +31
dbm anstatt +30 dbm betragen, was in einer Auswirkung auf die Größe der integrierten
Schaltung, wobei die Halbleiterplättchengröße um 40 % zunimmt (Anstieg
um 20 für
0,5 dB zusätzliche
Leistung), einer Verringerung in der Effizienz und einem Anstieg
in den Betriebstemperaturanschlüssen
der Elemente des Halbleiterplättchens
des Leistungsverstärkers 1 resultiert.
-
Die
Sättigungsdetektorrückkopplungsschleife
agiert, um den Verstärker 1 wieder
aus der Sättigung
zu bringen, wenn der Sättigungsdetektor 6 eine
Sättigung
durch Anwenden eines Justiersignals 9 auf den Leistungszieljustierer 7 er fasst,
im Allgemeinen wie in der US-Patentspezifizierung 5 278 994 beschrieben,
aber ein Überdimensionieren
der Ausgangsleistungskapazität
des Verstärkers 1 bleibt
notwendig, um sicherzustellen, dass die tatsächliche Ausgangsleistung das
erste Leistungsziel unter allen Umständen erreicht.
-
Tatsächlich ist
die Varianz der Verstärkung
des Verstärkers 1 selbst
beträchtlich
kleiner als die des Leistungsdetektors und kann typischerweise zum
Beispiel in der Größenordnung
von 0,15 dB bis 0,2 dB liegen. Die in 2 gezeigte
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung nutzt diese Tatsache aus, um die Notwendigkeit
zum Überdimensionieren
des Leistungsverstärkers 1 zu
verringern oder zu eliminieren. Das in 2 gezeigte
Verstärkersystem
umfasst ein Leistungszielvariationsmodul 11, das durch
Erzeugen eines modifizierten Leistungsziels 17 bei der
ansteigenden Flanke des ersten Leistungsziels 1, das höher ist
als das erste Leistungsziel 8 und verursacht, dass der
Leistungsverstärker 1 sättigt, darauf
anspricht, dass der Pegel des ersten Leistungsziels 8 nahe
bei einem Wert liegt, der einer Sättigung des Leistungsverstärkers 1 entspricht.
Die Sättigungserfassungsschleife
reagiert dann, um das modifizierte Leistungsziel 17 zu
justieren, um durch Justieren des justierten Leistungsziels 10 auf
einen Pegel, der niedriger als das modifizierte Leistungsziel 17 ist,
eine wesentliche Sättigung
des Leistungsverstärkers 1 zu
vermeiden, wobei aber der Leistungsverstärker 1 nahe bei einer
maximalen Leistungskapazität
liegt, die unabhängig
von einer Variation und Toleranz der Merkmale des Leistungsdetektors 3 ist.
-
Ausführlicher
gesagt, speichert das Leistungszielvariationsmodul 11 die
maximalen Leistungspegel, die der Leis tungsverstärker 1 vorgesehen
ist, für
verschiedene Werte der Batterieversorgungsspannung Vbat und verschiedene
Werte der Betriebstemperatur zu erreichen, wobei diese Werte gemessen
und in das Modul 11 eingegeben werden. In dieser Ausführungsform
der Erfindung werden die maximal angelegten Leistungspegel des Verstärkers 1 in
der Form einer Referenztabelle gespeichert.
-
Wenn
das Modul 11 ein erstes Leistungsziel 8 nahe bei
oder bei der maximal angelegten Leistung des Verstärkers 1 erfasst,
führt es
dem ersten Leistungsziel 8 ein Offset zu, das ausreicht,
um den Leistungsverstärker 1 in
eine Sättigung
zu schicken, wobei das Offset das modifizierte Leistungsziel 17 erzeugt.
-
Nachdem
der Leistungszieljustierer 7 auf eine Sättigung reagiert hat und den
Leistungsverstärker 1 wieder
aus einer wesentlichen Sättigung
herausgebracht hat, wird das justierte Leistungsziel 10 in
ein Register 16 gespeichert und der gespeicherte Wert 18 kann
dann während
des Restes des Schlitzes, oder tatsächlich über eine Periode von mehreren
Schlitzen, wenn ein erstes Leistungsziel 8, das einer Sättigung
entspricht, in der Zwischenzeit nicht wieder auftritt, anstelle
des modifizierten Leistungsziels 17 verwendet werden. Der
gespeicherte Wert 18 und das modifizierte Leistungsziel 17 werden
einem Multiplexer 15 zugeführt und der gespeicherte Wert 18 wird
durch das modifizierte Ziel 17 ersetzt, nachdem die anfängliche
Phase des Leistungsbursts abgeschlossen worden ist. Die Ausgabe 19 von
dem Multiplexer 15 wird einem Multiplizierer 14 zugeführt und
mit einem Signal von einer Anstiegsformgeberschaltung 13 multipliziert,
die die führenden
und hinteren Flanken des Leistungsbursts formt. Während der
führenden
Flanke wird die Leistung durch die Anstiegsformgeberschaltung 13 durch
Anwenden einer Kosinusfunktion, die von Null bis Eins variiert,
hochgefahren, wobei das modifizierte Leistungsziel 17 multipliziert
wird, bis der Ausgangspegel 12 des Multiplizierers 14 den Pegel
des modifizierten Leistungsziels 17 erreicht. Während der
Phase des Herunterfahrens wird das gespeicherte Leistungsziel 18 mit
einer Kosinusfunktion multipliziert, die von Eins bis Null variiert,
sodass sich die Ausgabe 12 des Multiplizierers 14 von
dem Level des gespeicherten Wertes 18 auf im wesentlichen
Null verringert. Die Variationen der verschiedenen Signale werden
für ein
Beispiel des Betriebs des Verstärkersystems von 2 in 3 dargestellt.
-
Ein
Beispiel des Betriebs des Systems dieser Ausführungsform der Erfindung mit
den selben Annahmen hinsichtlich der Betriebsparameter wie in dem
oben gegebenen Beispiel ist das folgende:
Wenn das Modul 11 ein
erstes Leistungsziel nahe bei oder bei der Sättigungsleistung des Verstärkers 1 erfasst, fügt es ein
Offset von +1 dB hinzu, sodass die modifizierten Leistungsziele 17 und 12 gleich
dem ersten Leistungsziel 1 puls dem +Offset = +30 dbm +
1 dB = +31 dbm sind. Das ausgewählte
Offset von 1 dB reicht aus, um eine Sättigung des Verstärkers 1 sicherzustellen,
aber ein größeres Offset
von zum Beispiel 2 oder 3 dB kann verwendet werden, solange das
Offset ein Triggern des Sättigungskompensationsmechanismus
des Detektors 6 sicherstellt.
-
Unter
der Annahme, wie zuvor, dass die maximale Ausgangsleistungskapazität des Verstärkers 1 gleich
+30 dbm ist, wenn die Varianz der Antwortmerkmale des Detektors 3 +0,5
dB ist, entspricht die Ausgabe des Detektors 3 einer erfassten
Leistung von +30 dbm + 0,5 dB = +30,5 dbm.
-
Dann
ist das Fehlersignal von dem Addierer 4 um +0,5 dB positiv
und der Leistungsverstärker 1 ist gesättigt, da
er bei einer gegebenen Batterieversorgung und Temperaturbedingung
nicht mehr als +30 dbm zuführen
kann.
-
Der
Sättigungsdetektor
6 erfasst
die Sättigung
und führt
dem Leistungszieljustierer
7 den Justierwert
9 zu.
Dies verringert das justierte Leistungsziel
10 von +31
dbm auf +30,5 dbm, wenn das justierte Leistungsziel
10 gleich
der Ausgabe des Leistungsdetektors
3 ist, die während dieser
Zeit konstant bleibt. Das justierte Leistungsziel
10 wird
dann bei +30,5 dbm aufrechterhalten und die Ausgangsleistung des
Leistungsverstärkers
1 bleibt
gleich +30 dbm, da die Steuerung von dem Integrator während dieser
Referenzjustierung aufrechterhalten wird, wenn das Fehlersignal
von dem Addierer
4 Null ist. Dieser Betrieb wird in der
folgenden Tabelle zusammengefasst:
-
Die
Intervention des Leistungszielvariationsmoduls 11 zusammen
mit der Sättigungskompensationsaktion
des Sättigungsdetektors 6 führt dazu,
dass der Leistungsverstärker 1 veranlasst
wird, trotz der durch die Toleranzen und Variabilitäten der
Antwortmerkmale des Leistungsdetektors 3 eingeführten Ungenauigkeit seine
maximale Ausgangsleistungskapazität, +30 dbm, zuzuführen. Da
das justierte Leistungsziel 10 auf +30,5 dbm verringert
worden ist, um gleich der Rückkopplung
von dem Leistungsdetektor 3 zu sein, wodurch die Ungenauigkeit
von +0,5 dB in dem Detektor korrigiert wird, wird der Verstärker 1 nicht
im Wesentlichen gesättigt aufrechterhalten
und ein Herunterfahren kann richtig stattfinden.
-
Zusammengefasst
wird der Leistungsverstärker 1 am
Ende der anfänglichen
Phase des Hochfahrens des Leistungsbursts auf eine Ausgangsleistung
getrieben, die gleich seiner maximalen Kapazität ist, in diesem Beispiel +30
dbm für
die aktuellen Batteriebedingungen und Temperatur, und dann justiert
der Sättigungsmechanismus
nur die Referenz 10 der geschlossenen Leistungssteuerschleife,
nicht die tatsächliche
Ausgangsleistung des Verstärkers 1,
durch Setzen des justierten Leistungsziels 10 gleich der
Rückkopplung
von dem Leistungsdetektor 3, sodass, wenn ein Herunterfahren
stattfindet, die Verstärkerausgangsleistung
sofort beginnt, von ihrem maximalen Wert herunterzufahren.
-
Eine
Herauf- und Herunterfahrformgebung wird dem modifizierten Leistungsziel 17 durch
ein Signal von der Anstiegsformgeberschaltung 13 zugeführt, die
auf den Multiplizierer 14 angewendet wird, und wird auf den
Addierer der Leistungssteuerschleife geführt.
-
Während der
Phase des Herauffahrens des Bursts wird das modifizierte Leistungsziel 17 mit
einem RAMP UP-Signal multipliziert, das von 0 bis 1 als eine ansteigende
Kosinusfunktion variiert, um das Leistungsziel 12 zu erzeugen,
dann folgt das Ziel von dem Leistungszieljustierer 10 dem
Ziel 12, bis der Sättigungsmechanismus
getriggert wird, wenn das RAMP UP-Signal am Ende des Herauffahrbursts
nahe bei oder gleich 1 ist; der endgültige Herauffahrwert des Leistungsziels
wird dann in diesem Beispiel auf +30,5 dbm verringert, um den Leistungsverstärker 1 aus
einer wesentlichen Sättigung
zurückzubringen.
-
Am
Ende des Bursts, wenn ein Herunterfahren stattfinden muss, wird
das modifizierte Leistungsziel 17 mit einem RAMP DN-Signal
multipliziert, das als eine abfallende Kosinusfunktion von 1 bis
0 variiert, um das Leistungsziel 12 zu erzeugen; das Ziel
von dem Leistungszieljustierer 10 folgt dem Ziel 12 herunter
bis 0, das heißt,
in diesem Beispiel von +30,5 dbm bis –50 dbm.
-
Der
Betrieb der Rückkopplungssteuerschleifen
in 2 wird in den Flussdiagrammen von 4 und 5 ausführlicher
gezeigt. Bei dem Start eines Schlitzes, bei 20, erfasst
das Leistungszielvariationsmodul 11 in einem Erfassungsschritt 21,
ob das erste Leistungsziel 8 größer als die gespeicherte maximale
vorgesehene Leistung des Verstärkers 1 ist,
ob die Spannungsversorgung Vbat für den Leistungsverstärker 1 kleiner
als ein kritischer Schwellenwert ist und ob die Betriebstemperatur
größer als
ein kritischer Schwellenwert ist.
-
Wenn
irgendeine dieser Bedingungen angetroffen wird, agiert das Leistungszielvariationsmodul 11 in einem
Schritt 22, um dem ersten Leistungsziel 8 ein
Offset zuzuführen, sodass
das modifizierte Leistungsziel 17 größer als die maximale Leistungskapazität des Leistungsverstärkers 1 ist,
wobei das modifizierte Ziel 17 eine Funktion der Spannungsversorgung
Vbat und der Betriebstemperatur ist. Die Sättigungssteuerschleife agiert
dann in einem Schritt 23, um den Leistungsverstärker aus
der Sättigung
zurückzubringen.
-
Wenn
andererseits keine der Kriterien des Erfassungsschrittes 21 angetroffen
werden, passiert der Betrieb des Leistungszielvariationsmoduls 11 direkt
zu dem Schritt 23, wo die Sättigungserfassungsschleife dem
Leistungszielsignal 12 erlaubt, ohne Justierung zu passieren,
da der Leistungsverstärker 1 tatsächlich nicht
gesättigt
ist. In dem Schritt 24 wird das dem Addierer 4 der
Leistungssteuerschleife zugeführte
justierte Leistungsziel 10, das von den Fertigungstoleranzen
und Varianzen der Betriebsbedingungen des Leistungsdetektors 3 unabhängig ist,
in dem Register 16 gespeichert und der Algorithmus endet
bei 25.
-
Der
Betrieb bei dem Schritt 23 der Sättigungssteuerschleife wird
für eine
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung in 5 gezeigt.
In einem Schritt 30 erfasst der Sättigungsdetektor 6,
ob eine Sättigung
auftritt und wenn nicht, wird der Rest des Algorithmus umgangen,
wobei der Betrieb direkt zu dem Ende 31 geht. Wenn eine
Sättigung
erfasst wird, wird das justierte Leistungsziel 10 relativ
zu dem Leistungsziel 12 in dem Leistungszieljustierer 7 bei
einem Schritt 32 verringert.
-
In
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung hat, ähnlich
zu dem in der US-Patentspezifizierung 5 278 994 beschriebenen Betrieb,
das dem Leistungszieljustierer 7 zugeführte Justiersignal 9 einen
Wert ErrorS, der zu dem erfassten Fehler bei dem Ausgang des Addierers 4 durch
ei nen Faktor von weniger als Eins proportional ist. Der Sättigungsdetektor 6 pausiert
dann für
eine Periode von Z Sekunden in einem Schritt 33 und in
einem Schritt 34 erfasst dann der Sättigungsdetektor 6 wieder,
ob eine Sättigung
des Leistungsverstärkers 1 auftritt.
Wenn noch eine Sättigung
auftritt, kehrt der Prozess zu dem Schritt 32 zurück und ein
weiteres Dekrement, das zu dem Fehlersignal von dem Ausgang des
Addierers 4 proportional ist, wird dem Leistungszieljustierer 7 zugeführt. Diese
Schleife fährt
fort, bis der Leistungsverstärker 1 nicht
länger
gesättigt
ist, wobei die Iterationen der Schleife hinreichend schnell sind,
sodass die Sättigung
des Leistungsverstärkers 1 nur
eine kurze Periode bei dem Start des Zeitschlitzes andauert.
-
In
einer anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, die im Besonderen anwendbar ist, wo die
Steuerschleifen digital sind, hat das dem Leistungszieljustierer 7 zugeführte Justiersignal 9 einen
Wert ErrorS, der gleich dem momentanen Fehlersignal bei dem Ausgang
des Addierers 4 ist, sodass im Prinzip der Leistungszieljustierer 7 den
Wert des justierten Leistungsziels 10 auf einen Pegel setzt,
wo der Verstärker 1 in einer
einzelnen Justierung gerade nicht gesättigt ist. Jedoch können in
der Praxis noch eine oder mehrere Iterationen durch die Schritte 33 und 34 auftreten.
Diese Ausführungsform
der Erfindung wird in 3 dargestellt.
-
Nachdem
der Leistungsverstärker 1 aus
einer Sättigung
zurückgebracht
worden ist, wie in dem Schritt 34 erfasst, wird das gespeicherte
justierte Leistungsziel 18 durch das Leistungsziel 17,
spätestens
vor einem Herunterfahren der Leistung am Ende des Schlitzes, in
einem Schritt 35, von dem Modul 11 ersetzt.
-
Es
ist klar, dass nun die maximale Leistungsspezifizierung mit einem
Leistungsverstärker
erreicht werden kann, der nicht überdimensioniert
ist, um die Leistungstesttoleranzen bei dem Telefonhersteller und
die Fertigungstoleranzen und die betriebsbedingte Varianz des Detektors 3 zu
berücksichtigen,
da die maximal vorgesehene Ausgangsleistung des Leistungsverstärkers 1 die
tatsächliche
Ausgangsleistung definiert, die in Reaktion auf einen Anruf von
dem ersten Leistungsziel 8 für eine maximale Ausgangsleistung
erreicht wird.
