DE69013747T2

DE69013747T2 - Schaltung zur Bildung niedriger Leistungspegel in einem Funktelefonsender.

Info

Publication number: DE69013747T2
Application number: DE69013747T
Authority: DE
Inventors: Vesa Pekkarinen; Jukka Sarasmo; Risto Vaeisaenen
Original assignee: Nokia Mobile Phones Ltd
Current assignee: Nokia Oyj
Priority date: 1989-05-12
Filing date: 1990-05-03
Publication date: 1995-06-08
Anticipated expiration: 2010-05-04
Also published as: US5241694A; FI892316A; EP0397401A3; DE69013747D1; ATE113773T1; FI892316A0; EP0397401A2; EP0397401B1; FI82796B; FI82796C

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltung, durch die in einem Sender, der aus einem gesteuerten Verstärker mit einer oder mehreren Stufen besteht, die niedrigsten Leistungspegel gebildet werden können.
In einem Sender eines Funktelefons werden Verstärker der C- Klasse im allgemeinen verwendet, die durch einen guten Wirkungsgrad bei 60 bis 80 Prozent bei hohen Leistungspegeln gekennzeichnet sind. Wegen der großen Nichtlinearität der Verstärker treten Schwierigkeiten bei der Herstellung einer gesteuerten Leistungssteuerung bei niederen Leistungspegeln auf, und zusätzlich verringert sich, wenn niedere Leistungspegel verwendet werden, der Wirkungsgrad der Verstärker. Dies führt zu keinem Schaden, wenn es sich um ein System (oder eine Verwendungsstelle) handelt, bei der die kleinsten Sendewerte nicht verwendet werden müssen. Die Situation ist beispielsweise bei dem digitalen GSM System verschieden, das ganz Europa überdeckt und zu Beginn der nächsten Dekade gestartet werden soll, bei dem sehr niedere Leistungspegel in Verwendung sein werden. Wenn ein Telefon in einem Flugzeug verwendet werden soll, ist es notwendig, um mögliche Störungen zu verhindern, die bei der Flugzeugelektronik hervorgerufen werden können, wahrscheinlich die niedrigsten Leistungspegel in der Größenordnung von -17 dBM zu verwenden.
Ein typisches, grundsätzliches Blockdiagramm eines Senders für ein GSM Funktelefon ist in Fig. 1 dargestellt. Das Blockdiagramm zeigt nur die Blöcke, die zum Verständnis der Arbeitsweise benötigt werden. Ein zu sendendes Signal tritt beispielsweise an dem Eingang RFin in einen dreistufigen Leistungsverstärkers der C-Klasse ein. Die Verstärkung des Verstärkers 1 wird durch einen Bezugsverstärker 3 gesteuert, dessen Ausgang gefiltert wird, bevor er in den Leistungsverstärker 1 eingegeben wird. Die Eingangssignale des Bezugsverstärkers 3 sind die Spannung, die von einem Leistungsaufnehmer 2 abgeleitet werden, wobei die genannte Spannung proportional zu der Ausgangsspannung RFout des Leistungsverstärkers 1 ist, und die Steuerspannung TXC1, die von dem logischen Abschnitt des Telefons abgeleitet wird. Die genannten Blöcke 1, 2 und 3 bilden eine Regelschleife, die dazu neigt, in einen Zustand gesteuert zu werden, in dem die Spannung, die von den Leistungsaufnehmer 2 aufgenommen werden soll, und die Steuerspannung TXC1 die gleiche Größe haben, die von den logischen Abschnitten des Funktelefons abgeleitet wird.
Mit dem Vorgehen nach dem Stand der Technik können solche Leistungspegel erhalten werden, die höchstens ungefähr 25 dB unterhalb des maximalen Leistungspegels bleiben. Wenn ein größerer Leistungssteuerungsbereich gewünscht wird, treten die folgenden Schwierigkeiten auf: die Schmalheit und die Nichtlinearität des dynamischen Bereiches des Leistungsaufnehmers und die schlechte Steuerbarkeit des Leistungsverstärkers der C-Klasse machen die Steuerung niederer Leistungspegel schwierig. Bei kleinen Leistungspegeln ist der Wirkungsgrad des Verstärkers äußerst schlecht. Gemäß den Spezifikationen des GSM Systems stimmt die Leistungszunahme bei niederen Leistungspegeln mit der COS² Kurve überein, und dies ist bei einem Verstärker der C-Klasse schwierig.
Die Zielsetzung der vorliegenden Erfindung ist, eine Schaltung herzustellen, mit der, wenn ein Verstärker der C-Klasse verwendet wird, kleine Leistungspegel nichtsdestotrotz steuerbar und mit gutem Wirkungsgrad erzeugt werden können.
Die Schaltung nach der Erfindung zum Erzeugen niederer Leistungspegel ist dadurch gekennzeichnet, daß ein steuerbares Dämpfungsglied in Reihe zusammen mit dem Leistungsverstärker verbunden ist, wobei das genannte Dämpfungsglied ein Hochfrequenzsignal (HF Signal) nicht steuert, wenn das genannte Signal in dem Leistungsverstärker verstärkt wird, aber mit dem das HF Signal abgeschwächt werden kann oder nicht abgeschwächt wird, wenn das genannte Signal nicht in dem Leistungsverstärker (TXC1=0) verstärkt wird.
Der Arbeitsweise der Schaltung nach der Erfindung liegt das Phänomen zugrunde, daß, obgleich keine Steuerspannung (TXC1-=0) in den Leistungsverstärker eintritt, die HF-Leistung, die in den Eingang des Verstärkers eintritt, jedoch in dem Ausgang RFout des Senders in der Form von Leckleistung sichtbar ist. Die Größe der genannten Leckleistung ist im allgemeinen von der gleichen Größenordnung wie die niedrigsten Leistungspegel, die in dem GSM System verwendet werden sollen. Die Menge der genannten Leckleistung kann durch ein Dämpfungsglied gesteuert werden, und auf diese Weise können die niederen Leistungspegel der verlangten Ordnung bereitgestellt werden.
Die Erfindung wird im folgenden mehr im einzelnen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen
Fig. 1 ein grundsätzliches Blockdiagramm eines typischen Senders eines GSM Funktelefons darstellt,
Fig. 2 ein grundsätzliches Blockdiagramm der Schaltung nach der Erfindung darstellt.
Fig. 1 stellt ein Schaltung nach dem Stand der Technik dar, deren Arbeitsweise bereits oben beschrieben worden ist. Die Schaltung der Erfindung, die in Fig. 2 gezeigt ist, weicht von der Schaltung der Fig. 1 dahingehend ab, daß in Reihe mit dem Leistungsverstärker 1 ein steuerbares Dämpfungsglied verbunden worden ist. Bei dem vorliegenden Beispiel ist es vor dem Leistungsverstärker 1 verbunden. Das Dämpfungsglied kann in der Form eines PIN Diodendämpfungsglied ausgeführt sein, das von einer Steuerspannung TXC2 gesteuert wird, die von dem logischen Abschnitt des Funktelefons abgeleitet wird.
Die Schaltung der Erfindung arbeitet, wie folgt. Wenn ein Sender eines Funktelefons bei hohen Leistungspegeln betrieben werden soll, werden die Vorströme der Dioden des PIN Diodendämpfungsglieds 4 mit der Spannung TXC2 so gesteuert, daß die Dämpfung minimal ist, wodurch das HF-Signal ohne irgendein Hindernis zu dem Leistungsverstärker 1 gelangen kann, und es wird ein Sendesignal, das durch die Spannung TXC1 gesteuert wird, die von der Steuerlogik abgeleitet wird, von dem Ausgang RFout des Senders bei dem erwünschten Leistungspegel erhalten wird. Wenn sehr niedere Leistungspegel für das Sendesignal verlangt werden, wird die Verstärkung des Leistungsverstärkers so gesteuert, daß sie null ist, indem die Steuerspannung TXC1 auf TXC1 = 0 gesetzt wird. Hierdurch tritt das HF-Signal, das in den Eingang RFin eintritt, in das PIN Diodendämpfungsglied 4 ein, wo es wie erwünscht abgeschwächt werden kann, was durch die Steuersignalspannung TXC2 bestimmt wird. Von dem Dämpfungsglied gelangt HF Signal zu der Leistungsverstärkerstufe 1, wo keine Steuerspannung eintritt. Das Signal gelangt jedoch als Leck der HF-Leistung zu dem Ausgang RFout des Funktelefonsenders. Diese Leckleistung kann deshalb durch das PIN Diodendämpfungsglied 4 gesteuert werden. Der größte Sendeleistungspegel in dem Ausgang RFout, der in diesem Zustand abgeleitet wird, ist wegen Verluste in einem gewissen Maße niederer als die Leistung des in den Sendereingang RFin eintretenden HF-Signals.
Im Vergleich mit dem Sender des aus dem Stand der Technik bekannten GSM Funktelefons, mit dem die Leistungspegel von nur ungefähr 25 dB unterhalb des maximalen Leistungspegels erzeugt werden können, bietet die Schaltung der Erfindung eine einfache und preisgünstige Lösung beim Bilden von sehr niederen Leistungspegeln. Da die Schaltung auf dem Lecken eines HF-Signals durch einen HF-Leistungsverstärker hindurch und dessen Abschwächung beruht, können deshalb nur die zwei niedrigsten Leistungspegel in der Praxis hergestellt werden, wobei deren Größenordnung ungefähr -17 dBm ist. Die Schaltung nach der Erfindung zum Erzeugen niederer Leistungspegel verbraucht wenig Strom, da bei niederen Leistungspegeln keine Steuerung an den Leistungsverstärker gegeben wird und deshalb kein Strom verbraucht wird. Das dynamische Verhalten des Sendeleistungsaufnehmers muß nicht den gesamten Leistungsbereich überdecken, weil der Aufnehmer bei niederen Leistungspegeln überhaupt nicht verwendet wird.
Grundsätzlich kann das Dämpfungsglied auch nach dem Leistungsverstärker angeordnet werden. In der Praxis ist dies jedoch schwieriger und weniger sinnvoll, da in diesem Fall das Dämpfungsglied die maximale Sendeleistung zulassen muß, die von dem Leistungsverstärker abgeleitet wird. Zusätzlich zu dem PIN Diodendämpfungsglied kann auch eine spannungsoder stromgesteuerte Verstärkerstufe als ein Dämpfungsglied verwendet werden.

Claims

1. Eine Schaltung zum Bilden von niedrigen Sendeleistungspegeln in einem Sender eines Funktelefonsenders, der einen steuerbaren Leistungsverstärker der C-Klasse mit einer oder mehreren Stufen umfaßt, mit dem der maximale Sendeleistungspegel und eine Mehrzahl von niedereren Sendeleistungspegeln erzeugt werden, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit dem Leistungsverstärker (1) ein steuerbares Dämpfungsglied (4) gekoppelt ist, das ein Hochfreguenzsignal (HF-Signal) nicht abschwächt, wenn das genannte Signal in dem Leistungsverstärker (1) verstärkt wird, aber mit dem ein HF-Signal abgeschwächt oder nicht abgeschwächt werden kann, wenn das genannte Signal nicht in dem Leistungsverstärker (1) verstärkt wird (TXC1 = 0).

2. Eine Schaltung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungsglied (4) vor dem Leistungsverstärker (1) verbunden ist.

3. Eine Schaltung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungsglied (4) ein PIN Diodendämpfungsglied ist, das von einer Steuerspannung (TXC2) gesteuert wird, die von der Steuerlogik des Funktelefons abgeleitet wird.

4. Eine Schaltung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungsglied (4) ein Spannungs- oder stromgesteuerter Verstärker ist, der durch die Steuerspannung (TXC2) gesteuert wird, die von der Steuerlogik des Funktelefons abgeleitet wird.

5. Eine Schaltung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkung des Leistungsverstärkers (1) durch einen Bezugsverstärker (3) gesteuert wird, an dessen ersten Eingang die Steuerspannung (TXC1), die von der Steuerlogik des Funktelefons abgeleitet wird, angelegt wird und an dessen zweiten Eingang eine Spannung angelegt wird, die der Leistung des Ausgangs des Leistungsverstärkers (1) proportional ist und von dem Leistungsaufnehmer (2) abgeleitet wird, wodurch der Leistungsverstärker (1), der Bezugsverstärker (3) und der Leistungsaufnehmer (2) einen Regelkreis bilden.

6. Eine Schaltung gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie in einem Sender eines digitalen Funktelefons verwendet wird, beispielsweise in dem GSM System.