DE69121699T2

DE69121699T2 - Vorwärtsgeregelte schaltung zur verzerrungsminimisierung

Info

Publication number: DE69121699T2
Application number: DE69121699T
Authority: DE
Inventors: James F Long; Mark G Obermann
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Solutions Inc
Priority date: 1990-12-17
Filing date: 1991-12-12
Publication date: 1997-06-05
Anticipated expiration: 2011-12-13
Also published as: EP0515662A4; KR960006631B1; DE69121699D1; EP0515662A1; AU644926B2; AU9151791A; BR9106211A; EP0515662B1; CN1065760A; MY107901A; KR920704415A; US5077532A; JPH05504457A; MX9102600A; CA2072251C; WO1992011694A1; NZ241014A; CN1024238C; JP2701541B2

Description

Erfindungsgebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft vorwärtsgekoppelte Schaltungen zur Verzerrungsminimierung. Im besonderen betrifft diese Erfindung vorwärtsgekoppel te Verzerrungsminimierungsschaltungen und ihre Anwendung auf Hochfrequenz- (HF) Leistungsverstärker

Hintergrund der Erfindung

HF-Leistungsverstärker werden in einer breiten Vielfalt von Kommunikations- und anderen elektronischen Anwendungen eingesetzt. Diese Verstärker bestehen aus einer oder mehreren in Kaskade geschalteten Verstärkerstufen, von denen jede den Pegel des an den Eingang dieser Stufe angelegten Signals um einen als die Stufenverstärkung bekannten Betrag erhöht. Idealerweise ist die Übertragung vom Eingang zum Ausgang jeder Stufe linear; am Verstärkerausgang erscheint eine vollkommene Replik des in der Amplitude erhöhten Eingangssignals. In Wirklichkeit weisen jedoch alle HF-Leistungsverstärker in ihrer übertragungscharakteristik einen Grad an Nichtlinearität auf. Diese Nichtlinearität hat die Verzerrung des Ausgangssignals zur Folge, so daß es keine vollkommene Replik des Eingangs mehr ist. Diese Verzerrung erzeugt Nebenwellen-Signalkomponenten, die als Intermodulationsprodukte bekannt sind. Intermodulationsprodukte sind unerwünscht, weil sie Störungen, Übersprechen und andere schädliche Auswirkungen auf die Leistung eines Systems verursachen, das HF-Leistungsverstärker verwendet. Der Stand der Technik spiegelt demnach verschiedene Verfahren und Einrichtungen wider, die bestimmt sind, die beim Betrieb des HF-Leistungsverstärkers hervorgebrachte Verzerrung zu vermindern. Zwei meistens vorgeschlagene Verfahren sind die Vorverzerrung und die Vorwärtskopplung.
Die Vorverzerrung benutzt eine Hilfsverzerrungsquelle, die ein Hilfsverzerrungssignal hervorbringt, das der durch einen Leistungsverstärker erzeugten Verzerrung gleicht. Das Hilfsverzerrungssignal wird in der richtigen Verstärkung und Phase zum Eingang des Leistungsverstärkers addiert, um die Unterdrückung der Verzerrung am Ausgang des Leistungsverstärkers zu unterstützen. Dieses Verfahren erfordert den Abgleich der Verzerrungseigenschaften von zwei ungleichen Quellen und schränkt somit das Ausmaß der Verbesserung ein, das erzielt werden kann.
Das Verfahren der Vorwärtskopplung weist diese Einschränkung nicht auf, weil es die durch einen Leistungsverstärker erzeugte Verzerrung absondert und sie dem Ausgang des Leistungsverstärkers wieder hinzufügt, wobei Verstärkung, Phase und Verzögerung für maximale Unterdrükkung eingestellt werden. Das Ausmaß der Verzerrungsverminderung, das bei Verwendung der Vorwärtskopplung zur Verfügung steht, wird nur durch die Genauigkeit der Verstärkungs- und Phaseneinstellungen und die Korrelation zwischen den Übertragungsfunktionen des Hauptverstärkers und des Fehlerverstärkers begrenzt.
Fig. 1A zeigt in Blockschaltbildform ein Vorwärtskopplungssystem des Standes der Technik. Die Sputterschaltung 12 teilt das Eingangssignal auf der Leitung 11: ein Teil wird dem Leistungsverstärker 14 und der andere der Unterdrückungsschaltung 18 über den Pfad 15 zugeführt. Der Ausgang des Leistungsverstärkers 14 enthält eine Verzerrungskomponente, die durch die Verstärkung des Eingangssignals hervorgerufen wird. Ein Teil des Ausgangssignals des Leistungsverstärkers 14 wird vom Richtkoppler 16 abgenommen und der Unterdrückungsschaltung 18 zugeführt. Die Verstärkung, Phase und Verzögerung des Eingangssignals auf der Leitung 15 werden durch feste Verstärkungs-, Phasen- und Verzögerungseinsteller eingestellt, so daß ein Teil des Eingangssignals aufgehoben wird, wenn es mit dem Signal des Richtkopplers 16 vereinigt wird, um auf der Leitung 19 eine Verzerrungskomponente zu gewinnen. Die Verzerrungskomponente wird durch feste Verstärkungs-, Phasen- und Verzögerungseinsteller eingestellt, so daß, wenn die Verzerrungskomponente mit dem Ausgang des Leistungsverstärkers am Richtkoppler 10 kombiniert wird, das resultierende Ausgangssignal frei von Verzerrung ist. Das Problem bei diesem Verfahren ist jedoch die Verwendung von von festen Verstärkungs-, Phasen- und Verzögerungseinstellern, die die Möglichkeit ausschließen, Verstärkungs- und Phasenparameter als Reaktion auf Änderungen des Arbeitspunktes, wie z.B. Eingangssignalschwankungen, Spannungsschwankungen und Temperaturschwankungen, einzustellen.
Fig. 1B zeigt ein weiteres Vorwärtskopplungssystem des Standes der Technik, das versucht, die oben erwähnten Mängel zu überwinden. Ein Prüf- oder Pilotsignal wird über den Koppler 30 in den Hauptsignalweg des Leistungsverstärkers 24 eingeführt. Die Größe des Pilotsignals, wenn am Verstärkerausgang erfaßt, wird von der automatischen Steuerschaltung 32 benutzt, um die Verstärkung und die Phase von Signalen auf der Leitung 29 einzustellen, um sowohl das Pilotsignal als auch die durch den Leistungsverstärker 24 eingebrachte Verzerrung zu beseitigen. Das Problem bei diesem Verfahren ist, daß das injizierte Pilotsignal einen Teil der Systembandbreite belegt, der ansonsten von Trägern benutzt werden würde, und folglich die effiziente Nutzung von Systemressourcen verringert, was wiederum den Systemdurchsatz nachteilig beeinflußt. Außerdem lehrt die Ausführung in Fig. 1B noch immer die Verwendung von festen Verstärkungs-, Phasen- und Verzögerungseinstellern, um eine Trägerunterdrückung bereitzustellen.
Fig. 1C zeigt noch ein weiteres Vorwärtskopplungssystem des Standes der Technik, das bestimmt ist, ein Eingangssignal zu empfangen, das wenigstens ein Trägersignal in einem vorgeschriebenen Frequenzbereich darin aufweist. Dieses Eingangssignal wird an einen ersten und zweiten Schaltungsweg angelegt. Der erste Schaltungsweg besitzt einen Leistungsverstärker 110, der das Eingangssignal empfängt und ein Ausgangssignal mit einer Verzerrungskomponente erzeugt. Der zweite Schaltungsweg ist bestimmt, das Eingangssignal ohne Verzerrung zu verzögern. Ein Teil des Signals des ersten Schaltungsweges wird mit dem verzögerten Signal des zweiten Schaltungsweges kombiniert, um ein Signal zu bilden, das die durch den Leistungsverstärker 110 erzeugte Verzerrung darstellt. Dann wird das die Verzerrung darstellende Signal von dem Ausgang des ersten Schaltungsweges subtrahiert, um die Verzerrungskomponenten darin aufzuheben.
Um eine maximale Beseitigung der Verzerrung sicherzustellen, tastet eine Steuerschaltung, die einen Schmalband-Abtastempfänger verwendet, das die Verzerrung darstellende Signal über den vorgeschriebenen Frequenzbereich ab, um Trägersignale zu lokalisieren. Sobald ein Trägersignal lokalisiert ist, wird die Größe des erfaßten Trägersignals über den Schmalbandempfänger 150 an die Steuereinheit 140 angelegt. Die Steuereinheit 140 modifiziert dann die Amplituden und Phasenparameter des Amplituden- und Phasenkorrektors 105, um die Trgerkomponente im Ausgang der Unterdrückungsschaltung 115 auf ein Minimum zu treiben. Danach tastet die Steuereinheit 140 den Ausgang 132 des ersten Schaltungsweges über den vorgeschriebenen Frequenzbereich ab, um Intermodulationsprodukte zu ermitteln. Sobald Intermodulationsprodukte gefunden sind, werden die Parameter des Amplituden- und Phaseneinstellers 122 durch die Steuereinheit 140 modifiziert, um die am Ausgang des ersten Schaltungsweges erscheinenden Intermodulationsprodukte auf ein Minimum zu treiben.
Das Problem bei dieser Lösung rührt ursprünglich von der Höhe ihrer Komplexität her. Der Prozeß des Abtastens nach Frequenzen, die Trägersignale oder Intermodulationsprodukte darstellen, erfordet die Verwendung von hochselektiven Empfängerschaltungen, was den Vorwärtskopplungs-Fehlererfassungs- und -korrekturschaltkreisen Komplexität und Kosten hinzufügt. Außer der Komplexität leidet diese Lösung unter einem innewohnenden Unvermögen, eine angemessene Trägerunterdrückung über einer großen Systembandbreite bereitzustellen, besonders, wenn zwei oder mehr Träger gleichzeitig empfangen werden und verschiedene Phasen- und Verstärkungseinstellungen benötigen, um richtig unterdrückt zu werden. Außerdem können Abtastverfahren für alle Arten von korrelierten Störungen, wie z.B. Gleichkanalstörung und Nachbarkanalstörung, anfällig sein, die mit einem gewünschten Signal verwechselt werden und daher das System veranlassen können, falsch zu reagieren. Diese inhärente Schwäche wirft Fragen betreffend die Vorwärtskopplungs-Korrekturschaltungen des Abtasttyps und ihre Lebensfähigkeit in einer Umgebung auf, die durch hohe Werte von korrelierter Störung gekennzeichnet ist.
Es wäre demnach äußerst vorteilhaft, eine Vorwärtskopplungs-Verzerrungsminimierungsschaltung zur Verfügung zu stellen, die kontinuierlich, genau und effizient die erforderlichen Verstärkungs- und Phaseneinstellungen durchführt, um das Intermodulationsverhalten eines Leistungsverstärkers zu verbessern und aufrechtzuerhalten, während die Mängel des Standes der Technik vermieden werden.
In US-A-4 389 618 wird eine Vorwärtskopplungs-Verzerrungsminimierungsschaltung beschrieben, die ein Eingangssignal mit wenigstens einer Trägerkomponente empfängt, wobei die Schaltung einen Hauptsignalweg mit einem Eingang, der geschaltet ist, das Eingangssignal zu empangen, und einem Verzerrungsgenerator, der auf das Eingangssignal anspricht und eine Ausgangssignalreplik des Eingangssignals mit weiteren Verzerrungskomponenten erzeugt, einen Vorwärtskopplungs-Signalweg mit einem Eingang, der geschaltet ist, das Eingangssignal zu empfangen, um das Eingangssignal ohne Verzerrung vorwärtszukoppeln, und einen Kombinator umfaßt, der das Ausgangssignal des Verzerrungsgenerators mit dem vorwärtsgekoppelten Eingangssignal kombiniert, um Trägerkomponenten aufzuheben und einen Fehlersignalausgang zu erzeugen, der im wesentlichen die Verzerrungskomponenten darstellt.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Erfindung stellt folglich in einem ersten Aspekt eine Vorwärtskopplungs-Verzerrungsminimierungsschaltung wie in Anspruch 1 definiert zur Verfügung. In einem zweiten Aspekt stellt die Erfindung ein Verfahren zum Minimieren der durch einen Leistungsverstärker erzeugten Verzerrung wie Anspruch 8 definiert zur Verfügung.
Ein erster Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß sowohl die Trägerunterdrückung als auch die Intermodulationsunterdrükkung durch die Erfassung des ganzen Energiespektrums eines Fehlersignals und nicht wie beim Stand der Technik durch injizierte Pilotsignal- oder Abtastempfängererfassung gesteuert werden.
Ein zweiter Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, daß eine solche Erfassung eine genaue Unterdrückung ohne Rücksicht auf die Frequenz, die Bandbreite, die Amplitude oder die Anzahl empfangener Träger erlaubt.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Fig. 1A, 1B und 1C zeigen Vorwärtskopplungs-Verzerrungsunterdrückungsschaltungen nach dem Stand der Technik.
Fig. 2 zeigt eine erste Ausführung einer erfindungsgemäßen Vorwärtskopplungs-Minimierungsschaltung.
Fig. 3 zeigt eine zweite Ausführung einer erfindungsgemäßen Vorwärtskopplungs-Minimierungsschaltung.
Fig. 4 zeigt ein ausführliches Bolckschaltbild der in Fig. 2 und 3 gezeigten IM-Steuereinheit.

Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführung

Fig. 2 zeigt in Blockschaltbildform eine erste Ausführung der erfindungsgemäßen Vorwärtskopplungs-Minimierungsschaltung. Ein zusammengesetztes Eingangssignal 200, das eine Mehrzahl von HF-Trägern umfassen kann, wird durch den Richtkoppler 201 zwischen zwei Signalwegen geführt. In einem Signalweg, dem Hauptsignalweg, wird das Eingangssignal im Hauptverstärker 202 verstärkt und über den Richtkoppler 203, die Verzögerung 204 und die Richtkoppler 205 und 206 an den Ausgang 217 geleitet. Wie zuvor erwähnt können durch den Hauptverstärker 202 Verzerrungs- und Intermodulationskomponenten eingebracht werden. Die Schaltung von Fig. 2 ist folglich bestimmt, die ganze Verzerrung und Intermodulation vor dem Ausgang 217 im wesentlichen zu entfernen.
In diesem Bemühen wird das Eingangssignal 200 durch die Verzögerungsschaltung 207 des Vorwärtskopplungs-Signalweges verzögert und dann durch den Phasen- und Verstärkungseinsteller 208 in der Phase und der Verstärkung eingestellt, ohne daß eine Verzerrung eingebracht wird. Die Zeitverzögerung der Verzögerung 207 ist so festgelegt, daß die Signalverzögerung durch den Hauptverstärker 202 und den Richtkoppler 203 ausgeglichen, wird. Als nächstes erlauben die Richtkoppler 203 und 209, daß ein Teil des Signals mit einer Verzerrungskomponente mit dem vorwärtsgekoppelten Signal kombiniert wird. Wenn die Amplitude und die Phase des vorwärtsgekoppelten Eingangssignals richtig justiert sind, werden die Trägerkomponenten des verstärkten Signals vom Richtkoppler 203 die Trägerkomponenten des vorwärtsgekoppelten Eingangssignals aufheben, was am Ausgang des Richtkopplers 209 ein Fehlersignal zur Folge hat, das die durch den Hauptverstärker 202 eingebrachte Verzerrungskomponente darstellt. Dieser Prozeß wird oft als Trägerunterdrückung bezeichnet.
Danach werden die Amplitude und die Phase des Fehlersignals im Amplituden- und Phaseneinsteller 210 modifiziert, im Fehlerverstärker 211 verstärkt und zu dem Richtkoppler 205 geleitet, wo es vom Ausgang des Hauptverstärkers über den Richtkoppler 203 und die Verzögerung 204 subtrahiert wird. Die Zeitverzögerung der Verzögerung 204 ist so festgelegt, daß die Signalverzögerung durch den Richtkoppler 209, den Verstärkungs- und Phaseneinsteller 210 und den Fehlerverstärker 211 ausgeglichen wird. Wenn die Amplitude und die Phase des Fehlersignals richtig justiert sind, wir die Verzerrungskomponente des Hauptsignalweges aufgehoben, was ein sauberes Signal am Ausgang 217 des Hauptsignalweges zur Folge hat.
Um eine maximale Verzerrungsentfernung zu erzielen, muß zuerst der Verstärkungs- und Phaseneinsteller 208 gesteuert werden, um ein reines Fehlersignal zu erzeugen, d.h. eines, das im wesentlichen die durch den Hauptverstärker 202 erzeugte Verzerrung darstellt. Erfindungsgemäß werden eine Rückkopplungsschaltung, die den Fehlerverstärker 211 verwendet, der Detektor 213, die Steuereinheit 212 und der Verstärkungs und Phaseneinsteller 208 offenbart. Diese Rückkopplungsschaltung überwacht die Leistung der Trägerunterdrückung und liefert eine dynamische Steuerung des Verstärkungs- und Phaseneinstellers 208, um das Verhältnis Träger zu Verzerrung des Fehlersignais zu reduzieren, um dadurch sicherzustellen, daß das Fehlersignal im wesentlichen die durch den Hauptverstärker 202 eingebrachte Verzerrungskomponente darstellt.
Im Betrieb wird das Fehlersignal auf der Leitung 223 durch den Detektor 213 erfaßt. Bei einer Ausführung ist der Detektor 213 ein Gleichstromdetektor, der den durch den Fehlerverstärker 211 gezogenen Gleichstrom erfaßt. Der durch den Fehlerverstärker 211 gezogene Strom ist eine Funktion der in den Fehlerverstärker eintretenden Menge von HF-Energie und ist proportional zu der gesamten Trägerenergie innerhalb des Paßbandes des Fehlersignals. Je größer die in den Fehlerverstärker 211 eintretende HF-Energie ist, desto größer ist die Strommenge, die dieser Verstärker im Betrieb zieht. Wenn der ermittelte Gleichstrom ausreichende Trägerenergie innerhalb des Fehlersignais anzeigt, gibt der Detektor 213 einen Hinweis an die Steuereinheit 212. Als Reaktion modifiziert die Steuereinheit 212 über die Steuerleitungen 220 und 221 die Amplituden- und Phasenparameter des Verstärkungs- und Phaseneinstellers 208, um dadurch die Amplitude und die Phase der Signale im Vorwärtskopplungs-Signalweg zu justieren, um die Trägerunterdrückung am Ausgang des Kopplers 209 zu verbessern. Der vom Fehlerverstärker 211 gezogene ermittelte Gleichstrom liefert folglich wertvolle Information, um zu überwachen, wie gut die vorliegende Erfindung die Trägerunterdrückung ungeachtet der Frequenz, der Bandbreite, der Amplitude oder der Anzahl von innerhalb des Eingangssignals empfangenen Trägern durchführt.
In einer anderen Ausführung ist der Detektor 213 ein HF-Spannungsdetektor, der Pegel der HF-Spannung ermittelt, die am Ausgang des Fehlerverstärkers 211 über der Leitung 223 abgetastet wird. Die HF-Spannung auf der Leitung 223 ist proportional zu der Trägerenergie innerhalb des Paßbandes des Fehlersignais. Wenn die auf der Leitung 223 abgetastete HF-Spannung ausreichend hoch ist, gibt der Detektor 213 einen Hinweis an die Steuereinheit 212. Als Reaktion wird die Steuereinheit 212 die Amplituden und Phasenparameter des Verstärkungs- und Phaseneinstellers 208 über die Steuerleitungen 220 und 221 modifizieren, um dadurch die Amplitude und die Phase der Signale im Vorwärtskopplungs- oder Hauptsignalweg zu justieren, um den Träger zu Verzerrungsanteil des Fehlersignais zu reduzieren. Wie vorangehend erwähnt stellt die Amplituden- und Phasenjustierung sicher, daß die vorliegende Erfindung ein im wesentlichen reines Fehlersignal liefert. Es ist jedoch außerdem erforderlich, die richtige Unterdrückung von irgendwelchen Intermodulations- (IM) Komponenten am Ausgang des Hauptsignalweges zu gewährleisten.
Erfindungsgemäß wird eine Intermodulations-Unterdrückungsschaltung, die den Fehlerverstärker 211, die Richtkoppler 205 und 206, die IM- Steuereinheit 214 und den Verstärkungs- und Phaseneinsteller 210 verwendet, offenbart. Diese Schaltung ist bestimmt, eine maximale Verzerrungsunterdrückung zu liefern, indem das Intermodulationsverhalten der Vorwärtskopplungsschaltung überwacht und als Reaktion darauf eine dynamische Steuerung des Verstärkungs und Phaseneinstellers 210 bereitgestellt wird.
Im Betrieb werden die Amplitude und die Phase des Fehlersignals im Verstärkungs und Phaseneinsteller 210 modifiziert, durch den Fehlerverstärker 211 verstärkt und dem Richtkoppler 205 zugeführt, wo es über den Richtkoppler 205 vom Ausgang des Hauptverstärkers subtrahiert wird, um alle Verzerrungen von dem Hauptsignalweg zu entfernen. Um eine maximale Verzerrungsunterdrückung sicherzustellen, wird ein Teil des Hauptverstärker-Ausgangssignal 5 vom Richtkoppl er 206 entnommen und in die IM-Steuereinheit 214 geleitet. Ein Teil des Eingangssignals 200 wird durch die Verzögerungsschaltung 215 verzögert und dann in die IM-Steuereinheit 214 geleitet. Wenn die Amplitude und die Phase des Fehlersignals richtig justiert sind, wird die IM-Steuereinheit auf der Leitung 226 keine Verzerrung ermitteln. Wenn jedoch die Leitung 226 Verzerrungskomponenten ausreichender Energie aufweist, wird die IM-Steuereinheit 214 die Amplituden- und Phasenparameter des Verstärkungs- und Phaseneinstellers 210 über die Steuerleitungen 224 und 225 modifizieren, wodurch die Amplitude und die Phase des Fehlersignais justiert werden, um die Verzerrung auf der Leitung 226 auf ein Minimum zu treiben. Man beachte, daß die in Fig. 2 offenbarte Vorwärtskopplungsschaltung eine Verzerrungsminimierung ohne die Verwendung von ineffizienten Pilottonsignalen und ohne zusätzlichen Aufwand und Komplexität, die mit Abtastempfängeranordnungen des Standes der Technik verbunden sind, zur Verfügung stellt.
Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild einer alternativen Ausführung der vorliegenden Vorwärtskopplungs-Minimierungsschaltung. Gemäß Fig. 3 umfaßt der Hauptsignalweg den Richtkoppler 301, den Verstärkungs- und Phaseneinsteller 308, den Hauptverstärker 302, den Richtkoppler 303, die Verzögerung 304 und die Richtkoppler 305 und 306, die nach Maßgabe der Beschreibung von Fig. 2 arbeiten. Eine Ausnahme, die offenbarte Rückkopplungsschaltung von Fig. 3 umfaßt den Verstärkungs- und Phaseneinsteller 308, der eine dynamische Steuerung der Signale im Hauptsignalweg bereitstellt, um die Trägerunterdrückungsleistung einzustellen. Die Fachleute in der Technik werden jedoch erkennen, daß die in Fig. 3 offenbarte Rückkopplungsschaltung immer noch arbeitet, um die Trägerunterdrückung durch die Erfassung der ganzen Trägerenergie innerhalb eines Fehlersignais zu überwachen.
Der Vorwärtskopplungs-Signalweg von Fig. 3 umfaßt die Verzögerung 307, den Richtkoppler 309, den Verstärkungs und Phaseneinsteller 310 und den Fehlerverstärker 311. Der Vorwärtskopplungs-Signalweg von Fig. 3 arbeitet wie mit Verweis auf Fig. 2 beschrieben außer, daß die mit der Trägerunterdrückung verbundene Verstärkungs- und Phaseneinstellung im Hauptsignalweg und nicht im Vorwärtskopplungs-Signalweg vorkommt.
Die IM-Steuereinheit 314 von Fig. 3 ist mit der IM-Steuereinheit von Fig. 2 identisch. Die Fachleute in der Technik werden daher verstehen, daß die folgende Erörterung der IM-Steuereinheit für Fig. 2 und 3 gleichermaßen gilt.
Fig. 4 zeigt ein ausführliches Blockschaltbild der IM-Steuereinheit von Fig. 2 und 3. Im Betrieb empfängt die IM-Steuereinheit eine Eingabe von der Verzögerungsleitung 215 oder 315. Dieses verzögerte Eingangssignal wird durch den Verstärker 400 verstärkt und in den Richtkoppler 401 geleitet. Gleichzeitig empfängt die IM-Steuereinheit auf der Leitung 226 oder 326 eine Eingabe vom Ausgang des Hauptsignalweges. Dieses Signal wird durch den Verstärkungs und Phaseneinsteller 404 in Verstärkung und Phase justiert und mit dem verstärkten Eingangssignal über die Verzögerung 402 und den Richtkoppler 403 kombiniert, um eine erste Trägerkomponentenunterdrückung durchzuführen. Das sich ergebende Hilfsfehlersignal wird durch den Verstärkungs und Phaseneinsteller 406 in Verstärkung und Phase justiert. Danach wird das Hilfsfehlersignal S1 in den Richtkoppler 407 geleitet, wo es mit einem Teil des verstärkten Eingangssignals kombiniert wird, der vom Richtkoppler 401 abgenommen und durch die Verzögerungsschaltung 405 verzögert wird. Die Vereinigung der Signale im Richtkoppler 407 stellt eine zweite oder kaskadierte Trägerunterdrückungsschleife dar.
Nach einer Trägerunterdrückungsoperation übersteigt in den meisten Fällen die Trägerenergie im Hilfsfehlersignalspektrum immer noch die Signalenergie des Intermodulationsprodukts. Um die Intermodulationsprodukte völlig von den Trägersignalen zu trennen, wird daher eine zweite Trägerunterdrückungsoperation durchgeführt, die die Trägersignalenergie auf wenigstens den Pegel der Intermodulationsproduktenergie reduziert.
Der Ausgang des Richtkopplers 407 ist mit S2 bezeichnet. S2 ist ein Hilfsfehlersignal, das im wesentlichen die Verzerrungsenergie am Ausgang des Hauptsignalweges darstellt und sollte nicht mit dem Fehlersignal verwechselt werden, das im Vorwärtskopplungs-Signalweg der vorliegenden Erfindung erzeugt wird. S2 wird verwendet, um den Verstärkungs- und Phaseneinsteller 406 der zweiten Unterdrückungsschleife zu steuern.
Im Betrieb hebt der Hilfsfehlerverstärker 410 den Signalpegel von S2 vor seiner Erfassung durch den Detektor 411 an. Bei der bevorzugten Ausführung ist der Detektor 411 ein Diodendetektor, wie z.B. ein einfacher Schottky-Diodendetektor, der als Reaktion auf das verstarkte Signal des Hilfsfehlerverstärkers eine Gleichspannung liefert. In der Praxis kann der Detektor 411 irgendein Detektor sein, der ein Signal proportional zu der Signalstärke von S2 detektiert, wie z.B. verstärkende Detekto ren, Gleichstrom-Detektoren und HF-Spannungsdetekto ren. Bei Erfassen des Hilfsfehlersignals S2 versieht der Detektor 411 die Steuereinheit 412 mit einer Anzeige des Betrages der ermittelten HF- Energie. Da diese HF-Energie eine unerwünschte Komponente des Signals S2 ist, ist die Steuereinheit 412 programmiert, die Verstärkungs und Phasenparameter des Verstärkungs- und Phaseneinstellers 406 weiter zu justieren, um das Verhältnis Träger zu Verzerrung des Hilfsfehlersignals der ersten Unterdrückungsschleife zu reduzieren. Von Wichtigkeit ist, daß die Steuereinheit 412 den Ausgang des Detektors 411 verwendet, um die Verstärkungs- und Phasenparameter der Verstärkungs und Phaseneinsteller 210 und 310 nach Maßgabe von Fig. 2 und 3 zu justieren, wodurch die Amplitude und die Phase des Fehlersignals eingestellt werden, um die Intermodulationsprodukte auf den Leitungen 226 und 326 auf ein Minimum zu treiben.
In ähnlicher Weise arbeiten das Fehlersignal S1 in Verbindung mit dem Fehlerverstärker 408, der Detektor 409 und die Steuereinheit 412, um die Verstärkungs und Phasenparameter des Verstärkungs und Phaseneinstellers 404 zu steuern, um eine maximale Trägerunterdrückung in der ersten Trägerunterdrückungsschleife zu gewährleisten. Der Hauptzweck der in Fig. 2, 3 und 4 gezeigten IM-Steuereinheit ist folglich, die Intermodulationsprodukte (Verzerrung) innerhalb des Hauptsignalwegausgangs richtig zu trennen, um das Intermodulationsverhalten der offenbarten Vorwärtskopplungs-Minimierungsschaltung zu optimieren.
Die Erfindung ist mit Bezug auf veranschaulichende Ausführungen davon beschrieben worden. Für eine in der Technik erfahrene Person wird jedoch ersichtlich sein, daß verschiedene Modifikationen und Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Erfindung, wie in den anliegenden Ansprüchen definiert, abzuweichen. Fig. 2 und 3 zeigen z.B. Schaltungen, in denen eine einzige Trägerunterdrückungsschleife verwendet wird. Die Fachleute werden anerkennen, daß verschachtelte oder kaskadierte Trägerunterdrückungsschleifen wie die in Fig. 4 offenbarten eine augenfällige Modifikation der gezeigten Ausführungen sind. In ähnlicher Weise wird die in Fig. 4 offenbarte kaskadierte Trägerunterdrückungsschaltung ohne weiteres in eine Einschleifen-Anordnung umgewandelt.

Claims

1. Vorwärtsgekoppelte Verzerrungsminimierungsschaltung, umfassend: eine Einrichtung (201), die ein Eingangssignal (200) mit wenigstens einer Trägerkomponente empfängt;

einen Hauptsignalweg mit einem Eingang, der mit der Empfangseinrichtung (201) verbunden ist, und einer Verzerrungs-Erzeugungseinrichtung (202), die auf das Eingangssignal (200) anspricht, zum Erzeugen einer Ausgangssignalreplik des Eingangssignals (200), die weiter Verzerrungskomponenten aufweist;

einen Vorwärtskopplungs-Signalweg mit einem Eingang, der mit der Empfangseinrichtung (201) verbunden ist, zum Vorwärtskoppeln des Eingangssignals (200) ohne Verzerrung und

eine Einrichtung (209) zum Kombinieren des Ausgangssignals der Verzerrungs-Erzeugungseinrichtung mit dem vorwärtsgekoppelten Eingangssignal (200), um Trägerkomponenten zu unterdrücken und einen Fehlersignalausgang zu erzeugen, der im wesentlichen die Verzerrungskomponenten darstellt, wobei die Schaltung weiter gekennzeichnet ist durch:

eine Detektoreinrichtung (213), die funktionell mit der Kombinierungseinrichtung (209) verbunden ist und ein Signal detektiert, das proportional zu der ganzen Trägerkomponentenenergie innerhalb des Fehlersignals ist, und

eine Rückkopplungs-Schaltungseinrichtung, die auf das detektierte Signal anspricht und die Amplitude und die Phase von Signalen in wenigstens einem Signalweg justiert, um das Verhältnis Träger zu Verzerrung des Fehlersignals zu reduzieren.

2. Vorwärtsgekoppelte verzerrungsminimierungsschaltung nach Anspruch 1, bei der die Detektoreinrichtung (213) Gleichstrom detektiert.

3. Vorwärtsgekoppelte Verzerrungsminimierungsschaltung nach Anspruch 2, bei der der Gleichstrom proportional zu einer Trägerenergiekomponente des Fehlersignals ist.

4. Vorwärtsgekoppelte Verzerrungsminimierungsschaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die Detektoreinrichrung (213) eine HF-Spannung, die proportional zu der Trägerenergiekomponente des Fehlersignais ist, detektiert, ohne einen vorgeschriebenen Frequenzbereich für ein Trägersignal abzutasten.

5. Vorwärtsgekoppelte Verzerrungsminimierungsschaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die Rückkopplungs-Schaltungseinrichtung wenigstens die Detektoreinrichtung (213), eine Steuerschaltung (212), die auf die Detektoreinrichtung (213) anspricht, und einen Phasen- und Verstärkungseinsteller (208) umfaßt, der auf die Steuerschaltung (212) anspricht und die Amplitude und die Phase von Signalen in wenigstens einem Signalweg justiert.

6. Vorwärtsgekoppelte Verzerrungsminimierungsschaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, weiter umfassend:

eine Schaltungseinrichtung, die auf die am Ausgang (217) des Hauptsignalweges detektierte Verzerrung anspricht und die Amplitude und die Phase des Fehlersignals justiert, so daß, wenn das Fehlersignal von dem Hauptsignalweg subtrahiert wird, im wesentlichen jede Verzerrung aufgehoben wird.

7. Vorwärtsgekoppelte Verzerrungsminimierungsschaltung nach Anspruch 6, bei der die Schaltungseinrichtung weiter gekennzeichnet ist durch: eine Einrichtung (409, 411), die ein Hilfsfehlersignal detektiert, das proportional zu der ganzen Verzerrungsenergie innerhalb des Hauptsignalweges ist, und

eine Einrichtung (412), die auf das detektierte Hilfsfehlersignal anspricht und die Amplitude und die Phase des Fehlersignals justiert.

8. Verfahren zum Minimieren der durch einen Leistungsverstärker (202) hervorgerufenen Verzerrung, umfassend die Schritte:

Empfangen eines Eingangssignals (200) mit Trägerkomponenten;

Bereitstellen eines Hauptsignalweges mit einem Eingang zum Empfangen des Eingangssignals (200) und einem Leistungsverstärker (202), der auf das Eingangssignal (200) anspricht, zum Erzeugen eines verstärkten Ausgangssignals mit Verzerrungskomponenten;

Bereitstellen eines Vorwärtskopplungs-Signalweges mit einem Eingang zum Empfangen des Eingangssignals (200) und zum Vorwärtskoppeln des Eingangssignals ohne Verzerrung und

Kombinieren des verstärkten Ausgangssignals mit einem vorwärtsgekoppelten Eingangssignal, um Trägerkomponenten zu unterdrücken und ein Fehlersignal zu bilden, das im wesentlichen die Verzerrungskomponente darstellt, wobei das Verfahren weiter gekennzeichnet ist durch die Schritte:

Detektieren eines Signals, das proportional zu der ganzen Trägerkomponentenenergie innerhalb des Fehlersignals ist;

Justieren der Amplitude und der Phase von Signalen in wenigstens einem Signalweg als Reaktion auf die Detektion der Trägerenergie, um das Verhältnis Träger zu Verzerrung des Fehlersignals zu reduzieren;

Detektieren eines Signals, das proportional zu der ganzen Verzerrungsenergie innerhalb des Ausgangs (217) des Hauptsignalweges ist, und Justieren der Amplitude und der Phase des Fehlersignals als Reaktion auf die am Ausgang (217) des Hauptsignalweges detektierte Verzerrung, so daß, wenn das Fehlersignal von dem Hauptsignalweg subtrahiert wird, im wesentlichen jede Verzerrung aufgehoben wird.