DE69522085T2

DE69522085T2 - Leistungsregler für HF-Sender

Info

Publication number: DE69522085T2
Application number: DE69522085T
Authority: DE
Inventors: Paul Cooper Davis; Brian K. Horton
Original assignee: AT&T Corp
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1994-12-19
Filing date: 1995-12-05
Publication date: 2002-06-06
Anticipated expiration: 2015-12-06
Also published as: CA2162310C; US5640691A; EP0718969A2; EP0718969A3; JPH08256067A; EP0718969B1; CA2162310A1; TW286456B; DE69522085D1; KR960027581A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft HF-Sendernetzwerke für ein drahtloses Kommunikationssystem, HF-Sender zur Verwendung in einem drahtlosen Kommunikationssystem und Verfahren zur Regelung der Amplitudeneinhüllenden eines HF- Senders.
Bei zellularen Funktelefonsystemen der zweiten Generation, z.B. TDMA(Zeitvielfachzugriff)-Systemen, wird Sprache von einer Basisstation oder mobilen Station in ein digitales Format zum Senden zu einer mobilen Station bzw. einer Basisstation kodiert. Bei einem TDMA-System ist beispielsweise nur ein Träger erforderlich, um "N" Benutzern zu ermöglichen, auf die zugewiesene Bandbreite für den Träger auf einer Zeitbasis zuzugreifen. Bei TDMA-Systemen wird eine Rahmenstruktur genutzt, um Benutzerdaten in Rahmen mit einer vorgegebenen Dauer (T Sekunden) zu übertragen. Jeder Rahmen ist durch eine vorgegebene Anzahl von Zeitschlitzen oder Zeitkanälen (N) definiert, welche der Anzahl der Benutzer entspricht. Somit wird jedem Benutzer ein Zeitschlitz in dem Rahmen zugewiesen, um Daten zu übertragen. Eine solche Rahmenstruktur ermöglicht es jedem Benutzer, Zugriff auf den Träger für etwa 1/N der Zeit und generell in geordneter Reihenfolge zu erhalten. Wenn ein Benutzer kontinuierliche Daten mit einer Rate von "R" bit/s erzeugt, müssen die Daten während jeder Rahmenübertragung in einem Bitbündel, das auch als Burst bezeichnet wird, mit einer höheren Rate, z.B. N · R übertragen werden. Somit werden die Daten in solchen digitalen Systemen in kurzen Bursts während kurzer Zeitperioden übertragen.
Um solche kurzen Datenbursts zu senden, werden die HF- Sender in der mobilen Station für etwa 0,6 ms "an"geschaltet und für den Rest des Datenrahmens, z.B. 4 ms, "aus"geschaltet. Typischerweise kann, wenn die Schalteigenschaften des Senders nicht innerhalb vordefinierter Parameter liegen, die Form der Amplitudeneinhüllenden der gesendeten Daten abweichen. In bestimmten zellularen Funksystemen sind der Leistungspegel und die Amplitudeneinhüllende des Sendesignal durch Standardisierungsgremien spezifiziert. Typischerweise überträgt die Basisstation Informationen an die mobile Station, durch welche die mobile Station angewiesen wird, Daten auf einem bestimmten Leistungspegel innerhalb eines vorgegebenen Toleranzpegels, welcher durch solche Standardisierungsgremien festgelegt wird, zu senden. Der gewünschte Aussteuerbereich eines solchen Kommunikationssystems liegt zwischen etwa 5 Milliwatt und 3.200 Milliwatt. Abweichungen von dem geforderten Leistungspegel und der geforderten Amplitudeneinhüllenden an irgendeinem Punkt entlang des breiten Aussteuerbereichs wird die Integrität des Systems in Bezug auf solche Standardisierungsgremien beeinflussen. Um Abweichungen in der Amplitudeneinhüllenden zu vermeiden, muß die Form der Amplitudeneinhüllenden präzise gesteuert werden, insbesondere an den Vorder- und Hinterkanten des Bursts, d. h. an den Anstiegs- und Abfallflanken des Bursts. Eine präzise Steuerung der Amplitudeneinhüllenden an den Vorder- und Hinterkanten des Bursts ist insbesondere in Schaltzeiten des Senders von etwa 10 bis 30 Mikrosekunden notwendig. Um solche präzise gesteuerten Amplitudeneinhüllenden zu erhalten, hat man Leistungsdetektoren in dem Sendeleistungsnetz des Senders verwendet, um die Amplitudeneinhüllende des HF-Ausgangssignals zu steuern.
Ein gleichzeitig verwendetes Verfahren zur Steuerung der Amplitudeneinhüllenden ist ein herkömmlicher Diodendetektoraufbau in einer Rückkopplungsschleife. Die Verwendung des Diodendetektors in der Rückkopplungsschleife bewirkt jedoch, daß die Steuerbarkeit des Leistungspegels herabgesetzt wird, wenn der Senderleistungspegel reduziert wird. Bei Verwendung des Diodendetektoraufbaus wird die Amplitudeneinhüllende des HF-Ausgangssignals bei hohen Leistungspegeln ausreichend geregelt. Bei niedrigen Leistungspegeln kann die Amplitudeneinhüllende des HF- Ausgangssignals jedoch nicht ausreichend geregelt werden. Im Ergebnis dessen ist der Aussteuerbereich derzeitiger zellularer Netzwerke der zweiten Generation durch die Eigenschaften des Diodendetektors begrenzt.
Daher besteht ein Bedarf an einem Leistungsdetektornetzwerk, welches eine präzise geregelte Amplitudeneinhüllende des HF-Ausgangssignals des Senders über den breiten Aussteuerbereich des zellularen Kommunikationssystems bereitstellt. Das heißt, es besteht ein Bedarf an einem Leistungsdetektornetzwerk, welches die Amplitudeneinhüllende des HF-Ausgangssignals sowohl bei niedrigen Ausgangsleistungspegeln als auch bei hohen Ausgangsleistungspegeln präzise regelt.
US-A-5 126 686 betrifft eine automatische Steuerschaltung für die Ausgangsleistung, bei welcher die Stärke eines Hochfrequenzsignals auf einer von mehreren Stärken, die in Ansprechen auf Steuersignale ausgewählt wird, gehalten wird. Das von einem Verstärker mit regelbarem Ausgang ausgegebene Hochfrequenzsignal wird abgetastet, und der Abtastwert wird weiter verstärkt und der Aussteuerbereich komprimiert, bevor es gleichgerichtet wird. Das gleichgerichtete Leistungsstärkesignal, welches in nichtlinearer Beziehung zu der hochfrequenten Signalstärke steht, wird mittels eines Anpassungsfaktors angepaßt, der durch die Steuersignale ausgewählt wird, und wird angewendet, indem das Ausgangssignal des Verstärkers mit variablem Ausgang variiert wird, um ein hochfrequentes Signal mit entsprechender Ausgangsstärke zu erzeugen.
IEEE Journal of Solid-State Circuits, Bd. 29, Nr. 2, Februar 1994, New York, USA, Seiten 151-154, XP 000443210, N. Scheinberg et al., "A Monolithic GaAs Power L-Band Successive Detection Logarithmic Amplifier" betrifft einen monolithischen, logarithmischen GaAs-Niederleistungs-L-Band- Verstärker mit sukzessiver Detektion, welcher eine logarithmische Linearität von ±25 dB und einen Aussteuerbereich von 60 dB über einen Temperaturbereich von 100 Grad Celsius erzielt.
EP-A-0549479 betrifft einen HF-Generator mit einer analogen Rückkopplungsschaltung in Kombination mit einer digitalen Ausgleichshilfsschaltung, um Nichtlinearitäten in der Leistungsmeßschaltung, welche die HF-Ausgangsenergie mißt, zu kompensieren. Die digitale Ausgleichshilfsschaltung weist einen Digitalisierer auf, dessen Eingänge gekoppelt sind, um die gemessene Leistungsspannung, die von der Leistungsmeßschaltung geliefert wird, und eine Leistungsbedarfsspannung zu empfangen. Der Digitalisierer weist Ausgänge auf, welche digitale Darstellungen der gemessenen Leistungsspannung und der Leistungsbedarfsspannung für ein digitales Steuerelement bereitstellen, welches basierend auf diesen digitalen Darstellungen einen digitalen Korrekturfaktor ableitet. Ein D/A-Wandler, der mit dem digitalen Steuerelement gekoppelt ist, liefert eine Korrekturspannung entsprechend diesem digitalen Korrekturfaktor, und diese wird auf eine Summationsschaltung geführt, welche die Korrekturspannung mit dem Leistungsbedarfsspannungsende mit einer Steuerspannung kombiniert, die von der analogen Rückkopplungsschaltung geliefert wird.
Gemäß eines Aspekts vorliegender Erfindung wird ein HF- Sendernetzwerk nach Anspruch 1 zur Verfügung gestellt.
Gemäß eines anderen Aspekts vorliegender Erfindung wird ein HF-Sender nach Anspruch 7 zur Verfügung gestellt.
Gemäß eines weiteren Aspekts vorliegender Erfindung wird ein Verfahren nach Anspruch 11 zur Verfügung gestellt.
Ein HF-Sendernetzwerk für zellulare Telefonsysteme weist eine Leistungsverstärkerschaltung auf, die mit einem Steuersystem mit geschlossener Schleife, auch als Regelsystem mit geschlossenem Regelkreis bezeichnet, gekoppelt ist, um eine präzise geregelte HF-Amplitudeneinhüllende für die Ausgangsleitung der Verstärkerschaltung über einen Aussteuerbereich zwischen etwa 5 Milliwatt und etwa 3.200 Milliwatt bereitzustellen. Somit beträgt der Leistungsgewinn für ein solches Sendernetzwerk 640 zu 1.
Insbesondere weist das HF-Sendernetzwerk ein programmierbares Dämpfungsglied, eine Leistungsverstärkerschaltung mit einem mit dem Dämpfungsglied verbundenen Eingang und einem mit einem HF-Signalteiler verbundenen Ausgang auf. Das Sendernetzwerk beinhaltet außerdem eine Indikatorschaltung für die Signalstärke, mit einem Eingang, der funktional mit einem Ausgang des HF-Signalteilers gekoppelt ist, und eine Signalvergleichseinrichtung mit einem ersten Eingang, der an einen Ausgang der Signalstärke-Indikatorschaltung gekoppelt ist, und mit einem zweiten Eingang, der mit einem Steuersignal verbunden werden kann. In dieser Konfiguration programmiert eine Differenz zwischen Signalen an dem ersten und zweiten Eingang das programmierbare Dämpfungsglied derart, daß die Amplitude des durch dieses Dämpfungsglied geführten HF-Signals geregelt wird.
Vorzugsweise beinhaltet die Signalstärke- Indikatorschaltung mehrere in Kaskade geschaltete Verstärker, mehrere entsprechende Diodendetektoren, die mit den Ausgängen der in Kaskade geschalteten Verstärker derart gekoppelt sind, daß eine Diode an einen Verstärkerausgang gekoppelt ist, und eine Einrichtung, die mit den mehreren Diodendetektoren gekoppelt ist, um die Ausgangssignale der Detektoren aufzusummieren.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, in welchen:
Fig. 1 ein Blockdiagramm eines in zellularen Funksendern verwendeten Sendernetzwerks ist, in welches eine Indikatorschaltung für die Sendersignalstärke (TSSI) in einem Regelsystem mit geschlossenem Regelkreis des Sendernetzwerks integriert ist;
Fig. 2 ein Blockdiagramm des in Fig. 1 gezeigten Sendersignalstärke-Indikatornetzwerks ist;
Fig. 3 die Übertragungsfunktion des Sendersignalstärkeindikators darstellt;
Fig. 4 die Übertragungsfunktion des Leistungsverstärkernetzwerks darstellt;
Fig. 5 eine beispielhafte Systemkonfiguration darstellt, in welche das Sendernetzwerk integriert ist;
Fig. 6 eine alternative Ausführungsform des Sendernetzwerks darstellt, in welches eine Vorspannungsschaltung integriert ist; und
Fig. 7 eine dreistufige Leistungsverstärkerschaltung darstellt.

Detaillierte Beschreibung

Das Sendernetzwerk vorliegender Erfindung kann eine Zusammenstellung aus einzelnen Komponenten sein, die mittels einer geeigneten Verkabelung verbunden sind. Vorzugsweise ist das Sendernetzwerk eine einzelne integrierte Komponente, die unter Verwendung der integrierten GaAs- und/oder Silicium- Schaltkreistechnologie hergestellt und gepackt ist.
Beziehen wir uns auf Fig. 1, so ist ein Sendernetzwerk 10 (oder der Senderabschnitt einer Funkstation) eines zellularen Funktelefonsystems gezeigt. Das Sendernetzwerk beinhaltet ein Leistungsdetektornetzwerk 12 in einer Steuersystemanordnung mit geschlossenem Regelkreis, welche die Amplitudeneinhüllende des HF-Ausgangssignals von dem Sendernetzwerk stabilisiert. Typischerweise liegt die Ausgangsleistung des Sendernetzwerks 10 im Bereich zwischen etwa 5 dBm und etwa 33 dBm. Die Eingangsleistung an dem Leistungsverstärkernetzwerk 14 kann beliebig sein. Die erlaubte Abweichung der Ausgangsleistung des Sendernetzwerks hängt von dem Aussteuerbereich des Dämpfungsglieds ab. Typischerweise liegt die Eingangsleistung für das Dämpfungsglied zwischen etwa -3 dBm und etwa +3 dBm, und beträgt vorzugsweise 0 dBm.
Wie in Fig. 1 gezeigt, weist das Sendernetzwerk 10 das Leistungsverstärkernetzwerk 14 auf, welches mit dem Leistungsdetektornetzwerk 12 gekoppelt ist. Das Leistungsverstärkernetzwerk 14 beinhaltet ein spannungsgesteuertes Dämpfungsglied 16 mit zwei Eingängen, einem Steuereingang und einem Signaleingang. Der Ausgang des spannungsgesteuerten Dämpfungsglieds ist mit einem Leistungsverstärker (PA) 18 verbunden. Der Leistungsverstärker 18 ist vorzugsweise ein in Kaskade geschaltetes Verstärkernetzwerk, welches eine feststehende Verstärkung von etwa 40 dB liefert. Typischerweise ist das in Kaskade geschaltete Verstärkernetzwerk eine dreistufige Schaltung, bei welcher jede Stufe eine feststehende Vorspannung hat, um die feststehende Ausgangsverstärkung bereitzustellen.
Beziehen wir uns weiterhin auf Fig. 1, so wird das HF- Ausgangssignal von dem Leistungsverstärker 18 von einem Bandpaßfilter (BPF) 20 gefiltert und in einen Richtungskoppler 22 eingekoppelt, bevor es über eine Antenne 24 rundgesendet wird. Das gedämpfte HF-Signal von dem sekundären Anschluß des Richtungskopplers 22 wird in ein Sendesignalstärkeindikator(TSSI)-Netzwerk 26 eingekoppelt, welches dem Leistungsdetektornetzwerk 12 zugeordnet ist. Das TSSI-Netzwerk 26 ist ein pseudologarithmischer Amplitudendemodulator, welcher die HF-Frequenz, z.B. 900 MHz, abwärts wandelt und ein niederfrequentes Ausgangssignal erzeugt, das proportional zu der in dBm ausgedrückten Amplitude des HF-Eingangssignals ist. Ein Beispiel eines ähnlichen Signalstärkeindikatornetzwerks ist das von AT&T hergestellte Modell ATTW 2005, welches auf einer Frequenz von etwa 0,5 MHz arbeitet.
Bezugnehmend auf Fig. 2 ist ein Blockdiagramm des TSSI- Netzwerks 26 gezeigt. Das TSSI-Netzwerk 26 beinhaltet eine Mehrzahl von in Kaskade geschalteten Verstärkern 32 und entsprechenden Diodendetektoren 34, welche Stufen bilden, z.B. die Stufen 1 bis t. Jeder Verstärker weist vorzugsweise eine Verstärkung von etwa 10 dB auf, und jede Stufe weist einen Aussteuerbereich von etwa 0 bis 300 mV auf. Wenn der Leistungsverstärker 18 durch die Freigabeschaltung 38 angeschaltet wird, wie später beschrieben wird, erhöht sich die Eingangsleistung für das TSSI-Netzwerk, was bewirkt, daß jede Stufe in dem TSSI-Netzwerk das Signal verstärkt. Wenn sich die Eingangsleistung für das TSSI-Netzwerk über den Punkt hinaus erhöht, an welchem der Verstärker einer Stufe, z.B. Stufe 1, den Aussteuerbereich überschreitet, bleibt die Ausgangsleistung von dem Verstärker der Stufe im wesentlichen konstant. Wenn die Eingangsleistung für das TSSI-Netzwerk weiter ansteigt, erhöht die nächste Stufe in der Linie, z.B. Stufe 2, die Ausgangsleistung des entsprechenden Verstärkers der Stufe weiter. Wenn die nächste Stufe in der Linie (z.B. Stufe 2) die Grenze des Aussteuerbereiches des Verstärkers der Stufe erreicht, bleibt die Ausgangsleistung des Verstärkers dieser Stufe im wesentlichen konstant. Dieser Vorgang setzt sich für jede Stufe in dem TSSI-Netzwerk 26 fort, wenn jede Stufe den Aussteuerbereich des Verstärkers der Stufe erreicht. Somit ist jede Stufe über den Aussteuerbereich im wesentlichen linear, und die Kombination der Stufen liefert einen Gesamtaussteuerbereich von "t" mal 300 mV, wobei "t" die Gesamtanzahl der Stufen ist. Fig. 3 stellt die Übertragungsfunktion des TSSI-Netzwerks 26 dar.
Wie vorstehend beschrieben, ist der Ausgang des Verstärkers 32 jeder Stufe mit einem entsprechenden Diodendetektor 34 verbunden. Der Diodendetektor liefert eine Wechselstrom-Ausgangsspannung, welche proportional der HF- Amplitude ist. Der Ausgang jedes Diodendetektors 34 ist mit der Summationsschaltung 36 verbunden. Der Ausgang der Summationsschaltung 36 liefert eine stückweise lineare Näherung eines logarithmischen Detektors. In dieser Konfiguration ist das Ausgangssignal des TSSI-Netzwerks 26 eine pseudolineare Spannung, welche proportional zu der in Dezibel (dB) gemessenen HF-Eingangsleistung ist. Außerdem ist das Verhältnis zwischen der in Dezibel gemessenen Änderung der Eingangsleistung an dem TSSI-Netzwerk und der Ausgangsspannung des TSSI-Netzwerks über den Aussteuerbereich des Senders hin konstant. Vorzugsweise beträgt das Verhältnis 25 mV Ausgangsspannung auf eine Änderung der HF-Eingangsleistung von 1 dB, wie in Fig. 3 gezeigt ist.
Kehren wir zu Fig. 1 zurück, so wird die Ausgangsspannung des TSSI-Netzwerks 26 durch den Tiefpaßfilter (LPF) 28 gefiltert. Der Ausgang des Filters 28 ist mit einem Eingangsanschluß des Differenzverstärkers (oder Komparators) 30 verbunden. Vorzugsweise ist der Differenzverstärker ein Verstärker mit hoher Verstärkung, der eine Verstärkung von etwa 1.000 aufweist. Der andere Eingangsanschluß des Differenzverstärkers 30 ist mit einer Steuerspannung gekoppelt, die von den durch die Basisstation gelieferten Informationen abhängt. Das Ausgangssignal des Differenzverstärkers 30 wird in das Dämpfungsglied 16 des Leistungsverstärkernetzwerks 14 gekoppelt und wird bereitgestellt, um die Amplitude der Ausgangsleistung derart zu steuern, daß eine stabile HF-Amplitudeneinhüllende erzeugt wird. Fig. 4 stellt das Verhältnis der Ausgangsleistung des Leistungsverstärkers 18 zu der Ausgangsspannung (VGA) des Differenzverstärkers 30 dar.
Vorzugsweise wird die Steuerspannung von einem in Fig. 5 gezeigten Senderprozessor in der mobilen Station erzeugt. Typischerweise beinhaltet der Senderprozessor 54 einen Prozessor, einen Speicher, darunter einen programmierbaren Speicher wie etwa einen EEPROM, und gespeicherte Programme, z.B. System- und Anwendungsprogramme, welche den Betrieb des Senderprozessors steuern. Ein Beispiel eines geeigneten Senderprozessors ist das von AT&T hergestellte Modell CSP 1088. Der programmierbare Speicher ist vorgesehen, um vordefinierte Steuerspannungen, die den HF-Betriebsleistungspegeln des Sendernetzwerks zugeordnet sind, zu speichern. Die vordefinierten Steuerspannungen bestimmen das notwendige Maß der Dämpfung der HF-Leistung, um eine stabile Amplitudeneinhüllende aufrechtzuerhalten, und sie können für ideale Zustände berechnet werden. Verarbeitungsabweichungen zwischen den verschiedenen Komponenten in dem Sendernetzwerk 10 können jedoch die Amplitudeneinhüllende destabilisieren. Somit werden die vordefinierten Steuerspannungen vorzugsweise bestimmt, indem die HF-Ausgangsleistung des Sendernetzwerks 10 nach der Herstellung gemessen wird und dann die notwendige Steuerspannung bestimmt wird, um eine stabile Amplitudeneinhüllende für die HF-Ausgangsleistung des Sendernetzwerks 10 aufrechtzuerhalten. Wenn die Steuerspannungen für die verschiedenen Leistungspegel des Sendernetzwerks bestimmt sind, werden die Werte in den programmierbaren Speicher des Senderprozessors einprogrammiert. Da die Steuerspannung der TSSI- Ausgangsspannung folgen sollte, liegt die Steuerspannung vorzugsweise im Bereich zwischen etwa 0,75 Volt und etwa 2 Volt, wie in Fig. 3 gezeigt und vorstehend beschrieben ist.
Die Stabilität des geschlossenen Regelkreises kann bestimmt werden, indem die Kennlinie der Übertragungsfunktion des TSSI-Netzwerks 26 und die Kennlinie der Übertragungsfunktion des Differenzverstärkers 30 betrachtet wird. Um einen stabilen geschlossenen Regelkreis sicherzustellen, ist der Differenzverstärker ein stabiler Operationsverstärker mit einer Verstärkung von Eins mit einer FT von 1 MHz. Zusätzlich weist die hier beschriebene Konfiguration des geschlossenen Regelkreises eine niederfrequente Verstärkung zwischen der Steuereingangsspannung (VGA) des Dämpfungsglieds und der Ausgangsspannung des TSSI-Netzwerks auf. Dies liefert einen geschlossen Regelkreis mit einem Phasenspielraum von etwa 85º und einer Zeitkonstanten von weniger als 1 us.
Wie zuvor angemerkt, werden in digitalen zellularen Systemen Daten in Rahmen übertragen, und jedem Benutzer wird ein Zeitschlitz in dem Rahmen zugewiesen. In Abhängigkeit von der Art des Systemstandards, gemäß welchem das zellulare System gestaltet ist, z.B. der GSM-Standard oder der IS54-Standard, weist jeder Rahmen eine vordefinierte Anzahl von Zeitschlitzen auf, wie durch den Standard definiert, und jeder Benutzer sendet Daten während eines Bruchteils der Rahmenperiode. Beim GSM-Standard weist beispielsweise jeder Rahmen 8 Zeitschlitze auf, und jeder Benutzer sendet Daten während 1/8 der Sendezeit. Im Ergebnis dessen braucht der Leistungsverstärker 18 in dem Sendernetzwerk 10 nur während der Sendezeit für den Benutzer, z.B. während 1/8 der Zeit des Rahmens, angeschaltet zu sein. Die Freigabeschaltung 38 in Kombination mit dem Schalter 40 steuert den Betrieb des Leistungsverstärkers 18 derart, daß der Leistungsverstärker während der Zeit zum Senden angeschaltet ist und der Leistungsverstärker dann ausgeschaltet wird. Die "Freigabe ein"-Leitung 39 der Freigabeschaltung 38 ist mit einer Zeitgeberschaltung, z.B. der TDMA-Zeitgeberschaltung in der Basisstation oder der mobilen Station gekoppelt, um den Betrieb des Leistungsverstärkers mit der Übertragung von Daten zu synchronisieren.
Im Betrieb wird ein HF-Eingangssignal mit einer zufälligen Amplitude ungleich Null auf den HF-Eingang des Dämpfungsglieds 16 gelegt. Eine Steuerspannung, die dem gewünschten Ausgangssignal von der Antenne zugeordnet ist, wird durch den Senderprozessor in entweder der Basisstation oder der mobilen Station auf den Differenzverstärker 30 gelegt. Die Ausgangsspannung des Differenzverstärkers 30 ist proportional zu der Spannungsdifferenz zwischen der Steuerspannung und der Ausgangsspannung (Vf) von dem TSSI- Netzwerk 26. Wie bereits angemerkt, kann die Ausgangsspannung des Differenzverstärkers (VGA) im Bereich zwischen etwa -3 Volt und etwa 0 Volt liegen. Die Beziehung zwischen der Steuerspannung und der Ausgangsspannung des Dämpfungsglieds 16 ist in Fig. 4 gezeigt. Wie gezeigt, liegt die Dämpfung der HF-Leistung im Bereich zwischen etwa 0 dB bei einer Steuerspannung von etwa -3 Volt und etwa 35 dB bei einer Steuerspannung von etwa 0 Volt. Das Ausgangssignal des Dämpfungsglieds 16 wird dann durch den Leistungsverstärker 18 verstärkt. Die HF-Ausgangsleistung des Leistungsverstärkers wird durch das Steuersystem auf einen solchen Wert festgelegt, daß das Ausgangssignal des TSSI-Netzwerks gleich der Steuerspannung ist.
Die Fig. 6 und 7 stellen eine alternative Ausführungsform des Sendernetzwerks dar. Bei dieser alternativen Ausführungsform ist eine Vorspannungsschaltung 42 mit dem Leistungsverstärker 18 gekoppelt und erzeugt Vorspannungen, um den Betrieb des Leistungsverstärkers zu optimieren, wobei gleichzeitig die durch den Verstärker konsumierte Leistung minimiert wird. Zur Veranschaulichung ist der Leistungsverstärker vorzugsweise eine Kaskade aus Verstärkern 52 mit jeweils einer feststehenden Verstärkung. Wenn das Dämpfungsglied 16 die Dämpfung des HF-Signals verstärkt, nimmt somit die Eingangs- und Ausgangsleistung des Leistungsverstärkers ab. Wenn die Vorspannung konstant bleibt, reduziert sich die Effizienz des Leistungsverstärkers proportional zur Verringerung der Stärke der Ausgangsleistung des Dämpfungsglieds 16. Die Verminderung der Effizienz tritt auf, weil die Ausgangsstufen des Leistungsverstärkers, z.B. die in Fig. 7 gezeigten Stufen 2 und/oder 3, einen wesentlichen Anteil der Vorspannung konsumieren, um die gewünschte Verstärkung bereitzustellen. Wenn beispielsweise jede Verstärkerstufe in dem Leistungsverstärker eine Verstärkung von 10 dB aufweist, wird die Ausgangsstufe (Stufe 3) 10 mal mehr Vorspannungsleistung als die Eingangsstufe (Stufe 1) konsumieren.
Um die Effizienz des Leistungsverstärkers 18 zu maximieren, wird die Vorspannung für jede Verstärkerstufe des Leistungsverstärkers durch eine Vorspannung gesteuert, welche vorzugsweise auf die Steuerspannung (VGA) für das Dämpfungsglied 16 reagiert. Die Vorspannung kann jedoch auch durch eine separate Spannungssteuerung festgelegt oder unabhängig gesteuert werden.
Während die Erfindung insbesondere unter Bezugnahme auf bestimmte bevorzugte Ausführungsformen gezeigt und beschrieben worden ist, werden Fachleute verstehen, daß vielerlei Modifikationen in der Form und im Detail an diesen vorgenommen werden können, ohne vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.

Claims

1. HF-Sendernetzwerk für ein drahtloses Kommunikationssystem, aufweisend: ein spannungsgesteuertes Dämpfungsglied (16) und eine Leistungsverstärkerschaltung (18) mit einem Eingang, der mit dem Dämpfungsglied (16) verbunden ist, und mit einem Ausgang, der mit einem HF-Signalteiler (22) verbunden ist, wobei das HF-Sendernetzwerk

gekennzeichnet ist durch:

eine Indikatorschaltung (26) für die Signalstärke, mit einem Eingang, der wirksam mit einem Ausgang des HF- Signalteilers (22) gekoppelt ist, wobei die Signalindikatorschaltung (26) mehrere in Kaskade geschaltete Verstärker (32) umfaßt, mehrere entsprechende Detektordioden (34), die mit den Ausgängen der in Kaskade geschalteten Verstärker (32) derart gekoppelt sind, daß eine Detektordiode (34) an einen Verstärkerausgang gekoppelt ist, und eine Einrichtung (36), die mit den mehreren Detektordioden (34) gekoppelt ist, um die Ausgangssignale der Detektoren (34) aufzusummieren; und

eine Signalvergleichseinrichtung (30) mit einem ersten Eingang, der an einen Ausgang der Signalstärke- Indikatorschaltung (26) gekoppelt ist, und mit einem zweiten Eingang zum Empfangen eines Steuersignals, wobei die Signalvergleichseinrichtung (30) dazu dient, eine Ausgangssteuerspannung entsprechend der Differenz zwischen Signalen an dem ersten und dem zweiten Eingang derselben bereitzustellen, wobei die Ausgangssteuerspannung an das Dämpfungsglied (16) angelegt wird, um die Amplitude des durch das Dämpfungsglied (16) geführten Signals zu steuern.

2. HF-Sendernetzwerk nach Anspruch 1, bei welchem jeder der in Kaskade geschalteten Verstärker (32) eine Verstärkung von 10 dB aufweist.

3. HF-Sendernetzwerk nach Anspruch 1, bei welchem die Signalvergleichseinrichtung (30) einen Differenzverstärker umfaßt.

4. HF-Sendernetzwerk nach Anspruch 1, bei welchem die Leistungsverstärkerschaltung (18) eine Kaskade von Leistungsverstärkern (52) umfaßt.

5. HF-Sendernetzwerk nach Anspruch 1, wobei das drahtlose Kommunikationssystem ein zellulares Telefonsystem umfaßt.

6. HF-Sendernetzwerk nach Anspruch 1, welches dazu angepaßt ist, eine geregelte HF- Amplitudeneinhüllende in einem Aussteuerbereich zwischen etwa 5 Milliwatt und etwa 3200 Milliwatt bereitzustellen.

7. HF-Sender zur Verwendung in einem drahtlosen Kommunikationssystem, welches ein spannungsgesteuertes Dämpfungsglied (16) und eine Leistungsverstärkerschaltung (18) umfaßt, mit einem Eingang, der mit dem Dämpfungsglied (16) verbunden ist und einem Ausgang, der an einen HF-Signalteiler (22) gekoppelt ist, wobei der HF-Sender

gekennzeichnet ist durch:

eine Indikatorschaltung (26) für die Signalstärke, mit einem Eingang, der wirksam mit einem Ausgang des HF- Signalteilers (22) gekoppelt ist;

einen Komparator (30) mit einem ersten Eingangsanschluß, der an einen Ausgang der Signalstärke- Indikatorschaltung (26) gekoppelt ist, und mit einem zweiten Eingangsanschluß, der so geschaltet ist, daß er am Eingang ein Steuersignal empfängt, wobei der Komparator (30) dazu dient, am Ausgang eine Steuerspannung entsprechend einer Differenz zwischen Signalen an dem ersten und dem zweiten Einganganschluß bereitzustellen, wobei die Ausgangssteuerspannung an das Dämpfungsglied (16) gelegt wird, um die Amplitude eines durch das Dämpfungsglied (16) geführten Signals zu steuern, wodurch die HF-Eingangsleistung für die Verstärkerschaltung (18) geregelt wird; und

eine Vorspannungsschaltung (42), die so geschaltet ist, daß sie die Ausgangssteuerspannung des Komparators empfängt, und die so wirkt, daß sie wenigstens eine Vorspannung steuert, die an die Leistungsverstärkerschaltung (18) gelegt wird, welche auf selbige anspricht, um dadurch den Leistungsverbrauch in der Leistungsverstärkerschaltung (18) zu regeln.

8. HF-Sender nach Anspruch 7, welcher eine Antenne (24) aufweist, die mit der Leistungsverstärkerschaltung (18) gekoppelt ist.

9. HF-Sender nach Anspruch 7, bei welchem die Signalstärke-Indikatorschaltung (26) folgendes umfaßt:

mehrere in Kaskade geschaltete Verstärker (32);

mehrere entsprechende Detektordioden (34), die mit den Ausgängen der in Kaskade geschalteten Verstärker (32) derart verbunden sind, daß jede Diode (34) an einen Verstärkerausgang gekoppelt ist; und

eine Einrichtung (36), die mit den mehreren Detektordioden (34) gekoppelt ist, um die Ausgangssignale der Detektoren (34) aufzusummieren.

10. HF-Sender nach Anspruch 7, wobei das drahtlose Kommunikationssystem ein zellulares Telefonsystem umfaßt.

11. Verfahren zur Regelung der Amplitudeneinhüllenden eines HF-Senders, umfassend:

Zuführen eines Teils eines HF-Ausgangssignals des HF-Senders einem Regelsystem mit geschlossenem Regelkreis (12);

Verstärken des zugeführten Teils des HF Ausgangssignals in dem Regelsystem mit geschlossenem Regelkreis, um unter Verwendung mehrerer in Kaskade geschalteter Verstärker (32) eine im wesentlichen lineare Spannung als Funktion der Amplitudenänderung des HF-Ausgangssignals bereitzustellen, wobei mehrere entsprechende Detektordioden (34) an die Ausgänge der in Kaskade geschalteten Verstärker (32) derart gekoppelt sind, daß jede Detektordiode (34) an einen zugeordneten Verstärkerausgang gekoppelt ist, und wobei eine Einrichtung (36) an die mehreren Detektordioden (34) gekoppelt ist, um die Ausgangssignale der Detektoren (34) aufzusummieren, um eine lineare Spannung bereitzustellen;

Vergleichen der linearen Spannung mit einer variablen Steuerspannung; und

Einstellen der Amplitude des HF-Ausgangssignals, bis die lineare Spannung gleich der variablen Steuerspannung ist.