DE69920838T2 - Lineare Verstärkeranordnung - Google Patents

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John Duncan Mcnicol
David Neal Woodlawn Ontario Wessel
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Nortel Networks Ltd
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Nortel Networks Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F1/00Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/32Modifications of amplifiers to reduce non-linear distortion
    • H03F1/3241Modifications of amplifiers to reduce non-linear distortion using predistortion circuits

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Diese Erfindung bezieht sich auf Hochleistungs-Linearverstärker und insbesondere auf Hochleistungs-Linearverstärker für Kommunikationssysteme.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Linearverstärker, wie sie in Kommunikationssystemen verwendet werden, weisen eine lineare Charakteristik auf, bei der die Ausgangsleistung des Verstärkers mit der Eingangsleistung ansteigt. Nach einem bestimmten Eingangspegel, der als Verstärkungssättigungspunkt bekannt ist, weist der Verstärker dann eine nichtlineare Charakteristik auf; die Ausgangsleistung steigt nur relativ wenig bei zunehmender Eingangsleistung an. Dieser nichtlineare Bereich ist weiterhin als Sättigungsbereich oder Verstärkungskompressionsbereich bekannt.
  • In Systemen, wie z. B. bei Codemultiplex-Vielfachzugriffs-(CDMA-)Modulationsschemas, wird eine Vielzahl von Signalen in einem Kommunikationssystem übertragen und gleichzeitig verstärkt. Wenn eine Vielzahl von Signalen einem Linearverstärker zugeführt wird, neigt dessen nichtlineare Charakteristik dazu, eine Wechselwirkung zwischen den verstärkten Signalen hervorzurufen, und der Verstärker-Ausgang enthält Intermodulations-Produkte. Derartige Intermodulations-Produkte verringern die Signalqualität dadurch, dass ein Übersprechen auftreten kann, und derartige Streusignale fallen in vielen Fällen in einen Frequenzbereich außerhalb eines bestimmten lizensierten Spektrums und müssen kontrolliert werden. Eine derartige Intermodulations-Verzerrung kann durch eine Gegenkopplung der Verzerrungskomponenten, eine Vorverzerrung des zu verstärkenden Signals zur Kompensation der vom Verstärker erzeugten Verzerrung oder durch Trennen der Verzerrungskomponenten am Verstärker-Ausgang und Vorwärtszuführen der Verzerrungskomponenten verringert werden, um die Verzerrung am Verstärker-Ausgangssignal aufzuheben. Eine Vorwärtszuführung ist komplizierter, weil sie die Modifikation der abgetrennten Verzerrungskomponente hinsichtlich der Amplitude und Phase auf einer kontinuierlichen Basis erfordert, um eine Anpassung an die Verstärkung und Phasenverschiebung des Verstärkers zu erzielen.
  • Die WO 97/24798 (Qualcomm) beschreibt ein außerhalb des Bandes wirksames Kompensationssystem für ein nichtlineares Gerät. Eine in dem System vorgesehene Signalquelle liefert ein außerhalb des Bandes liegendes Signal, wobei dieses außerhalb des Bandes liegende Signal mit einem zweiten Signal kombiniert wird, das von einem nicht konstanten Hüllkurvensignal abgeleitet wird. Das kombinierte Signal wird mit dem nicht konstanten Hüllkurvensignal kombiniert, das als Eingangssignal einem nichtlinearen Leistungsverstärker zugeführt wird. Es wird keine Rückführung verwendet; die Leistung des kombinierten Signals wird auf einen nominellen Betriebspunkt gehalten.
  • Die US-A-4 885 551 (American Telephone and Telegraph Company) beschreibt einen mit Vorwärtszuführung arbeitenden Linearverstärker. Ein Eingangssignal wird ersten und zweiten Pfaden zugeführt, von denen einer eine Verzerrungskomponente aufweist. Die Signale der ersten und zweiten Pfade werden kombiniert, um ein die Verzerrungskomponente des ersten Schaltungspfades darstellendes Signal zu bilden, wodurch die Verzerrung aufgehoben werden kann. Diese komplizierte Schaltung kann sowohl schwierig als auch aufwändig in der Herstellung sein.
  • Weiterhin beschreibt die US 4 554 514 einen Leistungsverstärker mit kontrollierter Vorverzerrung zur Vergrößerung der Linearität.
  • Ziel der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung ist auf die Schaffung einer verbesserten linearen Leistungsverstärkeranordnung gerichtet. Insbesondere ist die vorliegende Erfindung auf die Schaffung einer linearen Leistungsverstärkeranordnung gerichtet, die in der Lage ist, eine Anzahl von Frequenzträgern oder Kanälen zu verstärken und zu kombinieren.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Gemäß einem ersten Gesichtspunkt der Erfindung wird eine lineare Leistungsverstärkeranordnung geschaffen, die eine Eingangsleitung, einen Leistungsverstärker, eine Ausgangsleitung, eine Eingangsanzapfung, eine Ausgangsanzapfung, ein Amplituden-Steuerelement, ein Phasen-Steuerelement und eine zwischen der Eingangsleitung und der Ausgangsleitung eingeschaltete Schaltung umfasst, die ein Verzögerungselement, ein erstes Signalteiler-Bauteil, ein zweites Signalteiler-Bauteil, einen Phasen-Steuerblock und einen Amplituden-Steuerblock umfasst, wobei im Gebrauch die Eingangsanzapfung einen Teil des Eingangssignals gewinnt, wobei dieser Teil durch das Verzögerungselement verzögert und durch das erste Signalteiler-Bauteil in Phasen- und Amplitudenkomponenten aufgeteilt wird, wobei die Phasen- und Amplitudenkomponenten jeweils dem Phasen-Steuerblock und dem Amplituden-Steuerblock zugeführt werden; wobei die Ausgangsanzapfung von dem Hochleistungs-Verstärker einen Teil des Ausgangssignals empfängt, der von dem zweiten Signalteiler-Bauteil in Phasen- und Amplitudenkomponenten aufgeteilt wird, wobei die Phasen- und Amplitudenkomponenten jeweils dem Phasen-Steuerblock und dem Amplituden-Steuerblock zugeführt werden; wobei: die verzögerte Eingangssignal-Amplitudenkomponente mit der Ausgangssignal-Amplitudenkomponente durch den Amplituden-Steuerblock kombiniert wird, um ein Amplitudenkorrektursignal zu erzeugen, das mit dem Eingangssignal vor dessen Verstärkung in dem Leistungsverstärker durch das Phasen-Steuerelement kombiniert wird; und die verzögerte Eingangssignal-Phasenkomponente mit der Ausgangssignal-Phasenkomponente durch den Phasen-Steuerblock kombiniert wird, um ein Phasenkorrektursignal zu erzeugen, das mit dem Ausgang des Amplitudensteuerelementes vor seiner Verstärkung in dem Leistungsverstärker durch das Phasen-Steuerelement kombiniert wird.
  • Der Phasen-Steuerblock kann einen Phasenvergleicher, einen Verstärker und einen Teiler umfassen, wobei der Phasenvergleicher so angeordnet ist, dass er die verzögerte Eingangssignal-Phasenkomponente Aexp(iα) und die Ausgangssignal-Phasenkomponente Bexp(iβ) als Eingänge empfängt und so angeordnet ist, dass er zwei Ausgangssignale ABsinϑ und ABcosϑ liefert (worin ϑ = α – β ist); wobei der Verstärker so angeordnet ist, dass er das Signal ABsinϑ von dem Phasenvergleicher empfängt und ein Signal an den Teiler abgibt, und wobei der Teiler so angeordnet ist, dass er das Ausgangssignal des Verstärkers und ein Steuersignal empfängt, das dem Signal ABcosϑ von dem Phasenvergleicher entspricht, und ein Phasenfehler-Korrektursignal tanϑ liefert, das mit dem Ausgang des Amplituden-Steuerelementes durch das Phasen-Steuerelement kombiniert wird.
  • Der Amplituden-Steuerblock kann einen Amplituden-Vergleicherblock, einen Operationsverstärker, der in einer Differenzbetriebsart arbeitet, und einen Teiler umfassen, wobei der Amplituden-Vergleicherblock zwei Hüllkurvendetektoren umfasst, die jeweils zum Empfang der verzögerten Eingangssignal-Amplitudenkomponente von dem ersten Teilerbauteil und der Ausgangssignal-Amplitudenkomponente von dem zweiten Signalteiler-Bauteil angeordnet sind, wobei der Vergleicherblock ein amplitudenabhängiges Fehlerkorrektursignal liefert; wobei der Operationsverstärker zum Empfang von Signalen von dem Amplituden-Vergleicherblock an seinen positiven und negativen Eingängen ausgebildet ist, die von den Hüllkurvendetektoren abgegeben werden, wobei der Verstärker ein Signal an den Teiler abgibt, und wobei der Teiler ein Steuerspannungssignal empfängt, das von einem Eingangssignal eines der Hüllkurvendetektoren abgeleitet ist, wodurch der Teiler so angeordnet ist, dass er ein Amplituden-Fehlersignal liefert, das mit dem Eingangssignal durch die Amplitudensteuerelemente zu kombinieren ist.
  • Gemäß einem zweiten Gesichtspunkt der Erfindung wird ein Verfahren zum Betrieb einer linearen Leistungsverstärkeranordnung geschaffen, die eine Eingangsleitung, einen Leistungsverstärker, eine Ausgangsleitung, eine Eingangsanzapfung, eine Ausgangsanzapfung, ein Amplituden-Steuerelement, ein Phasen-Steuerelement und eine zwischen der Eingangsleitung und der Ausgangsleitung eingeschaltete Schaltung umfasst, die ein Verzögerungselement, ein erstes Signalteiler-Bauteil, ein zweites Signalteiler-Bauteil, einen Phasen-Steuerblock und einen Amplituden-Steuerblock umfasst, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Gewinnen eines Teils des Eingangssignals mit Hilfe der Eingangsanzapfung; Verzögern dieses Teils durch das Verzögerungselement und Aufteilen dieses Eingangs-Signalteils in Phasen- und Amplitudenkomponenten; Gewinnen eines Teils des Ausgangssignals mit Hilfe der Ausgangsanzapfung zur Gewinnung eines Teils des Ausgangssignals von dem Hochleistungs-Verstärker und Aufteilen dieses Ausgangssignalteils in Phasen- und Amplitudenkomponenten, Kombinieren der verzögerten Eingangssignal-Amplitudenkomponente mit der Ausgangssignal-Amplitudenkomponente mit Hilfe des Amplituden-Steuerblocks zur Erzeugung eines Amplitudenkorrektursignals und Kombinieren dieses Signals mit dem Eingangssignal vor der Verstärkung des Eingangssignals in dem Leistungsverstärker durch das Amplituden-Steuerelement; Kombinieren der verzögerten Eingangssignal-Phasenkomponente mit der Ausgangssignal-Phasenkomponente mit Hilfe des Phasen-Steuerblockes zur Erzeugung eines Phasen-Korrektursignals, und Kombinieren dieses Signals mit dem Ausgang des Amplituden-Steuerelementes vor dessen Verstärkung in dem Leistungsverstärker durch das Phasen-Steuerelement, wodurch im Betrieb der Verstärker ein lineares Ausgangssignal aufweist.
  • Damit die vorliegende Erfindung vollständig verstanden werden kann und um zu zeigen, wie die Erfindung ausgeführt werden kann, wird nunmehr lediglich in Form eines Beispiels auf die Figuren Bezug genommen, die in den beigefügten Zeichnungen gezeigt sind, und in denen:
  • 1 eine grafische Darstellung ist, die eine typische Verstärker-Nichtlinearität zeigt;
  • 2 eine erste bekannte Verstärkeranordnung zeigt;
  • 3 eine zweite bekannte Verstärkeranordnung zeigt;
  • 4 eine bekannte Kompensationsvorrichtung für außerhalb des Bandes liegende Signale zeigt;
  • 5 eine erste Ausführungsform der Erfindung zeigt;
  • 6 im Einzelnen den Phasen-Steuerblock der in 5 gezeigten Ausführungsform zeigt;
  • 7 im Einzelnen den Amplituden-Steuerblock der in 5 gezeigten Ausführungsform zeigt; und
  • 8 und 9 jeweils nichtlinearisierte und linearisierte Spektralemissions-Darstellungen zeigen.
  • Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
  • Es wird nunmehr in Form eines Beispiels die beste Art beschrieben, die von den Erfindern für die Ausführung der Erfindung in Betracht gezogen wird. In der folgenden Beschreibung sind viele spezielle Einzelheiten angegeben, um ein vollständiges Verständnis der vorliegenden Erfindung zu vermitteln. Es ist jedoch für den Fachmann verständlich, dass die Erfindung unter Abänderung der speziellen Einzelheiten ausgeführt werden kann.
  • 1 zeigt für einen typischen Verstärker eine Kurve der Phasendrehung gegenüber der Hüllkurvenspannung, wie sie beispielsweise bei einem Verstärker nach 2 auftreten könnte. Die effektive Phasenlänge des Verstärkers ändert sich bezüglich der Hochfrequenz-Hüllkurvenspannung. 2 zeigt ein typisches Sendersystem mit einem Hohlraum-Kombinierer. Eine Anzahl von getrennten Sendern TX1, TX2, ... TXN erzeugt jeweils ein ein bestimmtes Hochfrequenzband belegendes Signal, das dann durch jeweilige Leistungsverstärker HPA1, HPA2, ... HPAN verstärkt wird. Der Satz von N derartigen verstärkten Signalen wird durch einen Hohlraum-Kombinierer 10 zur Speisung einer Antenne 15 kombiniert.
  • 3 zeigt ein weiteres bekanntes Verfahren zur Erzielung einer Verstärkung von mehreren Hochfrequenzträgern. Eine Anzahl von Sendern TX1, TX2, ... TXN erzeugt jeweils ein Signal, das ein bestimmtes Hochfrequenzband belegt. Der Satz dieser Signale wird durch einen passiven Kombinierer 20 kombiniert, durch einen Hochleistungsverstärker HPA 25 verstärkt und einer Antenne 15 zugeführt. Der HPA 25 erfordert eine lineare Amplituden-/Phasencharakteristik über eine große Bandbreite. Ein Vorteil dieser Anordnung besteht darin, dass ein einziger Verstärker 25 verwendet wird, verglichen mit einem Satz von N Verstärkern (HPA1, HPA2, ... HPAN), wie sie bei der Anordnung nach 2 verwendet werden. Entsprechend kann es kostengünstiger sein, diese zweite Anordnung zu verwenden.
  • Einige bekannte Hochleistungsverstärker-Teilsysteme verwenden Steuerelemente, die durch ein Steuersignal gespeist werden, das von einem Phasenvergleicher abgeleitet wird. Der Phasenvergleicher vergleicht die Phase eines in das HPA-Teilsystem eintretenden Eingangssignals mit der Phase eines Signals, das an einem Ausgang des HPA abgezapft wird. Das Betriebsverhalten eines linearen Verstärkers neigt dazu, durch das Betriebsverhalten des Phasenvergleichers und eine Verzögerung durch den Verstärker hindurch beschränkt zu werden. Diese Art von System wurde mit begrenztem Erfolg verwendet.
  • 4 zeigt ein Beispiel einer Verstärkeranordnung, wie sie von der Firma Qualcomm in der WO 97/24798 vorgeschlagen wurde. Ein nicht konstantes Hüllkurven-Eingangssignal wird einem Summierer 30 zugeführt, bevor es einem nichtlinearen Leistungsverstärker 31 als Eingangssignal zugeführt wird. Ausgangs-O/P-Signale werden durch ein Bandpassfilter 32 gefiltert. Das System fügt ein außerhalb des Bandes liegendes Signal, das von einem Oszillator 33 geliefert wird, dem Eingangssignal hinzu, um ein kombiniertes Signal zu erzeugen, das eine Leistung hat, die im Wesentlichen gleich einem Nenn-Betriebspunkt für den nichtlinearen Verstärker 31 ist. Es wird bevorzugt, dass die momentane Leistung mit Hilfe eines eine geregelte Verstärkung aufweisenden Verstärkers 34 veränderbar ist, der ein Steuersignal p(s) von einem Signal empfängt, das aus einer Probe des summierten Eingangssignals summiert ist.
  • In 5 ist ein Verstärker-Teilsystem gezeigt, das gemäß der Erfindung ausgebildet ist. Das Verstärker-Teilsystem 40 umfasst eine Eingangsleitung I/P, die einen Hochleistungsverstärker 42 speist. Eine Rückführungsanordnung empfängt ein Rückführungssignal von einer Ausgangsanzapfung 47. Ein an der Eingangsleitung an einer Eingangsanzapfung 41 angezapftes Signal speist ein Verzögerungselement 43, das ein Signalteiler-Bauteil 44 speist. Das Signalteiler-Bauteil 44 teilt das Signal in Phasenkomponenten und Amplitudenkomponenten auf, die jeweiligen Phasen- und Amplituden-Steuerblöcken 45, 46 zugeführt werden. Das Bauteil 48 stellt einen Phasen- und Amplitudenteiler für die Rückführungssignale dar, die von der Ausgangsanzapfung 47 empfangen werden, und diese Signale werden ebenfalls dem jeweiligen Phasen- und Amplituden-Steuerblöcken 45, 46 zugeführt. Die Phasen- und Amplitudenblöcke 45, 46 liefern jeweilige Phasen- und Amplituden-Steuersignale an Phasen- und Amplituden-Steuerelemente 52 und 51 auf der Eingangsleitung vor der Verstärkung durch den Hochleistungsverstärker 42.
  • Der Phasen-Steuerblock (die Phasen-Steuerschaltung) ist in 6 gezeigt und umfasst einen Phasenvergleicher 49 und ein Phasen-Steuerbauteil 50, das seinerseits das Phasen-Steuerelement 52 ansteuert. Der Phasenvergleicher 49 empfängt ein erstes Eingangssignal Aexp(iα) von dem ein zeitverzögertes Eingangssignal empfangenden Signalteiler-Bauteil 44 an einem ersten Eingang und empfängt ein zweites Eingangssignal Bexp(iβ), die Phasenkomponente des abgetasteten Rückführungs-Ausgangssignals, von dem Bauteil 48 an einen zweiten Eingang. Die Ausgangssignale von diesem Phasenvergleicher sind ABcosϑ und ABsinϑ (worin ϑ = α – β ist). Das ABsinϑ-Signal wird verstärkt und dann einem Teiler des Phasen-Steuerbauteils 50 zugeführt, das ein ABcosϑ-Steuersignal von dem Phasenvergleicher empfängt. Der Ausgang des Teilers, tanϑ, wird dem Phasen-Steuerelement 52 zugeführt.
  • Wenn der Amplituden-Steuerblock (Steuerschaltung) nach 7 betrachtet wird, so ist ein Amplituden-Vergleicherblock vorgesehen, der äquivalent zu zwei Hüllkurvendetektoren ist, einem Hüllkurvendetektor 61, 62 für jeden Eingang, die Amplitudensignale jeweils von dem das zeitverzögerte Eingangssignal empfangenden Teiler 44 bzw. dem Rückführungssignal-Amplitudenteiler-Bauteil 48 empfangen. Die von den Hüllkurvendetektoren 61, 62 abgegebenen Signale werden den positiven bzw. negativen Eingängen eines Operationsverstärkers 64 zugeführt, der in der Differenzbetriebsart arbeitet und ein amplitudenabhängiges Fehlersignal liefert. Ein Steuerspannungssignal, das über eine Steuerspannungsleitung 65 von dem Ausgang des Hüllkurvendetektors 61 (dem Eingangs-Hüllkurvendetektor) geliefert wird, wird von dem Teiler 66 verwendet, um den Ausgang des Operationsverstärkers zu teilen. Der Teiler 66 umfasst im Wesentlichen ein Dämpfungsglied, wie z. B. ein veränderbares Dämpfungsglied, und der dividierte Ausgang des Operationsverstärkers steuert das Amplituden-Steuerelement 51 an. Effektiv wird das Eingangssignal an den Operationsverstärker 64 herumgeführt und wirkt als Steuerspannung, und das von dem Teiler 66 modifizierte Signal wird an das Steuerelement 51 weitergeleitet.
  • Diese Anordnung ergibt eine klare Trennung der jeweiligen Phasen- und Amplitudenbeiträge, wobei die getrennten Phasen- und Amplitudenbeiträge jeweils die Phasen- und Amplituden-Steuerelemente 51, 52 steuern, und es sollte sich keine Beeinflussung der Phase durch die Amplitude oder eine Beeinflussung der Amplitude durch die Phase unter Verwendung dieser Technik ergeben. Die in den Phasen- und Amplitudenblöcken verwendeten Verstärker können Klasse A/B-Verstärker sein, das heißt die Hochleistungsverstärker müssen nicht besonders linear sein, und der Gesamtwirkungsgrad kann in der Größenordnung von 15–18% für den Bereich von 1800–1900 MHz sein.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform könnten die den Phasen- und Amplituden-Steuerelementen 52, 51 zugeführten Signale dazu verwendet werden, ein einziges Vektor-Steuerelement anzusteuern.
  • Alternativ kann die Position der Phasen- und Amplituden-Steuerelemente 52, 51 vertauscht werden.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform könnten die zur Speisung der Phasen- und Amplituden-Steuerelemente 52, 51 verwendeten Signale zur Ansteuerung einer adaptiven Vorverzerrungs-Architektur verwendet werden, wodurch die Bandbreitenbeschränkungen aufgrund der Schleifenverzögerung verringert oder beseitigt werden.
  • 8 ist eine grafische Darstellung, die die spektrale Emission eines nichtlinearen Verstärkers gezeigt, der die Phasendrehung gegenüber der Amplitudenspannung hat, wie sie in 1 gezeigt ist. Das gewünschte oder Nutzfrequenzband ist nicht scharf definiert. Im Gegensatz hierzu zeigt 9 eine Kurve einer Simulation eines Verstärkers, der gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist und verbesserte spektrale Emissionen ergibt. Die Schleifenverzögerung beträgt typischerweise 15 nsec bei einer Verstärkung von 100 Volt pro Volt (40 dB).
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist es möglich, die Verzögerung durch den Basisband-Verstärkerabschnitt zu einem Minimum zu machen und die Anforderungen an den Phasendetektor zu einem Minimum zu machen.
  • Das Basisband-Dämpfungsglied (Teiler) wird aus dem Basisband-Abschnitt in dem Hochfrequenz-Abschnitt insgesamt oder nur teilweise verlegt, das heißt es gibt zwei angepasste Hochfrequenz-Dämpfungsglieder an jedem Eingangsport des Phasendetektors, so dass der Phasendetektor-Eingangspegel über einen gewissen Eingangsbereich (beispielsweise 15 dB) relativ konstant ist. Die Dämpfungsglieder bleiben durch eine einzige Steuerung gesteuert, die von der Hochfrequenz-Hüllkurve abgeleitet ist. Dies verringert die Basisband-Verstärkungsanforderung um das Doppelte des Hochfrequenz-Dämpfungsbereiches (beispielsweise 30 dB).
  • Diese Modifikation würde eine geringere Verzögerung durch die Basisband-Kette ermöglichen, es einfacher machen, die Basisband-Verstärkung (ohne dass eine Schwingung auftritt) zu realisieren, und die Genauigkeitsanforderungen hinsichtlich des Phasendetektors zu verringern. Es würde möglich sein, dass man abgestufte Hochfrequenz-Dämpfungsglieder verwenden könnte, wobei die Dämpfungseinstellung mit einer in geeigneter Weise hohen Rate (beispielsweise alle 10 ms) aktualisiert wird.
  • Die Anforderungen an die zwei Dämpfungsglieder bestehen hauptsächlich darin, dass sie angepasst sind, das heißt, dass es das Differenz-Phasenverhalten ist, das von Bedeutung ist. Dieses Differenz-Verhalten ist natürlich wesentlich besser als das absolute Betriebsverhalten und könnte gut mit der Anordnung oder Anbringung beider Dämpfungsglieder auf dem gleichen Substrat (falls erforderlich) vereinbar sein. Weitere mögliche Erweiterungen sind die gleichen wie Hochfrequenz-Dämpfungsglieder für die Verstärkungsschleife, wo die Dämpfungsglied-Differenzverstärkung von Bedeutung sein kann, und die Verwendung abgetasteter Signale in den Rückführungsketten.
  • Bisherige Konstruktionen zur Erzielung der Verstärkung haben beispielsweise drei Verstärker und einen Kombinierer. Vorteile der vorliegenden Erfindung sind hauptsächlich die Größen- und Kosteneinsparungen: der Raum auf der Leiterplatte und die Gesamtzahl von Bauteilen wird neben anderen Charakteristiken und/oder Anforderungen gegenüber den bekannten Mehrfachträger-Leistungsverstärkern verringert, die eine Doppelschleifen-Vorwärtszuführungstechnologie mit typischen Wirkungsgraden von ungefähr viereinhalb Prozent verwenden, wenn sie mit Signalen vom IS 95-Typ betrieben werden, unabhängig von der Anzahl der IS 95-Träger. Typischerweise ergibt die vorliegende Erfindung einen Verstärker, der die halben Kosten und dennoch den doppelten Wirkungsgrad bekannter Verstärker aufweist.

Claims (8)

  1. Lineare Leistungsverstärker-Anordnung mit einer Eingangsleitung, einem Leistungsverstärker (42), einer Ausgangsleitung, einer Eingangsanzapfung (41), einer Ausgangsanzapfung (47), einem Amplituden-Steuerelement (51), einem Phasen-Steuerelement (52) und einer zwischen der Eingangsleitung und der Ausgangsleitung eingeschalteten Schaltung, die ein Verzögerungselement (43), ein erstes Signalteiler-Bauteil (44), ein zweites Signalteiler-Bauteil (48), einen Phasen-Steuerblock (45) und einen Amplituden-Steuerblock (46) umfasst, und wobei im Gebrauch: die Eingangsanzapfung einen Teil des Eingangssignals gewinnt, wobei dieser Teil von dem Verzögerungselement (43) verzögert und von dem ersten Signalteiler-Bauteil (44) in Phasen- und Amplitudenkomponenten aufgeteilt wird, wobei die Phasen- und Amplitudenkomponenten jeweils dem Phasen-Steuerblock (45) bzw. dem Amplituden-Steuerblock (46) zugeführt werden; die Ausgangsanzapfung (47) einen Teil des Ausgangssignals von dem Hochleistungsverstärker (42) gewinnt, wobei dieses Signal von dem zweiten Signalteiler-Bauteil (48) in Phasen- und Amplitudenkomponenten aufgeteilt wird, wobei die Phasen- und Amplitudenkomponenten jeweils dem Phasen-Steuerblock (45) bzw. dem Amplituden-Steuerblock (46) zugeführt werden; wobei: die verzögerte Eingangssignal-Amplitudenkomponente mit der Ausgangssignal-Amplitudenkomponente durch den Amplituden-Steuerblock (46) kombiniert wird, um ein Amplituden-Korrektursignal zu erzeugen, das mit dem Eingangssignal vor dessen Verstärkung in dem Leistungsverstärker (42) durch das Phasen-Steuerelement (51) kombiniert wird; und die verzögerte Eingangssignal-Phasenkomponente mit der Ausgangssignal-Phasenkomponente durch den Phasen-Steuerblock (45) kombiniert wird, um ein Phasen-Korrektursignal zu erzeugen, das mit dem Ausgang des Amplituden-Steuerelementes (51) vor dessen Verstärkung in dem Leistungsverstärker (42) durch das Phasen-Steuerelement (52) kombiniert wird.
  2. Lineare Leistungsverstärker-Anordnung nach Anspruch 1, bei der der Phasen-Steuerblock (45) einen Phasenvergleicher (49), einen Verstärker und einen Teiler umfasst; wobei der Phasenvergleicher (49) zum Empfang der verzögerten Eingangssignal-Phasenkomponente Aexp(iα) und der Ausgangssignal-Phasenkomponente Bexp(iβ) als Eingangssignale angeordnet ist und zur Lieferung von zwei Ausgangssignalen ABsinϑ und ABcosϑ angeordnet ist (worin ϑ = α – β ist); wobei der Verstärker zum Empfang des Signals ABsinϑ von dem Phasenvergleicher (49) und zur Abgabe eines Ausgangssignals an den Teiler ausgebildet ist; und wobei der Teiler zum Empfang des Ausgangssignals des Verstärkers und eines Steuersignals, das dem Signal ABcosϑ von dem Phasenvergleicher (49) entspricht, und zur Lieferung eines Phasenfehler-Korrektursignals tanϑ ausgebildet ist, das mit dem Ausgangssignal des Amplituden-Steuerelementes (51) durch das Phasen-Steuerelement (52) zu kombinieren ist.
  3. Lineare Leistungsverstärker-Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, bei der der Amplituden-Steuerblock (46) einen Amplituden-Vergleicherblock (61, 62), einen Operationsverstärker (64), der in der Differenzbetriebsart arbeitet, und einen Teiler (66) umfasst; wobei der Amplituden-Vergleicherblock zwei Hüllkurvendetektoren (61, 62) umfasst, die jeweils zum Empfang der verzögerten Eingangssignal-Amplitudenkomponente von dem ersten Signalteiler-Bauteil (44) bzw. der Ausgangssignal-Amplitudenkomponente von dem zweiten Signalteiler-Bauteil (48) angeordnet sind, wobei dieser Vergleicherblock ein amplitudenabhängiges Fehlerkorrektursignal liefert; wobei der Operationsverstärker (64) zum Empfang von Signalen von dem Amplituden-Vergleicherblock an seinen positiven und negativen Eingängen ausgebildet ist, die von den Hüllkurvendetektoren (61, 62) als Ausgang abgegeben werden, wobei der Verstärker (64) ein Signal an den Teiler (66) abgibt; und wobei der Teiler (66) eine Steuerspannung empfängt, die von einem Eingangssignal eines der Hüllkurvendetektoren abgeleitet ist, wobei der Teiler (66) zur Lieferung eines Amplitudenfehler-Korrektursignals ausgebildet ist, das mit dem Eingangssignal durch das Amplituden-Steuerelement (51) zu kombinieren ist.
  4. Lineare Leistungsverstärker-Anordnung nach Anspruch 3, bei dem der Teiler (66) ein Dämpfungsglied umfasst.
  5. Lineare Leistungsverstärker-Anordnung nach Anspruch 4, bei der der Teiler (66) ein veränderbares Dämpfungsglied umfasst.
  6. Lineare Leistungsverstärker-Anordnung nach einem der Ansprüche, bei der das Verstärkungs-Steuerelement (51) nach dem Phasen-Steuerelement (52) zwischen der Eingangsleitung und dem Leistungsverstärker (42) derart angeordnet ist, dass das Amplituden-Korrektursignal mit dem Ausgang des Phasen-Steuerelementes (52) in dem Amplituden-Steuerelement (51) kombiniert wird.
  7. Verfahren zum Betrieb einer linearen Leistungsverstärker-Anordnung, die eine Eingangsleitung, einen Leistungsverstärker (42), eine Ausgangsleitung, eine Eingangsanzapfung (41), eine Ausgangsanzapfung (47), ein Amplituden-Steuerelement (51), ein Phasen-Steuerelement (52) und eine zwischen der Eingangsleitung und der Ausgangsleitung eingeschaltete Schaltung umfasst, die ein Verzögerungselement (43), ein erstes Signalteiler-Bauteil (44), ein zweites Signalteiler-Bauteil (48), einen Phasen-Steuerblock (45) und einen Amplituden-Steuerblock (46) umfasst, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Gewinnen eines Teils des Eingangssignals mit Hilfe der Eingangsanzapfung (41); Verzögern des Teils durch das Verzögerungselement (43) und Aufteilen des Eingangssignal-Teils in Phasen- und Amplitudenkomponenten; Gewinnen eines Teils des Ausgangssignals mit Hilfe der Ausgangs anzapfung (47) zum Gewinnen eines Teils des Ausgangssignals von dem Hochleistungsverstärker (42) und Aufteilen des Ausgangssignal-Teils in Phasen- und Amplitudenkomponenten; Kombinieren der verzögerten Eingangssignal-Amplitudenkomponente mit der Ausgangssignal-Amplitudenkomponente mit Hilfe des Amplituden-Steuerblockes (46) zur Erzeugung eines Amplituden-Korrektursignals und Kombinieren dieses Signals mit dem Eingangssignal vor der Verstärkung des Eingangssignals in dem Leistungsverstärker (42) durch das Amplituden-Steuerelement (51); Kombinieren der verzögerten Eingangssignal-Phasenkomponente mit der Ausgangssignal-Phasenkomponente mit Hilfe des Phasen-Steuerblockes (45) zur Erzeugung eines Phasen-Korrektursignals und Kombinieren dieses Signals mit dem Ausgang des Amplituden-Steuerelementes (51) vor dessen Verstärkung in dem Leistungsverstärker (42) durch das Phasen-Steuerelement (52); wodurch im Betrieb der Verstärker ein lineares Ausgangssignal aufweist.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem das Verstärker-Steuerelement (51) nach dem Phasen-Steuerelement (52) zwischen der Eingangsleitung und dem Leistungsverstärker (42) derart angeordnet ist, dass das Amplituden-Korrektursignal mit dem Ausgang des Phasen-Steuerelementes (52) durch das Amplituden-Steuerelement (51) kombiniert wird.
DE69920838T 1998-08-27 1999-08-24 Lineare Verstärkeranordnung Expired - Lifetime DE69920838T2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US140934 1998-08-27
US09/140,934 US6091298A (en) 1998-08-27 1998-08-27 Linear amplifier arrangement

Publications (2)

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