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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Hochfrequenzverstärker (HF-Verstärker) und
insbesondere ein Pilot- und
Eingangssignal-Synchronisationsverfahren für Vorwärtskopplung-HF-Verstärker.
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2. Allgemeiner
Stand der Technik
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HF-Verstärker fügen einem
Eingangssignal häufig
unerwünschte
Verzerrung hinzu, wodurch auf einem Hauptweg ein Ausgangs-HF-Signal
erzeugt wird, das ein verstärktes
Eingangssignal und Verzerrungen umfaßt, wovon eine signifikante
Komponente Intermodulationsverzerrungen (IMD) sind. Zu den Verzerrungen
gehören
alle unerwünschten
Signale, die zu dem verstärkten
Eingangssignal hinzugefügt werden
oder dieses beeinträchtigen.
IMDs eines Signal entstehen durch gegenseitige Intermodulation der
Frequenzkomponenten in dem Signal in einem nichtlinearen System,
wodurch Wellen mit Frequenzen erzeugt werden, die u.a. gleich den
Summen und Differenzen der Frequenzkomponenten des ursprünglichen
Signals sind. In modernen HF-Verstärkern wird routinemäßig eine
Vorwärtskorrektur
verwendet, um Verzerrungen zu verringern, die aus dem HF-Verstärker auf
dem Hauptsignalweg erzeugt werden. Das Wesentliche der Vorwärtskopplungskorrektur
besteht darin, die von dem Verstärker
erzeugten Verzerrungen auf einem Korrekturweg zu isolieren, so daß an dem
letztendlichen Summierpunt die Verzerrungen auf dem Korrekturweg
die Verzerrungen des HF-Signals auf dem Hauptweg aufheben.
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Aufgrund
der Unvorhersehbarkeit des Eingangs-HF-Trägermusters sowie des resultierenden Orts
der Verzerrungen wird eine bekannte Frequenzkomponente, d.h. der
Pilot, in die Hauptschleife eingespeist, um die durch den Verstärkungsprozeß erzeugten
Verzerrungen zu imitieren. In Vorwärtskopplungsverstärkern isolieren
die Korrekturschaltkreise das verstärkte Pilotsignal zusammen mit
den Verzerrungen auf dem Korrekturweg und manipulieren das Pilotsignal
und die Verzerrungen auf dem Korrekturweg, damit sie sich mit dem
Pilot kombinieren und diesen und die Verzerrungen auf dem Hauptsignalweg
reduzieren. Die Korrekturschaltkreise detektieren das Pilotsignal
und versuchen, das Pilotsignal aus dem Hauptsignalweg aufzuheben.
Durch Aufhebung des Pilotsignals aus dem Hauptsignalweg heben die
Korrekturschaltkreise die Verzerrungen auf.
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Es
gibt zwei allgemeine Arten von Pilotsignalen: Dauer- (CW-) und Spreizspektrum-(SS-)Pilotsignale.
Der CW-Pilot kann leicht detektiert und gemessen werden, es besteht
jedoch das Risiko einer Überlagerung
durch einen der Eingangsträger.
Deshalb ist es vorteilhaft, den CW-Pilot außerhalb des Betriebsbandes
zu verlegen. Andernfalls sollte die Pilotfrequenz dauernd aktualisiert
werden, um einen ruhigen Ort im Band zu finden, an dem sich keine
Eingangsträger
befinden. Zum Beispiel zeigt 1 den Frequenzgang
eines HF-Verstärkers
einschließlich
des Orts eines CW-Pilotsignals. Das Pilotsignal kann sich in der
Nähe der
niedrigeren Flanke des Betriebsbandes (z.B. Pilot 1) oder
in der Nähe
der oberen Flanke des Betriebsbandes (z.B. Pilot 2) befinden.
Der Pilot ist in einer spektralen Distanz von Δ f von einer Flanke des Betriebsbands,
dessen Mittenfrequenz f0 ist, positioniert.
Wie bereits erwähnt,
kann sich das Pilotsignal auch an einem bestimmten Ort in dem Betriebsband
des HF-Verstärkers
befinden. Die elektrischen Kenngrößen (z.B. Amplitude, Phasengang, spektraler
Inhalt) des Pilotsignals sind bekannt. Es sollte beachtet werden,
daß obwohl
das Pilotsignal als eine einzige Spektralkomponente einer bestimmten
Amplitude gezeigt ist, das Pilotsignal eine Vielzahl von Spektralkomponenten
mit verschiedenen Amplituden umfassen kann. Außerdem kann ein SS-Pilot über das
gesamte Betriebsband für
den HF-Verstärker
verteilt sein. Der SS-Pilot ist schwieriger zu detektieren und zu
messen, ist aber immun gegenüber
der Eingangsträgerplazierung
bei Planierung im Band.
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2 zeigt
typische Vorwärtskopplungskorrekturschaltweise 10,
die aus dem Pilotsignal erhaltene Informationen zur Verringerung
von durch den HF-Verstärker 12 erzeugten
Verzerrungen verwenden. Ein Eingangssignal wird an einen Verzweiger 14 angelegt.
Der Verzweiger 14 dupliziert das Eingangssignal auf einem
Hauptsignalwe 16 und einem zweiten Weg 18. Der
Verzweiger 14 ist Teil einer als Schleife Nr. 1 bezeichneten
Vorwärtskopplungsschleife,
die zusätzlich
zu dem Verzweiger 14 einen Verstärkungs- und Phasenschaltung 20,
einen Koppler 22, den HF-Verstärker 12, eine Verzögerungsschaltung 24 und
Koppler 26 und 28 umfaßt. Das Eingangssignal auf
dem Hauptsignalweg 16 wird an die Verstärkungs- und Phasenschaltung 20 angelegt. Das
Ausgangssignal der Verstärkungs-
und Phasenschaltung 20 und das Pilotsignal werden an den Koppler 22 angelegt.
In der Regel ist die Amplitude des Pilotsignals wesentlich kleiner
(z.B. 30 dB kleiner) als die Amplitude des Eingangssignals, um so keine
zusätzlichen
signifikanten IMD-Komponenten aus dem Verstärker 12 aufgrund des
Pilotsignals zu erzeugen. Das Ausgangssignal des Kopplers 22 wird an
den Verstärker 12 angelegt,
dessen Ausgangssignal das Verstärkereingangssignal,
das verstärkte
Pilotsignal und durch den Verstärker 12 erzeugte
Verzerrungssignale umfaßt.
Ein Teil des Ausgangssignals des Verstärkers 12 wird aus
dem Koppler 26 erhalten und mit einer verzögerten Version
des Eingangssignals (Signal auf dem Weg 18) in dem Koppler 28 über den
Koppelweg 30 kombiniert. Das Eingangssignal auf dem Weg 18 hat
eine ausreichende Verzögerung
erfahren, die durch die Verzögerungsschaltung 24 bereitgestellt
wird, deren Verzögerung so
ausgelegt ist, daß bei
einem solchen Signal dieselbe Verzögerung auftritt, wie bei dem
Koppler 28 über
den Weg 30 erscheinenden Signal.
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Die
Verstärkungs-
und Phasenschaltung 20 wird über den Steuerweg 32 mit
zwei Steuersignalen gesteuert, um die Verstärkung und Phase des Eingangssignals
so einzustellen, daß das
an dem Koppler 28 über
den Weg 30 erscheinende Eingangssignal im wesentlichen
das inverse (gleiche Amplitude, aber 180° gegenphasig) des verzögerten Eingangssignals
an dem Koppler 28 ist). Das auf dem Steuerweg 32 der
Verstärkungs-
und Phasenschaltung 20 erscheinende Signal wird aus dem
Signal an dem Punkt A auf wohlbekannte Weise durch Verwendung von
Detektionsschaltungen abgeleitet. Die Detektionsschaltungen detektieren
wohlbekannte elektrische Signalkenngrößen, wie z.B. Amplitude, Phase und
Frequenz des Signals. Deshalb heben sich die an den Koppler 28 angelegten
Eingangssignale gegenseitig auf, wodurch an dem Punkt A im wesentlichen
das Pilotsignal und die durch den Verstärker 12 erzeugten
Verzerrungen übrig
bleiben. Die Schleife Nr. 1 ist somit eine Vorwärtskopplungsschleife, die zum
Isolieren des Pilotsignals und der von dem Verstärker 12 erzeugten
Verzerrungen an dem Punkt A dient.
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Die
an dem Punkt A erscheinenden Signale (Pilotsignal und Verzerrungssignale)
werden einer Verstärkungs-
und Phasenschaltung 34 zugeführt, deren Ausgangssignal einem
Verstärker 36 zugeführt wird,
dessen Ausgangssignal an den Koppler 38 angelegt wird.
Ein Teil der Ausgangssignale (Eingangssignal, Pilotsignal und Verzerrungssignale)
des Verstärkers 12 wird
der Verzögerungsschaltung 40 zugeführt, deren
Ausgangssignal dem Koppler 38 zugeführt wird. Die Verzögerungsschaltung 40 ist
so ausgelegt, daß Signale
aus dem Ausgang des Verstärkers 12,
die an den Koppler 38 angelegt werden, dieselbe Verzögerung wie
Signale aus dem Ausgang des Verstärkers 36, die an den
Koppler 38 angelegt werden, erfahren.
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Da
die Frequenz, die Amplitude und andere elektrische Kenngrößen des
Pilotsignals bekannt sind, kann die Pilotdetektionsschaltung 42 Schaltungen
wie z.B. einen mit eine Log-Detektor verbundenen Mischer (oder andere
wohlbekannte Detektionsschaltungen) verwenden, um das Pilotsignal
oder einen Teil des Pilotsignals über den Koppler 44 zu
detektieren. Mit dem Pilotsignal werden Informationen über die
an dem Endausgang verbleibenden Verzerrungen erhalten. Die Informationen
werden erhalten, indem wohlbekannte elektrische Signalkenngrößen des
Pilotsignals detektiert werden. Insbesondere sind die Kenngrößen (z.B.
Amplitude, spektraler Inhalt, Phasengang) des Pilotsignals bekannt,
und wenn die Pilotdetektionsschaltung 42 Veränderungen
des Pilotsignals detektiert, verwendet die Detektionsschaltung 42 die
Informationen zur Erzeugung von Steuersignalen auf dem Weg 46.
Die Steuersignale auf dem Weg 46 bewirken, daß die Verstärkungs-
und Phasenschaltung 34 das Pilotsignal und die Verzerrungen
an dem Punkt A modifiziert, so daß das Pilotsignal und die Verzerrungen
auf dem Hauptweg 16 an dem Koppler 38 das inverse
(gleiche Amplitude, aber 180° gegenphasig)
des Pilotsignals und der Verzerrungen auf dem zweiten Weg 18 an
dem Koppler 38 sind. Die entsprechenden Pilotsignale und
die Verzerrungssignale an dem Koppler 38 heben sich an
dem Koppler 38 gegenseitig auf, wodurch im wesentlichen
eine verstärkte
Version des Eingangssignals an dem Ausgang des Systems zurückbleibt.
Die Schleife Nr. 2, die den Koppler 26, den Koppler 28,
die Verstärkungs-
und Phasenschaltung 34, den Verstärker 36, den Koppler 38 und
die Verzögerungsschaltung 40 umfaßt, ist
deshalb eine Vorwärtskopplungsschleife,
die die aus dem verzerrten Pilotsignal erhaltenen Informationen
dazu verwendet, die durch den Verstärker 12 erzeugten
Verzerrungen im wesentlichen aufzuheben.
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In
derzeitigen Systemen nehmen mit abnehmendem Eingangssignalleistungspegel
auch die erzeugten IMD-Leistungspegel, aber der Pilotleistungspegel
bleibt konstant. Da der Pilotpegel nicht mit dem Rest des Spektrums
abnimmt, besteht das Risiko, daß er
als das höchste
Verzerrungsprodukt hervorsteht, wenn die Korrekturschaltkreise 10 das
Pilotsignal an dem Koppler 38 nicht weiter aufheben können. Z.B.
kann ein HF-Verstärker
einen Eingangssignalumfang von 30 dB aufweisen, wenn das Eingangssignal
einen Absolutleistungspegelumfang von 2 dBm bis –28 dBm aufweist. Wenn das
Eingangssignal auf 2 dBm und das Pilotsignal auf –28 dBm
liegt, wird am Eingang des Verstärkers 12 ein
Verhältnis
von Eingangssignal zu Pilot von 30 dB erzielt. Wenn der Eingangsleistungspegel
auf 0 dBm wechselt, bleibt der Pilotleistungspegel auf –28 dBm,
wodurch das Verhältnis
von Eingangssignal zu Pilotsignal auf 28 dBm reduziert wird. An
dem unteren Ende des Eingangssignalumfangs (wenn das Eingangssignal
z.B. nur noch –28
dBm beträgt),
bleibt das Pilotsignal auf –28 dBm
und es besteht das Risiko, daß es
zu einer signifikanten Verzerrungskomponente wird, wenn die Korrekturschaltkreise
in dem Pilot des Ausgangs des HF-Verstärkers nicht signifikant reduzieren
können. Derzeitige
Systeme verwenden einen konstanten Leistungspegel für das Pilotsignal
(z.B. –50
dBm). Bei der Bestimmung des Leistungspegels des Piloten sollte
das Pilotsignal nicht zu einer signifikanten Verzerrungsquelle am
unteren Ende des Eingangssignalumfangs (z.B. –28 dBm) werden, und das Pilotsignal
sollte ausreichen, um die Verzerrungen von dem Ausgang des Verstärkers 12 am
oberen Ende des Eingangssignalumfangs (z.B. 2 dBm) aufzuheben. Es
erfolgen jedoch bestimmte Kompromisse bei der Verwendung eines konstanten
Leistungspegels für das
Pilotsignal. Zum Beispiel ist es am oberen Ende des Eingangssignalumfangs
für die
Korrekturschaltkreise schwierig, die Verzerrungen aus dem Ausgang des
Verstärkers 12 zu
verringern, weil der Verzerrungsleistungspegel im allgemeinen bei
höheren
Eingangssignalleistungspegeln höher
ist. Am unteren Ende des Eingangssignalumfangs wird das Pilotsignal
zu einer Quelle von Verzerrungen.
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Aus
der vorbekannten Publikation
EP 685931 ist
ein Vorwärtskopplungsverstärker mit
Pilottondämpfungssteuerung
bekannt. Die Dämpfung wird
in einer durch ein Herauffahrsignal ausgelösten vorbestimmten Frequenz
variiert.
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KURZE DARSTELLUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Piloteinstellsystem, das das
Pilotsignal relativ zu dem Eingangssignal einstellt. Zum Beispiel
erkennt das Piloteinstellsystem den Leistungspegel des Eingangssignals
auf dem zu einem HF-Verstärker
führenden
Signalweg. Als Reaktion auf den Leistungspegel des Eingangssignals
stellt das Piloteinstellsystem den Leistungspegel des Pilotsignals
ein, das in den Signalweg vor dem HF-Verstärker eingespeist wird. Bei bestimmten
Ausführungsformen
stellt die Piloteinstellvorrichtung den Pilotleistungspegel so ein,
daß am
Eingang des HF-Verstärkers
für den
Eingangssignalumfang des HF-Verstärkers ein gewünschtes Verhältnis von
Eingangssignal zu Pilotsignal aufrechterhalten wird. Wenn der Eingangssignalleistungspegel
um 30 dB abfällt,
verringert die Piloteinstellvorrichtung folglich den Leistungspegel
des Pilotsignals um 30 dB, wodurch das Verhältnis von Eingangssignal zu
Pilot über
den gesamten Eingangsumfang des HF-Verstärkers hinweg aufrechterhalten wird.
Andere Parameter des Pilotsignals, wie z.B. Phase und/oder Frequenz,
können
relativ zu anderen Parametern für
das Eingangssignal eingestellt werden, bevor das Pilotsignal in
den Hauptsignalweg im HF-Verstärker
eingespeist wird.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN
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Andere
Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung können bei
Durchsicht der folgenden ausführlichen
Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen deutlicher werden.
Es zeigen:
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1 eine
beispielhafte Frequenzgangkurve eines HF-Verstärkers, die die Frequenz, innerhalb der
der Verstärker
betrieben wird, und beispielhafte Pilotsignale zeigt;
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2 ein
Blockschaltbild eines für
HF-Verstärker
verwendeten Vorwärtskopplungs-Verzerrungskorrekturverfahrens;
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3 eine
Ausführungsform
eines Pilotpegeleinstellsystems gemäß den Prinzipien der vorliegenden
Erfindung;
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4 eine
Ausführungsform
des Pilotpegeleinstellsystems;
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5 eine
weitere Ausführungsform
des Pilotpegeleinstellsystems; und
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6 eine
ausführlichere
Ausführungsform des
Piloteinstellsystems von 5.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG
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Im
folgenden werden Ausführungsbeispiele für das Pilotpegeleinstellsystem
zur Verwendung mit HF-Verstärkern
gemäß den Prinzipien
der vorliegenden Erfindung beschrieben. 3 zeigt
ein allgemeines Blockschaltbild eines Pilotpegeleinstellsystems 60,
das den Pilotpegel eines Pilotsignals auf dem Pilotsignaleinspeiseweg 62 in
bezug auf den Leistungspegel eines Eingangssignals, wie z.B. eines Trägersignals(en)
auf dem Hauptsignalweg 16, der zu dem HF-Verstärker 12 führt, einstellt.
Ein Koppler 68a koppelt einen Teil des Eingangssignals
aus dem Signalweg 16 vor dem HF-Verstärker 12. Detektions- und
Steuerschaltkreise 70 bestimmen den Leistungspegel des
Eingangssignals und führen
dem Einsteller 72 Einstellsignale zur Einstellung des Leistungspegels
des Pilotsignals zu. Die Detektions- und Steuerschaltkreise 70 können alternative
und/oder zusätzliche
Eingangssignale empfangen, wie durch die gepunkteten Linien gezeigt,
und die Koppler 68b–d
liefern Leistungspegelinformationen. Außerdem sind abhängig von
der Anwendung andere Eingangssignale möglich. Bei bestimmten Ausführungsformen liefern
die Detektions- und Steuerschaltkreise 70 Einstellsignale
dergestalt, daß die Änderungen
des Leistungspegels des Pilotsignals den Änderungen des Leistungspegels
des Eingangssignals folgen. Als Alternative können die Einstellsignale auf
der Basis des Eingangssignalpegels so bestimmt werden, daß ein gewünschtes
Verhältnis
von Eingangssignal zu Pilotsignal aufrechterhalten wird, oder als
eine Nachschlagetabelle auf der Basis des Eingangssignalleistungspegels
abgerufen wird. Zusätzlich
können
die Einstellsignale so bestimmt werden, daß ein Verhältnis von Eingangssignal zu
Pilotsignal bereitgestellt wird, das auf dem Grad der durch Korrekturschaltkreise
durchgeführten
Korrektur im Vergleich zu der gewünschten basiert.
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Ein
Pilotsynthetisierer 74 erzeugt das Pilotsignal auf dem
Piloteinspeiseweg 12. Das Pilotsignal kann ein Dauer-Pilot
(CW-Pilot) sein, ein Spreizspektrumpilot, ein modulierter Pilot,
ein Pilot variierender Frequenz oder ein Pilot mit verschiedenen
Frequenzkomponenten. Der Koppler 22 speist das Pilotsignal dann
in den Signalweg 16 vor dem HF-Verstärker 12 ein. Nach
der Verstärkung
durch den Verstärker 12 versucht
das in der Technik bekannte Vorwärtskopplungsverfahren
(2), das Pilotsignal aus dem Signalweg 16 aufzuheben,
wodurch die Verzerrungen verringert werden. Wenn der Pilotsignalpegel
gleich bleibt, während
der Eingangs signalpegel am Eingang des HF-Verstärkers 12 reduziert
ist, müssen
die Vorwärtskopplungskorrekturschaltkreise
(2) mehr von dem Ausgangspilotsignal aufheben,
um an dem Koppler 38 (2) der Vorwärtskopplungskorrekturschaltkreise
(2) ein akzeptables Verhältnis von Ausgangssignal zu
Pilotsignal aufrechtzuerhalten. Andernfalls kann das Pilotsignal
zu Verzerrungen führen.
Durch Aufrechterhalten des Leistungspegels des Piloten in bezug
auf den Leistungspegel des Eingangssignals kann das gewünschte Verhältnis von
Eingangssignal zu Pilotsignal erzielt und/oder aufrechterhalten
werden, und die Korrekturschaltkreise (2) müssen das
Pilotsignal am Ausgang der Korrekturschaltkreise (2) über den
gesamten Eingangssignalumfang hinweg nur um denselben Betrag (in
dB) aufheben. Die Verringerung des Pilotsignals führt immer
noch zu einer effektiven Verringerung der IMDs, weil die Leistungspegel
der IMDs im ungünstigsten
Fall auch dem Leistungspegel des Eingangssignals folgen. Wenn der
Eingangssignalpegel zunimmt und das Pilotsignal gleich bleibt, nehmen
auch die IMDs im ungünstigsten
Fall zu und die Korrekturschaltkreise (2) können möglicherweise
die Verzerrungen nicht aufheben.
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4 zeigt
eine Ausführungsform
eines Pilotpegeleinstellsystems 80 gemäß den Prinzipien der vorliegenden
Erfindung. Bei dieser Ausführungsform liefert
der Koppler 68a einen Abtastwert des Eingangssignals bzw.
der Eingangssignale auf dem Signalweg 16, und ein HF-Leistungsdetektor 82 liefert ein
Spannungssignal, das den Eingangsleistungspegel repräsentiert.
Das Pilotpegeleinstellsystem 80 verwendet eine Steuerung 84,
die das Ausgangssignal des HF-Leistungsdetektors 82 digitalisiert
und ein digitales Dämpfungsglied 86 so
programmiert, daß der
entsprechende Leistungspegel für
das Pilotsignal abhängig
von dem Eingangsleistungspegel bereitgestellt wird. Um z.B. ein
Verhältnis
von 30 dB zwischen dem Eingangssignal leistungspegel und dem Pilotleistungspegel
zu erzielen, würde
ein Eingangsleistungspegel von 2 dBm zu einem Pilotsignalleistungspegel
von –28
dBm am Eingang des HF-Verstärkers 12 führen.
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Die
Steuerung 84 kann den Eingangsleistungspegel kontinuierlich überwachen.
Zum Beispiel kann jede Mikrosekunde ein Abtastwert des Eingangsleistungspegels
genommen werden. Als Reaktion auf den Eingangsleistungspegel und/oder
eine Änderung
des Eingangsleistungspegels kann die Steuerung 86 den entsprechenden
Leistungspegel und/oder Dämpfungspegel
für das
Pilotsignal anhand des gegebenen gewünschten Verhältnisses
von Eingangssignal zu Pilotsignal bestimmen. Die Steuerung 84 führt dann
dem digitalen Dämpfungsglied 86 die
entsprechenden Steuersignale zu. Als Alternative könnte die
Steuerung 84 den entsprechenden Leistungspegel und/oder
Dämpfungspegel
aus einer Nachschlagetabelle(n) abrufen und dem digitalen Dämpfungsgleid 86 die
entsprechenden Steuersignale zuführen.
Folglich kann das Pilotpegeleinstellsystem das richtige Verhältnis von
Eingangssignal zu Pilot aufrechterhalten und es den Vorwärtskopplungskorrekturschaltkreisen
(2) gestatten, das Pilotsignal leichter aufzuheben
während
die IMDs verringert werden, um ein Ausgangssignal mit einem gewünschten
Verhältnis
von Ausgangssignal zu Verzerrungen (einschließlich Pilotsignal und IMDs)
zu erzeugen. Abhängig
von der Anwendung können
verschiedene Ausführungsformen
verschiedene Abtastraten des Eingangssignals verwenden, und die Steuerung 84 kann
den Leistungspegel des Pilotsignals, der sich mit dem Eingangssignal ändert, dynamisch ändern. Die Änderungen
an dem Eingangssignal können
auf dem neuesten Abtastwert des Leistungspegels des Eingangssignals
basieren, auf dem Mittelwert mehrerer Leistungspegelabtastwerte
des Eingangssignals. Alternative Ausführungsformen können andere
Kenngrößen oder
Parameter des Eingangssignals messen. Die Steuerung 84 könnte auch
Steuersignale liefern, die zu einer Änderung des Verhältnisses
von Eingangssignal zu Pilotsignal abhängig von dem Leistungspegel
des Eingangssignals oder anderen Kenngrößen oder Parametern des Eingangssignals
führen.
Folglich kann ein gewünschtes
Verhältnis
von Eingangssignal zu Pilotsignal oder eine gewünschte relative Differenz zwischen
Parametern des Eingangssignals und des Pilotsignals abhängig von
dem Eingangssignalleistungspegel oder anderen Parametern des Eingangssignals
bereitgestellt werden.
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5 zeigt
eine Ausführungsform
eines Pilotpegeleinstellers 90, bei dem Messungen des Eingangsleistungspegels
und des eingestellten Pilotleistungspegels zur Einstellung des Pilotleistungspegels verwendet
werden. Der Pilotpegeleinsteller verriegelt oder synchronisiert
den eingestellten Pilotleistungspegel mit dem Eingangsleistungspegel.
Bei dieser Ausführungsform
führt der
Koppler 68a einem HF-Leistungsdetektor 92 einen
Abtastwert des Eingangsleistungspegels auf dem Signalweg 16 zu,
und der Koppler 68b führt
einem HF-Leistungsdetektor 94 einen Abtastwert des eingestellten
Pilotsignals auf dem Piloteinspeiseweg 62 zu. Der Eingangsleistungspegeldetektor 92 erzeugt
ein Spannungssignal, das den Eingangsleistungspegel repräsentiert,
und der Pilotleistungspegeldetektor 94 erzeugt ein Spannungssignal,
das den eingestellten Pilotpegel repräsentiert. Die Ausgangssignale
der beiden Detektoren 92 und 94 werden als Eingangssignale
einer Steueranordnung 96 bereitgestellt. Das Ausgangssignal
der Steueranordnung 96 steuert ein spannungsgesteuertes
Dämpfungsglied
(VCA) 98, das sich nach dem Pilotsynthetisierer 74 befindet.
Unter Verwendung einer Op-Amp-Konfiguration mit unendlicher Verstärkung in
dieser Ausführungsform
stellt das Ausgangssignal der Steueranordnung 96 die Dämpfung des
VCA 98 ein, bis die beiden Eingangssignale aus den HF-Detektoren 92 und 94 gleich
sind. Außerdem
sind andere Schaltungskonfigurationen möglich.
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Es
ist möglich,
ein relativ konstantes Verhältnis
von Eingangssignal zu Pilot bereitzustellen, indem ein Offset oder
eine Leistungspegeldifferenz zwischen dem Eingangssignal und dem
Pilotsignal an dem Eingang des Verstärkers 12 aufrechterhalten wird.
Um ein gewünschtes
konstantes Verhältnis
von Eingangssignal zu Pilot zu setzen, wird ein Offset oder eine
Differenz zwischen dem Eingangsleistungspegel und dem Pilotleistungspegel
hergestellt und aufrechterhalten. Ein Dämpfungsglied(er) 100 kann
an verschiedenen Punkten vorgesehen werden, um die gewünschte Differenz
bzw. das gewünschte
Offset zwischen dem Eingangsleistungspegel und dem Pilotleistungspegel
auf dem Hauptweg 16 bereitzustellen. Bei der Bestimmung
des entsprechenden Dämpfungspegels
für das
Dämpfungsglied
bzw. die Dämpfungsglieder 100 sollten
die durch die Koppler 68a–b und 22 eingeführten Verluste
berücksichtigt
werden. Ein typischer Koppler kann 10 dB Dämpfung auf dem sekundären Zweig
des Kopplers und 0,5 dB auf dem Hauptzweig einführen. Zum Beispiel dämpft der
Koppler 68a das aus dem zweiten Zweig des Kopplers 68a auf
den Eingangsleistungsdetektionsweg 102 gekoppelte Eingangssignal
um 10 dB und das Eingangssignal auf dem Hauptweg 16 aus
dem Hauptzweig des Kopplers 68a um 0,5 dB. Es können andere
Arten von Kopplern und/oder Koppeleinrichtungen verwendet werden. Zum
Beispiel könnte
anstelle des Kopplers 68b ein 3-dB-Verzweiger verwendet
werden, der das Pilotsignal auf den Piloteinspeiseweg 62 und
den Piloteinspeiseweg 104 aufzweigt und das Pilotsignal
auf beiden Wegen 62 und 104 um 3 dB dämpft. Bei
dieser Ausführungsform
ist zwischen den Koppler 68b und den Eingangskoppler 22 auf
dem Pilotsignaleinspeiseweg 62 ein Dämpfungsglied 100 angeschlossen, um
eine konstante Differenz zwischen dem Eingangsleistungspegel und
dem Pilotleistungspegel an dem Eingang des Verstärkers 12 bereitzustellen,
wodurch das Verhältnis
von Eingangssignal zu Pilot aufrechterhalten wird. Es sind alternative
Konfigurationen zur Herstellung der konstanten Differenz bzw. des
Offsets zwischen dem Eingangssignalleistungspegel und dem Pilotleistungspegel
möglich.
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Alternative
Ausführungsformen
können
ein variables Verhältnis
von Eingangssignal zu Pilotsignal am Eingang des Verstärkers 12 durch
Variieren des Offset zwischen dem Eingangssignalleistungspegel und
dem Pilotsignalleistungspegel am Eingang des Verstärkers 12 bereitstellen.
Der Betrag des Offset kann sich abhängig von veränderlicher
Betriebsleistungsfähigkeit,
Parameter oder Kenngrößen, wie z.B.
dem Eingangssignalpegel, oder auf der Basis des Grads an Korrektur
und/oder Verzerrungen, der am Ausgang der Korrekturschaltkreise
gemessen wird, der mit einer gewünschten
Betriebsleistungsfähigkeit
oder einem vorherigen Leistungsgrad verglichen werden kann, dynamisch ändern. Das
variable Verhältnis
von Eingangssignal zu Pilotsignal kann dynamisch verändert werden,
indem ein variables Dämpfungsglied,
das so gesteuert werden kann, daß das gewünschte variierende Offset erreicht
wird, anstelle des festen Dämpfungsgliedes
bzw. der festen Dämpfungsglieder 100 verwendet
wird, und/oder durch Verändern
der Art und Weise der Steuerung des VCA 98.
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Wenn
sich der HF-Eingangsleistungspegel ändert, stellt das Ausgangssignal
der Op-Amp-Anordnung 96 bei dieser Ausführungsform den VCA 98 automatisch
ein, bis das Ausgangssignal des Pilotdetektors 94 gleich
dem Ausgangssignal des Eingangsleistungsdetektors 92 ist.
Folglich wird der Pilotleistungspegel mit dem Eingangssignalleistungspegel synchronisiert
oder verriegelt. Durch Setzen des gewünschten Offset zwischen dem
Eingangssignal und dem Pilotsignal kann das gewünschte Verhältnis zwischen diesen erzielt
und aufrechterhalten werden. Diese Implementierung ist einfach und
billig. Es könnten
grobe Detektoren 92 und 94 mit nichtlinearen Spannungs-Leistungs-Kennlinien
verwendet werden, solange jedoch die beiden Detektoren 92 und 94 über den Eingangsumfang
des HF-Verstärkers 12 hinweg
ein ähnliches
oder übereinstimmendes
Ansprechverhalten bereitstellen, sollte das System 90 das
Offset zwischen dem Eingangsleistungspegel und dem Pilotleistungspegel
aufrechterhalten. Zusätzlich
könnte
das VCA 98 eine schlechte Spannungs-Dämpfungs-Kurve aufweisen, und
die Steueranordnung hält
immer noch das gewünschte
Verhältnis
von Eingangssignal zu Pilotsignal aufrecht. Da die Steueranordnung 96 versucht,
den eingestellten Pilotpegel und den Eingangsleistungspegel (minus
relative Offsets) durch Einstellen des Pilotleistungspegels zu entzerren,
hält die
Konfiguration des Systems 90 mit geschlossener Schleife
das Offset zwischen dem Pilotleistungspegel und dem Eingangsleistungspegel
aufrecht und erhält
dadurch das Verhältnis
des Eingangssignal zu Pilotsignal aufrecht.
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6 zeigt
eine ausführliche
Ausführungsform 110 des
Pilotpegeleinstellers 90 von 5. Der Pilotsynthetisierer 74 erzeugt
das gewünschte
Pilotsignal mit einem bestimmten Leistungspegel. Unter Verwendung
der Konfiguration von 6 kann das VCA 98 ein
einfaches kostengünstiges
Pin-Diodendämpfungsglied
sein, das einen Dämpfungsumfang von
z.B. 40 dB und eine nichtlineare Spannungs-Dämpfungs-Kurve aufweist. Bei
dieser Ausführungsform
ist der Koppler 68b ein 10-dB-Koppler, der die Energie
aus dem eingestellten Piloten aus dem Piloteinspeiseweg 62 auskoppelt.
Der 10-dB-Koppler 68b dupliziert den eingestellten Piloten
auf einen Pilotdetektionsweg 104, so daß der Abtastwert des Pilotsignals
auf dem Pilotdetektionsweg 104 um etwa 10 dB gedämpft wird.
Der Koppler 68b dämpft
den eingestellten Piloten auf dem Piloteinspeiseweg 62 um
etwa 0,5 dB. Der Abtastwert des Pilotsignals auf dem Pilotdetektionsweg 104 wird dem
Pilotdetektor 94 zugeführt.
Bei dieser Ausführungsform
ist der Pilotdetektor 94 einfach ein Schottky-Diodendetektor
mit Null-Vorspannung, der kein sehr linearer RMS-HF-Leistungsdetektor
ist. Der Pilotdetektor 94 besitzt Betriebskenngrößen, die
mit dem Ansprechverhalten des Eingangsleistungsdetektors 92 über den
Eingangsumfang für
den HF-Verstärker 12 hinweg übereinstimmen.
Folglich ist bei dieser Ausführungsform
der Eingangsleistungsdetektor 92 auch als einfacher Schottky-Diodendetektor mit
Null-Vorspannung gezeigt. Der Pilotleistungsdetektor 94 liefert
als Reaktion auf das Pilotsignal auf dem Pilotleistungsdetektionsweg 104 ein
Pilotleistungsdetektionssignal.
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Der
Eingangsleistungsdetektor 92 empfängt einen Abtastwert des Eingangssignals
aus dem Koppler 68a. Der Koppler 68a dupliziert
das Eingangssignal auf einen Eingangssignaldetektionsweg 102,
so daß der
Abtastwert des Eingangssignals auf den Eingangssignaldetektionsweg 102 um
etwa 10 dB gedämpft
wird. Wie bereits für
den Koppler 68b erwähnt
wurde, dämpft
der Koppler 68a das Eingangssignal auf dem Hauptsignalweg 16 um
etwa 0,5 dB. Der Eingangsleistungsdetektor 92 liefert als
Reaktion auf den Abtastwert des Eingangssignals auf dem Eingangssignaldetektionsweg 102 ein
Eingangsleistungsdetektionssignal.
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Bei
dieser Ausführungsform
ist die Steueranordnung 96 eine Operationsverstärkeranordnung 96. Die
Op-Amp-Anordnung 96 enthält einen
Op-Amp 112 und sein zugeordnetes Rückkopplungsnetzwerk 114,
das die Schaltungsstabilität
bewahrt und die Ansprechzeit setzt (z.B. 1 Millisekudne oder 1 Mikrosekunde
oder weniger, abhängig
von der Anwendung). Die Op-Amp-Anordnung 96 empfängt das
Eingangsleistungsdetektionssignal aus dem Eingangsleistungsdetektor 92 und
das Pilotleistungsdetektionssignal aus dem Pilotleistungsdetektor 94 und
versucht, diese gleich zu halten. Bei dieser Ausführungsform verstärken zwei
nichtinvertierende Verstärker 116 und 118 die
jeweiligen Ausgangssignale des Eingangsleistungsdetektors 92 und
des Pilotleistungsdetektors 94, um die Detektionsauflösung zu
verbessern. Wenn sich der Eingangsleistungspegel ändert, hält die Op-Amp-Anordnung 96 das
gewünschte
Offset zwischen dem Eingangsleistungspegel und dem Pilotleistungspegel
aufrecht, indem der Pilotleistungspegel relativ zu dem Eingangsleistungspegel eingestellt
wird. Zu diesem Zweck liefert die Op-Amp-Anordnung 96 ein
Steuersignal für
das VCA 98, das den Dämpfungsgrad
für das
Pilotsignal auf dem Piloteinspeiseweg 12 ändert, um
die Eingangssignale der Op-Amp-Anordnung 96 zu entzerren,
wodurch Änderungen
des Eingangsleistungspegels wiedergegeben werden. Bei dieser Ausführungsform ist
das Steuersignal ein Spannungssignal, das bezüglich Spannung abnimmt (zunimmt),
wenn der Eingangsleistungspegel abnimmt (zunimmt), um die Dämpfung des
Pilotsignals auf dem Piloteinspeiseweg 62 zu vergrößern (verkleinern).
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Das
eingestellte Pilotsignal auf dem Piloteinspeiseweg 62 wird
durch ein Dämpfungsglied 100 auf dem
Piloteinspeiseweg 62 gedämpft, um das Verhältnis von
Eingangssignalleistung zu Pilotsignalleistung einzustellen. Das
Dämpfungsglied 100 kann
ein Festwert-Pi-Pad-Dämpfungsglied
sein (das, wie für Fachleute
erkennbar ist, 3 Widerstände
verwenden würde).
Der Dämpfungswert
für das
Dämpfungsglied 100 zusammen
mit den relativen Verlusten, die das Eingangssignal erfährt, dem
Pilotsignal und seinen Abtastwerten setzen anfänglich das gewünschte Verhältnis von
Eingangssignal zu Pilot. Nach dem Setzen erhält das System 110 das
Verhältnis
zwischen dem Eingangssignalleistungspegel und dem Pilotleistungspegel
aufrecht, wenn sich der Eingangsleistungspegel ändert. Das eingestellte Pilotsignal
aus dem Dämpfungsglied 100 wird
unter Verwendung des Kopplers 22 auf den Hauptsignalweg 16 eingespeist.
Bei dieser Ausführungsform
ist der Koppler 22 ein 10-dB-Koppler, der den eingestellten
Piloten mit 10 dB Dämpfung
in den Signalweg 16 zu dem HF-Verstärker 12 einkoppelt.
Abhängig
von der konkreten Anwendung kann das Dämpfungsglied 100 in dem
Piloteinspeiseweg 62 entfernt werden und die relative Differenz
zwischen dem Eingangsleistungspegel und dem Pilotleistungspegel
kann mit Dämpfungsglied(ern)
auf dem Eingangsleistungsdetektionsweg 102 und/oder dem
Pilotleistungsdetektionsweg 104 hergestellt werden. Als
Alternative kann mit einem variablen Dämpfungsglied(er) 100 und/oder durch
Steuerung des VCA, um das gewünschte
variable Offset bereitzustellen, ein variables Verhältnis von
Eingangssignal zu Pilotsignal erzielt werden.
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Bei
einem Implementierungsbeispiel, bei dem eine Differenz von 30 dB
zwischen dem Eingangsleistungspegel und dem Pilotleistungspegel am
Eingang des HF-Verstärkers 12 gewünscht und aufrechterhalten
wird, liegt der Eingangsleistungspegel auf 2 dBm und der Pilotsynthetisierer 74 erzeugt ein
Pilotsignal mit 5 dBm. Für
die Besprechung und unter Vernachlässigung der Verluste durch
die Hauptzweige der Koppler 22 und 68a–b ist am
Ausgang des Kopplers 22 für einen Eingangsleistungspegel
von 2 dBm ein Pilotleistungspegel von –28 dBm erwünscht. Das VCA-98 kann zu Anfang
als das 5-dBm-Pilotsignal aus dem Pilotsynthetisierer um 3 dB dämpfend eingestellt
werden, wodurch auf dem Piloteinspeiseweg 62 ein 2-dBm-Pilotsignal
bereitgestellt wird. Der Koppler 68b auf dem Piloteinspeiseweg 62 dupliziert
das eingestellte Pilotsignal auf den Pilotleistungsdetektionsweg 104 und
dämpft
den eingestellten Piloten auf den Pilotdetektionsweg 104 um 10
dB, so daß der
Pilotleistungspegel auf den Pilotleistungsdetektionsweg 104 –8 dBm beträgt. Außerdem führt der
Koppler 68b das eingestellte Pilotsignal aus dem Hauptzweig
des Kopplers 68b auf dem Piloteinspeiseweg 62 einem
Dämpfungsglied 100 zu.
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Um
das Verhältnis
von 30 dB zwischen dem Eingangsleistungspegel (2 dBm in diesem Beispiel unter
der Annahme, daß auf
den Hauptzweigen der Koppler 68a und 22 keine
Dämpfung
auftritt) und dem Pilotleistungspegel am Eingang des HF-Verstärkers 12 aufrechtzuerhalten, müßte der
Pilotleistungspegel am Eingang des HF-Verstärkers gleich –28 dBm
sein. Um in diesem Beispiel einen Pilotsignalpegel von –28 dBm
an dem HF-Verstärker 12 zu
erzielen, wird das Dämpfungsglied 100 auf
dem Piloteinspeiseweg 62 so eingestellt, daß es das
eingestellte Pilotsignal auf dem Piloteinspeiseweg 62 um
20 dB dämpft.
In diesem Beispiel empfängt
das Dämpfungsglied 100 das
eingestellte Pilotsignal mit 2 dBm und dämpft das eingestellte Pilotsignal
um 20 dB auf –18
dBm. Das eingestellte Pilotsignal auf –18 dBm wird dem zweiten Zweig
des Kopplers 22 zugeführt, der
das eingestellte Pilotsignal um 10 dB dämpft und das Pilotsignal mit –28 dBm
auf den Hauptweg 16 einspeist.
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Das
Eingangssignal wird durch den Koppler 68a empfangen und
ein Abtastwert des Eingangssignals wird an dem sekundären Zweig
des Kopplers 68a auf den Eingangssignaldetektionsweg 102 erzeugt.
In diesem Beispiel dämpft
der Koppler 68a den auf dem Eingangsleistungsdetektionsweg
erzeugten Abtastwert um 10 dB auf –8 dBm. Folglich sind der Eingangssignalleistungspegel
auf dem Eingangssignalleistungsdetektionsweg 102 und der
Pilotleistungspegel auf dem Pilotleistungsdetektionsweg 104 gleich
bei –8
dBm. Wenn der Eingangssignalleistungspegel abfällt, fällt der Eingangssignalleistungspegel
auf dem Eingangssignaldetektionsweg 102 ab. Als Reaktion
darauf versucht die Steueranordnung 96, das Eingangssignal
des Pilotleistungsdetektors 94 mit dem Eingangssignal des
Pilotleistungsdetektors 94 zu entzerren, indem die Dämpfung des
VCA 98 über
ein Steuersignal auf der Steuerleitung 120 erhöht wird.
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Wenn
das Eingangssignal z.B. auf –1
dBm abfällt,
fällt das
Eingangssignal auf dem Eingangs-leistungsdetektionsweg 102 auf –11 dBm
ab. Die Op-Amp-Anordnung 96 versucht, das –8 dBm-Pilotsignal
auf dem Pilotleistungsdetektionsweg 104 mit dem –11 dBm-Signal
auf dem Eingangsleistungsdetektionsweg 102 zu entzerren,
indem die Dämpfung
des VCA 98 auf dem Piloteinspeiseweg 62 vergrößert wird.
Wenn das VCA das Pilotsignal um 6 dB auf –1 dBm an Eingang des Kopplers 68b dämpft, erreicht
das Pilotsignal auf dem Pilotleistungsdetektionsweg 104 –11 dBm
und das Pilotsignal am Eingang des HF-Verstärkers 12 erreicht –31 dBm.
Somit wird das Verhältnis
des Eingangssignalleistungspegels (–1 dBm in diesem Beispiel)
und des Pilotleistungspegels (–31
dBm) am Eingang des HF-Verstärkers 12 für veränderliche
Eingangssignalleistungspegel auf 30 dB gehalten.
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Zusätzlich zu
den oben beschriebenen Ausführungsformen
sind alternative Konfigurationen des Pilotpegeleinstellsystems gemäß dem Prinzip
in der vorliegenden Erfindung möglich,
die Komponenten weglassen und/oder hinzufügen und/oder Varianten oder
Teile des beschriebenen Systems verwenden. Zum Beispiel wird das
obige Beispiel zur Besprechung angegeben, um zu zeigen, wie der
Pilotpegeleinsteller ein Offset von 30 dB zwischen dem Eingangsleistungspegel
und dem Pilotleistungspegel auf dem Signalweg 16 bereitstellen
und aufrechterhalten kann. Abhängig
von dem konkreten Entwurf und den Eingangsspannungs-Dämpfungs-Kennlinien
des variablen Dämpfungsgliedes
auf dem Piloteinspeisungsweg kann das Piloteinstellsystem den gewünschten
Offset zwischen dem Pilotleistungspegel und dem Eingangsleistungspegel
für verschiedene
Bereiche von Eingangssignalleistungspegeln aufrechterhalten. Um
den vollen von dem variablen Dämpfungsglied
bereitgestellten Dämpfungsbereich auszunutzen,
müssen
die verschiedenen Signalleistungspegel betrachtet werden, und zusätzliche Dämpfungsglieder
oder Komponenten, die Signale dämpfen
können,
können
in den verschiedenen Wegen angeordnet werden. Zusätzlich können variable Dämpfungsglieder
und Dämpfungsanordnungen
mit vergrößerten Dämpfungsbereichen
verwendet werden, um den Eingangssignalleistungspegelbereich zu
vergrößern, indem
das Piloteinstellsystem das gewünschte
Verhältnis
zwischen dem Eingangssignal- 1eistungspegel
und dem Pilotleistungspegel bereitstellt.
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Das
Piloteinstellsystem wurde als Koppler verwendend beschrieben, obwohl
anstelle der Koppelr auch Verzweiger und andere Kopplungs-, Signal-verzweigungs- oder Abtasteinrichtungen
verwendet werden können.
Zusätzlich
wird das Piloteinstellsystem mit festen Dämfpungsgliedern beschrieben, obwohl
anstelle der festen Dämpfungsglieder
auch variable Dämpfungsglieder
oder andere Einrichtungen, die Signaldämpfung bereitstellen können, verwendet
werden können.
Ein solches variables Dämpfungsglied
kann gesteuert werden, um das Verhältnis von Eingangsleistungspegel
zur Pilotleistungspegel dynamisch zu verändern. Das Pilotpegeleinstellsystem
wurde weiterhin als verschiedene Konfigurationen diskreter Komponenten
verwendend beschrieben, obwohl es sich versteht, daß das Pilotpegeleinstellsystem
und Teile davon in anwendungsspezifischen integrierten Schaltungen,
softwaregesteuerten Verarbeitungsschaltkreisen, in Firmware oder
in anderen Anordnungen diskreter Komponenten implementiert werden
können,
so wie es für
Durchschnittsfachleute anhand der vorliegenden Offenlegung ersichtlich
ist.
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Die
Ausführungsformen
des Piloteinstellsystems wurden als mit Vorwärtskopplung-HF-Verstärkeranordnungen
verwendet beschrieben, obwohl das Piloteinstellsystem auch in einer
beliebigen Verstärkeranordnung
verwendet werden kann, bei der ein Pilotsignal verwendet wird, under
Eingangspilotleistungspegel relativ zu der Eingangsleistung eingestellt wird.
Außerdem
wurde dass Piloteinstellsystem als den Pilotleistungspegel relativ
zu einem Eingangssignalleistungspegel einstellend beschrieben, obwohl das
Piloteinstellsystem den Pilotleistungspegel auch auf der Basis von
Mittelwerten mehrerer Träger
oder Signale, des Trägers
oder der Signale mit den höchsten
Leistungspegeln und/oder Kombinationen davon in bezug auf den Eingangsleistungspegel
einstellen kann. Ferner wurde das Piloteinstellsystem als den Pilotsignalleistungspegel
relativ zu dem Eingangssignalleistungspegel einstellend beschrieben,
obwohl auch andere Parameter oder Kenngrößen des Pilotsignals auf der
Basis der Kenngrößen oder
Parameter des Eingangssignals eingestellt werden können. Das
beschriebene ist lediglich eine Veranschaulichung der Anwendung
der Prinzipien der vorliegenden Erfindung. Für Fachleute ist ohne weiteres
erkennbar, daß diese
und andere Modifikationen, Anordnungen und Verfahren an der vorliegenden
Erfindung vorgenommen werden können,
ohne strikt den beispielhaften Anwendungen zu folgen, die hier dargestellt
und beschrieben wurden, und ohne vom Schutzumfang der vorliegenden
Erfindung abzuweichen, der durch die Ansprüche definiert wird.