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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Verstärkeranordnung zum Verstärken eines
Eingangssignals, mit dem ein verzerrungsauslöschender Eingang verknüpft wird,
und ein Verfahren zum Korrigieren von Verzerrung in einem verstärkten Signal.
Die Erfindung läßt sich
in erster Linie anwenden auf Leistungsverstärker und insbesondere das Linearisieren der
Eingangs-/Ausgangsübertragungsfunktion
für Verstärker, insbesondere
Hochleistungs-Leistungsverstärker
der Betriebsartklasse AB.
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Breitbandige
Hochleistungs-Leitungsverstärker
sind wohlbekannt. Diese Verstärker
können
in einer Mitkopplungskonfiguration arbeiten oder können andere
Formen der Linearisierung aufweisen, die erforderlich sind, wenn
der Hauptleistungsverstärker beispielsweise
als ein Verstärker
der Betriebsartklasse AB arbeitet. Obwohl Verstärker der Betriebsartklasse
A üblicherweise
weniger Verzerrung erzeugen als Verstärker der Betriebsartklasse
AB, sind Verstärker
der Betriebsartklasse A auch weniger effizient als Verstärker der
Betriebsartklasse AB. Um die Vorteile der Effizienz beizubehalten
und gleichzeitig die Verzerrung zu minimieren, sind Verstärkerkonfigurationen
der Betriebsartklasse AB entwickelt worden, die verschiedene Formen
der Fehler- oder Verzerrungskorrektur implementieren.
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Eine
Form der Fehlerkorrektur versucht, das Eingangssignal auf eine Weise
zu verzerren, die die Verzerrung des Verstärkers der Betriebsartklasse
AB kompensiert. Somit kann eine Vorverzerrungsschaltung bereitgestellt
werden mit verschiedenen manuellen Justierungen, um aus dem ursprünglichen
Signal ein Verzerrungssignal zu erzeugen, so daß, wenn das Verzerrungssignal
mit dem Eingangssignal verknüpft
wird und die Kombination in den Leistungsverstärker eingegeben wird, der beispielsweise
als ein Verstärker
der Betriebsartklasse AB arbeitet, die Ausgabe im wesentlichen eine
lineare Verstärkung des
ursprünglichen
Eingangssignals in die Verstärkeranordnung
ist.
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Solche
Vorverzerrungsschaltungen verwenden in der Regel einen leistungsarmen
Verstärker, bevorzugt
einen mit den gleichen allgemeinen Verzerrungscharakteristiken wie
der Hauptverstärker,
so daß seine
Ausgabe nach ordnungsgemäßer Verarbeitung
dazu verwendet werden kann, die notwendigen Verzerrungskomponenten
zu erhalten, die erforderlich sind, um mit dem Eingangssignal zu
der Vorverzerrungsschaltung verknüpft zu werden, damit ein vorverzerrter
Eingang zu dem Hauptverstärker
erzeugt wird. Solche Konfigurationen arbeiten dahingehend, daß sie die
von einem Verstärker
der Betriebsartklasse AB erzeugten Intermodulationsfrequenzverzerrungen
wesentlich reduzieren, wenn die variablen Elemente der Vorverzerrungsschaltung
ordnungsgemäß justiert
sind; siehe beispielsweise
US
5, 621, 35 [?]
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Sogar
bei ordnungsgemäß justierten
Verstärkeranordnungen
mit Vorverzerrung kann man ein bestimmtes Ausmaß an Instabilität beobachten.
Insbesondere kann durch Temperaturänderungen eine Verstärkerkomponentendrift
verursacht werden, und wenn die Verstärkercharakteristiken gegenüber der mittleren
Leistungseingabe empfindlich sind, kann es weitere Verstärkerinstabilität geben.
Diese Parameter variieren in der Regel jedoch relativ langsam (beispielsweise
würde eine
typische Reaktionszeit in der Größenordnung
von einer Millisekunde liegen); und sogar ein Verstärker mit
schmaler Bandbreite weist eine Signalbandbreite von einem Megahertz
auf, was einer Periode von einer Mikrosekunde entspricht. Wenngleich
diese Instabilitäten
in einer Mitkopplungsauslöschschleifenschaltung
abgehandelt worden sind (als Beispiel), werden sie in einer Vorverzerrungsanordnung
nicht adäquat
gehandhabt.
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Gemäß einem
Aspekt der Erfindung umfaßt eine
Verstärkeranordnung
zum Verstärken
eines Eingangssignals, mit der ein verzerrungsauslöschender Eingang
verknüpft
ist: einen Hauptverstärker
(in der Regel einen Verstärker
der Betriebsartklasse AB), eine Fehlerschleife, die folgendes enthält: einen
Vergleicher, der eine verzögerte
Ableitung des Eingangssignals zu der Verstärkeranordnung mit einem den
Ausgang des Hauptverstärkers
darstellenden Signal differenziert, um ein Fehlersignal zu liefern;
eine erste verzerrungsgesteuerte Rückkopplungsschleife, die folgendes
enthält:
einen Detektor zum Empfangen des Fehlersignals und Erzeugen eines
Detektierte-Fehlersignalausgangs und eine Verzerrungssignalerzeugungsschaltung
zum Erzeugen eines Vorverzerrungssignals, wobei die Verzerrungssignalerzeugungsschaltung
einen Hilfsverstärker
zum Empfangen eines von dem Eingangssignal abgeleiteten Signals
und Erzeugen eines Hilfssignalausgangs aufweist, eine Signalkorrekturschaltung
zum Empfangen des Hilfssignalausgangs und zum Justieren von Verstärkung und
Phase des Hilfsausgangssignals und einen ersten Verknüpfer zum
Verknüpfen
einer verzögerten
Version des Eingangssignals mit einem Ausgang der Signalkorrekturschaltung
zum Erzeugen eines Verzerrungskomponentensignals, einem zweiten
Verknüpfer
zum Verknüpfen
des Verzerrungskomponentensignals mit einer verzögerten Kopie des Eingangssignals
zur Eingabe in den Hauptverstärker
und wobei die gesteuerte Rückkopplungsschleife
weiterhin eine Kompensationsschaltung umfaßt, die mit dem detektierten
Fehlersteuersignal-Ausgang des Detektors verbunden ist, um Vorverzerrungssteuersignale
für die
Korrekturschaltung zu erzeugen, wobei der Detektor Informationen
aus dem Fehlersignal extrahiert und die Steuersignale den Detektierte-Fehlersteuersignal-Ausgang
minimieren.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung weist die Fehlerschleife eine Fehlerschleifenverzögerungsschaltung
auf, die so angeschlossen ist, daß sie ein von dem zu verstärkenden
Eingangssignal abgeleitetes Signal empfängt, und eine Fehlerschleifenphasen- und -verstärkungskorrekturschaltung,
die in Reihe mit der Fehlerschleifenverzögerungsschaltung geschaltet
ist, wobei die Fehlerschleifenverzögerungsschaltung und die Fehlerschleifenphasen-
und -verstärkungskorrekturschaltung
zusammen die verzögerte
Ableitung des Eingangssignals erzeugen.
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Der
Detektor weist bei einer Ausführungsform
eine Energiemeßschaltung
zum Messen der Energie in dem Fehlersignal und eine Kompensationsschaltung
auf, die einen Steuerprozessor aufweist, der auf die Energiemeßschaltung
reagiert und Amplitude und Phase der Signalkorrekturschaltung iterativ
justiert. Bevorzugt arbeitet der Steuerprozessor zyklisch zum Justieren
der Phasenkorrektursteuerschaltung und dann der Verstärkungskorrektursteuerschaltung
in einem sich kontinuierlich wiederholenden Muster, um das Fehlersignal
zu reduzieren.
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Die
bevorzugte Verstärkeranordnung
weist weiterhin ein Verzögerungsglied
auf zum Empfangen eines von dem Eingangssignal abgeleiteten Signals zu
der Verstärkeranordnung
und zum Liefern der verzögerten
Version seines Eingangs als seinen verzögerten Signalausgang an den
ersten Verknüpfer,
wobei der erste Verknüpfer
eine Differenz zwischen der von dem Verzögerungsglied ausgegebenen verzögerten Version
und einem vom Hilfsverstärker
abgeleiteten Ausgang ausgibt, eine zweite Phasenkorrekturschaltung
und eine zweite Verstärkungskorrekturschaltung,
wobei die zweite Phasen- und Verstärkungskorrekturschaltungen
eine Phasen- und Verstärkungskorrektur
an den Ausgang des ersten Vergleichers vor
dem Verknüpfen
mit der verzögerten
Kopie bereitstellen.
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Vorteilhafterweise
empfängt
eine zweite Detektionsschaltung einen von dem ersten Verknüpfer abgeleiteten Ausgang
zum Erzeugen eines Fehlerverzerrungssignals, und der Steuerprozessor
reagiert auf das Verzerrungsfehlersignal und justiert die ersten
Phasen- und Verstärkungskorrekturschaltungen
iterativ, während
der Steuerprozessor auf das Fehlersignal reagiert und die zweiten
Phasen- und Verstärkungskorrekturschaltungen
und die Fehlerschleifenphasen- und -verstärkungskorrekturschaltungen
iterativ justiert. Der Steuerprozessor setzt eine Priorität auf der
Basis der Frequenz, mit der die Schaltungen iterativ justiert werden.
Somit justiert beispielsweise der Steuerprozessor die zweiten Phasen-
und Verstärkungskorrekturschaltungen
viel häufiger
als die ersten Phasen- und Verstärkungskorrekturschaltungen.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren bereitgestellt
zum Korrigieren der Verzerrung in einem von einem Hauptverstärker (der
bevorzugt als ein Verstärker
der Betriebsartklasse AB arbeitet) einer Verstärkeranordnung ausgegebenen
verstärkten
Signal, wobei der Hauptverstärker
Teil der Verstärkeranordnung
ist und die Anordnung einen Eingang und einen Ausgang aufweist, wobei
das Verfahren Vorverzerrungssignale mit dem Eingang zu der Verstärkeranordnung
zur Lieferung an den Hauptverstärker
verknüpft,
wobei das Verfahren die folgenden Schritten aufweist: Erzeugen der Vorverzerrungssignale
in einer Vorverzerrungsschaltung mit einem Hilfsverstärker, abgeleitet
von einem Eingang zu der Verstärkeranordnung,
Erzeugen eines Fehlersignals aus einem von dem Eingangssignal und
dem Ausgang des Hauptverstärkers
abgeleiteten Signal, das Verzerrungsfehlerenergie darstellt und
iteratives und aufeinanderfolgendes Korrigieren von Phasen- und
Verstärkungsjustierungen
in der Vorverzerrungsschaltung unter Verwendung eines digital gesteuerten
Prozessors, der mindestens auf von dem Fehlersignal abgeleitete
Signale reagiert.
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Bei
einem bevorzugten Verfahren gemäß der Erfindung
weist der Fehlersignalverzeugung folgendes auf: Vergleichen eines
von dem Ausgang des Hauptverstärkers
abgeleiteten Signals und eines von dem Eingangssignal zu der Verstärkeranordnung
abgeleiteten Signals, Erzeugen eines Differenzsignals und Messen
eines Energiegehalts eines von dem Differenzsignal abgeleiteten
Signals. Das bevorzugte Verfahren weist weiterhin folgendes auf:
Schicken eines Signals durch einen Hilfsverstärker mit Verzerrungscharakteristiken ähnlich denen
des Hauptverstärkers,
iteratives Justieren der Phase und der Verstärkung, die einen Ausgang des
Hilfsverstärkers
bearbeiten, unter Verwendung des digital gesteuerten Prozessors
und iteratives Justieren einer Phase und einer Verstärkung eines
verzögerten
Eingabekopiesignals unter Verwendung des gleichen digital gesteuerten
Prozessors, wobei das justierte Kopiesignal zum Erzeugen des Fehlersignals
verwendet wird.
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Bei
der Anwendung und dem Verfahren, die im folgenden beschrieben werden,
wird das Eingangssignal zu einem Hauptverstärker einer Betriebsartklasse
AB oder einem anderen verzerrenden Hauptverstärker vorteilhafterweise auf
dynamische Weise vorverzerrt, wodurch eine wesentliche Linearisierung
der Eingang-Ausgang-Charakteristiken der ganzen Verstärkeranordnung
verursacht wird. Der dynamische Charakter des Systems justiert verschiedene
Instabilitäten
einschließlich
solcher, die durch Temperatur und Signalpegel hervorgerufen werden. Insbesondere
wird ein vorteilhafter Ansatz bereitgestellt in Richtung auf die
Aufrechterhaltung der Stabilität
bei der Eingang-Ausgang-Beziehung einer Hochleitstungs-Leistungsverstärkeranordnung
der Betriebsartklasse AB. Es resultiert daraus eine bessere lineare
Stabilität über die
Zeit hinweg und geringere Intermodulationsverzerrungen beim Verstärkerausgang.
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Die
Erfindung wird anhand eines Beispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
beschrieben. Es zeigen:
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1 ein
schematisches Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform
des Vorverzerrerverstärkers
und Steuerschaltungen gemäß der Erfindung
und
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2 ein
Flußdiagramm,
das die Funktionsweise des digital gesteuerten Prozessors in einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung veranschaulicht.
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Unter
Bezugnahme auf 1 weist eine Verstärkeranordnung 10 eine
Vorverzerrungsschaltung 12, einen Hauptleistungsverstärker 14 und
eine Steuerschaltung 16 auf. Der Verstärker 14 ist in der
Regel ein Hochleistungsverstärker
der Betriebsartklasse AB, dessen Ausgang über eine Leitung 18 entweder direkt
verwendet werden kann oder der Eingang zu einer Mitkopplungsverzerrungsauslöschschaltung wie
etwa der, die in meiner am 24. April 1996 eingereichten US-Anmeldung mit der
laufenden Nummer 08/639,264 mit dem Titel BROADBAND AMPLIFIER WITH
QUADRATURE PILOT SIGNAL beschrieben ist, deren Inhalt durch Bezugnahme
hier aufgenommen ist.
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Der
Eingang zu der Verstärkeranordnung über eine
Leitung 20 wird aus einer Reihe von Gründen aufgeteilt (oder abgetastet).
Zuerst lenkt ein Leitungsabtastkoppler 22 einen Teil des
Eingangssignals an ein Verzögerungselement 24.
Der Ausgang des Verzögerungselements
wird an eine gesteuerte Verstärkungsschaltung 26 und
von dort zu einer gesteuerten Phasenschaltung 28 gelenkt.
Der Ausgang der Phasenschaltung 28 wird weitergeleitet
an eine Vergleichseinrichtung 30. (Die Verarbeitungsreihenfolge
des Verzögerungsglieds 24 und
der Schaltung 26, 28 ist unwichtig.)
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Das
restliche Eingangssignal über
Leitung 36 wird von einem anderen Koppler 38 abgetastet und
der Ausgang des Kopplers 38 wird von einer Signalweiche 40 empfangen, die
das Signal gleichermaßen
zur Ausgabe über
die Leitung 42 und 44 aufteilt. Das verbleibende
Eingangssignal von der Leitung 36 wird zu einem Verzögerungselement 46 gelenkt.
Der Ausgang der Weiche 40 über Leitung 42 wird
zu einem Verzögerungselement 48 gelenkt,
dessen Ausgang von der Vergleichschaltung 50 empfangen
wird. Der andere Ausgang der Weiche 40 über Leitung 44 wird
von einem verstärkungsgesteuerten Verstärker 52 empfangen,
dessen Ausgang zu einem Hilfsverstärker 54 gelenkt wird.
Der Ausgang des Verstärkers 54 wird
von einer gesteuerten Verstärkungsschaltung 60 empfangen.
Der Ausgang der gesteuerten Verstärkungsschaltung 60 wird
an eine gesteuerte Phasenschaltung 62 geliefert, deren
Ausgang mit dem Signal von dem Verzögerungselement 48 in
der Vergleichsschaltung 50 verglichen wird. Die Differenz
zwischen den beiden Signalen, die Verzerrungskomponenten darstellt,
die in erster Linie durch den Verstärker 54 eingeführt werden,
wird durch einen linearen Verstärker 64 zu
einer gesteuerten Verstärkungsschaltung 66 geleitet.
Der Ausgang der gesteuerten Verstärkungsschaltung 66 wird
von einer gesteuerten Phasenschaltung 68 empfangen. Der Ausgang
der gesteuerten Phasenschaltung 68 wird an einen Koppler 70 geliefert,
der den Ausgang der Phasenschaltung 68 mit dem Ausgang
des Verzögerungselements 46 verknüpft und
ein Eingangssignal über
eine Leitung 72 an den Hauptleistungsverstärker 14 erzeugt.
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Der
Ausgang des Hauptleistungsverstärkers 14 über eine
Leitung 74 wird von einem Koppler 76 abgetastet,
und das abgetastete Ausgangssignal wird mit dem Ausgang der über eine
Leitung 78 verfügbaren
phasengesteuerten Schaltung 28 verglichen (differenziert),
um auf einer Leitung 80 ein Verzerrungsfehlersignal zu
erzeugen. Das Verzerrungsfehlersignal über Leitung 80 wird
unter Verwendung der miteinander in Reihe geschalteten Verstärker 82 und 84 verstärkt und
der Ausgang des Verstärkers 84 wird
detektiert, hier unter Verwendung einer Schottky-Diode 86,
um die Energie im Signal zu messen, zur Eingabe in einen digitalen
Controller 90. Der digitale Controller 90 gibt
bei dieser dargestellten Ausführungsform
sieben digitale Signale über
die Leitungen 92a, 92b, 94a, 94b, 96, 98a und 98b aus,
um Digital-Analog-Wandler (D/A) 100a, 100b, 102a, 102b, 104, 106a bzw. 106b zu
steuern. Die analogen Ausgänge
der Digital-Analog-Wandler werden so gelenkt, daß die verschiedenen Verstärkungs-
und Phasenelemente der Vorverzerrerschaltung 12 und der Rückkopplungssteuerschaltungsverstärkung und -phase 26 und 28 gesteuert
werden.
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Der
Ausgang der Vergleichsschaltung 50, verstärkt durch
den Verstärker 64,
damit man einen richtigen Signalwert für die eventuelle Kopplung in den
Ausgang vom Verzögerungselement 46 erhält, wird
von einem Koppler 118 abgetastet. Der Ausgang des Kopplers
wie der Ausgang der Vergleichsschaltung 30 wird durch ein
Paar Verstärker 120, 122 geschickt
und am Ausgang des Verstärkers 122 in
der dargestellten Ausführungsform
der Erfindung unter Verwendung einer Schottky-Diode 124 detektiert,
die ein Maß für die Energie
in dem vom Verstärker 122 ausgegebenen
Signal liefert. Dieser Energiewert wird vom Controller 90 empfangen,
der mit diesem Wert den Wert der Verstärkung bei den Schaltungen 52 und 60 und
der Phasenkorrektur bei der Schaltung 64 justiert und steuert.
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Die
Schaltungsanordnung 10 weist somit drei in Betrieb stehende
Schleifen auf. Eine Schleife, die erste Verzerrungsschleife, enthält das Verzögerungsglied 48,
den Verstärker 52,
den Hilfsverstärker 54,
die Verstärkungs-
und Phasenkorrekturschaltungen 60 und 62 und die
Vergleichsschaltung 50. Die zweite Verzerrungsschleife
enthält
jene vorherigen Elemente und weiter den linearen Verstärker 64 und die
Verstärkungs-
und Phasenkorrekturschaltungen 66 und 68 zusammen
mit dem Verzögerungsglied 46. Die
Systemfehlerschleife enthält jede
zuvor identifizierten Elemente plus den Hauptverstärker 14,
das Verzögerungsglied 24,
die Verstärkungs-
und Phasenkorrekturelemente 26 und 28 und die
Vergleichsschaltung 30. Die Schleifen werden von der Fehlerkorrekturschaltung
gesteuert, die den Prozessor 90, die A/Ds 100a, 100b, 102a, 102b, 104, 106a und 106b,
die Verstärker 82, 84, 120, 122 und
die Detektionselemente, hier die Schottky-Dioden, 86 und 124 enthält.
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Die
Schaltungsanordnung arbeitet wie folgt. Ein Abtastwert der Eingabe über Leitung 20 wird
vom Koppler 38 erhalten und durch die spannungsvariable
Weiche/das spannungsvariable Dämpfungsglied 40
zum linearen Verstärker 52 geschickt.
Der Zweck des linearen Verstärkers
besteht in der Anhebung des Signalpegels, um den Hilfsverstärker 54 anzusteuern,
der so ausgelegt ist, daß er
so weit wie möglich
im wesentlichen die gleiche Größe und Art
von Verzerrung wie der Hauptverstärker 14 erzeugt. Der Ausgang
des Verzerrungshilfsverstärkers
wird durch Verstärkungs- und Phasenkorrekturschaltungen 60 und 62 justiert
und dann von der verzögerten
Version des Eingangssignals vom Verzögerungsglied 48 subtrahiert,
um das Haupteingangssignal im Ausgang des Hilfsverstärkers 54 auszulöschen, wobei
die Verzerrung am Ausgang des Vergleichers 50 zurückbleibt.
Diese Verzerrungsprodukte werden dann wieder verstärkt und
hinsichtlich Phase und Amplitude korrigiert, durch den Verstärker 64 und
dann die Verstärkungs-
und Phasenkorrekturschaltungen 66 und 68 geschickt.
Der Ausgang der Phasenkorrekturschaltung 68 wird dann um
180° außer Phase
mit dem ursprünglichen
Signal eingekoppelt.
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Die
Verzerrungsprodukte einer ähnlich
nichtlinearen Einrichtung (Verstärker 54),
um 180° außer Phase
mit dem gewünschten
Signal vom Verzögerungsglied 46 eingekoppelt,
verbessern die offensichtliche Linearität des folgenden nichtlinearen
Leistungsverstärkers 14,
der beispielsweise als ein Verstärker
der Betriebsartklasse AB arbeitet. Die Verbesserung tritt in der
Regel in den Intermodulationsprodukten dritter Ordnung auf und ist
für die
Produkte höherer
Ordnung geringer.
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Auch
der Ausgang des Hauptverstärkers wird
vom Koppler 76 abgetastet. Die Vergleichsschaltung 30 vergleicht
dann den abgetasteten Ausgang des Hauptverstärkers mit dem wie folgt verarbeiteten
ursprünglichen
Eingangssignal. Ein Abtastwert des ursprünglichen Eingangssignals auf
Leitung 20 wird vom Koppler 22 erhalten und läuft durch
die Verzögerungsleitung 24.
Die Verzögerungsleitungen 24, 46 und 48 sind
alle so ausgewählt,
daß sie
die Signale in zeitlicher Phase beibehalten, wenn sie miteinander
gekoppelt werden, wobei die Verzögerungen
berücksichtigt
werden, die den Verstärker-
und Korrekturschaltungen zu eigen sind. Der verzögerte Ausgang des Verzögerungselements 24 wird
hinsichtlich Phase und Verstärkung
korrigiert und an die Vergleichsschaltung 30 geliefert,
deren Ausgang ein Maß für die Verzerrungsprodukte
am Hauptverstärkerausgang
ist, nachdem eine Null erhalten worden ist. Dieses genullte Signal
wird dann teilweise zum Steuern der verschiedenen Elemente der Vorverzerrungsschaltung 12 und
der nullenden Mitkopplungsschaltung 26, 28 verwendet,
um den Betrieb bei jedem gegebenen Leistungspegel, bei jeder gegebenen
Temperatur und jedem gegebenen Tonabstand usw. zu optimieren.
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Unter
Bezugnahme auf die Korrektur- und Steuerschaltung 16 wird
die Fehlersignalausgabe der Vergleichsschaltung 30 von
den Verstärkern 82 und 84 verstärkt und
isoliert, unter Verwendung der Schottky-Diode 86 detektiert,
in dieser dargestellten Ausführungsform
der Erfindung, und wird als Eingang an den Prozessor 90 geliefert.
Wie oben angemerkt empfängt
der Prozessor 90 auch ein Eingangssignal von der Vorverzerrungsschaltung,
wo der Ausgang des linearen Verstärkers 64, der den
Verzerrungsausgang von der ersten Verzerrungs schleife enthält, durchgeleitet
und von den Verstärkern 120, 122 isoliert
und von der Schottky-Diode 124 detektiert wird. Kurz gesagt
mißt die
Schottky-Diode die in dem an sie angelegten Signal enthaltene Energie, und
dieses Energiesignal wird an den Controller 90 geliefert
(durch nicht gezeigte Analog-Digital-Wandler).
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Der
Controller 90 arbeitet auf einer Prioritätsbasis
wie unten beschrieben und auf der Basis der an ihn angelegten Energieeingaben
und seine Programmprioritätsbasis
gibt ständig
und iterativ digitale Signalwerte an die D-A-Wandler aus. Die D-A-Wandler
konvertieren bei Empfang eines neuen digitalen Signalwerts ihre
digitalen Eingänge
in einen analogen Signalausgang zum Steuern der verschiedenen Phasen-
und Verstärkungselemente
der Schaltung, d.h., des Verstärkers 52 vor
dem Hilfsverstärker 54 und
den Verstärkungs-
und Phasenkorrekturschaltungen 60, 62, 66, 68 und 26, 28.
Da diese Schaltungen hinsichtlich Verstärkung und/oder Phase variieren,
besteht der Effekt darin, die Eingangs-Ausgangs-Beziehung vom Eingangssignal 20 zum
Ausgangssignal 18 für
die ganze Schaltungsanordnung zu linearisieren. Ausgeführt wird
dies wie oben beschrieben durch Hinzufügen von (vorverzerrenden) Verzerrungssignalen
zu dem Eingang des Hauptverstärkers,
so daß die
Gesamtreaktion am Ausgang des Hauptverstärkers bezüglich des Eingangssignals über Leitung 20 linear
ist.
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Im
Betrieb arbeitet der Controller 90 im wesentlichen in einer
Rückkopplungsschleifenumgebung.
Er justiert iterativ die variierenden Steuerelemente, mit denen
er verbunden ist, und bestimmt, ob die Justierung die Fehlerprodukte
wie etwa den Ausgang der ersten Verzerrungsschleife auf Leitung 140 oder
im Fehlerausgang der Gesamteinrichtung auf Leitung 80 verbessert,
keinen Effekt auf sie hat oder verschlechtert. Die Aufgabe besteht
darin, die Verzerrung am Ausgang des linearen Verstärkers 14 bei Erreichen
einer Null am Ausgang des Vergleichers 30 zu minimieren.
Bei der Durchführung
dieses Prozesses arbeitet der Controller unter Bezugnahme auf 2 dahingehend,
die höchste
Priorität
den Verstärkungs- und Phasensteuerschaltungen 26, 28 zu geben,
die bei einer Zykluszeit von etwa einer Millisekunde arbeiten, im
Gegensatz zu einer niedrigeren Priorität beim Steuern des Betriebs
der Verstärkungs-
und Phasenkorrekturschaltungen 60 und 62, die
etwa alle drei bis vier Millisekunden aktualisiert werden; und eine
niedrigste Priorität
der Justierung des Verstärkers 52 und
der Verstärkungs-
und Phasenkorrekturschaltungen 66 und 68, die
etwa alle 50 Millisekunden korrigiert werden. Der Steuerprozessor
kann beispielsweise ein von Motorola hergestellter Prozessor Modell
MC68HC11E9 sein.
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Dementsprechend
schaltet der Controller 90 bei Betrieb zwischen den verschiedenen
Korrekturschaltungen um, um die Korrekturausgangswerte ständig aufrechtzuerhalten
und zu aktualisieren. Wenn das System (unter Bezugnahme auf 2) gestartet
worden ist, prüft
es zuerst, ob die Verstärkungs-
und Phasenkorrekturschaltungen 26, 28 justiert
werden sollen. Diese Entscheidung kann beispielsweise auf einer
internen Taktmessung basieren, so daß diese Elemente jede Millisekunde
aktualisiert werden können.
Dies wird bei Schritt 200 getestet. Wenn die Elemente justiert
werden sollen, dann kann die Verstärkung bei Schritt 202 und
die Phase bei Schritt 204 justiert werden, wonach die Steuerung
zur Hauptschleife zurückkehrt.
Danach bestimmt das System, ob die Steuerspannungen zum Verstärkungsverstärker 52,
zur Verstärkungskorrekturschaltung 66 und
zur Verstärkungskorrekturschaltung 68 justiert
werden sollen. Wenn bei Schritt 206 die Entscheidung „ja" lautet, werden die Steuersignale
zu jedem der drei Elemente bei den Schritten 208, 210 und 214 nacheinander
justiert. Die Steuerung kehrt dann wieder zur Hauptschleife zurück. Schließlich prüft das System
bei 218, ob die die Verstärkungs- und Phasenkorrekturschaltungen 60 und 62 steuernden
Signale justiert werden sollen. Wenn die Verstärkung und die Phase justiert
werden sollen, justiert das System dann gegebenenfalls jene Elemente
bei 220 und 222, und die Steuerung kehrt zur Hauptschleife
zurück.
Der nächste
Schritt liest neue Detektorwerte an den Eingängen von Detektionselementen 86 und 124.
Dies ist bei Schritt 224 angezeigt.
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Bei
der bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung werden die Verstärkungs-
und Phasenkorrekturschaltungen 26 und 28 ausschließlich auf
der Basis des Fehlersignalwerts vom Detektor 86 justiert. Analog
werden auch das Verstärkungselement 52 und
die Verstärkungs- und Phasenkorrekturschaltungen 86 und 88 auf
der Basis lediglich des Signalpegels des Detektors 86 bestimmt.
Schließlich
werden die Verstärkungs-
und Phasenkorrekturschaltungen 60 und 62 auf der
Basis lediglich der Detektorausgangsmessungen des Detektors 124 justiert.
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Additionen,
Subtraktionen und andere Modifikationen der beschriebenen und bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung ergeben sich für
den Fachmann auf diesem Gebiet. Der Schutzbereich der Erfindung
wird durch die folgenden Ansprüche
definiert.