FI82333B - Radiosaendares hoegfrekvensfoerstaerkare. - Google Patents

Description

2 82333

Radiolähettimen suurtaajuusvahvistin

Keksinnön kohteena on radiolähettimen suurtaajuusvahvistin, jossa on vahvistinaste, jonka vahvistus on au-5 tomaattisesti säädettävissä joltakin myöhemmältä vahvis-tinasteelta tai suurtaajuusvahvistimen ulostulosta kytketyllä vahvistuksensäätötakaisinkytkennällä.

Monissa radiolähettimissä käytetään automaattista tehonsäätöä radiolähettimen lähetystehon pitämiseksi va-10 kiona erilaisista lähetystehoon vaikuttavista tekijöistä riippumatta. Lisäksi erityisesti matkapuhelinjärjestelmissä on matkapuhelimen lähetystehon oltava valittavissa kulloisenkin yhteyden mukaan esimerkiksi matkapuhelimen kiinteältä tukiasemalta lähettävän informaation mukaisesti.

15 Aikaisemmin on lähetystehonsäädössä käytetty jos sakin lähettimen vahvistinasteessa sarjatransistoria, joka todellisesta lähetystehosta riippuvalla tavalla säätää vahvistintransistorin läpi kulkevaa virtaa. Tällaisen lä-hetystehonsäädön ongelmana on, että sarjatransistori ku-20 luttaa huomattavasti ylimääräistä virtaa, mikä osaltaan huonontaa lähettimen hyötysuhdetta ja lyhentää akkukäyt-töisten lähettimien latausväliä.

Toinen tunnettuihin suurtaajuusvahvistimiin liittyvä ongelma on, että tehonsäätö saattaa vaikuttaa lähet-25 timen taajuusstabiilisuuteen muuttamalla vahvistinasteiden edelle kytketyn modulaattorin tai jänniteohjatun oskillaattorin (VCO) kuormitusimpedanssia ja sitä kautta taajuutta. Tämän ongelman poistamiseksi on aikaisemmin pyritty lisäämään vahvistinasteiden ja VCO:n välistä erotusta 30 niiden väliin kytketyillä vaimentimilla.

Keksinnön päämääränä on aikaansaada lähettimen automaattinen lähetystehonsäätö, jolla on pieni virrankulu-tus ja jolla estetään lähettimen kuormituksen vaihtelun näkyminen lähettimen taajuudessa.

35 Tämä saavutetaan johdannossa esitetyn tyyppisellä 2 82333 radiolähettimen suurtaajuusvahvistimella, jolle on tunnusomaista, että vahvistinaste käsittää kaksihilaisen kanava-transistorin, jonka ensimmäinen hila muodostaa signaalisi-sääntulon ja jonka toinen hila muodostaa vahvistuksensää-5 tösisääntulon, johon mainittu takaisinkytkentä on kytketty, ja että transistorin toimintapiste on asetettu biasoi-malla ensimmäinen hila.

Koska kanavatransistorin hilaohjaus on lähes puhdas jänniteohjaus ja hilavirta on mitättömän pieni, kanava-10 transistorin vahvistuksensäätö ei kuluta käytännöllisesti katsoen lainkaan tehoa. Toisaalta kanavatransistorin hilojen välillä ja vastaavasti kanavatransistorin ulostulo-elektrodien ja hilojen välillä on hyvin suuri erotus, joten toiselle hilalle syötetyn säätösignaalin vaihtelut ja 15 toisaalta transistorin lähtökuormituksen vaihtelut eivät näy ensimmäisellä hilalla, jolle sisääntulosignaali johdetaan, eivätkä muuta transistorin toimintapistettä, joka on asetettu tältä hilalta. Siten vahvistinasteen tehonsää-tö ei vaikuta etuasteen edellä olevan jänniteohjatun os-20 killaattorin taajuuteen ja välissä olevat vaimentimet voidaan jättää pois.

Vahvistinasteen virrankulutus voidaan minimoida asettamalla kanavatransistorin toimintapiste siten, että transistori on oleellisesti johtamattomassa tilassa, kun 25 ensimmäiselle hilalle ei syötetä suurtaajuussignaalia.

Keksintöä selitetään seuraavassa yksityiskohtaisemmin esimerkinomaisen suoritusmuodon avulla viitaten oheiseen kuvioon 1, joka esittää erään keksinnön mukaisen suurtaajuusvahvistimen kytkentäkaavion.

30 Kuviossa 1 keksinnön mukainen vahvistinaste on ra diolähettimen suurtaajuusvahvistimen etuaste. Suurtaajuusvahvistimen muita vahvistinasteita kuvataan yleisesti lohkolla 3. Jänniteohjattu oskillaattori VCO, lohko 1, syöttää suurtaajuisen moduloidun signaalin suodattimen 2 kaut-35 ta keksinnön mukaiselle suurtaajuusvahvistimelle. Tehovah- 3 82333 vistin 3 puolestaan syöttää vahvistetun signaalin lähetys-antennille ANT joko suoraan tai esim. suodatinasteiden kautta.

Suurtaajuusvahvistimen etuasteen muodostaa kaksihi-5 lainen kanavatransistori Ql, esimerkiksi tyyppiä BF 998. Transistorin hila G1 on kiinteästi biasoitu käyttöjännitteen +Vcc ja maan väliin kytketyllä jänniteenjakajalla, jonka vastukset R4 ja R5 muodostavat. Vastukset R4 ja R5 asettavat transistorin Ql toimintapisteen edullisesti si-10 ten, että transistori Ql on oleellisesti johtamattomassa tilassa, kun hilalle G1 ei syötetä vahvistettavaa signaalia. Signaalin syöttäminen hilalle G1 aiheuttaa etuasteen toimimisen A-, B- tai C-vahvistinluokassa transistorin Ql biasoinnista riippuen.

15 Etuasteen sisääntuloimpedanssin määrää vastus R3, joka on kytketty etuasteen signaalisisääntulon ja maan väliin ennen kytkentäkondensaattoria C3. Vastuksella R3 on edullisesti suhteellisen pieni arvo, esim. 1 kO.

Vastaavasti etuasteen ulostuloimpedanssin määrää 20 vastus R8, joka on kytketty etuasteen ulostulon ja maan väliin kytkentäkondensaattorin C7 jälkeen. Vastuksella R8 on edullisesti melko pieni arvo, esim. 5 kfi, jolloin sen rinnalla olevan kanavatransistorin hyvin suuren ulostuloimpedanssin vaihtelut eivät vaikuta etuasteen ulostuloim-25 pedanssiin. Vahvistinasteen sisääntulo ja ulostulosovltuk-set voidaan näin sovittaa laajakaistaisiksi vastuksilla R3 ja R8.

Kanavatransistorin Ql vahvistusta säädetään toiselle hilalle G2 jännitteenjakajan Rl ja R2 kautta syötetyl-30 lä tasaj ännitetyyppisellä säätöjännitteellä TPS. Hila G2 on lisäksi kytketty kondensaattorin C5 kautta maahan. Säätö jännitteen kasvaminen lisää ja pieneneminen vastaavasti vähentää etuasteen vahvistusta. Kun transistorin Ql lähde-elektrodi on kuvion 1 mukaisesti kytketty vastuksen R7 ja 35 kondensaattorin C4 rinnankytkennällä maahan, saavutetaan 4 82333 n. 20 dB vahvistuksensäätöalue. Jos lähde-elektrodi kuviossa 1 katkoviivalla esitetyllä tavalla biasoidaan käyttöjännitteen Vcc ja lähde-elektrodin väliin kytketyllä vastuksella R14, säätöalue kasvaa 40 dB:iin mutta myös 5 virrankulutus kasvaa huomattavasti.

Säätösignaali TPS muodostetaan vahvistuksensäätö-takaisinkytkennällä, joka kytketään joltakin seuraavalta vahvistinasteelta tai koko suurtaajuusvahvistimen ulostulosta hilalle G2. Kuvion 1 suoritusmuodossa suurtaajuus-10 vahvistimen 3 ulostulosignaali kulkee muuntajan Tl kelan LI6 (mikroliuskakuvio) kautta, jolloin muuntajan toiseen kelaan L15 (mikroliuskakuvio) indusoituu vahvistimen 3 ulostulosignaalin voimakkuuteen verrannollinen signaali, joka puoliaaltotasasuunnataan diodeilla D10 ja Dll. Sig-15 naalin positiiviset puolijaksot vahvistetaan vahvistimella AI ja syötetään integroivan vahvistimen A2 invertoivaan sisääntuloon. Vahvistimen A2 ei-invertoivaan sisääntuloon syötetään lähettimen muista osista lähetystehon asetussig-naalina tasajännite TPS. Mikäli vahvistimen A2 invertoi-20 vassa sisääntulossa olevan puoliaaltotasasuunnatun signaalin TPF keskimääräinen taso on suurempi tai pienempi kuin jännite TPC, vahvistin A2 vastaavasti pienentää tai kasvattaa säätöjännitettä TPS tämän eron verran. Säätöjännitteen TPS muuttaminen puolestaan muuttaa transistorin TRI 25 vahvistusta suuntaan, joka pienentää signaalien TPC ja TPF välistä eroa. Keksinnön mukainen säätö on siten jatkuva pyrkien pitämään lähetystehon yhtä suurena kuin lähetys-tehon asetusarvo.

Asetussignaalin TPC voi synnyttää esim. lähetinvas-30 taanottimen valvontalogiikka esim. valitun kanavan perusteella tai matkapuhelinverkoissa valvontatietokoneelta vastaanotetun informaation mukaisesti.

Edellä esitettyä takaisinkytkentätapaa ei ole tarkoitettu rajoittamaan keksintöä. Käytännössä säätösignaa-35 Iin TPS synnyttäminen voidaan suorittaa hyvin monella 5 82333 vaihtoehtoisella tavalla, myös digitaalisesti.

Kuvio ja siihen liittyvä selitys on muutoinkin tarkoitettu vain havainnollistamaan keksintöä. Keksinnön mukainen vahvistuksensäätö voi vaihtoehtoisesti olla muussa 5 kuin vahvistimen etuasteen sijasta jossakin muussa vahvis-tinasteessa. Vastaavasti voi vahvistimen etuaste fyysisesti sijaita muista vahvistinasteista erillään lähellä VCO:-ta, ilman että kuitenkaan poiketaan keksinnön ajatuksesta. Yksityiskohdiltaan keksintö voikin vaihdella oheisten pa-10 tenttivaatimusten puitteissa.

Claims (8)

1. Radiolähettimen suurtaajuusvahvistin, jossa vah-vistinaste, jonka vahvistus on automaattisesti säädettä-5 vissä joltakin myöhemmältä vahvistinasteelta tai suurtaa-juusvahvistimen ulostulosta kytketyllä vahvistuksensäätö-takaisinkytkennällä (L15, L16, D10, Dll, AI, A2), tunnettu siitä, että vahvistinaste käsittää kaksihilai-sen kanavatransistorin (Ql), jonka ensimmäinen hila (Gl) 10 muodostaa signaalisisääntulon ja jonka toinen hila (G2) muodostaa vahvistuksensäätösisääntulon, johon mainittu takaisinkytkentä (L15, L16, D10, Dll, AI, A2) on kytketty, ja että transistorin (Ql) toimintapiste on asetettu bia-soimalla ensimmäinen hila (Gl).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen suurtaajuusvah vistin, tunnettu siitä, että kanavatransistori (Ql) on biasoitu olemaan oleellisesti johtamattomassa tilassa, kun ensimmäiselle hilalle ei (Gl) syötetä signaalia.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen suurtaa juusvahvistin, tunnettu siitä, että vahvistuksen-säätötakaisinkytkentä käsittää vertailuvälineen (A2), jonka toiseen sisääntuloon on kytketty todelliseen lähetys-tehoon verrannollinen takaisinkytkentäsignaali (TPF) ja 25 jonka toiseen sisääntuloon on kytketty lähetystehon ase-tusarvosignaali (TPC), niiden välisestä erotuksesta riippuvan säätösignaalin (TPS) muodostamiseksi.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen suurtaajuusvahvistin, tunnettu siitä, että vertai luväli ne on 30 integroiva operaatiovahvistin, jonka invertoivaan sisääntuloon on kytketty takaisinkytkentäsignaali (TPF) ja jonka ei-invertoivaan sisääntuloon on kytketty lähetystehon ase-tussignaali (TPC).

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen suurtaajuusvah-35 vistin, tunnettu siitä, että takaisinkytkentäsig- 7 82333 naali on suurtaajuusvahvistimen ulostulosignaalista johdettu, puoliaaltotasasuunnattu signaali (TPF).

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen suurtaajuusvahvistin, tunnettu siitä, että kana- 5 vatransistorin (Ql) lähde-elektrodi on kytketty sarjavas-tuksen (R14) kautta käyttöjännitteeseen.

6 82333

7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen suurtaajuusvahvistin, tunnettu siitä, että vah-vistinaste on suurtaajuusvahvistimen etuaste, joka on kyt- 10 ketty jänniteohjatun oskillaattorin (1) ja muiden vahvis-tinasteiden (3) väliin.

8 82333