FI85316C - Koppling foer utvidgning av effektomraodet hos en saendare. - Google Patents

Description

1 85316

Kytkentä lähettimen tehoalueen laajentamiseksi

Keksintö kohdistuu kytkentään, jolla ohjatun yksi tai useam-5 piasteisen vahvistimen käsittävässä lähettimessä voidaan muodostaa ainakin kaksi tehonsäätöaluetta.

Radiopuhelimen lähettimessä käytetään yleisesti C-luokan vahvistimia, joille on tyypillistä hyvä hyötysuhde, 60-80 %, 10 suurilla tehotasoilla. Vahvistimen voimakkaan epälineaarisuuden vuoksi on hankala toteuttaa hallittu tehonsäätö pienillä tehotasoilla ja lisäksi pieniä tehoja käytettäessä vahvistimen hyötysuhde pienenee. Tämä ei haittaa silloin, kun on kyseessä järjestelmä (tai käyttöpaikka), jossa kaik-15 kein pienimpiä lähetystehoja ei tarvitse lainkaan käyttää.

Tilanne on toinen esim. ensi vuosikymmenen alussa käynnistyvässä Euroopan laajuisessa gsm-järjestelmässä, jossa tulee olemaan käytössä hyvin pieniä tehotasoja. Mikäli puhelinta aiotaan käyttää lentokoneessa, joudutaan itse lentokoneen 20 elektroniikkaan aiheutuvien mahdollisten häiriöiden estämiseksi käyttämään todennäköisesti erittäin pieniä tehotasoja.

Tyypillinen gsm-radiopuhelimen lähettimen periaatteellinen 25 lohkokaavio on esitetty kuvassa 1. Lohkokaaviossa on esitetty vain toiminnan ymmärtämiselle välttämättömät lohkot. Lähetettävä signaali tulee esim. kolmiportaisen C-luokan vahvistimen 1 tuloon RFin. Vahvistimen 1 vahvistusta ohjaa vertailuvahvistin 3, jonka anto suodatetaan ennen vientiä 30 tehovahvistimeen 1. Vertailuvahvistimen 3 tulosignaalit ovat tehoanturilta 2 saatava jännite, joka on verrannollinen tehovahvistimen 1 lähtöjännitteeseen RFout sekä puhelimen logiikkaosalta saatava ohjausjännite TXC1. Nämä lohkot 1, 2 ja 3 muodostavat säätösilmukan, joka pyrkii säätymään ti-35 laan, jossa tehoanturilta 2 saatava jännite ja radiopuhelimen logiikkaosilta saatava ohjausjännite TXC1 ovat yhtäsuuria .

2 85316 Tällä tunnetulla menetelmällä voidaan saada aikaan tehonsäätöalue, joka ulottuu esim. +13 dBm:stä +33 dBm:ään. Haluttaessa laajempaa tehonsäätöaluetta törmätään vaikeuksiin: tehoanturin dynamiikka-alueen kapeus ja epälineaarisuus sekä 5 C-luokassa toimivan tehovahvistimen huono säädettävyys tekevät tehotason laajentamisen vaikeaksi.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on saada aikaan menetelmä, jolla käytettäessä tunnettua tehovahvistinkytkentää 10 voidaan tehonsäätöaluetta merkittävästi laajentaa.

Tämä saavutetaan siten, että tehovahvistimen kanssa sarjaan sen jälkeen on kytketty ohjattava kytkin, joka ollessaan ensimmäisessä tilassa ei oleellisesti vaimenna lähettimen 15 lähdössä saatavaa tehovahvistimelta tulevaa radiotaajuussig-naalin tehoa (rf-tehoa), jolloin muodostuu ensimmäinen lähettimen tehonsäätöalue, mutta ollessaan toisessa tilassa ohjaa osan tehovahvistimelta tulevasta rf-tehosta kulutettavaksi resistiivisessä elimessä ja päästää osan tehosta 20 lähettimen lähtöön, jolloin muodostuu toinen tehonsäätöalue.

Keksinnön mukaisesti lähettimen ollessa toiminnassa voidaan osa tehovahvistimen antamasta rf-tehosta ohjata sivuun ja kuluttaa resistiivisessä elimessä, esim. vastuksessa ja 25 loppuosa ohjataan lähettimen lähtöön ohjattavaksi edelleen antennille. Mikäli tehovahvistimen säätöaluetta merkitään P...Pmax, on tämä se säätöalue lähettimen lähdössä, joka saadaan, kun tehoa ei ohjata sivuun. Mikäli kytkimellä ohjataan osa tehosta sivuun, saadaan uudeksi säätöalueeksi 30 lähettimen lähdössä (P... Pmax) - Pe, jossa Pe on sivuun ohjattu teho. Tällä tavalla saadaan kaksi tehonsäätöaluetta, jotka voivat osin peittää toisensa tai rajoittua toisiinsa.

Keksintöä selostetaan seuraavassa tarkemmin viittamalla 35 oheisiin kuviin, joissa kuva 1 esittää periaatteellista lohkokaaviota tyypillisestä gsm-radiopuhelimen lähettimestä, ja li 3 35316 kuva 2 esittää periaatteellista lohkokaaviota keksinnön mukaisesta kytkennästä.

Kuvassa 1 esitettyä tekniikan tason mukaista gsm-radiopuhe-5 limen lähettimen toimintaa on selostettu jo edellä. Tällä kytkennällä voidaan, kuten edellä mainittiin, tehonsäätöalu-eeksi lähettimen 1 lähdössä RFout saada P...Pmax. Oletetaan, että tämä tehonsäätöalue olisi käytännössä +13 dBm...+33 dBm. Kuvan 2 esittämässä keksinnön mukaisessa 10 kytkennässä on tehovahvistimen 1 jälkeen ja sarjaan sen kanssa kytketty PIN-diodikytkin 4, jota ohjataan radiopuhelimen ohjauslogiikalta saatavalla ohjausjännitteellä TXA. PIN-diodikytkimenä 4 voidaan käyttää tunnettuja rakenteita, kuten esim. kahdesta PIN-diodista ja neljännesaallon pitui-15 sesta siirtolinjasta tehtyä kytkintä. Kytkimen porttiin 3 tuodaan ohjausjännite TXA ja samaan porttiin on liitetty erotuskondensaattorin C kautta maadoitusresistanssi Rl.

Kun halutaan lähettimen toimivan tehoalueella esim.

+13 dBm...+33 dBm, on logiikalta tuleva ohjausjännite TXA 20 nollatilassa ja kytkimen 4 diodien kautta ei kulje virtaa. Tällöin tehovahvistimen tuottama rf-teho siirtyy kytkimen siirtolinjän kautta lähettimen lähtöön RFout. Ohjaamalla tehovahvistinta logiikalta saatavalla ohjausjännitteellä TXC1 voidaan lähtötehoa säätää edellä mainitussa alueessa.

25

Mikäli halutaan käyttää alempaa tehonsäätöaluetta, ohjaa radiopuhelimen ohjauslogiikka signaalin TXA ykköstilaan (esim. +5 V ). Tällöin PIN-diodikytkimen diodien kautta kulkee virta ja kytkimen tila muuttuu. Kytkimen siirtolinjän 30 RFout-liittimen puoleinen pää oikosulkeutuu. Tällöin teho-vahvistimen 1 puoleisesta päästä katsottuna siirtolinja näyttää avoimelta ja suuri osa lähettimen tehosta ohjautuu tässä päässä olevan PIN-diodin kautta resistanssiin Rl. Jos PIN-diodikytkimen vaimennus tässä tilassa portista 1 port-35 tiin 2 on esim. 20 dB, saadaan alemmaksi tehonsäätöalueeksi (+13 dB...+33 dB) - 20 dB eli -7dB...+13 dB. Tässä tehonsää-töalueessa tehoa säädetään samoin kuin ensimmäisessä alueessa tehovahvistinta 1 ohjaamalla.

4 85316

Keksinnön mukaisella kytkennällä on etuna, että se tekee mahdolliseksi tehoalueen laajentamisen yksinkertaisella ja halvalla tavalla. Lähettimen tehoanturilta ei vaadita laajaa dynamiikka-aluetta, riittää että se kattaa alueen P...Pmax.

5 Kytkennässä tarvitaan vain yksi analoginen ohjausjännite TXC1. Tehonsäätöaluetta voidaan laajentaa lisää käyttämällä kytkimen jälkeen useampiasteista PIN-diodivaimenninta, mikäli teho tässä pisteessä sallii sen käytön. Käytännössä käsipuhelinteholla riittää yksi kytkin, jonka jälkeen voi-10 daan sijoittaa panna säädettävä vahvistin. Patenttivaatimusten suojapiirin puitteissa piirin käytännön toteutus voi olla hyvinkin erilainen kuin edellä esitetty. Tehovah-vistin voi olla erityyppinen kuin edellä kuvattu ja PIN-diodikytkin voidaan toteuttaa monin eri tavoin.

Claims (6)

1. Kytkentä radiopuhelimen lähettimen tehonsäätöalueen laajentamiseksi, kun radiotaajuinen signaali vahvistetaan säädettävässä yksi- tai useampiasteisessa tehovahvistimessa, 5 tunnettu siitä, että tehovahvistimen (1) kanssa sarjaan sen jälkeen on kytketty ohjattava kytkin (4), joka ollessaan ensimmäisessä tilassa ei oleellisesti vaimenna lähettimen lähdössä (RFout) saatavaa tehovahvistimelta (1) tulevaa rf-tehoa, jolloin muodostuu ensimmäinen lähettimen 10 tehonsäätöalue, mutta ollessaan toisessa tilassa ohjaa osan tehovahvistimelta (1) tulevasta rf-tehosta kulutettavaksi resistiivisessä elimessä (Rl) ja päästää osan tehosta lähettimen lähtöön (RFout), jolloin muodostuu toinen tehonsäätöalue. 15

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kytkentä, tunnettu siitä, että ohjattava kytkin (4) on PIN-diodikyt-kin.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen kytkentä, tun nettu siitä, että kytkin (4) muodostuu kahdesta PIN-diodista ja neljännesaallon mittaisesta siirtolinjasta.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kytkentä, t u n - 25. e t t u siitä, että kytkimen (4) tilaa ohjaa radiopuhelimen logiikkapiiri.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kytkentä, tunnettu siitä, että ohjattavan kytkimen (4) jälkeen on 30 kytketty usempiasteinen PIN-diodivaimennin tai säädettävä vahvistin, jolloin voidaan muodostaa useampia lähettimen tehonsäätöalueita.

5 85316

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kytkentä, t u n - 35. e t t u siitä, että kytkentää käytetään digitaalisen radiopuhelimen lähettimessä. 6 85316