FI85547B

FI85547B - Method for regulating the transmission power of a radio telephone

Info

Publication number: FI85547B
Application number: FI902947A
Authority: FI
Inventors: Arto Seppaenen; Petteri Vanhanen
Original assignee: Nokia Mobile Phones Ltd
Priority date: 1990-06-12
Filing date: 1990-06-12
Publication date: 1992-01-15
Also published as: FI902947A0; FI85547C; FI902947A7

Description

1 855471 85547

Radiopuhelimen lähettimen tehonsäätömenetelmä -Förfarande för att reglera sändareffekt av en radiotelefon 5 Keksintö koskee menetelmää, jolla voidaan säätää radiopuhelimen lähtötehoa ilman, että muutetaan lähettimen vahvis-tinasteiden käyttöjännitteitä.The invention relates to a method for controlling the output power of a radiotelephone without changing the operating voltages of the amplifier stages of the transmitter.

Tyypillisesti radiopuhelimen lähettimessä lähetettävä sig-10 naali viedään sekoittajaan, jossa se sekoitetaan siirto-oskillaattori taajuuden kanssa. Näin saatu lähtötaajuinen lähete viedään useampiasteiseen tehovahvistimeen, jossa se vahvistetaan haluttuun tehotasoon ja lähetetään lopuksi antennin kautta radiotielle. Tehovahvistimen lähtötehoa 15 ohjataan tavallisesti muuttamalla sen käyttöjännitteitä.Typically, the sig-10 signal transmitted at the radiotelephone transmitter is fed to a mixer where it is mixed with the transmission oscillator frequency. The output frequency transmission thus obtained is fed to a multi-stage power amplifier, where it is amplified to the desired power level and finally transmitted via an antenna to the radio path. The output power 15 of a power amplifier is usually controlled by changing its operating voltages.

Ohjaus saadaan esim. siten, että vahvistimen lähtöön kytketyltä suuntakytkimeltä saadaan lähtötehoon verrannollinen jännite, joka viedään vertailuelimelle, jonka toisena tulona on referenssijännite. Vertailuelimen lähtöjännite ohjaa 20 vahvistinta ja referenssijännitettä muuttamalla saadaan aikaan eri tehotasoja.The control is obtained, for example, by obtaining from the directional switch connected to the output of the amplifier a voltage proportional to the output power, which is applied to a reference element, the second input of which is the reference voltage. The output voltage of the reference element controls 20 amplifiers, and changing the reference voltage provides different power levels.

Tehonsäätö voidaan myös toteuttaa käyttämällä vaimenninta, ^ kuten patenttijulkaisun US-4 392 245 mukaisessa kytkennässä.Power control can also be implemented using an attenuator, such as in a circuit according to U.S. Pat. No. 4,392,245.

25 Siinä tehovahvistimen eteen on kytketty ohjattava vaimennin tai tehonsäädin, esim. PIN-diodi, jonka vaimennusta ohjataan suuntakytkimeltä saatavan jännitteen ja referenssijännitteen mukaan. Vahvistimella on kiinteä käyttöjännite ja lähtötehoa ohjataan pelkästään muuttamalla vahvistimen tulojänni-30 tettä vaimentimen vaimennussuhteen mukaan.25 It has a controllable attenuator or power regulator connected to the front of the power amplifier, eg a PIN diode, the attenuation of which is controlled according to the voltage from the directional switch and the reference voltage. The amplifier has a fixed operating voltage and the output power is controlled only by changing the input voltage-30 of the amplifier according to the attenuation ratio of the attenuator.

Mainitut menetelmät soveltuvat käytettäväksi hyvin silloin, kun on kysymys analogiasignaaleista. Ongelma syntyy sovelsi.’ lettaessa näitä ratkaisuja digitaalisignaaleille ja tällai- 35 nen on tilanne esimerkiksi dual mode -puhelimissa, jotka .·. on tarkoitettu toiminaan sekä analogia- että digitaalimoo- ] dissa. Tällainen puhelin voitaisiin luonnollisesti rakentaa niin, että analogia- ja digitaalisignaalit käsiteltäisiin 2 85547 omissa vahvistimissaan, mutta se on epätaloudellinen ja kokoa lisäävä ratkaisu. Sovellettaessa analogiapuhelimiin tarkoitettuja tehonsäätömenetelmiä digitaalipuhelimiin on vaikeutena, ettei lähetinketju pysy lineaarisena, kun käyt-5 töjännitteitä muutetaan ja lähetinketjun tulotaso pysyy vakiona. Keksinnön tavoitteena on poistaa edellä mainitut haitat ja aikaansaada vahvistimen säätötapa, joka soveltuu käytettäväksi sekä analogia- että digitaalimoodissa. Keksinnön toisena tavoitteena on saada aikaan säätötapa, 10 joka mahdollistaa yksinkertaisen rakenteen ja mahdollisimman vähäisen komponenttimäärän käytön.Said methods are well suited for use in the case of analog signals. The problem arises when applying these solutions to digital signals, and this is the case, for example, with dual mode telephones, which. ·. is intended to operate in both analog and digital modes. Such a telephone could, of course, be constructed to process analog and digital signals in its 2,85547 in-house amplifiers, but it is an uneconomical and size-increasing solution. When applying power control methods to analog telephones to digital telephones, the difficulty is that the transmitter chain does not remain linear when the operating voltages are changed and the input level of the transmitter chain remains constant. The object of the invention is to eliminate the above-mentioned disadvantages and to provide an amplifier control method which is suitable for use in both analog and digital modes. Another object of the invention is to provide a control method which allows the use of a simple structure and the smallest possible number of components.

Asetetut tavoitteet saavutetaan keksinnön mukaisesti siten, että siirto-oskillaattorin ja sekoittajan väliin on järjes-15 tetty ohjattava vaimennin, jonka vaimennuksen muutos aiheuttaa muutoksen sekoittajalle menevän siirto-oskillaattorilta saatavan signaalin amplitudissa, jolloin sekoitustuloksena saatavan lähetteen teho ja tehovahvistimen lähtöteho muuttuu.The set objects are achieved according to the invention by arranging a controllable attenuator between the transmission oscillator and the mixer, the attenuation of which causes a change in the amplitude of the signal from the transmission oscillator to the mixer, thereby changing the transmission power and the power amplifier output.

2020

Menetelmän mukaisesti siirto-oskillaattorilta tuleva signaa li. li, jonka taajuus on viedään ohjattavan vaimentimen • * kautta sekoittajaan. Käytetään ylössekoitusta ja siirto- • · oskillaattoritaajuus sekoitetaan lähetettävään signaaliin, 25 jonka taajuus on fI# Sekoittimen lähtösignaalin taajuudeksi saadaan fTx - fj + fLo. Tämän signaalin amplitudia voidaan säätää säätämällä siirto-oskillaattorisignaalin fLQ amplitudia. Kun nyt tämä signaali viedään vahvistimeen, jonka vahvistus on vakio, muuttuu sen lähtöteho signaalin fL0 30 amplitudin muuttuessa. Tämä on keksinnön perusoivallus. Ohjattavaa vaimenninta säädetään tasajännitteellä, joka muodostetaan samantyypisessä piirissä, jolla säädetään - · tekniikan tason mukaisessa tehonsäätömenetelmässä vahvistin- ta. Piirissä vertailuelimelle tuodaan jännite, joka on 35 verrannollinen vahvistimen jälkeen kytketyltä tehoanturilta, ·. : esim. suuntakytkimeltä, saatavaan tehoon, sekä referenssi- tasajännite. Piirin lähtöjännite, joka on siis vaimentimen ohjausjännite, säätyy sellaiseksi, että piirin tulojännit- 3 85547 teet ovat yhtä suuret. Referenssijännitettä muuttamalla voidaan näin ollen muuttaa vahvistimen tehoa ja siis radiopuhelimen lähtötehoa.According to the method, the signal from the transfer oscillator li. li, the frequency of which is fed through a controllable attenuator • * to the mixer. Upmixing is used and the transmission • · oscillator frequency is mixed with the transmitted signal, the frequency of which is fI # The frequency of the mixer output signal is fTx - fj + fLo. The amplitude of this signal can be adjusted by adjusting the amplitude of the transfer oscillator signal fLQ. Now, when this signal is applied to an amplifier whose gain is constant, its output power changes as the amplitude of the signal fL0 30 changes. This is the basic idea of the invention. The controllable attenuator is regulated by a direct voltage generated in a circuit of the same type as the control of the amplifier in the prior art power control method. The circuit supplies a voltage to the reference element 35 proportional to the power sensor connected downstream of the amplifier,. : eg from the direction switch, to the available power, and the reference DC voltage. The output voltage of the circuit, which is thus the control voltage of the attenuator, is adjusted so that the input voltages of the circuit are 3 85547 equal. Thus, by changing the reference voltage, the power of the amplifier and thus the output power of the radiotelephone can be changed.

5 Keksintöä selostetaan seuraavasssa yksityiskohtaisemmin viitaten oheiseen kuvaan, joka esittää kaaviona radiopuhelimen lähettimen tehoastetta. Vain keksinnön ymmärtämisen kannalta oleelliset lohkot on merkitty.The invention will now be described in more detail with reference to the accompanying figure, which shows diagrammatically the power level of a radiotelephone transmitter. Only the blocks relevant to the understanding of the invention are marked.

10 Lähetettävä signaali, jonka taajuus on fj, tuodaan sekoittajaan 1, jossa se sekoitetaan siirto-oskillaattorilta 7 saatavan taajuuden fLo kanssa ja tuloksena saadaan taajuus fTx = fj + fLO· Käytetään ylössekoitusta. Lähetettävä signaali, jonka taajuus on nyt lähetystaajuus fTx, viedään 15 kolmiasteiseen tehovahvistimeen 2, jonka käyttöjännite on vakio, ja lopuksi haluttuun lähtötehoon Pout vahvistettuna dupleksisuodattimen 4 kautta antennille. Tehoanturilta 3, joka voi olla suuntakytkin, saadaan vahvistimen 2 lähtötehoon verrannollinen tasajännite Vs, joka viedään vertai-20 luelimen 5 toiseen tuloon. Vertailuelimen toiseen tuloon tuodaan referenssijännite Vref, jonka arvo voidaan saada esim. puhelimen logiikalta. Vertailuelimen 5 lähtöjännite *·[·_ ohjaa säädettävän vaimentimen 6 vaimennusta. Vaimennin 6 vaimentaa siirto-oskillaattorilta saatavan fL0-taajuisen ; : 25 signaalin amplitudia. Elimet 1, 2, 3, 5 ja 6 muodostavat säätösilmukan, joka on tasapainotilassa silloin, kun jännitteet Vref ja Vs ovat yhtä suuret.10 The signal to be transmitted, the frequency of which is fj, is fed to the mixer 1, where it is mixed with the frequency fLo obtained from the transfer oscillator 7, and the frequency fTx = fj + fLO is obtained. The signal to be transmitted, the frequency of which is now the transmission frequency fTx, is applied to a three-stage power amplifier 2 with a constant operating voltage and finally to the desired output power Pout amplified via a duplex filter 4 to the antenna. From the power sensor 3, which can be a directional switch, a direct voltage Vs proportional to the output power of the amplifier 2 is obtained, which is applied to the second input of the comparator 20. A reference voltage Vref is applied to the second input of the comparator, the value of which can be obtained, for example, from the logic of the telephone. The output voltage of the reference element 5 * · [· _ controls the damping of the adjustable damper 6. Attenuator 6 attenuates the fL0 frequency from the transfer oscillator; : 25 signal amplitude. Elements 1, 2, 3, 5 and 6 form a control loop which is in equilibrium when the voltages Vref and Vs are equal.

Jos halutaan nostaa lähetystehoa, nostetaan vertailujännit-30 tettä, jolloin vertailuelimen 5 lähtöjännite muuttuu ja pienentää vaimentimen 6 vaimennusta, minkä seurauksena sekoittimeen 1 oskillaattorilta 7 menevän signaalin amplitudi kasvaa ja vahvistimeen 2 tulevan radiotaajuisen fTx signaalin amplitudi kasvaa, joten vahvistimen lähtöteho *...· 35 nousee. Saavutetaan näin uusi tehotaso, jossa jännitteetIf it is desired to increase the transmission power, the reference voltage is increased, whereby the output voltage of the comparator 5 changes and decreases the attenuation of the attenuator 6, increasing the amplitude of the signal from the oscillator 7 and the amplitude of the radio frequency fTx signal to the amplifier 2. 35 rises. This achieves a new power level with voltages

Vref ja Vs ovat yhtä suuret. Vastaavalla tavalla pienenne- ____ tään referenssijännitettä Vref haluttaessa matalampaa läh- tösignaalin Tx tehotasoa.Vref and Vs are equal. Correspondingly, the reference voltage Vref is reduced ____ if a lower power level of the output signal Tx is desired.

4 855474,85547

Keksinnön mukainen menetelmä sopii käytettäväksi lähettimis-sä, joissa käytetään siirto-oskillaattoria ja ylössekoitus-ta, ja se mahdollistaa samanlaisen tehonsäädön sekä analogia että digitaalisignaaleille, jolloin tehonsäätömenetelmää 5 voidaan käyttää dual mode -puhelimissa. Rakenne on melko yksinkertainen ja tarvittava komponenttimäärä on pieni. Säätöelimelle 6 asetettava ainoa vaatimus on, että sen keskeismodulaatio on pieni ja pysyy pienenä koko säätöalu-eella. Sopiva vaimennin on esim. PIN-diodivaimennin, mutta 10 voidaan hyvin käyttää myös sopivaa FET-transistorikytkentää.The method according to the invention is suitable for use in transmitters using a transmission oscillator and an upmix, and it enables similar power control for both analog and digital signals, whereby the power control method 5 can be used in dual mode telephones. The structure is quite simple and the number of components required is small. The only requirement for the control element 6 is that its central modulation is small and remains small over the entire control range. A suitable attenuator is, for example, a PIN diode attenuator, but a suitable FET transistor connection can also be used.

li • * ·li • * ·

Claims

5,85547

A method for controlling the output power of a power amplifier (2) in a radiotelephone transmitter, wherein the radio signal is transmitted before the power amplifier to a transmission frequency (fTx) using 5 mixers (1) and a transmission oscillator (7), characterized in that between the transmission oscillator (7) and the mixer (1) provided a controllable attenuator (6), the change in attenuation of which causes a change in the amplitude of the signal from the transmission oscillator to the mixer (1), whereby the power of the transmission resulting from the mixing and the output power of the power amplifier (2) change.

Method according to Claim 1, characterized in that the attenuation of the attenuator (6) is controlled by a reference element 15 (5), the inputs of which are a voltage (Vs) comparable to the output power of the power amplifier (2) and an adjustable reference voltage (^ ref).

Method according to Claim 2, characterized in that the controllable attenuator (6) is a PIN diode attenuator or a transistor connection. * · * · • · 6 85547