NO339667B1 - Innretning og fremgangsmåte for å forsterke radiokommunikasjonssignaler - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en innretning og en fremgangsmåte for å forsterke radiokommunikasjonssignaler.

Det er kjent i praksis å prosessere radiokommunikasjonssignaler i henhold til en første modus å forsterke disse signalene med en konstant forsterkning eller, i henhold til en andre modus, å forsterke disse signalene opp til en konstant utgangseffekt fra forsterkeren uansett disse signalenes inngangseffekt.

Visse elementer i telekommunikasjonsutstyr, slik som for eksempel satellitter, veksler mellom disse to forsterkningsmodi. Derfor kan radiokommunikasjonssignaler som blir mottatt av visse satellitter bli forsterket i henhold til den første konstante forsterk-ingsmodus, idet denne fremgangsmåten blir kalt i det heri etterfølgende FGM for fastforsterkningmodus, eller i henhold til den andre konstantutgangseffektmodus, hvor denne fremgangsmåten i det heri etterfølgende blir kalt ALC for automatisk nivå-kontroll.

Publikasjonen US 2006/0006940 angår en forsterkningsinnretning med et mangfold av operasjonsmodi. Publikasjonen DE 196 23 930 beskriver et system med forsterkere, der hver forsterker har en justerbar demper som mottar styringssignaler. Publikasjonen JP 57030429 angår et automatisk gjenopprettingssystem for en automatisk nivåregulator. Publikasjonen US 2003/055590 beskriver en forsterker som arbeider i en ALC-modus eller i en FGM.

Figur la representerer skjematisk en forsterkningsinnretning 100 som gjør det mulig å veksle mellom de to modi, FGM eller ALC, for å forsterke inngangseffekten Pmni et radiokommunikasjonssignal opp til en utgangseffekt P„t.

For dette formål innbefatter denne innretningen 100 en streng med forsterkere 112 hvis forsterkning er tildels styrt av en forsterkningsstyrer 113, der driften av denne styrer 113 er bestemt av et settpunkt som varierer i henhold til forsterkningsmodus for innretningen 100.1 dette eksempel er settpunktet en spenning Vatt.

En spenningsstyringskrets 104 leverer et slikt settpunkt, eller spenning, som er Vattved en fast verdi Vfgmsom blir overført av en kilde REF FGM, for å oppnå en konstantfor-sterkning i strengen 101 med forsterkere 102, eller av variabel verdi Vaic, for å oppnå en konstanteffekt Put på utgangen av innretningen 100.

I det sistnevnte tilfellet blir det variable settpunktet Vaicoppnådd på utgangen av en regulator 106 som danner en styringssløyfe for å regulere denne spenningen som en funksjon av forskjellen mellom den ønskede utgangseffekten Put og et settpunkt REF ALC i regulatoren 106 som ble overført av en innretning som ikke er vist. For å gjøre dette kan denne regulatoren 106 innbefatte en operasjonsforsterker 141, og andre elektroniske komponenter som ikke er vist, mens målingen av utgangseffekten Put gjøres gjennom en detektor 108 som korrigerer for viskningene av temperatur på målingen.

En slik innretning 100 har betydelige variasjoner i forsterkningens forsterkning og utgangseffekten Put under overgangen fra en FGM-modus til en ALC-modus som illustrert i figur lb som representerer variasjonen (ordinataksen 120, i dBm) i utgangseffekten Put fra en innretning 100 som en funksjon av tiden (abscisseaksen 122, i ms) hvor det er en endring 124 i forsterkningsmodusen for innretningen 100.

Når innretningen 100 er i FGM-modus, leverer i realiteten regulatoren 106 en maksi-mumsspenning Vaicmax for å bringe utgangseffekten Put til en konstanteffekt slik at under omvekslingen til ALC-modus via en overskifting i en bryter 105, når styrings spenningen Vatt denne maksimalspenningen Vaicmax før den vipper mot en verdi som er spesifikk for et arbeidspunkt i kretsen.

En slik effektvariasjon er problematisk fordi den man risikerer å forårsake signaltap, særlig mellom en satellitt og en jordstasjon. Som et resultat styrer en krets 204 (figur 2a) en streng 201 med forsterkere 212 som kan innbefatte innretning slik at spenningen Vaiepå utgangen av en regulator 206 er fastliggende på en verdi som er fast og nær en forutbestemt settpunktverdi Vfgmog som er egnet for en FGM-modus.

Betrakter man en regulator 206 som innbefatter en operasjonsforsterker 241, oppnås

dette resultatet ved å inkorporere en samling med motstander 244 og 246 som fastlegger utgangsverdien fra regulatoren 206 ved en nøyaktig verdi når innretningen 200 arbeider i FGM-modus, en kondensator 240 og en motstand 242 danner et integratorelement med forsterkeren 241 for å levere et variabelt settpunkt basert på settpunktet REF ALC i ALC-modus.

En slik konfigurasjon gjør det mulig å oppnå, som vist i figur 2b, en variasjon av forsterket effekt P„tsom er relativt begrenset under en omskifting 224 fra en FGM- modus til en ALC-modus (aksen til ordinatene 220, i dBm) som en funksjon av tiden (aksen til abscissen 222, i ms).

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en krets for å styre forsterkningen til en innretning for forsterkning av radiokommunikasjonssignaler som blir sendt av en streng av forsterkere som er assosiert med en forsterkningsstyrer, kjennetegnet ved trekkene som er angitt i patentkrav 1.

Trekk ved utførelser av oppfinnelsens krets ifølge krav 1 er angitt i patentkravene 2-6.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en anordning for forsterkning av radiokommunikasjonssignaler som blir sendt av en streng av forsterkere assosiert med en forsterkningsstyrer, kjennetegnet ved trekkene som er angitt i patentkrav 7.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en satellitt, kjennetegnet ved trekkene som er angitt i patentkrav 8.

Foreliggende oppfinnelse er resultatet av et funn som er spesifikt for oppfinnelsen i henhold til hvilken kontinuiteten av disse omvekslingene oppnås kun for gitte beting-elser, særlig uttrykt ved temperatur, effekt og/eller arbeidsfrekvens for strengen 201 med forsterkere 212, som vist i figurene 3a og 3b som representerer utgangseffekter (ordinatenes akse 320, i dBm) som målt for kretsen 200 som en funksjon av tiden (abscisseaksen 322, i ms) med respektive temperaturversjoner som er +41°C og -36°C, som vil si variasjoner av størrelsesorden +/-40°C i forhold til målinger som er representert i figuren 2b.

Dette er grunnen til at foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for å forsterke radiokommunikasjonssignaler ved bruk av en streng av forsterkere som er assosiert med en forsterkningsstyrer som mottar et forsterkningssettpunkt ved en konstant verdi, for å fremstille en forsterkning ved konstant forsterkning eller forsterkning av variabel verdi, for å fremstille en forsterkning med konstant forsterket effekt med hjelp av en første regulator som er i stand til å levere dette variabelverdisettpunktet basert på en måling av den forsterkede effekt, og som er kjennetegnet ved at i konstant forsterkningsforsterkermodus blir et settpunkt overført av den første regulatoren holdt nær konstantverdiens settpunkt.

Ved å holde det settpunkt som er levert av den første regulatoren nær konstantverdisettpunktet, har fremgangsmåten den fordel at den gjør overganger fra en FGM-modus til en ALC-modus med svært begrenset, eller kanskje til og med ikke-eksisterende, utgangseffektvariasjoner, uten hensyn til variasjonene i temperaturforholdene, effektforholdene og/eller frekvensforhoIdene til den angjeldende forsterker.

I virkeligheten sikrer oppfinnelsen at det settpunkt som blir overført av regulatoren i ALC-modus er nær settpunktet i FGM-modus, uansett variasjonene som skyldes forsterkerens driftsforhold. Følgelig finner overgangen fra FGM-settpunktet til ALC-settpunktet sted med kontinuitet og på en styrt måte, med begrensede forsterknings-variasjoner.

I en legemliggjøring innbefatter fremgangsmåten tilleggstrinnet med å overføre til den første regulatoren et signal som stammer fra den andre regulatoren eller en måling av utgangseffekten som en funksjon av den forsterkning som ble fremstilt. Derfor gjør en enkel omveksling av det signal som ble overført til den første regulatoren det mulig å gjøre omveksling av driften av den sistnevnte fra en tilbakekoplingssløyfe med den andre regulatoren - for å danne et settpunkt som er nær settpunktet med konstantverdi - til en tilbakekoplingssløyfe med strengen av forsterkere - for å levere en konstant forsterket effekt.

I henhold til teten legemliggjøring innbefatter oppfinnelsens fremgangsmåte tilleggstrinnet med å overføre til styreren et settpunkt som kommer fra en kilde med konstantsettpunkt eller fra den første regulatoren som er i stand til å levere det variable settpunktet ved hjelp av en omveksling som gjøres som en funksjon av den forsterkning som ble fremstilt. Derfor er overføringen av et settpunkt til styreren enkel å realisere.

I en legemliggjøring innbefatter fremgangsmåten tilleggstrinnet med å øke reaksjonstiden til den første regulatoren for å filtrere visse strøsignaler.

Foreliggende oppfinnelse angår også en innretning for å forsterke radiokommunikasjonssignaler som blir overført i en streng av forsterkere som er utstyrt med en forsterkningsstyrer som mottar et settpunkt fra en krets som innbefatter en første regulator som danner, i en første forsterkningsposisjon ved en konstantforsterket effekt, en tilbakekoplet sløyfe på strengen basert på en detektor av den forsterkede effekten, kjennetegnet ved at den innbefatter en andre regulator som danner med den første regulatoren i en andre forsterkningsposisjon ved konstantforsterkningskretsen, en tilbakekoplet sløyfe som holder et settpunkt overført av den første regulatoren en verdi som er nær settpunktet med konstant verdi.

På et vis som tilsvarer fremgangsmåten som er blitt beskrevet over, holder innretningen settpunktet som er levert av den første regulatoren nær settpunktet for konstant verdi som gjør det mulig å skape overganger fra en FGM-modus til en ALC-modus uten å være meget begrenset, eller til og med ikke-eksisterende, utgangseffektvariasjoner, uten hensyn til variasjonene i temperaturforholdene, effektforholdene og/eller frekvensforhoIdene for den angjeldende forsterkeren.

I en legemliggjøring innbefatter innretningen en bryter som kopler den første regulatoren til delen andre regulatoren eller til detektoren for forsterket effekt som en funksjon av den forsterkning som ble fremstilt. Derfor gjør en enkel bryter for det signal som ble overført til den første regulatoren det mulig å veksle driften av den sistnevnte fra en tilbakekoplet sløyfe med den andre regulatoren - for å levere et settpunkt som er nær konstantverdisettpunktet - til en tilbakekoplet sløyfe med en streng av forsterkere, for å levere en konstantforsterket effekt.

I henhold til én legemliggjøring innbefatter innretningen en andre bryter som kopler styreren til den første regulatoren eller til kilden for konstantsettpunkt som en funksjon av den forsterkning som ble fremstilt.

I en legemliggjøring innbefatter minst én regulator en operasjonsforsterker, som gjør det mulig å oppnå pålitelige regulatorer til en lav pris.

I henhold til en legemliggjøring innbefatter de første og andre regulatorene en operasjonsforsterker, der hver operasjonsforsterker er assosiert med minst én motstand og med en kondensator slik at reaksjonstiden til den første regulatoren er større enn reaksjonstiden til den andre regulatoren.

I en legemliggjøring er den første regulatoren assosiert med en innretning som gjør det mulig å øke dens reaksjonstid, som gjør det mulig å filtrere eventuelle strøsignaler.

Oppfinnelsen angår også en fremgangsmåte og en krets som anvender en styring av settpunktet for en forsterkning som er fremstilt ved hjelp av en automatisert innretning. Mer bestemt: - En fremgangsmåte for å styre en automatisk innretning som anvender en funksjon med en gitt forsterkning, hvor denne automatiske innretningen mottar et konstantverdisettpunkt, for å oppnå en konstant forsterkning, eller en av variabel verdi, for å levere ved en konstant utgang anvendelse med hjelp av den første regulatoren som leverer variabelverdisettpunktet basert på en måling av den leverte funksjonen, kjennetegnet ved at i konstant forsterkningsmodus holdes variabelverdisettpunktet som ble overført av den første regulatoren en verdi som er nær konstantverdisettpunktet. - En styringskrets i en automatisk innretning som anvender en funksjon med en gitt verdi, mottar denne automatiske innretningen et konstantverdisettpunkt for å oppnå en konstant forsterkning, eller en variabelverdi for å levere en konstant-verdiutgangsanvendelse ved hjelp av en første regulator som leverer variabelverdisettpunktet på grunnlag av en måling av den leverte funksjonen, kjennetegnet ved at den innbefatter en andre regulator som danner i konstant forsterkningsforsterkermodus, en tilbakekoplet sløyfe med den første regulatoren for å holde et settpunkt overført av den første regulatoren ved en verdi som er nær konstantverdisettpunktet.

Endelig angår oppfinnelsen en satellitt som innbefatter en innretning for å forsterke radiokommunikasjonssignaler som blir overført ved hjelp av en streng av forsterkere som er utstyrt med en forsterkningsstyrer som mottar et settpunkt fra en krets som innbefatter en førsteregulator som danner, i en første forsterkningsposisjon i kretsen, en tilbakekoplet sløyfe på strengen basert på en detektor for den forsterkede effekten for å levere et variabelt settpunkt til styreren, kjennetegnet ved at den innbefatter en andre regulator som danner, i konstant forsterkningsforsterkermodus, en tilbakekoplet sløyfe med den første regulatoren for å holde et settpunkt overført av den første regulatoren ved en verdi som er nær konstantverdisettpunktet.

Andre trekk og fordeler ved oppfinnelsen vil fremstå fra den følgende beskrivelse av en legemliggjøring av oppfinnelsen, og som er en ikke-begrensende illustrasjon, ved hen-visninger også til de vedfølgende tegninger i hvilke: figurene la og lb, som allerede beskrevet, representerer henholdsvis den første forsterkningsinnretning og dens forsterkning for forskjellige forsterkningsmodi, figurene 2a og 2b, som allerede beskrevet, representerer henholdsvis en andre forsterkningsinnretning og dens forsterkning for forskjellige forsterkningsmodi, figurene 3a og 3b representerer forsterkningen til den forsterkningsinnretning som er blitt beskrevet i figurene 2a når dens temperatur varierer,

figurene 4a og 4b representerer henholdsvis en forsterkningsinnretning i henhold til oppfinnelsen og dens forsterkning for forskjellige forsterkningsmodi, og figur 5 representerer forsterkningen til en innretning i henhold til oppfinnelsen.

Som vist i figur 4a innbefatter en innretning 400 for å forsterke radiokommunikasjonssignaler som implementerer oppfinnelsen en streng 401 av forsterkere 412, hvis forsterkning blir styrt til dels av et forsterkningssettpunkt Vatt, overført av en styringskrets 404 til en forsterkningsstyrer 413. Dette settpunktet Vattkan veksle mellom to verdier: enten en konstantverdi Vfgm, i hvilket tilfelle strengen 401 av forsterkere 412

fremstiller en forsterkning med konstant forsterkning av FGM-type, eller

- en variabel verdi Vaic, i hvilket tilfelle strengen 401 av forsterkere 412 fremstiller en forsterkning av ALC-typen ved en konstant utgangseffekt.

For å anvende denne andre forsterkningsmodus innbefatter kretsen 400 en første regulator 406 som leverer et variabelverdisettpunkt Vaicbasert på en lukketsløyfestyring ved bruk av målingen av utgangseffekten Put fra forsterkeren ved hjelp av en tempera-turkompensert detektor 408.

I henhold til foreliggende oppfinnelse regulerer en andre regulator 416 den første regulatoren 406 når innretningen 400 arbeider i konstant forsterkningsforsterkermodus FGM slik at den sistnevnte automatisk og på dynamisk vis leverer et settpunkt som er nær eller lik settpunktet Vfgmmens den følger enhver endring i dette konstantsettpunktet Vfgmpå grunn av variasjoner av en eller flere av innretningens arbeidsparametere, slik som for eksempel dens frekvens eller dens temperatur.

For dette fremstiller den andre regulatoren 416 en lukketsløyfestyring av variabelverdisettpunktet Vaicsom er overført av den første regulatoren på grunnlag av konstantverdisettpunktet Vfgmsom blir påtrykket av kretsen 400.

En slik lukketsløyfestyring kan bli fremstilt ved å kople, i FGM-modus, den andre regulatoren 416 til den første regulatoren 406 slik at disse regulatorene 406 og 416 danner en sløyfe hvis balanse frembringer et settpunkt Vaicpå utgangen av denne regulatoren 406 som svarer til konstantsettpunktverdien Vfgm.

I ALC-modus må en slik tilbakekoplingssløyfe ikke bli anvendt slik at den første regulatoren kan modifisere sitt utgangssignal fra regulatoren 406 til en settpunktverdi Vaic som gjør det mulig å oppnå en konstantutgangseffekt Put.

Disse resultater blir oppnådd takket være en bryter 418 som kopler en inngang til den første regulatoren 406, i én posisjon, til utgangen av den andre regulatoren 416 eller, i en annen posisjon, til utgangen av detektoren 408.

Ta så i betraktning at den første regulatoren 406 og den andre regulatoren 416 innbefatter respektivt en operasjonsforsterker 441 eller 443, så ser man at bruken av enkle elektroniske komponenter, slik som en kondensator 440 eller 454 og en motstand 442, gjør det mulig å danne regulatoren 406 eller regulatoren 416.

For at dette skal være klart, er kun noen få komponenter blitt vist fordi valget av deres

verdier gjør det mulig å bestemme reaksjonstiden til hver regulator. Derfor er den første regulatoren 406 assosiert med en kondensator av verdi 100 nF og med en motstand 442 hvis verdi varierer mellom 10 kOhm og 1 MOhm i henhold til den ønskede båndbredde, og kan for eksempel være 250 kOhm.

For at reaksjonstiden til regulatoren 416 skal være mindre enn reaksjonstiden til den andre regulatoren 406, er det mulig å assosiere med denne andre regulatoren 416 en kondensator 454 av verdi 1 mikroF og en motstand - som ikke er vist - av verdi 3,16 kOhm. Dessuten kan tidskonstanten til regulatoren 406 bli modifisert ved hjelp av en andre kondensator 450 av verdi 1 mikroF som er i stand til å bli anbrakt i parallell med den første kondensatoren 440, takket være en bryter 452 ved hjelp av en innretning 417.

En slik økning i reaksjonstiden gjør det mulig å filtrere, for eksempel på tidspunktet for et skifte fra FGM-modus til ALC-modus, forskyvninger av styringskretsen 404 eller av forsterkningsinnretninger 400 på grunn av innretningens arbeidsparametere slik som for eksempel dens frekvens eller dens temperatur, og dens levetidssluttmiljø, slik som belastningene som er blitt akkumulert ved stråling eller dens aldring.

En innretning 400 i henhold til oppfinnelsen kan bli brukt som en DLA (driver-begrenserforsterker), dvs. for å fremstille forsterkningen av signaler som blir mottatt av en himmelromsvideresender slik som en satellitt som derfor kan modifisere til forsterkningsmodus om vist i figur 5 som representerer utgangseffekten Put (ordinataksen) som en funksjon av inngangseffekten Pjm, (abscisseaksen), avhengig av den FGM-modus eller ALC-modus som blir brukt.

Som et eksempel kan disse effektverdier typisk variere i satellitten mellom -20 og -60b dBm for Pum og -20 dBm til +10 dBm for Put, der det forsterkede signalet har en frekvens som ligger mellom 100 MHz og 100b GHz.

Figur 5 viser den mulige variasjonen av punktet 504 for tap av synkronismen i sløyfens ALC som en funksjon av inngangseffekten Pjm,. Dette synkroniseringstap i sløyfen kan bli styrt i ALC-modus ved hjelp av en spenning VlimitDLA, hvis kilde er representert i figur 4a, for å oppnå i ALC-modus en styring av strengen 401 som tilsvarer en FGM-modus uten å ha vekslet om til FGM-modus.

Foreliggende oppfinnelse er kommet i mange varianter. Særlig kan regulatorene 406 og 416 bli skaffet ved hjelp av programmerbare mikrokomponenter hvis overføringsfunk-sjon tillater en driftsekvivalent til den drift som er beskrevet over for regulatorene 406 og 416.

Claims (8)

1. Krets (404) for å styre forsterkningen til en innretning for forsterkning (401) av radiokommunikasjonssignaler som blir sendt av en streng (401) av forsterkere (412) som er assosiert med en forsterkningsstyrer (413), hvilken styringskrets (404) er innrettet til å levere et settpunkt (Vatt) av konstant verdi (Vgm) for å oppnå en konstant forsterkning, eller av variabel verdi (Vaic), hvilken styringskrets (404) innbefatter en første regulator (406) som danner, i en første forsterkningsposisjon (ALC) ved en konstantforsterket effekt (Put), en tilbakekoplingssløyfe på strengen (401) på grunnlag av en detektor (408) for den forsterkede effekt (P„t) og leverer settpunktet av variabel verdi (Vaic) på grunnlag av en måling av en levert funksjon på utgangen av strengen (Put),karakterisert vedat den innbefatter en andre regulator (416) som danner, i konstantforsterkningsforsterkermodus (FGM), en tilbakekoplet sløyfe med den første regulatoren (406) slik at et settpunkt overført av denne første regulatoren holdes ved en verdi som er nær settpunktet av konstant verdi (Vfgm).

2. Krets ifølge krav 1, hvori en bryter (418) kopler den første regulatoren (406) til den andre regulatoren (416) eller til detektoren (408) for forsterket effekt (P„t) som en funksjon av den fremstilte forsterkning (FGM, ALC).

3. Anordning ifølge krav 1 eller 2, hvori en andre bryter (405) kopler styreren (413) til den første regulatoren (406) eller til en konstantsettpunktkilde (Vfgm) som en funksjon av den fremstilte forsterkningen (FGM, ALC).

4. Krets ifølge et hvilket som helst av kravene 1, 2 og 3, hvori minst én regulator (406, 416) innbefatter en operasjonsforsterker (441, 443).

5. Krets ifølge krav 4, hvori den første og den andre regulatoren innbefatter en operasjonsforsterker, hvor hver operasjonsforsterker (441, 443) er assosiert med minst én motstand (442) og med én kondensator (440, 454) slik at reaksjonstiden til den første regulatoren (406) er større enn reaksjonstiden til den andre regulatoren (416).

6. Krets ifølge et hvilket som helst av de foregående kravene, hvori den første regulatoren (406) er assosiert med en innretning (417) som gjør det mulig å øke dens reaksjonstid.

7. Anordning (400) for forsterkning av radiokommunikasjonssignaler som blir sendt av en streng (401) av forsterkere (412) assosiert med en forsterkningsstyrer (413),karakterisert vedat den innbefatter kretsen (404) for å styre forsterkningen til strengen (401) av forsterkere (412) ifølge et hvilket som helst av de foregående krav.

8. Satellitt,karakterisert vedat den innbefatter anordningen (400) for forsterkning av radiokommunikasjonssignaler ifølge krav 7.