SE506842C2 - Anordning och förfarande vid radiosändare för styrning av effektförstärkare - Google Patents

Description

506 842 02 10 15 20 25 antennsignalen. Distortionen kommer därmed att orsaka ett vektorfel i den vektor som bär informationssignalen och i värsta fall en bandbreddning av den utsända signalens frekvensspektrum.

Signal/Brusförhållandet för en utsignal från en IQ-modulator är i regel så lågt att filtrering av bärvágssignalen är nödvändigt för att inte ett bredbandigt brus ska utsändas.

Det nämnda linjaritetsproblemet har sökt lösas på olika sätt.

Linjära förstärkare har använts men har för låg verkningsgrad för att kunna vara ett alternativ till olinjära förstärkare. En annan lösning som prövats är att fördistordera I- respektive Q- komponenterna så att en odistorderad signal erhålls till lantenn. Denna metod är dock svår att realisera. En tredje metod som används är kartesisk återkoppling, som innebär att I- och Q-signalerna på den sista förstärkarens utgång återkopplas och jämförs med de önskade I- och Q-signalerna.

Ingen av de ovanstående lösningarna löser samtidigt problemet med det bredbandiga bruset och problemet med för låg verkningsgrad.

Det är tidigare känt att dela upp en informationssignal polärt - i en fasreferenskomponent och en amplitudreferenskomponent.

Den tekniken är tidigare känd till exempel genom den internationella patentansökningen WO,A1,95/23453. I detta dokument redogörs för en effektförstärkare med återkoppling av utgångssignalen. Förstärkaren är ett slutsteg i en radiosändare för sändning av signaler med både en fasmodulerad komponent och krävs fas- och en amplitudmodulerad komponent. För detta amplitudmoduleringskretsar. 10 15 20 25 3 506 842 Denna tidigare kända radiosändare har vissa allvarliga nackdelar, som skall redogöras för i det följande.

Styrningen av amplitudmoduleringen åstadkommes genom att en felsignal bildas av differensen mellan amplitudkomponentsignalen och en del av utsignalen frán. förstärkaren. Dessa två signaler är mycket olika. Den återkopplade signalen är förstärkt och har radiofrekvens (RF).

Stora krav ställs därför på de kretsar som ska anpassa dessa tvà signaler och bilda en felsignal. För att klara signaler med höga radiofrekvenser krävs särskild elektronik. Att utnyttja sådan elektronik innebär en avsevärt fördyrad tillverkning. Återkopplingen av RF-signalen i den omnämnda radiosändaren 'utnyttjar en enveloppdetektor med begränsad dynamik vilket i sin tur leder till försämrad dynamik hos radiosändaren och försämrad temperaturstabilitet. I mobiltelefoni men även i vissa andra tillämpningsomràden är kraven pà dynamik och temperaturstabilitet mycket höga. Dessutom är enveloppdetektorer olinjära komponenter, vilket medför att både den återkopplade signalen och amplitudmodulerade signalen blir distorderad.

Kompressionspunkten hos effektförstärkaren blir beroende av antennlasten, vilket avsevärt ökar risken för så kallad bottning i denna typ av reglersystem. Återkopplingen innebär även en effektförlust i utsignalen, vilket inte är önskvärt i en batteridriven radiosändare. För att eliminera det bredbandiga bruset krävs extra filterarrangemang efter förstärkaren. Även genom dokumentet “Polar-Loop Transmitter” (V. Petrovic ,W.

Gosling, Electronic Letters, 10th May 1979, Vol. 15, No. 10 ,pp 10 15 20 25 506 842 4 286-287) är det tidigare känt en sändare som har en fasloop, en amplitudloop och en amplituddetektor.

REnoGöRELsE FöR UPPFINNINGEN De problem som angripes med föreliggande uppfinning är svårigheterna att minska effektförbrukningen, olinjariteter i utsignalen vid utnyttjandet av olinjära förstärkare i radiosändare samt att erhålla ett högt signal/brusförhâllande i utsignalen utan att ansluta filterarrangemang efter en sådan förstärkare.

Dessutom angriper föreliggande uppfinning de tidigare nämnda dynamik- och. temperaturstabilitetsproblemen kmæ radiosändare, särskilt vid radiosändare med återkoppling av en radiofrekvenssignal (RF-signal). Ändamålet med den föreslagna uppfinning är att möjliggöra användningen av en mycket effektsnål förstärkare, som tillàtes vara olinjär, och samtidigt erhålla ett högt signal/brusförhållande utan effektförbrukande filterarrangemang efter den slutliga förstärkningen.

Det är även ett ändamål att eliminera de omnämnda nackdelar och brister som finns hos radiosändare av den kända typen, som till exempel beskrivits av Petrovics m. fl. och i patentansökningen WO,Al, 9523453.

Det är även ett ändamål att ange en lösning på de tidigare nämnda dynamik- och temperaturstabilitetsproblemen hos radiosändare. 10 15 20 25 30 5 506 842 Lösningen enligt det uppfunna förfarandet och anordningen utnyttjar en informationssignal som i tidigare steg uppdelats polärt, i en fasreferenskomponent och en amplitudkomponent.

Fasreferenskomponenten fasmodulerar en signalkälla som har konstant amplitud. Den erhållna signalens amplitud bildas därefter i en styrbar förstärkare. Dess strömförbrukning avkännes och jämförs med ett börvärde för strömmen.

Förstärkaren styrs mot detta börvärde. Vad som ej är tidigare känt är att styra och kontrollera uteffekten genom att avkänna strömförbrukningen i en sändare av detta slag.

Något mer 'i detalj beskrivs lösningen enligt det uppfunna förfarandet och den uppfunna anordningen nedan. Den uppfunna ,radiosändaren innehåller ett sändarsteg vilket innefattar en konverteringsanordning, en förstärkarstyranordning, en effektförstärkare och en effektdetektor. En informationssignal har innan sändarsteget delats upp i två komponenter - en fasreferenskomponentsignal, och amplitudkomponentsignal.

Fasreferenskomponentsignalen anslutes till konverteringsanordningen. Denna alstrar en ren fasmodulerad signal med konstant amplitud och med rätt bärfrekvens till förstärkaren, som förstärker och avger signalen som en antennsignal till en antenn med tillhörande kretsar. Denna signal áterkopplas till konverteringsanordningen för att därigenom faslása antennsignalen till fasreferenskomponentsignalen. Förstärkaruteffekten och amplituden hos antennsignalen styrs av amplitudkomponentsignalen och en §@;§ignal.för uteffekten. En effektdetektor avkänner förstärkarens strömförbrukning och avger en _ärvärdessignal till förstärkarstyranordningen_ Ãrvärdessignalen är ett mått pà uteffekten, eftersom det råder ett bestämt samband mellan uteffekt och strömförbrukningen. 10 15 20 25 506 842 6 Dessa signaler anslutes till förstärkarstyranordningen, som beroende på dessa signaler' genererar en förstärkarstyrsignal som anslutes till förstärkaren.

Fördelar erhålles genom att sändarkonstruktionen saknar komponenter som radiofrekvensdetektorer och olinjära komponenter som enveloppdetektorer. Härigenom minskar man problemen med temperaturvariationer, bottning och dynamik. Upp- respektive nedrampning av förstärkningen kan därför göras snabbare och stabilare. Transienter i utsignalens envelopp minskar, vilket ger en begränsning i utsignalens bandbredd.

Strömavkänning minskar risken för bottning av effektförstärkaren.

Andra fördelar som den uppfunna sändaren och förfarandet har är således bättre signalegenskaper och bättre verkningsgrad :ft sändaren blir storleksmässigt mindre än tidigare kända sändare.

Framförallt erhålles förbättrad linjaritet, minimera: bandbreddsbehov och minskad störning mellan närliggande kanaler, särskilt vid snabb upp- och nerrampning och höga effektuttag.

Ytterliggare en fördel med den uppfunna sändaren och förfarandet är att det bredbandiga bruset fràn källor före fasdetektorn filtreras bättre.

Dessutom erbjuder den uppfunna sändaren och förfarandet fördelar som snabb och säker faslásning och ringa fasdistorsion vid snabba och kraftiga uteffektsändringar samt även vid höga uteffekter. 10 15 20 25 7 506 842 Uppfinningen kommer nu att beskrivas närmare med hjälp av föredragna utföringsformer och med hänvisning till bifogade ritning.

FIGURBESKRIVNING Figur 1 visar ett blockschema över ett tidigare känt radiosändarsteg innefattande en effektförstärkare med återkoppling av utgàngssignalen.

Figur 2 visar i form av ett blockschema en principskiss av det_ uppfunna sändarsteget.

'Figur 3 visar ett blockschema av det uppfunna sändarsteget i detalj.

Figur 4 visar ett blockschema av en alternativ utföringsform av en förstärkarstyranordning i sändarsteget.

Figur 5 presenterar ett flödesschema av det uppfunna förfarandet.

FÖREDRAGNA UTFöRINGsFommR I figur 1 visas ett blockschema av en tidigare känd sändare.

Principiellt är denna indelad i en fasmodulationsstyrloop 117 och en amplitudmodulationsstyrloop 115.

Amplitudmodulationsstyrloopen inkluderar en effektförstärkare 107, en riktkopplare 109, en enveloppdetektor 111 och en differensförstärkare 113. Riktkopplaren 109 àterkopplar en del av uteffekten på effektförstärkarens utgång. Riktkopplaren är ansluten till enveloppdetektorn 111, som i sin tur är ansluten 10 15 20 25 30 _en fasdetektor 103 och en spänningsstyrd oscillator, “förstärkare kraftig fasdistorsion vid höga effekter. 506 842 8 till en av signalingángarna på differensförstärkaren 113. På den andra signalingàngen ansluts en amplitudreferenssignal 125.

Differensförstärkaren 113 genererar en spänningsdifferenssignal som ett resultat av skillnaden mellan de två signalingàngarna.

Differensförstärkaren är ansluten till en ingång för amplitudmodulering pà effektförstärkaren 107.

Amplitudmoduleringen av utsignalen från effektförstärkaren àstadkommes genom att variera amplitudreferenssignalens spänning.

Frekvenstranslationen av en fasreferenssignal 121 till korrekt kanalfrekvens har i denna kända anordning lösts med fasmodulationsstyrloopen 117. Loopen innefattar en mixer 101, VCO, 105 samt en återkoppling 131 från oscillatorns utgång till en switchkrets 130. Sàsom omnämnts tidgare uppvisar olinjära Denna distorsion kan motverkas med en återkoppling 132 som ansluts till effektförstärkarens utgång 109 och som därmed innesluter effektförstärkaren i fasmodulationsstyrloopen. Genom att införa en switchkrets 130 i fasmodulationsstyrloopen är det möjligt att koppla. on\ mellan de två àterkopplingarna 131 respektive 132. En av de áterkopplade signalerna àterkopplas till mixern 101. Mixern genererar en mellanfrekvenssignal 127 vars frekvens är lika med skillnaden mellan en frekvensreferenssignal 123 och den àterkopplade signalen frán switchkretsen 130. Fasdetektorn 103 genererar en felsignal, som. beror av- fasskillnaden hos mellanfrekvenssignalen 127 och fasreferenssignalen 121.

Felsignalen anslutes till oscillatorns frekvensstyrningsingàng.

Härigenom får utsignalen från oscillatorn en fas som är approximativt lika med fasen hos fasreferenssignalen 121, vilket innebär att utsignalen fasmodulerats med 10 15 20 25 30 9 506 842 fasreferenssignalen 121. Frekvensen hos utsignalen beror av summan av alternativt skillnaden mellan frekvensen hos frekvensreferenssignalen och fasreferenssignalens frekvens.

Emellertid är det i çuaktiken omöjligt att få snabb läsning till rätt fas genom att koppla om pà det kända sättet.

Problemen ligger i om upp- respektive nedrampning av uteffekten sker väldigt snabbt. Omkopplingen kommer att orsaka en fasstörning som inte hinner att klinga ut i tid. I värsta fall tappar loopen sin låsning.

Figur 2 visar översiktligt hur den uppfunna radiosändarsteget 1 är uppbyggt. Principiellt är indelat i en fasmodulationsstyrloop 5, sändarsteget 1 betecknad i figuren som PHC, en iförstärkarstyranordning 8 för signalbehandling och styrning av uteffekten, betecknad PAC, en effektförstärkare 2 samt en effektdetektor 13. Sändarsteget 1 är anslutet till andra ej visade delar av en radiosändare via sina ingångar 3, 6 , 9 och 10. Sändarsteget 1 är även anslutet till en antenn 50 via en utgång 4, som är gemensam för effektförstärkaren 2 och sändarsteget.

Från enl kraftförsörjningsanordning (ej visad i figur), såsom exempelvis en spänningskälla (batteri etc.), leds en ström Ina till effektförstärkaren 2 via ingången 3 för strömmatning.

Effektförstärkarens uppgift är att förstärka en på en ingång Il inkommande modulerad signal Um,till den styrka som bestäms av en förstärkarstyrsignal Isnm på en ingång SI1 hos effektförstärkaren. Fasmodulationsstyrloopen 5 PHC fungerar som en konverteringsanordning för faslåsning och frekvenstransponering och avger signalen Um\pà en utgång 7 via en anslutning till effektförstärkaren 2. Signalen Uw“ , som har fasmodulerad information och korrekt kanalfrekvens samt 10 15 20 25 506 842 10 konstant amplitud, formas (vid vissa tillämpningar amplitudmoduleras om så är önskvärt) och förstärks av förstärkaren 2 till en antennsignal S§m. Signalen Ywn bestäms dels av den fasmodulerade signalen.I%m på ingången Il, dels av förstärkarstyrsignalen Iflyr på förstärkarens ingång SI1.

Effektförstärkarens utgång 4 är ansluten till antennen 50, antingen direkt eller via lämpliga kretsar (exempelvis filter, anpassningskretsar etc).

Enligt uppfinningen så avkännes strömförbrukningen Lfit medelst effektdetektorn 13, som i sin tur avger en elektrisk storhet Iàr som är proportionell mot strömmen Imü. Effektdetektorn har en utgång som är ansluten till en av förstärkarstyranordningens _8 ingångar, en ingång 11” Förstärkarstyranordningen 8 jämför signalen Iàr med en amplitudkomponentsignal Aflw och en börvärdesstorhet Ibmq vilken är en signal som anger ett börvärde på uteffekten Signalen Ibm. är ansluten till förstärkarstyranordningens ingång 10. Till styranordningen 8 anslutes amplitudkomponentsignalen AMW på en ingång 9.

Styranordningen 8 väger samman bidragen på de olika ingångarna och avger från utgången 12 förstärkarstyrsignalen Isnæ till effektförstärkarens styringång SI1. I den uppfunna radiosändaren. genereras den. modulerade RF-signalen Ufin ur en fasreferenskomponentsignal Emu i fasmodulationsstyrloopen 5, vilket är en konverteringsanordning som både frekvenstransponerar och faslåser den inkommande signalen, Emm.

Förstärkarstyranordningen 8 PAC för .signalbehandling och styrning av uteffekten och fasmodulationsstyrloopen 5 PHC kan implementeras på flera sätt. I figur' 3 visas en föredragen 10 15 20 25 11 506 842 utföringsform av sändarsteget 1, som i det följande ska beskrivas.

I denna utföringsform innefattar förstärkarstyranordningen 8 en digital-till-analog-omvandlare 20 DAC, en kompenseringskrets 21 CMP, en amplitudregulator 22 REG och ett reglerfilter 23 F. Hur dessa konstruktivt samverkar för att styra uteffekten och amplituden från förstärkaren skall nu redogöras för.

Amplitudkomponentsignalen Anm och börvärdessignalen Ibm. på respektive ingångar 9 och 10 är binärkodade signaler som bestämmer utsignalamplituden och uteffekten från effektförstärkaren 2. Amplitudkomponentsignalen Aflw och börvärdessignalen Ibh.adderas i ett adderande organ 24 till en 'ny binärkodad signal aka Eftersom effektförstärkaren 2 är uppbyggd i analog teknik, så 'måste digitala signaler omvandlas till analoga. Detta görs med D/A-omvandlaren 20 DAC, som omvandlar signalen a¿m: till en spänningssignal amm Denna spänning utgör referensspänning till den efterföljande amplitudregulatorn 22. Utsignalen am? från omvandlaren 20 är proportionell mot amplituden uttryckt i dB.

För att kompensera för det icke-linjära förhållandet mellan strömförbrukningen och utspänningen (i dB) hos effektförstârkare med hög 'verkningsgrad ansluts signalen aww till kompenseringskretsen 21 CMP mellan D/A-omvandlaren 20 DAC och amplitudregulatorn 22 REG. Kretsens överföringsfunktion är så anpassad till effektförstärkaren att nämnda förhållande blir linjärt. 506 842 12 10 15 20 25 I detta fall kan en exponentiell funktion vara en lämplig anpassning.

En utsignal am* från kompenseringskretsen 21 till amplitudregulatorn 22 är således en anpassad referensspänning och betecknas fortsättningsvis för amplitudbörsignalen. Till regulatorn 22 ansluts även en signal som i detta sammanhang betecknas som en är-värdesstorhet Ik. Signalen är en utsignal från en effektdetektorn 13 som avkänner eller mäter strömförbrukningen hos effektförstärkaren 2. Effektdetetektorn 13 är ansluten till effektförstärkarens strömmatning 3 och detektorn 13 avger är-värdesstorheten Iü. en spänningssignal vilken är proportionell mot strömmen i strömmatningen till _förstärkaren 2. Amplitudbörsignalen qwr och är-värdesstorheten Ia. ansluts till var sin ingång pà amplitudregulatorn 13.

Amplitudregulatorn 22 kan vara en differensförstärkare vilket medför att skillnaden mellan de tvá insignalerna blir en felsignal anl. Denna felsignal filtreras fràn brus i reglerfiltret 23 och utgör förstärkarstyrsignalen Iuyfi som anslutes till förstärkarens styringàng SIP I det följande ska frekvenstranslationen av fasreferenskomponentsignalen Emm till korrekt kanalfrekvens beskrivas.

I figur 3 visas även en föredragen utföringsform av fasmodulationsstyrloopen 5, vilken genom sin funktion kan betecknas som en konverteringsanordning för faslàsning och frekvenstransponering. Denna utföringsfornx erbjuder också en mycket effektiv fasdistorsionskompensering.

Som insignal till anordningen kommer en fasreferenskomponentsignal vilken är en signal där Ephr I lO 15 20 25 13 sne 842 informationen finns i fasen.

Faskreferensomponentsignalen innhåller den fasinformation som ska moduleras och överföras på en lämplig bärfrekvens.

Frekvenstransponeringen av fasreferenskomponentsignalen Emm till korrekt kanalfrekvens sker i en fasmodulationsstyrloop för faslåsning och frekvenstransponering.

Loopen innefattar en mixer 30, en fasdetektor 31, så kallad en spänningsstyrd oscillator 32, VCO, en integrerande filterkrets 34 och kombineringskretsen 35 samt en återkoppling 33 från oscillatorns 32 utgång via ett första avledningsorgan 37 till en första ingång på en kombineringskrets 35. Oscillatorn 32 är ansluten till en ingång Il hos effektförstärkaren 2, vars .utgång 4 är ansluten till antennen 50. Fasmodulationsstyrloopen 5 har också en andra återkoppling 36 från effektförstärkarens 2 utgång 4 via ett andra avledningsorgan 38 till en andra ingång på kombineringskretsen 35.

Kombineringskretsen 35 kan antingen vara en kretslösning med enbart passiva komponenter eller en kretslösning med aktiva komponenter (transistorer). En spänningsdelare uppbyggd av resistanser som enda använda komponenttyp är ett exempel på en kretslösning med enbart passiva komponenter. I vissa sammanhang kan det vara mer fördelaktigt att utnyttja aktiva komponenter.

Kombineringskretsen kan då implementeras som en förstärkare.

Det bör påpekas att det finns fler lösningar än de ovan angivna på hur en kombineringskrets ska utformas.

Mixern 30 genererar en mellanfrekvenssignal ens vars frekvens är lika med skillnaden. mellan en frekvensreferenssignal ena från en frekvenssyntetisator 39 och en återkopplad signal efü från kombineringskretsen 35. lO 15 20 25 30 506 842 14 Fasdetektorn 31 genererar en felsignal Bmw, som beror av fasskillnaden hos mellanfrekvenssignalen eu, och fasreferenskomponentsignalen Emm. För att minska risken för fasdistorsion, brusöverföring och bandbreddning som en följd av bredbandigt brus så är den integrerande filterkretsen 34 ansluten mellan fasdetektorn 31 och den spänningsstyrda oscillatorn 32. Filterkretsen eliminerar effektivt bredbandigt brus. Bruset har sitt ursprung från källor innan fasdetektorn.

En sådan källa kan vara en IQ-modulator, vilken utnyttjas i vissa typer av radiosändare.

Felsignalen emü anslutes till ingången på filterkretsen 34 och från denna anslutes en signal evw till oscillatorns 32 ,frekvensstyrningsingàng. Härigenom får utsignalen U från pm oscillatorn 32 en fas som är approximativt lika med fasen hos fasreferenskomponentsignalen Emm, vilket innebär att utsignalen Ikm fasmodulerats med fasreferenskomponentsignalen Ephr.

Frekvensen hos utsignalen Uwn är lika med summan av eller skillnaden mellan frekvensen hos frekvensreferenssignalen efis och fasreferenskomponentsignalens Emm frekvenser.

Signalen Uw,kopplas till effektförstärkaren 2 som i beroende av förstärkarstyrsignalen förstärker signalen U En I styr pm ' antennsignal \%m på förstärkarens 2 utgång 4 till antennen 50 får då den form som bestämmes av förstärkarstyrsignalen Isnm.

Det kombinerande organet, kombineringskretsen 35, erhåller dels en del av signalen Um” betecknad i figuren som emu, och en del via var sitt av av signalen Ywm betecknad i figuren som ewfl, organen, 37 respektive 38, för avledning av signaler. Dessa kan vara utformade som riktkopplare eller någon form av spänningsdelare (kapacitiv eller resistiv tapp). De båda slingorna, 33 respektive 36, ansluter organen 37 respektive 38 lO 15 20 25 30 15 506 842 till var sin av ingángarna på kombineringskretsen 35. Denna kombinerar de två signalerna enn och ewa från respektive slinga till den ovannämnda àterkopplingssignalen emb i loopen. Organen 37 och 38 avleder en bestämd andel av signalerna Uwlrespektive Ywr Dessa organ kan även vara styrbara. Hur stor andel av respektive signal som avleds eller avtappas kan därmed styras individuellt, vilket kan vara en fördel.

Ett exempel på nämnda organ är styrbara riktkopplare.

Innan upprampningen av effektförstärkaren PA 2 startas, låses loopen pà utsignalen från den spänningsstyrda oscillatorn 32 med hjälp av den första àterkopplingsslingan 33. Allt eftersom uteffekten ökar i beroende av styrsignalen Isnm kommer den qáterkopplade signalen ewm från effektförstärkarens utgång vza den andra àterkopplingsslingan 36 att gradvis dominera 1 àterkopplingssignalen eflm över den áterkopplade oscillatorsignalen enn via den första áterkopplingsslingan 33.

Utan slingan 33 erhålles inte faslásning vid uppstart av sändaren i god tid innan effektförstärkaren aktiveras. Om loopens bandbredd är tillräckligt hög så kommer loopen att hinna kompensera för fasvridningen i effektförstärkaren 2 under upprampningen av uteffekten. En återkoppling via slingan 36 skall vara etablerad och nämnda låsning uppnàdd för ernàende av avsedd fasdistorsionskompensering vid ungefär 10 dB under full uteffekt.

Förfarandet för att kompensera för fasdistorsionen enligt utföringsformen innebär att de båda signalerna ewa och egfl fràn respektive slinga, 33 och 36, kombineras till den nya àterkopplingssignalen efim i loopen. Ãndras förstärkningen i förstärkaren 2 så ändras de avledda och áterkopplade signalernas andel i och dominans i àterkopplingssignalen till faslásnings- 10 15 20 25 30 506 842 16 och upptransponeringsloopen. Detta förfarande medför en mjuk kontinuerlig övergång mellan de återkopplade signalernas andel i därmed och dominans i áterkopplingssignalen så kan fasmodulationsstyrloopen faslåses i tid innan en snabb ändring av effektförstärkarens uteffekt börjar.

Förfarandet innebär också att den från effektförstärkarens 2 utgång avledda och àterkopplade signalens dominans ökar i den nya àterkopplingssignalen ju högre effektförstärkarens uteffekt är.

Den från effektförstärkarens utgång àterkopplade signalen är dominerande i den nya återkopplingssignalen när effektförstärkaren förstärker med full uteffekt, men den från effektförstärkarens ingång återkopplade signalen är dominerande i den nya àterkopplingssignalen när effektförstärkarens uteíickt 'är låg.

Genom detta beskrivna förfarande låses fasmodulationsstyrlofpßn 5 mot den modulerade signalen Um, på effektförstärkarens 2 ingång innan effektförstärkarens uteffekt ökas. Når upprampningen av förstärkaren börjat låses faslåsnings- och upptransponeringsloopen mot den förstärkta modulerade signalen pà effektförstärkarens ingång innan effektförstärkarens uteffekt nått full uteffekt.

En annan utföringsform av sändarsteget 1 presenteras i figur 4.

Endast förstärkarstyranordningen 8 som modifierats visas. I övrigt överensstämmer sändarsteget med vad som visats i figur 3.

Vid en jämförelse framgår tydliga skillnader mellan den angivna teknikens ståndpunkt och föreliggande uppfinning. I den kända anordningen avkännes amplituden i utsignalen och förstärkningen styrs med avseende på återkopplingen av denna utsignal.

Nackdelarna med ett sådant förfarande och en sådan konstruktion 10 15 20 25 30 17 506 842 har redogjorts för tidigare. I föreliggande uppfinning avkännes och styres effektförstärkarens matningsström. Uppfinningen gör det möjligt att samband som utnyttja det finns mellan uteffekten och matningsströmmen för att styra amplitud och uteffekt. Fördelarna med ett förfarande och. en konstruktion enligt den angivna uppfinningen är också redogjorda för. Vidare framgår vid en jämförelse skillnader i uppbyggnad och funktion av förstärkarstyranordningen 8. heller Den kända anordningen uppvisar ingen _kombineringskrets 35 som möjliggör att två återkopplingssingnaler kombineras till en ny återkopplingssignal efü Denna kombineringskrets möjliggör att de två återkopplingssignalernas inbördes dominans i den nya áterkopplingssignalen kan ändras i mjuka övergångar.

I denna utföringsform av förstärkarstyranordningen 8 innefattas det adderande organet 24, D/A-omvandlaren 20 DAC, CMP, kompenseringskretsen 21 REG och amplitudregulatorn 22 reglerfiltret 23 F. Förstärkarstyranordningen 8 innefattar även ingången 9 för amplitudkomponentsignalen Aüw, ingången 10 för börvärdesstorheten Ibæ. och ingången ll för ärvärdessignalen (ärvärdesstorheten) Ia samt en utgång 12 för förstärkarstyrsignalen Isqm. Denna utgång är ansluten till förstärkarens styringång SI1. Det som skiljer denna utföringsform från den tidigare presenterade utföringsformen enligt figur 3 är att även en tabellenhet 25 LUT ingår i kretslösningen. Tabellenheten 25 är ansluten mellan det adderande organet 24 och D/A-omvandlaren 20. II det följande skall dess funktion i denna utföringsform beskrivas.

De båda binärkodade signalerna, amplitudkomponentsignalen Aww på ingång 9 och börvärdesstorheten Ium på ingång 10, adderas samman i det adderande organet 24 till en ny binärkodad signal 10 D15 20 25 30 506 842 18 ahc. Denna nya signal innehåller dels amplitudinformation från amplitudkomponentsignalen AM? och dels information om uteffekten och effektförstärkarens arbetspunkt. Det råder ett icke-linjärt samband mellan strömförbrukningen och utspänningen (i dB) _hos effektförstärkare med hög verkningsgrad. Detta samband är känt, men det varierar med variationen hos effektförstärkarens arbetspunkt. Denna variation kan áskàdliggöras om sambandet mellan strömförbrukningen och -utspänningen (i dB) ritas grafiskt som kurvor för de olika arbetspunkterna. Variationen i sambandet kan dock kompenseras för med hjälp av tabellenheten 25, i vilkens minne det finns kompenseringsvärden lagrad för olika arbetspunkter. Med hjälp av tabellenheten 25 kan därför ett konstant samband hållas över 'ett intressant arbetsområde hos förstärkaren 2. Tabellenheten 25 kan vara en så kallad Look-Up-Table LUT. Dessa lämpar sig särskilt bra genom sin snabbhet. Utsignalen från tabellenheten anslutes till D/A-omvandlaren 20. I övrigt fungerar denna utföringsform av förstärkarstyrenheten 8 så som tidigare angetts i figur 3.

I figur 5 visas ett flödesschema som presenterar det uppfunna förfarandet steg för steg.

Förfarandet startar med att en informationssignal, som uppdelats i en fasreferenskomponentsignal och en Ephr amplitudkomponentsignal Amw , inkommer till sändarsteget 1 i radiosändaren. I ett första steg, 202, utförs en upptransponering av fasreferenskomponentsignalen Emu i konverteringsanordningen 5 till en fasmodulerad RF-signal Uwv Därefter, i steg 204, utföres end faslásning av en i konverteringsanordningen 5 ingående spänningsstyrd oscillator 32 som genererar den fasmodulerade RF-signalen Umr 10 15 20 25 30 _Effektdetektor 13 19 506 842 Den binärkodade amplitudkomponentsignalen Anm och en binärkodad _börvärdessignal IUM adderas till en ny binärkodad signal aæc, så som anges i steg 206. Därefter sker, i steg 208, en omvandling av den binärkodade signalen ad” i en digital-analog- omvandlare 20 till en analog signal amw. Därpå, i steg 210, följer en kompensering för det olinjära samband som existerar mellan, matningsströmmen LB, och uteffekten Pmm ,som är mått i enheten [dBm] i antennsignalen Ywm vilken kompensering utförs med en lämplig kompenseringsfunktion implementerad i kompenseringskretsen 21. Kompenseringskretsen 21 korrigerar den analoga signalen adM,och genererar amplitudbörsignalen abmq som är proportionell mot uteffekten (i dBm) från förstärkaren. avkänner matningsströmmen Imü till effektförstärkaren 2, så som anges i steg 212. Effektdetektorn 13 genererar därefter i steg 214 ärvärdessignalen lär Amplitudbörsignalen abm. och ärvärdessignalen Ia. jämförs i nästa steg, 216, med hjälp av en amplitudregulator 22, i vilken felsignalen aül genereras som ett resultat av denna jämförelse.

Steg 218 innebär att reglerfiltret 23 filtrerar felsignalen aül och genererar förstärkarstyrsignalen I I steget 220 styr styr ' denna förstärkarstyrsignalen Isqm effektförstärkaren 2 och effektförstärkningen av den fasmodulerade RF-signalen Umnsá att effektförstärkaren genererar antennsignalen Y till pm. Slutligen anslutes antennsignalen Y antennen 50 för vidare Pm överföring via en radiokanal, i steg 222. Förfarandet avslutas i steg 224 när överföring är klar. I mobiltelefonitillämpningar kan det även motsvara slutet av en tidlucka.

Slutligen bör det poängteras att både fasmodulationsstyrloopen 5 och förstärkarstyranordningen 8 enligt de angivna utföringsformerna och det angivna förfarandet är nödvändiga för 506 842 2° att lösa de uppställda problemen hos en radiosändare. De föreslagna lösningarna ger också. de fördelar och uppnàr de ändamål som angivits och varit önskvärda utöver vad som varit tidigare möjligt med hänsyn tagen till teknikens ståndpunkt.

Claims (17)

10 15 20 25 21 506 842 PATENTKRAV

1. Radiosändare för överföring av en informationssignal via en radiokanal, i vilken sändare är anordnat ett sândarsteg (1) som omfattar: a. en effektförstärkare och åtminstone (Um) (2) med strömmatning (3) en ingång (Il) för en fasmodulerad signal och en styringàng (SI1), samt en antennsignalutgàng (4) för avgivande av en antennsignal (YNJ till en antenn 50; b. en konverteringsanordning (5) för faslåsning och frekvenstransponering vilken har en fassignalingång (6) for mottagande av en âr en fasreferenskomponentsignal, som komponentsignal av informationssignalen, och en RF-signalutgånz (7) för avgivande av den fasmodulerade RF-signalen ü%m) nfli konstant amplitud och önskad kanalfrekvens 1:11 effektförstärkarens (2) ingång (IQ; c. en förstårkarstyranordning (8) för signalbehandling och uteffektstyrning vilken omfattar en amplitudingång (9) för mottagande av en amplitudkomponentsignal (Amw) som är en komponentsignal av informationssignalen, en bör-värdesingàng (10) för mottagande av en börsignal (2), för mottagande av en är-värdesstorhet (IbüJ som anger önskad uteffekt från effektförstärkaren en är-värdesingång (ll) (Ik) som är ett mått på effektförstärkarens (2) uteffekt samt en utgång (12) ansluten till effektförstärkarens styringàng (S11) , k ä n n e t e c k n a d av, att en effektdetektor (13) är kopplad till effektförstärkarens strömmatning (3) för att avkänna strömförbrukningen och för att bilda nämnda är- värdessignal (IåQ och avge denna till 10 15 20 25 22 506 842 förstärkarstyranordningen (8) i vilken en förstärkarstyrsignal (lamm) dels genereras som en funktion av amplitudkomponentsignalen Aflm, är-värdessignalen (lâg och börvärdesstorheten Ibà, dels avges till effektförstärkarens styringàng (SI1).

2. En radiosändare för överföring av en informationssignal via en kanal enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av, att effektförstärkaren (2), effektdetektorn (13) och förstärkarstyranordningen (8) för signalbehandling och uteffektstyrning bildar en sluten loop.

3. En radiosändare enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av, att i konverteringsanordningen (5) för faslàsning och 'frekvenstransponering ingår en spänningsstyrd oscillator (32) vilken är en làgbrusig högeffektsoscillator.

4. En radiosändare enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av, att förstärkarstyranordningen (8) för signalbehandling och uteffektstyrning innefattar en D/A-omvandlare (20).

5. En radiosändare enligt kraven 1-4, k ä n n e t e c k n a d av, att en frekvensreferenssignal (efß) genereras av en frekvensyntetisator (39).

6. En radiosändare enligt kraven 1-5, k ä n n e t e c k n a d av, att radiosändaren (1) sänder pà en radiokanal för mobiltelefoni.

7. En radiosändare enligt kraven 1-6, k ä n n e t e c k n a d av, att konverteringsanordningen (5) för faslàsning och frekvenstransponering innefattar en kombineringskrets (35) för en kombinering av en från effektförstärkarens (2) ingång avledd 10 15 20 25 23 506 842 signal (enn) med en från effektförstärkarens (2) utgång avledd signal (ewfl) till en återkopplingssignal (emb).

8. En radiosändare enligt kraven 1-7, k ä n n e t e c k n a d av, att förstärkarstyranordningen (8) innefattar en tabellenhet (25).

9. En radiosändare enligt kraven 1-8, k ä n n e t e c k n a d av, att förstärkarstyranordningen (8) innefattar en kompenseringskrets (21).

10. En radiosändare enligt kraven 1-9, k ä n n e t e c k n a d av, att konverteringsanordningen (5) för faslåsning och frekvenstransponering erhåller en frekvensreferenssignal (efm) ifrån en signalkälla anordnad utanför konverteringsanordningen (5).

11. Förfarande i ett sändarsteg (1) i en radiosändare för att modulera och förstärka en informationssignal till en antennsignal (YNJ för vidare överföring via en radiokanal, varvid informationssignalen uppdelats i en fasreferenskomponentsignal (Emm) och en amplitudkomponentsignal (Amw) , vilket förfarande innefattar följande steg: - upptransponering av fasreferenskomponentsignalen (Emm) i en konverteringsanordning (5) till en U%m); fasmodulerad RF-signal - faslásning av en i en konverteringsanordning (5) ingående spänningsstyrd oscillator (32) som genererar den fasmodulerade RF-signalen ü%m); , k ä n n e t e c k n a t av, att förfarandet även. omfattar följande steg: 10 15 20 25 506 842 24 - addering av amplitudkomponentsignalen och (Aamp) en börvärdesslgnål (lbm) till en signal (aan),- - omvandling av signalen (aæc) i en digital/analog-omvandlare (20) till en analog signal (amp); - kompensering för det olinjära samband som existerar mellan en matningsström (Lmt) och en uteffekt (Pam) ,företrädesvis mätt i enheten [dBm], i antennsignalen Y¿m, vilken kompensering utförs med en lämplig kompenseringsfunktion implementerad i en kompenseringskrets 21 och som korrigerar den analoga signalen (amm) till en amplitudbörsignal (abül, som är proportionell mot uteffekten från förstärkaren (2); .- avkänning med en effektdetektor (13) av en matningsström (I¿u) till effektförstärkaren (2); - generering i effektdetektorn (13) av en ärvärdessignal (IâQ; mellan (lår) - jämförelse amplitudbörsignalen (aha) och ärvärdessignalen med hjälp av en amplitudregulator (22), i vilken en felsignal (affl) genereras som ett resultat av jämförelsen; - filtrering av felsignalen (aæl) och generering av en förstärkarstyrsignal (Isqm) via ett reglerfilter (23); - styrning av effektförstärkaren (2) och effektförstärkningen av den fasmodulerade RF-signalen (UwQ i enlighet med förstärkarstyrsignalen (ISWT), så att antennsignalen (YWQ genereras; - anslutning av antennsignalen (YWQ till en antenn (50) för vidare överföring via en radiokanal. 10 15 20 , 25 'faslàsningen i 25 506 842

12. Förfarande enligt krav 11, k ä n n e t e c k n a t av, att förfarandet även omfattar det följande steget: - justering av _den nya binärkodade signalen (aduj via en tabellvärdesenhet (24), en så kallad Look-Up-Table LUT.

13. Förfarande enligt krav 11-12, k ä n n e t e c k n a t av, att förfarandet även omfattar det följande steget: - kompensering av fasdistorsion i antennsignalen (YNQ.

14. Förfarande enligt kravet 13, k ä n n e t e c k n a t av, att förfarandet även omfattar det följande steget; - kompensering av fasdistorsion i antennsignalen (Yw) genom att konverteringsanordningen (5) är utförd innan uteffekten hos effektförstärkaren (2) ändras.

15. Förfarande enligt kravet 14, k ä n n e t e c k n a t av, att förfarandet även omfattar det följande steget: - kombinering av en från effektförstärkarens (2) ingång avledd signal (emu) med en från effektförstärkarens (2) utgång avledd signal (ewfl) till en återkopplingssignal (emb).

16. Förfarande enligt kravet 15, k ä n n e t e c k n a t av, att förfarandet även omfattar det följande steget: - mjuk övergång mellan de avledda signalernas (epmifepmz) inbördes andel och dominans i àterkopplingssignalen (efüfi.

17. Förfarande enligt kraven 11-16, k ä n n e t e c k n a t av, att förfarandet även omfattar det följande steget: 10 506 842 26 - kompenseringen för det olinj ära sambandet mellan matningsströmmen Ipm och uteffekten Pout utförs med en exponentiell kompenseringsfunktion implementerad i en kompenseringskrets (21) som korrigerar den analoga signalen till en amplitudbörsignal (abör). (adac)