NO300247B1 - Radiofrekvens-effektforsterkeranordning - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse vedrører en radiofrekvens-effektforsterkeranordning til frembringelse av en utmatning hvis størrelse kobles om i overensstemmelse med et styresignal som kobler om effektnivået, omfattende: en radiofrekvens-effektforsterker som mottar en innmatning og avgir en effektforsterket utmatning; en utledningsanordning for utledning av en del av utgangseffekten ved utgangen fra den radiofrekvente effektforsterker og for utmatning av et signal med en størrelse som angir størrelsen på utmatningen fra effektforsterkeren og varierer i overensstemmelse med det koblende styresignal for effektnivået; en høyfrekvent detektoranordning for detektering av utmatningen fra avledningsanordningen; en sammenlignings og glatteanordning for sammenligning av den detekterte spenning fra den høyfrekvente detektoranordning med en på forhånd bestemt referansespenning og utglatning av forskjellen; en styreanordning for forsterkning ved tilbakekobling for styring av størrelsen av utmatningen fra sammenlignings- og glatteanordningen; og en justeringsanordning for utgangseffekt til regulering av utgangseffekten fra effektforsterkeren i overensstemmelse med utmatningen fra styreanordningen for forsterkning ved tilbakekobling.

En slik anordning er bl.a. kjent fra EP-A3-412.392 og EP-A3-261.967.

Av ytterligere kjent teknikk nevnes det som fremgår av EP-A-472.330 og US-A 4.392.245.

Fig. 4 viser blokkskjema over en tidligere kjent radiofrekvens-effektforsterkeranordning til mottagning og forsterkning av et radiofrekvens inngangssignal 1 (i det følgende betegnet som RF inngangssignal). Som vist omfatter anordningen en radiofrekvens-effektforsterker 2 med en forsterkningsregulerende terminal 3 for regulering av forsterkningen i effektforsterkeren 2 og for å frembringe et forsterket radiofrekvensutgangssignal (i det følgende betegnet som RF utgangssignal) 4, en koblingskondensator 5 for å ta ut en del av RF utgangssignalet 4, en detektorkrets 6 bestående av dioder og en glattekrets for likeretting av radiofrekvenssignalet og for å frembringe en likerettet spenningsutgang 7, en innstillingskrets 8 som som utmatning gir en referansespenning 8a svarende til det effektnivå som er blitt stilt inn i overensstemmelse med koblende styresignal 10a for effektnivå, tilført fra en styrekrets 10 og benyttet for kobling av utgangseffekten, og en komparator/ lav-passfilterkrets som sammenligner den likerettede spenning 7 med referansespenningen 8a og har egenskaper som et lavpassfilter (LPF).

I drift blir RF-inngangssignalet 1 effektforsterket i effektforsterkeren 2 for å bli RF utgangssignalet 4. En del av RF utgangssignalet 4 blir ført som innmatning til detektorkretsen 6 gjennom koblingskondensatoren 5. Detektorkretsen 6 foretar topplikerettingen og gir som utmatning den likerettede spenning 7 som i verdi svarer til RF utgangssignalet 4. Komparator/LPF kretsen 9 sammenligner den likerettede spenning 7 med referansespenningen 8a for å påvise forskjell eller feil mellom den og fører feilsignalet gjennom LPF for å glatte dette ut, hvoretter det avgis som utmatning. Feilsignalet 9a som er utmatningen fra komparator/LPF kretsen 9 innmates til den forsterkningsregulerende terminalen 3 som finnes ved effektforsterkeren 2.

Banen fra koblingskondensatoren 5 gjennom komparator/LPF kretsen 9 til den forsterkningsregulerende klemme 3 danner en negativ tilbakekoblingskrets. Når RF utgangssignalet 4 blir større enn den ønskede verdi vil den likerettede spenning 7 øke og et negativt feilsignal dannes for å minske forsterkningen i effektforsterkeren 2. Når RF utgangssignalet 4 blir mindre, dannes et positivt feilsignal og forsterkningen i effektforsterkeren 2 økes. På denne måte blir RF utgangseffekten automatisk regulert slik at den er konstant. Innstillingskretsen 8 for referansespenning har en koblende inngangsterminal for effektnivået for å muliggjøre innstilling av den ønskede verdi fra regulatoren 10. Ved denne innstilling kan forskjellige innstilte spenninger utmates. En hvilken som helst av en rekke utgangseffektverdier (effektnivåer) kan således ved innstilling ved hjelp av regulatoren 10 velges fra en laveffektytelse til en høy-effektytelse.

P.g.a. at den tidligere kjente radiofrekvens-effektforsterkeranordning er bygget opp som beskrevet ovenfor vil, når utgangseffekten (effektnivået) kobles om, størrelsen på signalinnmatningen til detektorkretsen 6 også variere. Av den grunn må detektorkretsen 6 ha et bredt dynamisk område for å kunne håndtere alle effektnivåene. Når en laveffekts utmatning blir stilt inn, er som resultat den likerettede spenning 7 liten, og temperaturvariasjonen for den foroverrettede spenning i detektordiodene som danner detektorkretsen 6 vil ha en stor innvirkning på størrelsen av utgangseffekten .

Foreliggende oppfinnelse er gjort for å eliminere de problemer som er beskrevet ovenfor og formålet er å komme frem til en radiofrekvens-effektforsterkeranordning som muliggjør variabel (vekslende) regulering fra en lav effekt til en høy effekt uten å utvide detektorkretsens dynamiske område og å redusere temperaturvariasjonen i utgangsverdien ved tiden for laveffektutgang.

Radiofrekvens-effektforsterkeranordningen, ifølge oppfinnelsen, kjennetegnes ved at utledningsanordningen, den høyfrekvente detektoranordningen, sammenlignings- og glatteanordningen, styreanordningen for forsterkning ved tilbakekobling og justeringsanordningen for utgangseffekt danner en tilbakekoblingssløyfe for styring av forsterkningen i effektforsterkeren i samsvar med utmatningen fra effektforsterkeren, og at nevnte styreanordning for forsterkning ved tilbakekobling styres i henhold til nevnte effektnivåstyresignal på slik måte at den totale forsterkning i tilbakekoblingssløyfen er i alt vesentlig konstant.

Ifølge utførelsesformer av effektforsterkeranordningen omfatter utledningsanordningen en koblingsanordning for utledning av en del av utgangseffekten fra radiofrekvens-ef f ektf orsterkeren og for som utmatning å gi et signal som svarer til størrelsen av utmatningen fra effektforsterkeren, og en variabel dempeanordning som mottar utgangssignalet fra koblingsanordningen og får sin dempning variert i overensstemmelse med det koblende styresignal for effektnivået.

Det er også mulig å la utledningsanordningen omfatte en koblingsanordning med variabel kobllngskoeffisient, der koblingskoeffisienten styres i overensstemmelse med det koblende styresignal for effektnivået.

Mulighet foreligger også for å la utledningsanordningen styre størrelsen på utgangssignalet, slik at dette blir liggende på en konstant verdi uansett koblingen av effektnivået for anordningens utmatning.

Dessuten kan effektforsterkeranordningen omfatte et middel til å variere referansespenningen i overensstemmelse med det koblende styresignal for effektnivået.

I denne forbindelse kan utledningsanordningen styre stør-relsen på sitt utgangssignal, slik at dets variasjon ved omkobling av effektnivået ved utmatningen av anordningen blir redusert.

Oppfinnelsen skal nå beskrives nærmere under henvisning til de vedlagte tegninger.

Fig. 1 er et blokkskjema som viser en radiofrekvens-effektforsterkeranordning i en første utførelsesform for oppfinnelsen ,

Fig. 2 er et blokkskjema som viser en radiofrekvens-effektforsterkeranordning i en annen utførelsesform for oppfinnelsen , Fig. 3 er et blokkskjema som viser en radiofrekvens-ef f ektf orsterkeranordning i en ytterligere utførelsesform for oppfinnelsen og Fig. 4 er et blokkskjema som viser en radiofrekvens-effektforsterkeranordning som er tidligere kjent.

En første utførelsesform, utførelsesform 1, for oppfinnelsen vil nu bli beskrevet under henvisning til fig. 1. De deler som har tilsvarende deler på fig. 4 har samme henvisningstall og beskrivelsen av disse vil bli utelatt.

Utførelsesform 1 avviker fra den tidligere kjente anordning ved at en variabel dempekrets 11 er anbragt mellom koblingskondensatoren 5 og detektorkretsen 6 og har sin dempning styrt i overensstemmelse med effektnivåvenderens styresignal 10a. En annen variabel dempeanordning 12 finnes mellom komparator/LPF kretsen 9 og den forsterkningsregulerende terminalen 3 og får sin dempning styrt av effektnivåvenderens styresignal 10a. I stedet for innstillingskretsen 8 for referansespenning på fig. 4, som avgir referansespenningen 8a svarende til det effektnivå som er blitt stilt inn med effektnivåvenderens styresignal 10a, finnes en innstillingskrets 18 for referansespenning til frembringelse av en referansespenning 18a som har fast verdi.

Den forsterkningsregulerende terminalen 3 danner justeringsanordningen for utgangseffekten, kondensatoren 5 danner koblingsanordningen, detektorkretsen 6 danner en radiofrekvens detekterende anordning, komparator/LPF kretsen 9 danner en sammenlignings- og glatteanordning, og den variable dempeanordning 12 utgjør en tilbakekoblende forsterkningsregulerende anordning.

Under drift blir RF inngangssignalet 1 effektforsterket av effektforsterkeren 2 for å bli RF utgangssignalet 4. På samme måte som tidligere kjent blir en del av RF utgangssignalet 4 avledet ved hjelp av koblingskondensatoren 5 og underkastet den behandling som er beskrevet nedenfor, og en negativ tilbakekobling føres til den forsterkningsregulerende terminalen 3 for derved å stabilisere utgangseffekten.

Signalet som avledes av koblingskondensatoren 5 er propor-sjonalt med RF utgangssignalet 4. Signalet innmates til den variable dempeanordning 11. Dempningen i den variable dempeanordning 11 blir styrt slik at den er stor på den tid da det er høy effektutgang og liten når ef f ektutgangen er lav, slik at utmatningen fra den variable dempeanordning 11 har et konstant nivå (innenfor et ikke-variabelt område) uansett utgangseffekten (effektnivået) for radio-frekvens-ef f ektf orsterkeranordningen .

Detektorkretsen 6 likeretter utmatningen fra den variable dempeanordning 11 og gir som utmatning den detekterte, likerettede spenning 7. Størrelsen på radiofrekvensinngangs-signalet til denne detektorkrets 6 er på et konstant nivå uansett effektnivået p.g.a. den variable dempeanordning som beskrevet ovenfor når man ser bort fra variasjoner som skyldes feil. Den likerettede spenning 7 ventes dermed å ligge på et konstant nivå uansett effektnivået. Som et resultat av dette behøver referansespenningen 18a som benyttes til sammenligning med den likerettede spenning 7 ikke bli koblet om alt etter det ønskede effektnivå. Referansespenningen 18a og den likerettede spenning som ligger på et konstant nivå uansett effektnivået blir sammenlignet og glattet i komparatoren/LPF kretsen 9 for å gi et feilsignal 9a. Feilsignalet 9a kobles tilbake til den forsterkningsregulerende terminalen 3 gjennom den variable dempeanordning 12 som får sin dempning variert (omkoblet) i overensstemmelse med koblingsstyresignalet 10a for effektnivået .

Den variable dempeanordning 12 drives slik at den samlede forsterkning i den negative matekrets ikke varierer med effektnivået. I overensstemmelse med koblingsstyresignalet 10a for effektnivået blir dempningen i den variable dempe-anordningen 12 som er en forsterkningsregulerende anordning for tilbakekobling stilt liten på det tidspunkt da effektutgangen er høy når dempningen i den variable dempeanordning 11 er stilt lav og den blir stilt høy på det tidspunkt da utmatningen har lav effekt når dempningen i den variable dempeanordning 11 er stilt liten.

I det tidligere beskrevne eksempel på teknikkens stand vil størrelsen på innmatningen til detektorkretsen 6 variere avhengig av effektnivået og det oppstod et problem i forbindelse med det dynamiske område for detektorkretsen 6 når innmatningen hadde høy effekt, idet detektordiodene i detektorkretsen 6 kunne bli overbelastet og når utmatningen hadde lav effekt ble det ikke avgitt tilstrekkelig likerettet spenning 7. I utførelseseksempel 1 ligger innmatningen til detektorkretsen 6 på et konstant nivå uansett effektnivået og et bredt dynamisk område som tidligere ble krevet for detektorkretsen er ikke lenger nødvendig. I eksemplet på tidligere kjent anordning fikk man ikke tilstrekkelig likerettet spenning 7 hvis utmatningen hadde lavt effektnivå og temperaturvariasjonen for det foroverrettede spenningsfall i detektordiodene som var overlagret spenningen var ikke ubetydelige og temperaturvariasjonen på utgangseffekten er større enn når utgangseffekten er høy. I motsetning til dette blir i utførelseseksempel 1 detektorkretsen 6 tilført et signal med tilstrekkelig størrelse også når utgangseffekten er lav, slik at temperaturvariasjonen motvirkes ved lav effektutgang.

Fig. 2 er et blokkskjema som viser den andre utførelsesform, utførelseseksempel 2, for oppfinnelsen. Deler som tilsvarer delene på fig 1 har like henvisningstall.

"Utførelsesform 2 skiller seg fra utførelsesform 1 ved at det i stedet for koblingskondensatoren 5 og den variable dempeanordning 11 finnes en variabel koblingskrets 15 som en koblingsanordning med variable kobllngskoeffisient. Den får sin koblingskoeffisient variert med koblingsstyresignalet 10a for effektnivået og utleder en del av utgangseffekten fra effektforsterkeren 2 og påtrykker denne på detektorkretsen 6.

I utførelsesform 1 blir en del av utgangseffekten utledet med en fast kobl ingskoef f isient og dempet ved hjelp av den variable dempeanordning 11, slik at innmatningen til detektorkretsen 6 holdes på et konstant nivå i forhold til koblingen av effektnivået. I utførelsesform 2 på fig. 2 blir den variable koblingskrets 15 benyttet slik at kobllngs-koeff isienten selv varieres (omkobles). Det betyr at koblingskoeffisienten gjøres liten når utmatningen har høy effekt og gjøres stor når utmatningen har lav effekt, slik at innmatningen til detektorkretsen 6 holdes på et konstant nivå uansett effektnivået.

Andre deler arbeider på samme måte som utførelseseksempel 1 og utførelseseksempel 2 har samme virkninger som utførelses-eksempel 1.

Fig. 3 er et blokkdiagram som viser en ytterligere utførelse, Utførelseseksempel 3, på oppfinnelsen. I eksempelene 1 og 2 på fig. 1 og fig. 2 er den variable dempeanordning 11 eller den variable koblingskrets 15 innrettet slik at signalinnmatningen til detektorkretsen 6 holdes nøyaktig på et konstant nivå, dvs. innenfor et område som ikke varierer i forhold til omkoblingen av effektnivået. Når bredden på variasjonen er meget stor, blir anordningene vanskelig å tilpasse og blir kostbare. I utførelseseksempel 3 på fig. 3 arbeider den variable dempeanordning 11 slik at variasjonen i utmatningen, når effektnivået kobles om blir dempet eller redusert sammenlignet med innmatningen, men ikke nødvendigvis holdt innenfor et uforanderlig område. Med andre ord kan innmatningen til detektorkretsen variere innenfor området, men bredden av variasjonen er mindre enn ved tidligere kjente utførelser. For å kunne klare variasjonen i den likerettede spenning 7 har innstillingskretsen 8 for referansespenning en variable referansespenning 8a og blir koblet om i overensstemmelse med koblingsstyresignalet 10a for effektnivået.

I Utførelseseksempel 3 vil, siden arbeidsområdet for detektorkretsen 6 er smal sammenlignet med det tidligere kjente eksempel, virkningene være de samme som de som fåes i utførelseseksemplene 1 og 2. Det betyr at området som kreves for detektorkretsen kan være smalere enn i tidligere kjente utførelser (men bredere enn i Utførelseseksemplene 1 og 2). Videre blir reduksjonen i signalet som tilføres detektorkretsen 6 når utmatningen har lav effekt tilbakeholdt, slik at virkningen av temperaturvariasjonen blir redusert. 1 utførelseseksemplene 1, 2 og 3 blir det tilbakekoblede styresignal matet tilbake til den forsterkningsregulerende terminal 3 som finnes ved effektforsterkeren 2, men andre fremgangsmåter kan anvendes. For eksempel kan man ha en ytterligere variabel dempeanordning foran effektforsterkeren 2 og den kan reguleres for å justere utgangseffekten.

I utførelseseksempelene 1, 2 og 3 foretas variasjonen av forsterkningen i tilbakekoblingskretsen ved hjelp av den variable dempeanordning 12, men visse andre fremgangsmåter kan anvendes. For eksempel kan forsterkningen for komparator/LPF kretsen 9 kobles om.

Som beskrevet er en variabel dempeanordning eller en koblingsanordning med variabel kobllngskoeffisient ifølge oppfinnelsen anordnet foran detektorkretsen og variasjonen i innmatningen til detektorkretsen holdes tilbake eller reduseres også når utgangseffektens størrelse kobles om og virkeområdet for detektorkretsen er begrenset. Som et resultat er det mulig å komme frem til en anordning der det dynamiske området som kreves for detektorkretsen er gjort smalere og der temperaturvariasjonen i utgangseffekten reduseres på den tid da utmatningen har lav effekt.

Claims (6)

1. Radiofrekvens-effektforsterkeranordning til frembringelse av en utmatning hvis størrelse kobles om i overensstemmelse med et styresignal som kobler om effektnivået, omfattende: en radiofrekvens-effektforsterker (2) som mottar en innmatning og avgir en effektforsterket utmatning; en utledningsanordning (5, 11; 15) for utledning av en del av utgangseffekten ved utgangen fra den radiofrekvente effektforsterker og for utmatning av et signal med en størrelse som angir størrelsen på utmatningen fra effektforsterkeren og varierer i overensstemmelse med det koblende styresignal for effektnivået; en høyfrekvent detektoranordning (6) for detektering av utmatningen fra avledningsanordningen; en sammenlignings og glatteanordning (9) for sammenligning av den detekterte spenning fra den høyfrekvente detektoranordning med en på forhånd bestemt referansespenning og utglatning av forskjellen; en styreanordning for forsterkning (12) ved tilbakekobling for styring av størrelsen av utmatningen fra sammenlignings-og glatteanordningen; og en justeringsanordning (3) for utgangseffekt til regulering av utgangseffekten fra effektforsterkeren i overensstemmelse med utmatningen fra styreanordningen for forsterkning ved tilbakekobling,karakterisert vedat utledningsanordningen, den høyfrekvente detektoranordningen, sammenlignings- og glatteanordningen, styreanordningen for forsterkning ved tilbakekobling og justeringsanordningen for utgangseffekt danner en tilbakekoblingssløyfe for styring av forsterkningen i effektforsterkeren i samsvar med utmatningen fra effektforsterkeren, og at nevnte styreanordning (12) for forsterkning ved tilbakekobling styres i henhold til nevnte effektnivåstyresignal på slik måte at den totale forsterkning i tilbakekoblingssløyfen er i alt vesentlig konstant.

2. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at utledningsanordningen omfatter: en koblingsanordning (5) for utledning av en del av utgangseffekten fra radiofrekvens-effektforsterkeren og for som utmatning å gi et signal som svarer til størrelsen av utmatningen fra effektforsterkeren, og en variabel dempeanordning (11) som mottar utgangssignalet fra koblingsanordningen og får sin dempning variert i overensstemmelse med det koblende styresignal for effektnivået .

3. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at utledningsanordningen omfatter en koblingsanordning (15) med variabel kobllngskoeffisient, der koblingskoeffisienten styres i overensstemmelse med det koblende styresignal for effektnivået.

4 . Anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at utledningsanordningen styrer størrelsen på utgangssignalet, slik at dette blir liggende på en konstant verdi uansett koblingen av effektnivået for anordningens utgang.

5. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at den omfatter et middel til å variere referansespenningen i overensstemmelse med det koblende styresignal for effektnivået.

6. Anordning som angitt i krav 5, karakterisert ved at utledningsanordningen styrer størrelsen på sitt utgangssignal, slik at dets variasjon ved omkobling av effektnivået ved utgangen av anordningen blir redusert.