DE19613625C1 - Verstärkeranordnung mit regelbarer Ausgangsleistung zur Verstärkung eines hochfrequenten Eingangssignals - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Verstärkeranordnung mit regel­ barer Ausgangsleistung zur Verstärkung eines hochfrequenten Eingangssignals und eine diese Verstärkeranordnung enthal­ tende Funkstation

Aus der EP 0 654 900 A2 ist ein Funkgerät mit Sendelei­ stungsregelung bekannt, das eine Hochfrequenz-Endstufe und eine Verstärkeranordnung mit Regelung der Ausgangsleistung aufweist, wobei der Regelschaltung als Istwert ein vom Sendesignal ohne Frequenzumsetzung abgeleitetes Signal zugeführt wird.

Aus der US 5,321,851 ist ein Empfänger mit einer automa­ tischen Verstärkungskontrolle bekannt. Das Empfangssignal als Eingangssignal wird mit Hilfe der automatischen Verstärkungs­ kontrolle auf einen konstanten Pegel geregelt, wobei das Regelsignal aus einem Ausgangssignal eines das Eingangssignal auf eine Zwischenfrequenz umsetzenden Mischers abgeleitet wird.

Aus der DE 42 91 719 T1 ist eine Vorrichtung zum Hochfahren eines Leistungsverstärkers bekannt. Der Leistungsverstärker ist dabei steuerbar, wobei das Steuersignal ohne Frequenz­ umsetzung gewonnen wird. Auch aus der Deutschen Patentschrift DE 39 18 159 A1 ist eine Leistungsregelanordnung bekannt, bei der die Leistungsregelung ohne Frequenzumsetzung erfolgt. Diese Leistungsregelanordnung ermöglicht eine hochselektive Trennung von Signalanteilen des zu verstärkenden Signals und Fremdanteilen; somit wird eine Störung der Verstärkungs­ regelung verringert.

Verstärkeranordnungen nach obigem Gattungsbegriff dienen da­ zu, die Leistung hochfrequenter Eingangssignale zu verstär­ ken. Die Ausgangsleistung ist dabei regelbar, d. h. durch ei­ nen Regelmechanismus werden einstellbare Ausgangsleistungen sehr genau eingehalten und bei Veränderungen dieser Ein­ stellungen wird die neu einzustellende Ausgangsleistung schnell und ohne Überschwingen erreicht.

Beispielsweise werden solche Verstärkeranordnungen als End­ stufen von Basisstationen in Mobilfunksystemen eingesetzt. Ein Beispiel für ein solches Mobilfunksystem ist das GSM-Mobilfunksystem, bei dem genau einzuhaltende Anforderungen an die Verstärkeranordnung vorliegen. Diese Anforderungen be­ stehen u. a. darin, die Störstrahlungserzeugung der Verstär­ keranordnung gering zu halten, auch wenn sich die Frequenz des zu verstärkenden Eingangssignals wie z. B. beim Frequenz­ sprung verändert. Das GSM-Mobilfunksystem wird im Zeitmulti­ plex betrieben, wobei zwischen den einzelnen Zeitschlitzen ein Frequenzsprung des Eingangssignals der Verstärkeranord­ nung auftreten kann. Deshalb wird zwischen den Zeitschlitzen die Ausgangsleistung der Verstärkeranordnung auf geringere Leistungen gesteuert, um somit Störstrahlungen auf Nachbar­ kanäle gering zu halten. Die zur Verringerung der Ausgangs­ leistung zur Verfügung stehende Zeit zwischen zwei Zeit­ schlitzen liegt beim GSM-Mobilfunksystem im Bereich von 30 µs. Dabei muß die Ausgangsleistung um mindestens 40 dB ver­ ringert werden.

Aus diesen Randbedingungen ergibt sich für die Gestaltung der Flanken bei der Aussteuerung der Ausgangsleistung der Ver­ stärkeranordnung eine hohe Anforderung an die Präzision. Als eine bekannte Form der Gestaltung dieser Flanken ist die Kosinus-Quadrat-Funktion bekannt. Können die Flanken bei der Verringerung und anschließenden Erhöhung der Ausgangslei­ stungen nach dieser Funktion geformt werden, wird ein schma­ les Spektrum an Störstrahlungen erzeugt. Um die Verstärkeran­ ordnung nach dieser Funktion steuern zu können, wird ein regelbarer Verstärker benötigt.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Verstär­ keranordnung und eine diese Verstärkeranordnung enthaltende Funkstation anzugeben, die den oben genannten Anforderungen gerecht wird. Die Aufgabe wird durch die Verstärkeranordnung nach Patentanspruch 1 bzw. die Funkstation nach Patentan­ spruch 16 gelöst. Weitere Ausgestaltungen des Erfindungsge­ dankens sind den übrigen Unteransprüchen zu entnehmen.

Die erfindungsgemäße Verstärkeranordnung enthält einen Lei­ stungsverstärker zur Verstärkung eines hochfrequenten Ein­ gangssignals. Zur Regelung der Ausgangsleistung des Lei­ stungsverstärkers enthält die Verstärkeranordnung weiterhin eine Modulatoreinrichtung zum Ableiten eines ersten Hilfs­ signals aus dem Eingangssignal, eine Mischereinrichtung zum Mischen von einem aus einem Ausgangssignal des Leistungs­ verstärkers ausgekoppelten Meßsignal mit dem ersten Hilfs­ signal zu einem Zwischenfrequenzsignal und eine Detektorein­ richtung zum Ableiten eines Pegelsignals aus dem Zwischen­ frequenzsignal, wobei das Pegelsignal zur Regelung der Ver­ stärkung des Eingangssignals vorgesehen ist.

Durch die Mischereinrichtung wird ein Zwischenfrequenzsignal erzeugt, wobei das Zwischenfrequenzsignal lediglich eine Frequenz, die kleiner als die Frequenz des Eingangssignals und für die Detektoreinrichtung verarbeitbar ist, aufweisen muß. Dieses Zwischenfrequenzsignal ist sehr gut frequenz­ stabilisiert, da sowohl das erste Hilfssignal als auch das Meßsignal vom Eingangssignal abhängig sind und sich daher auftretende Einflüsse der Frequenzsprünge kompensieren. Die­ ses sehr frequenzgenaue Zwischenfrequenzsignal dient der De­ tektoreinrichtung zur Leistungsmessung und Erzeugung eines Pegelsignals. Weil die Frequenz des Eingangssignals der De­ tektoreinrichtung konstant ist, gibt das Pegelsignal sehr genau die gemessene Ausgangsleistung wieder. Es ist zur Re­ gelung des Eingangssignals vorgesehen. Eine derartig aus­ gestaltete Verstärkeranordnung ermöglicht ein sehr exaktes Regeln der Ausgangsleistung des Leistungsverstärkers.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Verstärkeranord­ nung enthält diese eine Steuereinrichtung zur Steuerung des Arbeitspunktes des Leistungsverstärkers durch ein nach einem vorbestimmten Zeitplan erzeugtes Biassignal. Durch die Ein­ stellung des Arbeitspunktes des Leistungsverstärkers kann die Verlustleistung der Verstärkeranordnung erheblich beeinflußt werden. Zur Vermeidung hoher Verlustleistungen wird deshalb der Leistungsverstärker bei hohen Ausgangsleistungen im B- oder C-Betrieb betrieben. Dadurch ist es möglich, den Ruhe­ strom gering zu halten, oder gar abzuschalten. Im C-Betrieb arbeitet der Leistungsverstärker jedoch nahe der Sättigungs­ leistung, so daß bei einer Aussteuerung der Ausgangsleistung eine sehr genaue Regelung erforderlich ist, um das Betreiben des Leistungsverstärkers in voller Sättigung zu vermeiden. Die erfindungsgemäße Verstärkeranordnung macht es durch die Steuerung des Biassignals möglich, vom C-Betrieb mit hoher Ausgangsleistung in den AB- und A-Betrieb mit geringer Aus­ gangsleistung überzugehen, und bei anschließender Erhöhung der Ausgangsleistung in den C-Betrieb zurückzukehren, ohne ein übersteuern der Ausgangsleistung auch bei hohen dynami­ schen Anforderungen hervorzurufen.

Die sehr genaue Kontrolle der Ausgangsleistung ermöglicht es deshalb, den Leistungsverstärker sehr hoch auszusteuern, ihn mit einem hohen durchschnittlichen Wirkungsgrad zu betreiben und somit die Wärmeentwicklung gering zu halten. Die erfin­ dungsgemäße Verstärkeranordnung ermöglicht die für eine ge­ ringe Störstrahlung erforderlichen "weichen" Übergänge zwischen den Arbeitspunkten des A-, AB- und C-Betriebes des Leistungsverstärkers.

Zur Steuerung des Eingangssignals enthält einer Weiterbildung der Verstärkeranordnung vorteilhafterweise einen durch die Steuereinrichtung gesteuerten Leistungsregler für das Pegel­ signal. Nach einem vorbestimmten Zeitplan wird damit eine Hüllkurve für die Ausgangsleistung vorgegeben. Die Beein­ flussung der Vorverstärkung des Eingangssignals wird dabei vorteilhafterweise durch einen durch das Pegelsignal ge­ steuerten Regelverstärker bewirkt. Das Pegelsignal ist durch das zuvor geschilderte Meßprinzip sehr genau der Ausgangs­ leistung der Verstärkeranordnung proportional und bewirkt, gesteuert durch die Steuereinrichtung, ein exaktes Regeln der Verstärkeranordnung.

Wird der Leistungsverstärker im C-Betrieb betrieben, so kön­ nen Phasendrehungen (AM-PM-Konversion) auftreten. Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Verstärkeranordnung enthält diese eine Phasenregeleinrichtung zum Erzeugen eines Phasenregelsignals durch Vergleichen eines in der Detektor­ einrichtung abgeleiteten ersten Phasensignals mit einem in der Modulatoreinrichtung abgeleiteten zweiten Phasensignal, wobei das Phasenregelsignal zur Phasensteuerung des Eingangs­ signals vorgesehen ist. Das zweite Phasensignal ist dabei unabhängig vom Eingangssignal, wodurch in der Phasenregel­ einrichtung der Phasenfehler des Ausgangssignals in Bezug auf das Eingangssignal meßbar ist und entsprechende Korrektur­ maßnahmen eingeleitet werden können. Bei dieser Ausgestaltung wird parallel zum Leistungsregelkreis ein Phasenregelkreis aufgebaut, der auftretende Phasenfehler ausregelt.

Die das Zwischenfrequenzsignal auswertende und das Pegel­ signal erzeugende Detektoreinrichtung ist vorteilhafterweise als logarithmischer Detektor ausgebildet. Ein logarithmischer Detektor weist den Vorteil auf, daß er bei kleinen zu detek­ tierenden Signalen eine ebenso hohe Auflösung hat wie bei leistungsstarken Signalen. Diese Eigenschaft erweist sich bei den hohen dynamischen Anforderungen an die Verstärkeranord­ nung als besonders vorteilhaft.

Die Modulatoreinrichtung kann nach weiteren Ausgestaltungen für eine Einseitenband- oder eine Zweiseitenbandmodulation ausgebildet sein. Bei einer Einseitenbandmodulation enthält die Modulatoreinrichtung zumindest einen Leistungsteiler zum Ableiten zumindest eines zweiten Hilfssignals aus dem Ein­ gangssignal. Weiterhin enthält die Modulatoreinrichtung bei­ spielsweise zwei Mischer zum in-phase- und phasenverschobenen Mischen von in einem Oszillator erzeugten Oszillatorsignalen mit dem zweiten Hilfssignal zu einem dritten bzw. vierten Hilfssignal. Ein Hybrid, der das dritte und vierte Hilfs­ signal zu einem ersten Hilfssignal zusammenführt, ist ebenso enthalten. Die Phasenverschiebung für das vierte Hilfssignal beträgt 90 Grad. Bei der Einseitenbandmodulation wird die Spiegelkomponente der Zwischenfrequenz unterdrückt, wodurch eine spätere Filterung entfallen kann.

Bei der Zweiseitenbandmodulation enthält die Modulatorein­ richtung einen Mischer zum Mischen von einem in einem Oszillator erzeugten Oszillatorsignals mit einem aus dem Eingangssignal abgeleiteten zweiten Hilfssignal zu einem dritten Hilfssignal und einen Filter zum Entfernen der Spiegelkomponente des dritten Hilfssignals (es entsteht damit ein Einseitenbandsignal), wodurch wiederum ein erstes Hilfs­ signal, das daraufhin der Mischereinrichtung zugeführt werden kann, erzeugt wird. Aus dem Oszillator kann entsprechend der Ausgestaltung nach Patentanspruch 5 auch ein Phasensignal abgeleitet werden, das der Phasenregeleinrichtung zugeführt wird.

Die Verstärkeranordnung enthält entsprechend einer weiteren Ausgestaltung eine Linearisiereinrichtung zur Linearisierung der Verstärkerkennlinie des Verstärkungsregelkreises. Um den Regelkreis stabil zu halten, soll die Verstärkerkennlinie der Verstärkeranordnung möglichst linear sein. Dies ist besonders beim Übergang der Verstärkungskennlinie in den Sättigungs­ bereich von Bedeutung. Die Linearisiereinrichtung ermöglicht insbesondere für diesen Bereich eine weitergehende Linea­ risierung der Verstärkungskennlinie, wodurch es möglich ist, noch höhere Wirkungsgrade zu nutzen und über die 1dB Kompres­ sionsleistung hinauszusteuern.

Die Linearisiereinrichtung kann dazu innerhalb der Verstär­ keranordnung an unterschiedlichen Stellen eingesetzt werden. Entsprechend einer Ausgestaltung ist eine Ausgangsgröße der Linearisiereinrichtung als Eingangsgröße des Leistungsver­ stärkers vorgesehen und entsprechend einer zweiten Ausge­ staltungsform ist eine Ausgangsgröße der Linearisiereinrich­ tung als Eingangsgröße des Regelverstärkers vorgesehen. Auch die Linearisiereinrichtung ist durch die Steuereinrichtung steuerbar, vorteilhafterweise auf digitalem Weg nach einem vorbestimmten Zeitplan. Der vorher bestimmte Zeitplan kann dabei mit dem zur Steuerung des Biassignals und des Lei­ stungsreglers für das Pegelsignal koordiniert sein, wodurch eine optimale Regelbarkeit der Verstärkeranordnung erzielt wird.

Die Temperaturabhängigkeit des Regelkreises kann durch einen einfachen Thermostaten verringert werden. Nach einer weiteren Ausgestaltung besteht dieser aus einem Heizwiderstand mit positivem Temperaturkoeffizienten, der wärmeleitend mit der Detektoreinrichtung verbunden ist und eine Stabilisierung der Temperatur des Regelkreises bewirkt. Dieser Widerstand mit positivem Temperaturkoeffizienten kann auf der Detektor­ einrichtung oder andere wärmeempfindliche Komponenten des Regelkreises befestigt sein, beispielsweise durch Aufkleben.

Die Verstärkeranordnung eignet sich insbesondere für den Einsatz innerhalb einer Funkstation für ein Funksystem, z. B. einem GSM-Mobilfunksystem.

Handelt es sich bei dem zu verstärkenden Signal um ein frequenzmoduliertes oder phasenmoduliertes Signal, d. h. es liegt kein Frequenzgemisch im Eingangssignal vor, kann der Filteraufwand der Verstärkeranordnung gering gehalten werden. Maßnahmen zur Vermeidung oder Kompensierung von Oberwellen können entfallen und preisgünstige schmalbandige Schaltungs­ komponenten, wie sie aus GSM- oder DECT-Systemen bekannt sind, werden eingesetzt. Die hohe Genauigkeit des Regel­ kreises ermöglicht es, die Verstärkeranordnung auch bei Funk­ stationen, die z. B. im Zeitlagenmultiplex arbeiten, einzu­ setzen. Die Ausgangsleistung der Verstärkeranordnung kann dabei auch bei engen Anforderungen an die Zeitschlitztreue zwischen den Zeitschlitzen verringert werden.

Die Steuereinrichtung koordiniert die Steuerung des Arbeits­ punktes des Leistungsverstärkers durch das Biassignal, die Steuerung des Leistungsreglers für das Pegelsignal und die Steuerung der Linearisiereinrichtung. Dies kann beispiels­ weise dadurch geschehen, daß entsprechende Steuerwerte aus einer Referenztabelle, die einem Zeitplan zuordenbar ist, ausgelesen werden. Vorteilhafterweise wird so eine zeit­ schlitzgetreue Leistungsregelung des Ausgangssignals bewirkt. In einer solchen Referenztabelle einer digitalen Regelung wird ein A-priori-Wissen über das Verhalten der Verstärker­ anordnung eingearbeitet, da bekannt ist, bei welchen ge­ wünschten Leistungen des Ausgangssignals welche Biassignalen, d. h. welche Arbeitspunkte, und wann eine Linearisierung der Verstärkungskennlinie notwendig ist.

Anhand von zeichnerischen Darstellungen soll nun der Erfin­ dungsgegenstand näher erläutert werden.

Dabei zeigen

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Verstärkeranordnung mit Leistungsregelkreis,

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Verstärkeranordnung mit Leistungsregelkreis und Phasenregelkreis,

Fig. 3, 4 ein Blockschaltbild einer Verstärkeranordnung mit Leistungs- und Phasenregelung und zusätz­ licher Linearisiereinrichtung, gesteuert durch eine Steuereinrichtung,

Fig. 4a ein Blockschaltbild einer Verstärkeranordnung mit zusätzlichem Diodendetektor,

Fig. 5, 6 eine Modulatoreinrichtung mit Einseitenband­ bzw. Zweiseitenbandmodulation, und

Fig. 7 eine die Verstärkeranordnung enthaltende Funk­ station in einem Mobilfunksystem.

Die Verstärkeranordnung nach Fig. 1 verstärkt ein hochfrequen­ tes Eingangssignal in in ein Ausgangssignal out. Das Ein­ gangssignal in wird einem Regelverstärker VGV und einer Modulatoreinrichtung M zugeführt. Im Regelverstärker VGV fin­ det eine Vorverstärkung des Eingangssignals in, gesteuert durch ein Pegelsignal rssi, statt. Das vorverstärkte Ein­ gangssignal in wird einem Leistungsverstärker LV zugeführt, der dieses verstärkt und das Ausgangssignal out ausgibt.

Aus dem Ausgangssignal out wird ein Meßsignal outm ausge­ koppelt und einer Mischereinrichtung MS zugeführt. In der Mischereinrichtung MS wird das Meßsignal outm mit einem ersten Hilfssignal hs1, das in der Modulatoreinrichtung M vom Eingangssignal in abgeleitet wurde, gemischt. Das Ergebnis des Mischvorgangs ist ein Zwischenfrequenzsignal szf, z. B. bei 10,75 oder 110 MHz, die Zwischenfrequenz kann jedoch bei jeder weiteren beliebigen Frequenz kleiner der Frequenz des Eingangssignals in liegen, wobei dessen Frequenz im Hoch­ frequenzbereich, bei z. B. 0,9 oder 1,8 GHz liegt. Dieses frequenzstabile Zwischenfrequenzsignal szf wird in einer Detektoreinrichtung DT ausgewertet, die als ein über einen weiten Leistungsbereich sensibler Detektor ausgebildet ist, z. B. als ein logarithmischer Detektor. Im Ergebnis der Lei­ stungsdetektierung liegt ein Pegelsignal rssi vor, das wie bereits erläutert, dem Regelverstärker VGV zugeführt wird, wodurch der Regelkreis geschlossen ist.

Die Verstärkeranordnung nach Fig. 2 beruht auf der nach Fig. 1. Sie enthält jedoch zusätzliche Einrichtungen, die den Lei­ stungsregelkreis ergänzen bzw. einen Phasenregelkreis dar­ stellen. Die Auskoppelung des Meßsignals outm aus dem Aus­ gangssignal out geschieht mit Hilfe eines Richtkopplers RK, der einen geringen Leistungsanteil zu Meßzwecken auskoppelt.

Um neben der bereits geschilderten frequenzstabilen Arbeits­ weise auch eine Temperaturstabilisierung zu erreichen, wird die Temperatur der wesentlichen Bausteine, nämlich des Mischers MS und des Detektors DT auf einer konstanten Tempe­ ratur gehalten. Dies geschieht, indem ein Heizwiderstand PTC mit positiven Temperaturkoeffizienten wärmeleitend mit dem Mischer MS und der Detektoreinrichtung DT verbunden wird. Wird an diesen Heizwiderstand PTC eine Spannung von z. B. 26 V angelegt, so regelt dieser selbständig auf eine konstante Temperatur von z. B. 70°C.

Um der Leistungsverstärkung eine Hüllkurve aufzuprägen, wird das Pegelsignal rssi zusätzlich über einen Leistungsregler LR geführt. Ein Leistungsregelsignal rs dient als Referenz für den Leistungsregel LR, der dann die Hüllkurve über den Regel­ verstärker VGV auf das Ausgangssignal out umsetzt. Die Steu­ erung des Leistungsreglers LR über das Regelsignal rs ge­ schieht durch eine Steuereinrichtung SE (nicht dargestellt), die ebenfalls ein Biassignal bias erzeugt, das dem Leistungs­ verstärker LV zugeführt wird. Das Biassignal bias bewirkt die Steuerung des Arbeitspunktes des Leistungsverstärkers LV. Mit der Einstellung des Arbeitspunktes kann der Wirkungsgrad des Leistungsverstärkers LV beeinflußt werden. Bei hohen Aus­ gangsleistungen wird der Leistungsverstärker LV im B- oder C-Betrieb betrieben, d. h. das Biassignal bias erzeugt einen geringen Ruhestrom, der ggf. auch ganz abschaltbar ist. Die erfindungsgemäße Verstärkeranordnung gewährleistet den Betrieb des Leistungsverstärkers LV bei einem Arbeitspunkt, der für einen hohen Wirkungsgrad und geringe Verlustlei­ stungen optimiert ist.

Wird das Ausgangssignal out auf eine geringe Ausgangsleistung getastet, wird der Leistungsverstärker LV in den AB- und A-Betrieb überführt. Dies geschieht durch eine Erhöhung des Ruhestromes. Durch den höheren Ruhestrom wird eine größere Verlustleistung hervorgerufen, jedoch ist die Verstärkungs­ kennlinie auch bei geringer Eingangsleistung des Leistungs­ verstärkers LV linear. Diese Linearität wird benötigt, um die durch das Regelsignal rs vorgegebene Hüllkurve unverzerrt umzusetzen.

Die Verstärkeranordnung nach Fig. 2 enthält zusätzlich einen Phasenregelkreis. In der Modulatoreinrichtung M wird ein vom Eingangssignal unabhängiges zweites Phasensignal ps2 abgelei­ tet und einer Phasenregeleinrichtung PR zugeführt. Weiterhin erzeugt die Detektoreinrichtung DT ein erstes Phasensignal ps1, das ebenfalls der Phasenregeleinrichtung PR zugeführt wird. Die Phasenregeleinrichtung PR mißt den Phasenfehler des Ausgangssignals out im Vergleich zum Eingangssignal in und erzeugt ein Phasenregelsignal prs. Das erste und zweite Phasensignal ps1, ps2 haben dabei die gleiche Frequenz. Die im Zwischenfrequenzsignal sfz enthaltene Phasenverschiebung zwischen Eingangssignal in und Ausgangssignal out wird damit nachweisbar. Das in der Phasenregeleinrichtung PR erzeugte Phasenregelsignal prs wird einem Phasenschieber PS zugeführt, der die Phase des Eingangssignals in für den Leistungsverstärker LV korrigiert. Durch diesen Phasenregel­ kreis werden bei der Leistungsverstärkung auftretende Phasen­ fehler kompensiert.

In die Verstärkeranordnungen nach Fig. 3 bzw. Fig. 4 sind zu­ sätzlich zur Verstärkeranordnung nach Fig. 2 eine Steuerein­ richtung SE und eine Linearisiereinrichtung LE eingebracht.

Die Linearisiereinrichtung LE dient der Linearisierung der Verstärkerkennlinie des Verstärkungsregelkreises. Die Linearisiereinrichtung LE kann dabei auf eine Eingangsgröße des Leistungsverstärkers LV oder eine Eingangsgröße des Re­ gelverstärkers VGV wirken. In beiden Fällen wird eine Linea­ risierung, die besonders im Bereich der Sättigung kritisch ist, erreicht. Die Steuereinrichtung SE steuert den Lei­ stungsverstärker LV, über ein den Arbeitspunkt einstellendes Biassignal bias. Die Steuereinrichtung SE steuert darüber­ hinaus mit dem Regelsignal rs den Leistungsregler LR und damit die Hüllkurve der Leistungsverstärkung, sowie die Linearisiereinrichtung LE mit einem Linearisiersignal ls. Diese Steuerung ist vorteilhafterweise koordiniert und ent­ nimmt die zur Steuerung notwendigen Daten beispielsweise einer Referenztabelle (Lookup-Tabelle), durch die die vorbe­ stimmten Werte für die Steuersignale bias, ls, rs definierten Zeitpunkten zuordnet werden. Durch diese koordinierte Steu­ erung wird eine optimale Regelung der Ausgangsleistung der Verstärkeranordnung bewirkt.

In der Verstärkeranordnung nach Fig. 4a ist zusätzlich ein Dioden-Detektor eingebracht. Ein Dioden-Detektor hat eine hohe Detektorsteilheit, aber nur eine geringe Dynamik. Addiert man die Ausgangsspannungen des logarithmischen De­ tektors DT und des Diodendetektors DDT, so erhält man eine Summierkennlinie, die bei hohen Leistungen die hohe Steilheit des Dioden-Detektors DDT und bei kleinen Leistungen die Dynamik des logarithmischen Detektors DT aufweist. Dadurch erhöht sich die Gesamtdynamik.

Zur Gestaltung der Modulatoreinrichtung M sind in den Fig. 5 und Fig. 6 zwei Gestaltungsvarianten aufgezeigt. Nach Fig. 5 enthält die Modulatoreinrichtung M einen Leistungsteiler LT, der durch Leistungsteilung zweite Hilfssignale hs2 erzeugt, die damit vom Eingangssignal in abgeleitet sind. Weiterhin enthält die Modulatoreinrichtung M einen Oszillator OZ, der zum zweiten Hilfssignal hs2 eine In-Phasen-Komponente und eine Quadratur-Komponente (90° Phasenverschiebung) erzeugt. In Mischern MS1, MS2 werden diese Oszillatorsignale jeweils mit dem zweiten Hilfssignal hs2 gemischt, wodurch das dritte bzw. vierte Hilfssignal hs3, hs4 entsteht. Diese dritten und vierten Hilfssignale hs3, hs4 werden in einem Hybrid lei­ stungsmäßig zusammengeführt und ergeben das erste Hilfssignal hs1. Das erste Hilfssignal hs1 dient bekannterweise als Ein­ gangssignal für die Mischereinrichtung MS. Die Modulatorein­ richtung M nach Fig. 5 entspricht der Einseitenbandmodulation, die Spiegelkomponente wird bei dieser Modulationsform weit­ gehend unterdrückt.

Die Mischereinrichtung M nach Fig. 6 bewirkt die Zweiseiten­ bandmodulation. Ein Oszillator OZ erzeugt ein Oszillator­ signal, das in einem Mischer MS1 mit dem vom Eingangssignal in abgeleiteten zweiten Hilfssignal hs2 zu einem dritten Hilfssignal hs3 gemischt wird. Dieses dritte Hilfssignal hs3 enthält jedoch eine Spiegelkomponente, die in einem Filter F entfernt wird. Ein Ausgang des Filters F stellt das erste Hilfssignal hs1 bereit.

Die Modulatoranordnung nach Fig. 5 eignet sich insbesondere für eine Zwischenfrequenz von 10,75 MHz. Dann können für den Mischer MS und die Detektoreinrichtung DT FM-Receiver-Bau­ steine verwendet werden. Für die Modulatoreinrichtung M eigenen sich komplette GSM-Modulatorbausteine. Die Modula­ toranordnung nach Fig. 6 eignet sich für eine höhere Zwischenfrequenz, vorzugsweise 110 MHz. Dann können die Mischereinrichtung MS und die Detektoreinrichtung DT durch einen DECT-Baustein realisiert werden. Verwendet man solche vorgegebenen Baugruppen, kann eine kostengünstige Reali­ sierung der Verstärkeranordnung erreicht werden. Eine erfin­ dungsgemäß ausgeprägte Verstärkeranordnung eignet sich ins­ besondere für den Einsatz in Basisstationen von Mobilfunk-Systemen, in denen hohe Anforderungen an die Regelbarkeit der Ausgangsleistung der Verstärkeranordnung gestellt sind.

In Fig. 7 ist eine Funkstation FS für den Einsatz in einem Funksystem, beispielweise ein GSM-Mobilfunknetz, dargestellt. Die Funkstation FS enthält eine Antenneneinrichtung AE zum Senden von in einer Sendeeinrichtung SE generierten Sende­ signalen und zum Empfangen von Empfangssignalen, die darauf­ hin in einer Empfangseinrichtung EE ausgewertet werden. Eine Weitere Einrichtung S ist sowohl mit der Sendeeinrichtung SE, als auch mit der Empfangseinrichtung EE verbunden und verar­ beitet die Sende- und Empfangssignale, jedoch nicht in der für die Funkübertragung vorgesehen Hochfrequenz, sondern z. B. im Basisband. Über diese Einrichtung S ist die Funkstation FS ebenfalls mit dem GSM-Netz verbunden. Innerhalb der Sendeein­ richtung SE bewirkt die Verstärkeranordnung eine geregelte Verstärkung der hochfrequenten Sendesignale.

Claims (19)

1. Verstärkeranordnung mit regelbarer Ausgangsleistung zur Verstärkung eines hochfrequenten Eingangssignals (in),

• - mit einem Leistungsverstärker (LV) zur Verstärkung des Eingangssignals (in),
• - mit einer Modulatoreinrichtung (M) zum Ableiten eines er­ sten Hilfssignals (hs1) aus dem Eingangssignal (in),
• - mit einer Mischereinrichtung (MS) zum Mischen von einem aus einem Ausgangssignal (out) des Leistungsverstärkers (LV) ausgekoppelten Meßsignal (outm) mit dem ersten Hilfssignal (hs1) zu einem Zwischenfrequenzsignal (szf), und
• - mit einer Detektoreinrichtung (DT) zum Ableiten eines Pegelsignals (rssi) aus dem Zwischenfrequenzsignal (szf), wobei das Pegelsignal (rssi) zur Regelung der Verstärkung des Eingangssignals (in) vorgesehen ist.

2. Verstärkeranordnung nach Anspruch 1, mit einer Steuereinrichtung (SE) zur Steuerung eines Arbeits­ punktes des Leistungsverstärkers (LV) durch ein nach einem vorbestimmten Zeitplan erzeugtes Biassignal (bias).

3. Verstärkeranordnung nach Anspruch 1, mit einem durch eine Steuereinrichtung (SE) nach einem vorbe­ stimmten Zeitplan gesteuerten Leistungsregler (LR) für das Pegelsignal (rssi).

4. Verstärkeranordnung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, mit einem durch das Pegelsignal (rssi) gesteuerten Regel­ verstärker (VGV) zur Regelung einer Vorverstärkung des Eingangssignals (in).

5. Verstärkeranordnung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, mit einer Phasenregeleinrichtung (PR) zum Erzeugen eines Phasenregelsignals (prs) durch Vergleich eines in der Detektoreinrichtung (DT) abgeleiteten ersten Phasensignals (ps1) mit einem in der Modulatoreinrichtung (M) abgeleiteten, vom Eingangssignal (in) unabhängigen zweiten Phasensignal (ps2), wobei das Phasenregelsignal (prs) zur Phasensteuerung des Eingangssignals (in) vorgesehen ist.

6. Verstärkeranordnung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, mit einem logarithmischen Detektor als Detektor­ einrichtung (DT).

7. Verstärkeranordnung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, bei der die Modulatoreinrichtung (M) für eine Ein­ seitenbandmodulation

• - einen Leistungsteiler (LT) zum Ableiten eines zweiten Hilfssignals (hs2) aus dem Eingangssignal (in),
• - zwei Mischer (MS1, MS2) zum in-phase und phasenverschobenen Mischen von in einem Oszillator (QZ) erzeugten Oszillator­ signalen mit dem zweiten Hilfssignal (hs2) zu einem dritten und einem vierten Hilfssignal (hs3, hs4), und
• - einen Hybrid (H) zum Zusammenführen des dritten und vierten Hilfssignals (hs3, hs4) zur Erzeugung des ersten Hilfssig­ nals (hs1) enthält.

8. Verstärkeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der die Modulatoreinrichtung (M) für eine Zweiseitenband­ modulation,

• - einen Mischer (MS1) zum Mischen von einem in einem Oszilla­ tor (OZ) erzeugten Oszillatorsignal mit einem aus dem Ein­ gangsignal (in) ausgekoppelten zweiten Hilfssignal (hs2) zu einem dritten Hilfssignal (hs3), und
• - einen Filter (F) zum Entfernen von Spiegelkomponenten des dritten Hilfssignals (hs3) und zum Erzeugen des ersten Hilfssignals (hs1) enthält.

9. Verstärkeranordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, mit einer Linearisiereinrichtung (LE) zur Linearisierung der Verstärkerkennlinie des Verstärkungsregelkreises.

10. Verstärkeranordnung nach Anspruch 9, bei der ein Ausgangssignal der Linearisiereinrichtung (LE) als Ein­ gangssignal des Leistungsverstärkers (LV) vorgesehen ist.

11. Verstärkeranordnung nach Anspruch 9, bei der ein Ausgangssignal der Linearisiereinrichtung (LE) als Ein­ gangssignal des Regelverstärkers (VGV) vorgesehen ist.

12. Verstärkeranordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, bei der durch die Steuereinrichtung (SE) die Steuerung der Linearisiereinrichtung (LE) nach einem vorbestimmten Zeitplan vorgesehen ist.

13. Verstärkeranordnung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, mit einem Widerstand (PTC) mit positivem Temperatur­ koeffizienten, der wärmeleitend mit der Detektoreinrichtung (DT) und/oder der Mischereinrichtung (MS) verbunden ist und eine Stabilisierung der Temperatur des Regelkreises bewirkt.

14. Verstärkeranordnung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, bei der die Ausgangsspannung des Detektors DT mit der eines zusätzlichen Detektors (DDT) kombiniert wird.

15. Verstärkeranordnung nach Anspruch 14, bei der zusätzliche Detektor (DDT) durch das Ausgangssignal (out) oder das Zwischenfrequenzsignal (szf) gespeist wird.

16. Funkstation für ein Funksystem, mit einer Verstärkeran­ ordnung für Sendesignale nach einem der vorhergehenden An­ sprüche.

17. Funkstation nach Anspruch 16, bei dem das zu verstärkende Signal ein frequenzmoduliertes oder pha­ senmoduliertes Signal ist.

18. Funkstation nach Anspruch 16 oder 17, bei der für den Betrieb entsprechend eines vorbestimmten Zeitplanes die Ausgangsleistung der Verstärkeranordnung zwischen den Zeitschlitzen verringert wird.

19. Funkstation nach einem der Ansprüche 16 bis 18, bei der eine Steuereinrichtung (SE) die Koordination der Steuerung des Arbeitspunktes des Leistungsverstärkers (LV) durch das Biassignal (bias), der Steuerung des Leistungsreglers (LR) für das Pegelsignal (rssi) und der Steuerung der Linearisiereinrichtung (LE) und damit die zeitschlitzgetreue Leistungsregelung des Ausgangs­ signals (out) bewirkt.