DE3433901C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung zur Leistungssteu­ erung von Hochfrequenzsendern mittels einer Regelschleife, die einen steuerbaren Verstärker, einen HF-Leistungsverstärker, einen Richtkoppler und einen Gleichrichter enthält, dem der aus­ gekoppelte Teil der HF-Leistung zugeführt wird und dessen Aus­ gangsspannung als Regelgröße mit einer von einem Sollwertgeber abgegebenen Führungsgröße verglichen und darauf die Regelabwei­ chung gebildet wird.

In frequenz-, amplituden- oder phasenwinkelmodulierten Sendern arbeitet die Sendeendstufe wegen eines möglichst hohen Wirkungs­ grades überlicherweise im C-Betrieb. In dieser Betriebsart ergibt sich für die Sendeendstufe ein nichtlinearer Zusammenhang zwi­ schen Ausgangsleistung und Eingangsleistung. Wegen der nichtli­ nearen Übertragungskennlinien und deren Inkonstanz, z. B. durch Temperaturänderung, besteht die Schwierigkeit, die Ausgangslei­ stung in weitem Bereich durch einfache Steuerung der Eingangs­ leistung definiert einzustellen, vor allem auch dann, wenn zu­ sätzlich das Übertragungsverhalten der Ausgangsleistung während des Einstellvorganges vorbestimmt werden soll beispielsweise zur Minimierung des nicht erwünschten Störleistungsspektrums.

Die Möglichkeit, zum Erhalt einer definierten Sendeleistungsein­ stellung die Kennlinie durch ein entsprechendes Netzwerk in der Ansteuerschaltung zu linearisieren, hat den Nachteil, daß sich alle Änderungen in der Sendeendstufe, beispielsweise durch Tem­ peratur oder Alterung, auf die Ausgangsleistung auswirken.

Bei Verwendung der Sendeendstufe im C-Betrieb in amplitudenmo­ dulierten Hochfrequenzsendern läßt sich eine verzerrungsarme Mo­ dulation nur in der Sendeendstufe selbst, zum Beispiel durch Kollektor- bzw. Anodenmodulation mit Hilfe von aufwendigen Leistungsmodulationsverstärkern erreichen.

Eine Schaltung der eingangs beschriebenen Art ist im wesentli­ chen durch die DE-OS 26 33 200 bekannt. Dabei handelt es sich um eine Schaltungsanordnung zum Ausgleich des frequenzabhängi­ gen Amplitudenfehlers eines abstimmbaren Meßsenders und/oder Meßempfängers, bei dem der Meßsender und/oder Meßempfänger ein Entzerrungsnetzwerk enthält, dem eine Gleichspannung mit einer von der Abstimmfrequenz abhängigen Amplitude zugeführt wird. Eine die Signalamplitude des Meßsenders bzw. Meßempfängers be­ einflussende Stelleinrichtung ist mit der über das Entzerrungs­ netzwerk abgeleiteten Gleichspannung beaufschlagt. Die Kennli­ nie des Entzerrungsnetzwerkes ist dabei so gewählt, daß eine Kompensation des Amplitudenfehlers des Meßsenders und/oder Meß­ empfängers erfolgt.

Durch die Literaturstelle "Halbleiter-Schaltungstechnik" von U. Tietze, Ch. Schenk, erschienen im Springer-Verlag, Berlin 1971, Seiten 232, 233 ist die Verwendung von Integratoren in Regelschleifen bekannt. Ferner ist beispielsweise durch die EP 58 820 A1 die Verwendung von Richtkopplern in Hochfrequenz­ sendern bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung anzu­ geben, die in einfacher Weise eine Leistungssteuerung und Ampli­ tudenmodulation von hochfrequenten Sendern sowie ein störlei­ stungsarmes Schalten der Sendeleistung auch außerhalb des Re­ gelbereichs ermöglicht.

Diese Aufgabe wird mit einer Schaltung der eingangs beschrie­ benen Art gemäß der Erfindung in der Weise gelöst, daß die Führungsgröße w aus einem Signal für die Sendeleistungseinstel­ lung eines an einen Logikteil angeschlossenen Datenbusses ge­ bildet wird, das vom Logikteil über einen D/A-Wandler und ein nachfolgendes Besselfilter an den Punkt A der Zusammenführung mit der Regelgröße x geführt wird und mit der Regelabweichung ein als Integrator arbeitender Regelverstärker angesteuert wird, der einen weiteren Eingang zur Zuführung einer definierten Spannung z beim Ein- und Ausschalten des Senders aufweist und dessen Ausgang mit dem steuerbaren Verstärker verbunden ist, und daß zwischen dem Logikteil und dem Ausgang des Gleichrichters ein Fensterdiskriminator eingeschaltet ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Erfindungs­ gegenstandes sind in den Unteransprüchen angegeben.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Die Figur zeigt im Blockschaltbild die Schaltung zur Leistungs­ steuerung. Dabei sind im Übertragungsweg zwischen dem HF-Ein­ gang I und dem HF-Ausgang II ein steuerbarer Verstärker V 1, der auch ein steuerbares Dämpfungsglied sein kann, ein HF-Leistungs­ verstärker V 2 und ein Richtkoppler RK in der genannten Reihen­ folge angeordnet. Der steuerbare Verstärker V 1, HF-Leistungs­ verstärker V 2 und Richtkoppler RK bilden zusammen mit einem im Nebenzweig angeordneten Gleichrichter G, dem der ausgekoppelte Teil der HF-Leistung zugeführt wird, die nichtlineare Regel­ strecke. Das Ausgangssignal x des Gleichrichters G wird als Re­ gelgröße (Istwert) an einem Vergleichspunkt A mit einem Signal w als Führungsgröße (Sollwert) verglichen und daraus die Regelab­ weichung gebildet, mit der ein als Integrator arbeitender Regelver­ stärker IR angesteuert wird. Der Regelverstärker IR weist einen zweiten Eingang auf zur Zuführung einer definierten Spannung z. Der Ausgang des Regelverstärkers IR ist mit dem steuerbaren Verstärker V 1 verbunden.

Die Zuführung des Sollwertes entsprechend der Sendeleistungs­ einstellung erfolgt über einen Datenbus, der an eine Logik L angeschlossen ist, die über einen Digital-Analog-Wandler D/A und ein Tiefpaßfilter mit Besselcharakteristik BF mit dem Vergleichspunkt A verbunden ist. Ferner ist die Logik mit dem zweiten Eingang des Regelverstärkers IR verbunden. Zwischen der Logik L und dem Ausgang des Gleichrichterele­ ments G ist ein Fensterdiskriminator FD eingeschaltet. Die Logik L weist 4 Eingänge B, C, D, E auf. Die 3 Logik­ eingänge B, C, D dienen zur Einstellung der gewünschten Sendeleistung. Der Logikeingang E dient zum Ein- und Aus­ schalten der Sendeendstufe.

Das durch das Tiefpaßfilter bestimmte Übergangsverhalten der Sendeleistung ist nur im Dynamikbereich der Regelung möglich. Dieser wird bestimmt durch den begrenzten linearen und temperaturstabilen Bereich der Gleichrichterschaltung.

Für ein störleistungsarmes Schalten der Sendeleistung auch außerhalb des Regelbereichs, nämlich beim Ein- und Ausschal­ ten der Sendeendstufe, wird das Stellglied über den Ein­ gang z und den Integrator IR nach einer e -Funktion gesteu­ ert. Zur Erkennung des Regelbereichs dient der Fenster­ diskriminator FD, der in Verbindung mit der Logik L den Eingang z des Regelverstärkers IR ansteuert.

Es wird nun die Wirkungsweise der vorstehend beschriebenen Schaltung im einzelnen näher erläutert: Der in seiner Ver­ stärkung steuerbare Verstärker V 1, HF-Leistungsverstärker V 2, Richtkoppler RK und der Gleichrichter G sind die nicht­ lineare Regelstrecke. Der steuerbare Verstärker V 1 wird von der Stellgröße y als Ausgangssignal des Regelverstärkers IR abgesteuert und bildet das Stellglied im Regelkreis. Die erforderliche Verstärkungsänderung des Stellgliedes ergibt sich aus dem gewünschten Einstellbereich der Sendeleistung und der noch zulässigen Sendeleistung im ausgeschalteten Zustand der Sendeendstufe. Die Ausgangsspannung des Gleich­ richters G stellt die Regelgröße x dar. Die Dynamik der Gleichrichterschaltung bestimmt den durch die Regelung kontrollierten Einstellbereich der Sendeleistung und kann durch Temperaturkompensation für einen großen Temperatur­ bereich bis auf über 40 dB ausgedehnt werden. Am Vergleichs­ punkt A wird die Regelgröße x mit der Führungsgröße w ver­ glichen und darauf die Regelabweichung xw gebildet. Mit der Regelabweichung xw wird der Regelverstärker IR, der als Inte­ grator arbeitet, angesteuert. Der Integrator ist erforder­ lich, damit außerhalb des Regelbereichs die Änderung der Stellgröße y nach einer e-Funktion erfolgt. Durch eine definierte Spannung am zweiten Eingang des Regelverstärkers IR wird dieser veranlaßt, den steuerbaren Verstärker V 1 auf maximale Dämpfung zu stellen. Dadurch kann, je nach Schaltungsauslegung, die Ausgangsleistung P _A am HF-Ausgang II um über 70 dB reduziert werden.

Im folgenden wird zunächst der Vorgang des Einschaltens des Senders erläutert. Die Anfangsbedingung ist dabei so, daß am Eingang E der Logik L das Signal für Sender "aus" anliegt. Die Sendeleistungseinstellung an den Logik-Eingängen B, C, D liegt auf maximaler Leistung. Am zweiten Eingang des Regel­ verstärkers IR liegt das Signal z an und der Regelverstärker IR steuert den steuerbaren Verstärker V 1 auf minimale Ver­ stärkung. Es wird nun das Signal für Sendeendstufe "ein" angelegt. Die Logik L nimmt nun das Signal z zurück und gibt an den A/D-Wandler das Signal für die kleinste Leistungs­ stufe, z. B. -35 dB weiter, obwohl der Befehl für maximale Leistung anliegt. Der Integrator des Regelverstärkers IR erhöht die Verstärkung des steuerbaren Verstärkers V 1 so weit, bis das Signal w = -x ist und somit die kleinste Leistungsstufe erreicht ist. Wie vorher schon erwähnt, ändert sich mit Hilfe des Integrators die Ausgangsleistung vom ausgeschalteten Zustand bis auf -35 dB annähernd nach einer e-Funktion. Der Fensterdiskriminator FD ist so einge­ stellt, daß er nur bei der kleinsten Leistungsstufe ein Ausgangssignal an die Logik L weitergibt. Dieses Signal gibt die Sendeleistungsinformation frei, der D/A-Wandler gibt den Analogwert über das Besselfilter BF, dessen Aus­ gangsspannung nach cos ² verläuft, als neuen Sollwert an den Regelkreis weiter. Da der Regelkreis eine hohe Ver­ stärkung aufweist und sehr schnell ist, folgt er der Führungsgröße (Sollwert) w und erhöht die Ausgangsspannung am Schaltungsausgang II nach einem cos²-Verlauf von -35 dB auf die vorgewählte Ausgangsleistung.

Der Ausschaltvorgang läuft in der Weise ab, daß zunächst am Eingang E der Logik L das Signal für Sender "aus" ange­ legt wird. Die Logik gibt an den D/A-Wandler das Signal für die kleinste Ausgangsleistung (-35 dB) weiter. Der analoge Ausgangswert des D/A-Wandlers gelangt über das Bessel-Filter BF (Ausgangsspannung nach cos²) als neuer Sollwert an den Regelkreis. Die Ausgangsspannung folgt nun in umgekehrter Weise der Führungsgröße w nach der cos²- Funktion, bis die kleinste Leistungsstufe -35 dB erreicht ist. Nun wird in der Logik L in Verbindung mit dem Aus­ gangssignal des Fensterdiskriminators das Signal z für den Regelverstärker IR gebildet, welches den steuerbaren Verstärker V 1 auf minimale Verstärkung stellt. Die Aus­ gangsspannung ändert sich nun annähernd nach einer e-Funktion von -35 dB auf -70 dB.

Die erfindungsgemäße Schaltung hat besondere Bedeutung für Einrichtungen des Mobilfunks. Insbesondere im Bereich von Ballungszentren ist die Verkehrsdichte sehr hoch, so daß die einzelnen Funkbereiche mit relativ kleinen Radien gewählt werden müssen. Dadurch liegen Funkbereiche verschie­ dener Funkbereichsgruppen, die mit gleichen Frequenzen arbeiten, ziemlich dicht beieinander. Zur Verhinderung gegenseitiger Störung der Funkbereiche soll der Funkver­ kehr im Normalfall mit einem relativ niedrigen Leistungs­ pegel erfolgen und nur bei jeweiligem Bedarf zur Gewähr­ leistung einer guten Nachrichtenverbindung mit seinem Pegel hochgeregelt werden. Dies erfolgt dann über die jeweilige Sendeleistungseinstellung.

Um die Störungen benachbarter Kanäle, verursacht durch das Umschalten der Sendeleistung, sowie das Ein- und Aus­ schalten des Senders, möglichst klein zu halten, ist ein störungsarmes Übergangsverhalten für die Sendeleistungs­ änderung erforderlich.

Die erfindungsgemäße Schaltung ist in vorteilhafter Weise auch zur Amplitudenmodulation verwendbar. In diesem Fall wird entweder am Vergleichspunkt A das Modulationssignal unmittelbar oder das codierte Modulationssignal über den Datenbus zugeführt. Hierbei können gegebenenfalls Schal­ tungsteile außerhalb des Regelkreises entfallen.

Claims (4)

1. Schaltung zur Leistungssteuerung von Hochfrequenzsendern mittels einer Regelschleife, die einen steuerbaren Verstärker, einen HF-Leistungsverstärker, einen Richtkoppler und einen Gleichrichter enthält, dem der ausgekoppelte Teil der HF-Lei­ stung zugeführt wird und dessen Ausgangsspannung als Regelgröße mit einer von einem Sollwertgeber abgegebenen Führungsgröße verglichen und daraus die Regelabweichung gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungs­ größe (w) aus einem Signal für die Sendeleistungseinstellung eines an einen Logikteil (L) angeschlossenen Datenbusses ge­ bildet wird, das vom Logikteil (L) über einen D/A-Wandler und ein nachfolgendes Besselfilter (BF) an den Punkt (A) der Zu­ sammenführung mit der Regelgröße (x) geführt wird und mit der Regelabweichung ein als Integrator arbeitender Regelverstär­ ker (IR) angesteuert wird, der einen weiteren Eingang zur Zu­ führung einer definierten Spannung (z) beim Ein- und Ausschal­ ten des Senders aufweist und dessen Ausgang mit dem steuerbaren Verstärker (V 1) verbunden ist, und daß zwischen dem Logikteil (L) und dem Ausgang des Gleichrichters (G) ein Fensterdiskriminator (FD) eingeschaltet ist.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang für die definierte Spannung (z) des Regelverstärkers (IR) mit dem Logikteil (L) verbunden ist.

3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Fenster­ diskriminator (FD) so eingestellt ist, daß er die Zustände innerhalb und außerhalb der kleinsten Leistungsstufe erkennt und an das Logikteil (L) signalisiert.

4. Schaltung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch seine Verwendung zur Amplitudenmodulation derart, daß als Führungsgröße (w) dem Punkt (A) der Zusammenführung mit der Regelgröße (x) unmittelbar ein Modulationssignal zugeführt wird.