DE4435330A1

DE4435330A1 - Regelungsschaltung für HF-Sender

Info

Publication number: DE4435330A1
Application number: DE19944435330
Authority: DE
Inventors: Dan Pupeza; Uwe Lindemann; Bernd Schade
Original assignee: Hans Kolbe and Co; Fuba Hans Kolbe and Co
Current assignee: FUBA COMMUNICATIONS SYSTEMS GMBH, 31162 BAD SALZDE
Priority date: 1994-10-01
Filing date: 1994-10-01
Publication date: 1996-04-04

Description

Die Erfindung betrifft eine Regelungsschaltung für Sender in Telekommunikations-Systemen mit Trägerfrequenztechnik, z. B. für Satellitenfunksysteme, mit den im Oberbegriff des Hauptanspruchs angegebenen Gattungsmerkmalen.

Sender in Telekommunikationssystemen haben die Aufgabe, das im ZF-Bereich liegende Nutzsignal

- zu verstärken,
- in den Sende-Frequenzbereich umzusetzen und
- mit ausreichender Leistung in die Antenne einzuspeisen.

In bezug auf die Signalübertragung sind heute grundsätzlich zwei Betriebsweisen zu unterscheiden:

1. Ein-Träger-Verfahren

In einem festgelegten Übertragungsbereich, z. B. der Trans ponderbandbreite oder einem Kanal, wird nur eine einzige, mit dem Nutzsignal modulierte Trägerfrequenz gesendet; die Sendeleistung muß konstant gehalten werden.

Zur Konstanthaltung der Ausgangsleistung wird am Ausgang des Endverstärkers ein HF-Detektor vorgesehen, der eine der Leistung proportionale Spannung liefert, die mit einem Referenzwert verglichen wird. Mit der Differenz wird über eine Regelungsschaltung ein variables Dämpfungsglied oder ein variabler Verstärker gesteuert (automatic gain control, AGC, oder automatic level control, ALC).

2. Mehr-Träger-Verfahren

Innerhalb eines Übertragungsbereichs werden mehrere modulierte Trägerfrequenzen gesendet. Es wird mit konstanter Verstärkung gearbeitet, um unabhängig von der Zahl der Trägerfrequenzen einen linearen Betrieb zu gewährleisten. Dies gilt auch für den Fall, daß einzelne Träger zeitweise zu- oder abgeschaltet werden.

Eine Regelung in Analogie zum Ein-Träger-Betrieb ist hier nicht möglich. Die Ausgangsleistung wird gegebenenfalls auf einen Maximalwert eingestellt, der nicht überschritten werden kann bzw. darf. Die Verstärkung wird durch temperatur- und frequenzkompensierende Schaltungsteile konstant gehalten.

Der wesentliche Nachteil der auf diesen Prinzipien aufbauenden Lösungen des bekannten Stands der Technik besteht darin, daß es nicht möglich ist, ein und denselben Sender gleichzeitig in beiden Betriebsweisen, oder im Wechsel im Ein-Träger- und im Mehr-Träger-Verfahren, zu betreiben.

Das bei Ein-Träger-Betrieb mögliche Prinzip der Leistungs- Regelung für einen einzelnen modulierten Träger läßt sich mit den bekannten Regelungsschaltungen für den Mehr-Träger- Betrieb nicht realisieren, weil nach diesem Prinzip nur die Ausgangsleistung, und diese nur in der Summe, konstant gehalten werden kann. Das heißt, daß sich die Sendeleistung je modulierter Träger reduzieren würde, wenn man einen Träger hinzuschaltet, und umgekehrt.

So müssen nach dem Stand der Technik zwei Senderausführungen verfügbar sein: Ein Sender mit der Regelungsschaltung für den Ein-Träger-Betrieb und ein Sender ohne die Regelung, mit konstanter Verstärkung mit Temperatur- und Frequenz kompensation.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in einem Sender der Trägerfrequenztechnik das Prinzip der Leistungsregelung bei Ein-Träger-Betrieb mit dem Mehr-Träger-Betrieb mit konstanter Verstärkung zu verbinden und damit wahlweise den Betrieb mit einem einzelnen modulierten Träger und mit beliebig zuschaltbaren weiteren Trägern zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs angegebenen Merkmalen gelöst.

Die Erfindung wird in einer einzigen, komplexen Regelungs schaltung realisiert, die in Abhängigkeit vom Eingangspegel selbsttätig zwischen den beiden Betriebszuständen umschaltet, und bei der sowohl die Verstärkung als auch die Ausgangs leistung voreingestellt werden kann. Ein mit der erfindungs gemäßen Schaltung ausgestatteter Sender macht den bisher erforderlichen zusätzlichen Sender für die jeweils zweite Betriebsweise unnötig. Der Schaltungsaufwand ist vergleichs weise gering. Das erfindungsgemäße Prinzip bietet weiterhin den Vorteil, daß der Betrag der geregelten Leistung sowie der Verstärkung einstellbar ist bzw., mit bekannten Mitteln, auch eine Steuerung während des Betriebs oder eine kontinuierliche Regelung realisiert werden kann.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines Ausführungs beispiels näher erläutert. In der zugehörigen Zeichnung zeigen

Fig. 1. Senderverstärker mit erfindungsgemäßer Regelungsschaltung

Fig. 2. Übertragungscharakteristik eines Verstärkers nach Fig. 1
Dabei sind

Bezugszeichenliste

E ZF-Eingang,
A Senderausgang,
V₁ bis V_n ZF- und HF-Verstärker,
R_U spannungsgesteuertes Dämpfungsglied,
M Mischer zur Frequenzumsetzung,
Det₁ Detektor am ZF-Eingang,
Det₂ Detektor am Senderausgang,
OP₁, OP₂ Komparatoren,
OP₃ Regelungsverstärker,
f₁ ZF-Eingangssignal,
f₂ HF-Ausgangssignal,
LO Lokaloszillatorfrequenz,
D₁, D₂ Dioden-Summenschaltung,
D₃ Diode zur Temperatur-Kompensation,
Z₁, Z₂ Loop-Filter-Impedanzen,
P₁, P₂ Potentiometer

Über die beiden Detektoren Det₁ und Det₂ werden der Eingangspegel und der Ausgangspegel im Nutzsignalweg erfaßt und in die äquivalenten Spannungen U_E und U_A umgewandelt. Die Spannung U_E - und damit der Eingangspegel - stellt im Sendebetrieb die für die Schaltungsfunktion entscheidende Bezugsgröße dar.

Die Regelung der Verstärkung bzw. der Leistung geschieht durch das spannungsgesteuerte Dämpfungsglied R_U. Dabei wird die Dämpfung im Nutzsignalweg über die Regelungsschleife mit OP₃ und Z₁, Z₂ solange geändert, bis an der Additions stelle OP₁ die Detektorspannung U_A gleich dem Wert von U_E ist. Indem U_A stetig gleich U_E gehalten wird, wird die Verstärkung im Nutzsignalweg konstant gehalten. Der Betrag der Verstärkung kann am Potentiometer P₂ fest eingestellt werden.

Wenn die Ausgangsleistung soweit steigt, daß die Detektor spannung U_A einen vorgegebenen Grenzwert U_Ref erreicht - der am Potentiometer P₁ eingestellt kann - dann übernimmt die zweite Additionsstelle, OP₂, die Steuerung des Dämpfungs glieds R_U. Die Dämpfung wird jetzt so geregelt, daß U_A konstant gleich dem fest eingestellten Wert U_Ref bleibt, d. h. die Ausgangsleistung wird konstant gehalten, indem die Detektorspannung U_A auf U_Ref eingeregelt wird.

Die Umschaltung zwischen den beiden Betriebsarten wird durch die Dioden-Smnmenschaltung D₁, D₂ bewirkt. Dabei ist nur einer der beiden Schaltwege aktiv.

Die Umschaltung erfolgt selbsttätig und ist im Sendebetrieb - bei vorgegebenen Werten der Verstärkung und der Ausgangs leistung - lediglich vom Eingangspegel abhängig. Die Diode D₃ dient der Temperaturkompensation.

Die in Fig. 2 dargestellte Übertragungscharakteristik kann entsprechend den beiden Betriebsarten in den Bereich konstanter Verstärkung und den Bereich konstanter Leistung unterteilt werden. Die beiden Bereiche und damit der Kurvenverlauf werden bestimmt von den Einstellwerten für die Verstärkung und für die Leistung. An Hand der Übertragungs charakteristik kann die maximal zulässige Leistung für die einzelne Trägerfrequenz im Mehr-Träger-Betrieb ermittelt werden, um sicherzustellen, daß man nicht in den Ein-Träger- Betrieb mit konstanter Sendeleistung gelangt.

Claims

1. Regelungsschaltung für HF-Sender der Trägerfrequenztechnik, mit einem variablen Dämpfungsglied im Nutzsignalweg und mit Mitteln zur Steuerung des Dämpfungsglieds in Abhängigkeit von vorgegebenen Kenngrößen, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

- Zur Regelung der Verstärkung und der Ausgangsleistung sind je eine separate Schleife unter Anbindung je eines Detektors (Det₁, Det₂) an den Schaltungseingang (E) und an den Ausgang (A) der Schaltung vorgesehen, wobei die Detektoren gleiche Übertragungscharakteristika haben,
- für den Betrag der Verstärkung oder für Verstärkung und Leistung bestehen getrennte Einstellglieder,
- zum Umschalten zwischen den Betriebsarten konstante Verstärkung und konstante Leistung dient eine temperaturkompensierte Dioden-Summenschaltung (D₁, D₂), wobei das Umschalten selbsttätig, in Abhängigkeit vom Eingangssignal-Pegel, erfolgt.

2. Regelungsschaltung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

- je einen Detektor (Det₁) und (Det₂) am ZF-Eingang (E) und am Senderausgang (A), die jeder auf den Frequenzbereich an seinem Anbindungspunkt abgestimmt sind, und die aus Anteilen des Eingangssignals und des Ausgangssignals jeweils Pegel äquivalente Spannungen (U_E) und (U_A) erzeugen,
- zwei Operationsverstärker (OP₁) und (OP₂) als Additions stellen zum Vergleich der dem Ausgangspegel äquivalenten Spannung (U_A) mit einer Referenzgröße, wobei die Referenz größe

im Arbeitsbereich konstanter Verstärkung durch die Spannung (U_E) gebildet wird und zusammen mit (U_A) über den Operations verstärker (OP₁) läuft und
im Bereich konstanter Leistung durch einen festen Einstell wert (U_Ref) gebildet wird und zusammen mit (U_A) über den Operationsverstärker (OP₂) läuft,

- die Summenschaltung aus den Dioden (D₁, D₂) mit Temperatur kompensation durch die Diode (D₃), wobei die Umschaltung zwischen den Betriebsarten in Abhängigkeit von der dem Eingangspegel äquivalenten Detektorspannung (U_E), in Relation zur Spannung (U_Ref), erfolgt,
- die Regelungsschleife mit dem Operationsverstärker (OP₃) und den Impedanzen (Z₁, Z₂), die mit dem Ausgangswert der Dioden- Summenschaltung (D₁, D₂) das Dämpfungsglied (R_U) steuert, sowie
- das mit dem Minuszweig des Operationsverstärkers (OP₂) verbundene Potentiometer (P₁), an dem der Wert (U_Ref) einstellbar ist, und das Potentiometer (P₂), das an den Ausgang des Detektors (Det₂) geschaltet ist und an dem der Betrag der Verstärkung einstellbar ist.