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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen verbesserten zusammengesetzten
Verstärker
und ein Verfahren zum Antreiben solch eines Verstärkers.
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ALLGEMEINER
STAND DER TECHNIK
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In
Funksendern für
Rundfunksystem, zellulare Systeme und Satellitensysteme muss der
Leistungsverstärker
(PA) neben der Fähigkeit
zum gleichzeitigen Verstärken
vieler Funkkanäle
(Frequenzen) oder unabhängiger
Benutzerdatenkanäle,
die über eine
recht breite Bandbreite verteilt sind, in dem Sender sehr linear
sein. Er muss dies auch effizient tun, um den Leistungsverbrauch
und die Notwenigkeit zum Kühlen
zu verringern und seine Betriebslebensdauer zu erhöhen. Eine
hohe Linearität
ist erforderlich, da nichtlineare Verstärker eine Leckage von Störsignalenergie
zwischen Kanälen
und eine Verzerrung innerhalb jedes Kanals bewirken würden.
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Die
Amplitudenwahrscheinlichkeitsdichte einer Mischung von ausreichend
vielen unabhängigen Hochfrequenz
(HF)-Kanälen
oder eines Mehrbenutzer-CDMA (Code Division Multiple Access = Mehrfachzugriff
durch Codeteilung)-Signals liegen tendenziell nahe bei einer Rayleigh-Verteilung,
die ein großes
Leistungsverhältnis
von Spitzenwert zu Mittelwert aufweist. Da ein herkömmlicher
Hochfrequenz-Leistungsverstärker im
Allgemeinen eine Effizienz aufweist, die proportional zu seiner
Ausgangsamplitude ist, ist seine Durchschnittseffizienz für solche
Signale sehr gering.
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In
Antwort auf die geringe Effizienz herkömmlicher linearer Leistungsverstärker für Signale mit
breiter Bandbreite mit einem großen Leistungsverhältnis von
Spitzenwert zu Mittelwert ist das Chireix-Phasenverschiebungsverfahren
[1] vorgeschlagen worden. Der Ausdruck „Phasenverschiebung", welcher das Schlüsselverfahren
bei Chireix- und LINC-Verstärkern (LINC
= lineare Verstärkung,
die nichtlineare Komponenten verwendet) ist, bezieht sich im Allgemeinen
auf das Verfahren zum Erhalten einer Amplitudenmodulation durch
Kombinieren phasenmodulierter Signale mit konstanter Amplitude aus zwei
Transistoren.
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Ferner
ist in [2] ein Dreitransistorverstärker (oder allgemeiner eine
ungerade Zahl von Transistoren) beschrieben, welcher das Phasenverschiebungsprinzip
anwendet.
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Oft
besteht ein Bedarf an einer höheren
Effizienz als diejenige, die mit Zweiverstärker-Chireix-Verstärkern erreicht
werden kann. Die maximale Effizienz für diese Verstärker ist
auf einen bestimmten Wert begrenzt, der von der Signalamplitudenverteilung
abhängt.
Das Hinzufügen
mehrerer Verstärker
zu dem Chireix-Verstärker,
wie in [2] vorgeschlagen, ist bisher bei der Erhöhung der Effizienz nicht erfolgreich
gewesen. Tatsächlich
ist der Verstärker,
der in [2] beschrieben ist, weniger effizient als ein herkömmlicher
Chireix-Verstärker
mit modifizierten Antriebssignalen, der in [6] beschrieben ist.
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KURZDARSTELLUNG
DER ERFINDUNG
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, effiziente, mehrstufige
zusammengesetzte Leistungsverstärker
bereitzustellen, die mindestens teilweise auf dem Phasenverschiebungskonzept
des Chireix-Verstärkers
beruhen.
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Diese
Aufgabe wird gemäß den beiliegenden Ansprüchen erreicht.
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Kurz
gesagt stellt die vorliegende Erfindung Leistungsverstärker in
Paaren bereit und treibt jedes Paar von Leistungsverstärkern durch
Antriebssignale an, die über
mindestens einen Teil des dynamischen Bereichs des zusammengesetzten
Verstärkers
eine amplitudenabhängige
Phase aufweisen. Vorzugsweise weisen unterschiedliche Paare eine
amplitudenabhängige
Phase in unterschiedlichen Teilen des dynamischen Bereichs auf,
um die Effizienz zu maximieren.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
Erfindung und weitere Aufgaben und Vorteile davon sind am besten
mit Bezug auf die folgende Beschreibung zusammen mit den beiliegenden
Zeichnungen zu verstehen, in denen:
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1 ein
Blockdiagramm eines typischen Chireix-Verstärkers des Standes der Technik
ist;
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2 ein
Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels
eines zusammengesetzten Leistungsverstärkers gemäß der vorliegenden Erfindung
ist;
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3 ein
Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels
eines Ausgabenetzwerks eines zusammengesetzten Leistungsverstärkers gemäß der vorliegenden
Erfindung ist;
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4 ein
Blockdiagramm eines anderen Ausführungsbeispiels
eines Ausgabenetzwerks eines zusammengesetzten Leistungsverstärkers gemäß der vorliegenden
Erfindung ist;
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5 ein
Diagramm ist, das die Abhängigkeit
der normalisierten Ausgangsspannungsamplitude jedes Verstärkers von
der normalisierten Ausgangsspannungsamplitude eines zusammengesetzten
Verstärkers
mit zwei Chireix-Paaren darstellt;
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6 ein
Diagramm ist, das die Abhängigkeit
der Ausgangsspannungsphase jedes Verstärkers von der normalisierten
Ausgangsspannungsamplitude eines zusammengesetzten Verstärkers mit zwei
Chireix-Paaren darstellt;
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7 ein
Diagramm ist, das die Abhängigkeit
der normalisierten Ausgangsstromamplitude jedes Verstärkers von
der normalisierten Ausgangsspannungsamplitude eines zusammengesetzten Verstärkers mit
zwei Chireix-Paaren darstellt;
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8 ein
Diagramm ist, das die Abhängigkeit
der Ausgangsstromphase jedes Verstärkers von der normalisierten
Ausgangsspannungsamplitude eines zusammengesetzten Verstärkers mit
zwei Chireix-Paaren
darstellt;
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9 ein
Diagramm ist, das die Effizienz als eine Funktion der normalisierten
Ausgangsspannung eines zusammengesetzten Verstärkers mit zwei Chireix-Paaren darstellt.
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10 ein
Diagramm ist, das die Abhängigkeit
der normalisierten Ausgangsstromamplitude jedes Verstärkers von
der normalisierten Ausgangsspannungsamplitude eines zusammengesetzten Verstärkers mit
zwei Chireix-Paaren darstellt;
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11 ein
Diagramm ist, das die Abhängigkeit
der Ausgangsstromphase jedes Verstärkers von der normalisierten
Ausgangsspannungsamplitude eines zusammengesetzten Verstärkers mit
zwei Chireix-Paaren
darstellt; und
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12 ein
Diagramm ist, das die Effizienz als eine Funktion der normalisierten
Ausgangsspannung eines zusammengesetzten Verstärkers mit drei Chireix-Paaren darstellt.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG
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In
der folgenden Beschreibung werden in den Figuren der Zeichnungen
die gleichen Bezugszeichen für
gleiche oder ähnliche
Elemente verwendet.
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1 ist
ein Blockdiagramm eines typischen Chireix-Verstärkers des Standes der Technik,
der gesättigte
Verstärker
benutzt, um Spannungen mit konstanter Amplitude zu erhalten. Der
Ausdruck „Phasenverschiebung", welcher das Schlüsselverfahren bei
Chireix- und LINC-Verstärkern
ist, bezieht sich im Allgemeinen auf das Verfahren zum Erhalten
einer Amplitudenmodulation durch Kombinieren von zwei phasenmodulierten
Spannungen mit konstanter Amplitude, welche in einem Signalkomponententrenner 10 erzeugt
werden. Nach der Aufkonvertierung und Verstärkung durch HF-Ketten 12, 14 (Mischer,
Filter, Verstärker)
und Leistungsverstärker 16, 18 werden die
phasenverschobenen Spannungen kombiniert, um eine verstärkte lineare
Spannung in einem Chireix-artigen Ausgabenetzwerk 20 zu
bilden. Die Phasen dieser phasenverschobenen Spannungen mit konstanter
Amplitude werden derart gewählt,
dass das Ergebnis ihrer Vektoraddition die gewünschte Amplitude hervorbringt.
Das Ausgabenetzwerk 20 weist zwei Viertelwellenleitungen λ/4 (wobei λ die Wellenlänge der
mittleren Frequenz des Chireix-Verstärkers bezeichnet) und zwei
Kompensationsreaktanzen +jX und –jX auf, die benutzt werden,
um den Bereich hoher Effizienz zu erweitern, um niedrigere Ausgangsleistungspegel
aufzuweisen. Die Effizienz von Chireix-Systemen wird in [3, 4] analysiert.
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Ein
Vorteil des Chireix-Verstärkers
ist die Fähigkeit,
die Effizienzkurve zu verändern,
um unterschiedliche Leistungsverhältnisse von Spitzenwert zu
Mittelwert anzupassen, indem die Größe (X) der Reaktanzen verändert wird.
Die Spitzenausgangsleistung wird ungeachtet dieser Einstellung zwischen den
Verstärkern
gleich aufgeteilt, was bedeutet, dass Verstärker von gleicher Größe (Kapazität) benutzt werden
können.
Das Verändern
der Größe der Reaktanzen
ist der einzige Weg, um die Effizienz von herkömmlichen Chireix-Verstärkern zu
erhöhen.
Die maximale Effizienz ist folglich je nach der Signalamplitudenverteilung
auf einen bestimmten Wert beschränkt.
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2 ist
ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels
eines zusammengesetzten Leistungsverstärkers gemäß der vorliegenden Erfindung.
Der zusammengesetzte Verstärker
umfasst eine Anzahl von „Chireix-Paaren" P11, P12 und P21,
P22 mit zugehörigen
Ausgabenetzwerken (weitere Paare können ebenfalls benutzt werden,
wie durch die gestrichelten Linien angezeigt wird), die von einer
Antriebssteuereinheit 21 gesteuert werden. Die Antriebssteuereinheit 21 treibt
die Verstärker
vorzugsweise derart an, dass die unterschiedlichen „Chireix-Paare" in einem Phasenverschiebungsmodus
in unterschiedlichen Teilen des dynamischen Bereichs des zusammengesetzten
Verstärkers
arbeiten können.
Der Phasenverschiebungsmodus ist bei den Ausgangsknoten der Transistoren
des Chireix-Paars durch eine im Wesentlichen konstante Spannung
und eine variierende relative Phase gekennzeichnet. Die Grenzen
zwischen diesen Teilen werden durch die relative maximale Ausgangsleistung
der Chireix-Paare und durch die Wahl des Paars, das in dem Phasenverschiebungsmodus
arbeiten soll, und durch die Wahl des Bereichs bestimmt.
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Wenn
zum Beispiel ein Paar 40 % und das andere Paar 60 % der maximalen
verfügbaren
Ausgangsleistung bereitstellt, kann die Grenze entweder bei dem
0,4fachen oder dem 0,6fachen der maximalen Ausgangsspannung liegen.
Der niedrigere Wert ist für
den Fall, wenn das „kleinere" Paar im Phasenverschiebungsmodus
unter der Grenze betrieben wird, und der größere Wert ist für den Fall,
wenn das „größere" Paar im Phasenverschiebungsmodus
unter der Grenze betrieben wird.
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Wenn
als ein anderes Beispiel drei Paare vorliegen, gibt es zwei Grenzen.
Die erste hängt
von der maximalen Ausgangsleistung des Chireix-Paars ab, das zum
Arbeiten im Phasenverschiebungsmodus unter dieser Grenze gewählt wird.
Die zweite Grenze hängt
von der addierten Leistung des ersten Paars und des Paars ab, das
zum Arbeiten im Phasenverschiebungsmodus in dem nächsten Ausgangsspannungsbereich
gewählt
wird. Dies kann ohne weiteres auf eine beliebige Anzahl von konstituierenden
Chireix-Paaren verallgemeinert werden.
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Wenn
in dem Ausgabenetzwerk keine andere Impedanztransformation ausgeführt wird,
sollten die Übertragungsleitungsimpedanzen
Z im Wesentlichen der optimalen Ladung jedes konstituierenden Verstärkers entsprechen.
Die transformierte Antennenimpedanz RLOAD sollte
dann die parallele Verbindung der optimalen Ladungen aller Verstärker angleichen.
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Die
Werte der verschiedenen Reaktanzen Xi werden
derart ausgewählt,
dass sie mögliche
reaktive Ströme
bei den Verstärkern
innerhalb des Bereichs kompensieren, in dem ein entsprechendes Paar
im Phasenverschiebungsmodus betrieben wird. Dies bedeutet gewöhnlich,
dass die Reaktanzen (im Vergleich zu denen, die für einen
gewöhnlichen
Chireix-Verstärker optimal
sind) für
die Chireix-Paare erhöht
werden sollten, welche im Phasenverschiebungsmodus in niedrigen
Ausgangsspannungsbereichen betrieben werden, und für Paare,
die im Phasenverschiebungsmodus bei hohen Ausgangsspannungspegeln
betrieben werden, verringert werden sollten.
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Andere
Art und Weisen zum Umsetzen der Ausgabenetzwerke der Chireix-Paare
bestehen in der Benutzung nur von konzentrierten Elementen, das
heißt,
Kondensatoren und Induktoren, wie in 3 dargestellt,
oder durch die Benutzung nur von Übertragungsleitungen (verteilte
Umsetzung), wie in 4 dargestellt.
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In
der Umsetzung mit konzentrierten Elementen aus 3 ersetzen
pi-Abschnitte oder andere Netzwerke mit konzentrierten Elementen
die Viertelwellenlängenleitungen
aus 2. Die Reaktanzen, die von einem bestimmten Knoten
zu erden sind, werden dann zweckmäßig durch eine einzige Reaktanz
ersetzt, welche den gleichwertigen Parallelverbindungswert aufweist.
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In
der verteilten Umsetzung aus 4 werden
die Reaktanz und die Viertelwellenkombination aus 2 durch
verkürzte
und verlängerte Übertragungsleitungen
ersetzt.
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Natürlich sind
viele Umsetzungen möglich. Zum
Beispiel können
die Viertelwellenleitungen (oder gleichwertige Schaltungen) zum
Umwandeln zwischen der Ladung und den Transistoren benutzt werden.
In jedem Zweig können
auch Abschnitte hinzugefügt
werden, die sich mehr an die Impedanz anpassen, und ein Fachmann
verfügt
auch über
eine Vielzahl anderer Schaltungsumwandlungstechniken.
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Wie
oben erwähnt
weist jedes konstituierende Chireix-Paar vorzugsweise einen Bereich
auf, in dem der „Phasenverschiebungsmodus" für einen
optimalen Betrieb steht. Bei Ausgangsspannungen unter diesem Bereich
sollte das fragliche Paar entweder gar nicht angetrieben werden
(mit Ausgangsnullströmen
aus den Transistoren) oder linear angetrieben werden, wie um Beispiel
in [6] beschrieben ist. Bei Ausgangsspannungen über diesem Bereich wird der Antrieb
(und folglich der Ausgangsstrom) mit Einstellungen bezüglich des
Phasenwinkels, um das Chireix-Paar bei einer maximalen Effizienz
zu halten, im Wesentlichen linear erhöht.
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Das
niedrigste Paar beginnt optimalerweise mit einem Bereich linearen
Betriebs, bis die Ausgangsknotenspannungen seiner Transistoren das
erlaubte Maximum erreichen. An diesem Punkt übernimmt der „Phasenverschiebungs"-Betrieb (konstante
Spannung, variierende Phase, Durchgangsströme mit amplitudenabhängiger Phase)
und macht weiter, bis das erste Paar die erforderliche Erhöhung der Ausgangsspannung
durch den Betrieb im Phasenverschiebungsmodus nicht mehr selbständig (und wirtschaftlich)
bereitstellen kann.
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Das
zweite Chireix-Paar, das bis zu diesem Zeitpunkt inaktiv gewesen
ist (das heißt,
einen Ausgangsnullstrom aufweist), beginnt, seinen Ausgangsstrom
linear zu erhöhen,
bis seine Ausgangsknotenspannungen das erlaubte Maximum erreichen.
Danach beginnt es, im Phasenverschiebungsmodus zu arbeiten, bis
es zusammen mit dem ersten Paar die erforderliche Erhöhung der
Ausgangsspannung nicht mehr bereitstellen kann. Während dieser
zwei Betriebsbereiche hat das erste Paar seinen Ausgangsstrom im
Wesentlichen linear erhöht.
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Der
Betrieb höherer
Chireix-Paare und der kontinuierliche Betrieb der niedrigeren Paare
folgen dem gleichen Muster. Bei Ausgangsspannungen unter der Spannung,
bei welcher der Phasenverschiebungsbereich des nächsten niedrigeren Paars endet, ist
das höhere
Chireix-Paar inaktiv (das heißt,
weist einen Ausgangsnullstrom auf). Es weist dann einen linearen
Betriebsbereich auf, bis es die maximale Ausgangsknotenspannung
seiner Transistoren erreicht. Der Phasenverschiebungsbetrieb (amplitudenabhängige Phase)
wird als Nächstes
benutzt, wobei er sogar bei höheren
Ausgangsspannungen hauptsächlich
eine lineare Erhöhung
seiner Ausgangsströme
bereitstellt, wenn das höhere
Paar begonnen hat, aktiv zu sein.
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Die
Grenzen zwischen den unterschiedlichen Bereich sind in der Praxis
nicht so ausgeprägt wie
hier beschrieben. Es kann eine kleine Überlagerung geben, so dass
der Phasenverschiebungsbereich der vorherigen Stufe noch nicht vollständig beendet
ist, wenn die nächste
Stufe in Betrieb genommen wird. Die Verringerung der Effizienz,
die auf der Verwendung ausgeprägter
Grenzen beruht, ist gewöhnlich
geringfügig.
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Darüber hinaus
sind die linearen Betriebsbereiche knapp unter den Phasenverschiebungsbereichen
grundsätzlich
nicht notwendig und können durch
eine Erweiterung des Phasenverschiebungsbereichs nach unten ersetzt
werden, wenn der entsprechende Effizienzverlust akzeptabel ist.
Alle Verstärker
können
im Prinzip auch die ganze Zeit über im
Phasenverschiebungsmodus betrieben werden, jedoch ist dies weniger
effizient.
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Um
die Details einer mehrstufigen Chireix-Netzwerkgestaltung und des
Betriebs davon darzustellen, kann der zweistufige Chireix-Verstärker in 2 als
ein Beispiel verwendet werden. Dieses beispielhafte System besteht
aus 4 Verstärkern
mit einer Ausgangsleistungsfähigkeit
pro „Chireix-Paar" von jeweils 0,4
(Paar P11, P12) und 0,6 (Paar P21, P22) der maximalen Gesamtausgangsleistung.
Das Chireix-Paar P11, P22 mit der niedrigeren Ausgabefähigkeit
arbeitet selbständig
in einem Teil des niedrigeren Bereichs in dem Phasenverschiebungsmodus und
das andere Paar verschiebt sich bezüglich der Phase in dem höheren Bereich.
Das Verstärkerausgabenetzwerk
wird mit Übertragungsleitungen
gemäß 4 umgesetzt.
Die Längendifferenzen
(bis auf eine Viertelwellenlänge)
der Leitungen lauten: δ1 = 0,025λ und δ2 =
0,09λ.
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Die
Amplituden und Phasen der Spannungen bei den Verstärkerausgangsknoten
sind jeweils in 5 und 6 dargestellt
und die Amplituden und Phasen der Ströme bei den Verstärkerausgangsknoten
sind jeweils in 7 und 8 dargestellt. Wie
oben erwähnt,
weist das erste Chireix-Paar (das aus PA11 und PA12 besteht) eine
lineare Spannungserhöhung
mit einer konstanten Phasendifferenz bei niedrigen Ausgabepegeln
auf und wechselt später
zu einem Phasenverschiebungsbetrieb mit konstanter Spannung in einem
mittleren Bereich zwischen 0,15 und 0,37 der maximalen Ausgangsspannung
des zusammengesetzten Verstärkers.
Die Ausgangsspannung des zweiten Chireix-Paars (das aus PA 21 und
PA22 besteht) nimmt bei niedrigen Pegeln mit einer 180-Grad-Phasendifferenz ebenfalls
linear zu. Wenn der erste Phasenverschiebungsbereich des Paars (bei
0,37) endet, erhöht
sich die Spannung noch immer für
das zweite Paar, das nun damit beginnt, linearen Strom zu liefern.
Wenn die Spannung das Maximum von 0,53 erreicht, übernimmt
der reine Phasenverschiebungsbetrieb, der für das zweite Paar in diesem
Beispiel andauert, bis die maximale Ausgangsspannung des zusammengesetzten
Verstärkers
erreicht ist. In diesem Bereich liefert das erste Paar weiterhin
im Wesentlichen linearen Strom, wie in 7 zu sehen
ist (die Ströme
sind bezüglich des
maximalen Durchschnittsstroms der vier Verstärker „normalisiert", das heißt, die
Summe aller Maximalströme
ist gleich 4).
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Die
Phase der Ausgangsströme,
die von den jeweiligen Verstärkern
geliefert werden, ist in 8 dargestellt. Die Abwesenheit
eines Phasenschaubilds für
das zweite Chireix-Paars
bei niedrigen Ausgangsspannungen zeigt an, dass dies nicht von Interesse
ist, da der gelieferte Strom sowieso null ist. In den linearen Antriebsbereichen
unter den Phasenverschiebungsbereichen für die Chireix-Paare weisen
die Verstärkerausgangsströme eine
konstante Phasendifferenz auf. Über
den Phasenverschiebungsbereichen muss sich die Phasendifferenz verändern, allerdings
weniger als in dem Phasenverschiebungsbereich, um eine optimale
Effizienz zu erreichen. Unter der Annahme idealer linearer Transistoren
im Betrieb der Klasse B ist die resultierende Effizienz für das zweistufige
Chireix-System in 9 dargestellt.
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Ein
dreistufiger Chireix-Verstärker
arbeitet im Wesentlichen auf die gleiche Weise wie das oben erläuterte Zweistufensystem.
In diesem Beispiel sind alle Transistorgrößen (und deshalb die Übertragungsleitungsimpedanzen)
gleich. Das Netzwerk besteht aus drei Paaren mit Leitungslängen, die
sich von einer Viertelwellenlänge
unterscheiden durch: δ1 = 0,023λ, δ2 =
0,064λ und δ3 =
0,132λ.
Die Amplituden und Phasen der Ausgangsströme des konstituierenden Verstärkers sind
jeweils in 10 und 11. dargestellt.
Das Phasenverhalten der Ströme
ist demjenigen des zweistufigen Chireix-Verstärkers ähnlich. Die Amplitude der Ströme der Transistoren
der ersten Stufe weisen deutlich einen ersten linearen Bereich bei
niedrigen Ausgangsamplituden (zwischen 0 und 0,15 der maximalen
Ausgangsspannung) auf, der von einem zweiten, im Wesentlichen linearen
Bereich (über
0,33 der maximalen Ausgangsspannung) gefolgt wird. Es wird darauf
hingewiesen, dass dieser zweite lineare Bereich in dem linearen Phasenverschiebungsbereich
beider höheren
Stufen weitergeht. Die Ausgangsströme der zweiten Stufe beginnen
mit einem linearen Bereich, der von einem Phasenverschiebungsbereich
gefolgt wird, der wiederum von einem zweiten, im Wesentlichen linearen Bereich
gefolgt wird. Die dritte Stufe weist nur einen linearen Bereich
auf, über
den sie alle Ausgangspegel bis zu dem Maximum bezüglich der
Phase verschiebt. Die Effizienz des beispielhaften dreistufigen Chireix-Verstärkers ist
unter der Annahme linearer Transistoren im Betrieb der Klasse B
in 12 dargestellt.
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Das
beschriebene Antriebsverfahren wird in der Antriebssteuereinheit 21 (2)
ausgeführt.
Diese Einheit kann zum Beispiel als eine Kombination einer Nachschlagtabelle
gefolgt von A-/D-Wandlern ausgeführt
werden, in denen eine digitale Eingabesignalamplitude in die angemessenen
Antriebssignale umgewandelt wird (es wird vorausgesetzt, dass die Eingabesignalamplitude
zu der Ausgangsspannungsamplitude des zusammengesetzten Verstärkers proportional
ist). Jedoch sind auch analoge Umsetzungen möglich. Darüber hinaus können die
Antriebssignale auch irgendwo in den HF-Kanälen gebildet werden. Wie durch
Antennen angezeigt, kann der zusammengesetzte Verstärker Teil
eines Senders sein, zum Beispiel eines Senders in einer Funkstelle
wie einer Basisstation oder einer Mobilstation in einem zellularen
Mobilfunk-Kommunikationssystem.
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Ein
zusammengesetzter Verstärker
gemäß der vorliegenden
Erfindung macht es möglich,
eine bedeutend höhere
Effizienz zu erhalten als bei einstufigen Chireix-Verstärkern. Außerdem ist
es auch möglich,
mit der gleichen Anzahl von Transistoren eine höhere Effizienz als bei mehrstufigen
Doherty-Netzwerken [5] zu erhalten. Dies beruht auf der Tatsache,
dass die Spitzenwerte in der Effizienzkurve flach (gerundet) und
nicht spitz (wie in dem Doherty-Fall) sind.
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Ein
weiterer Vorteil besteht darin, dass Transistoren mit einer gleichmäßigeren
Größe (und
möglicherweise
einer gleichen Größe) benutzt
werden können.
Dies kann sehr nützlich
sein, da oft nur eine bestimmte Anzahl von Transistorengrößen von
den Herstellern erhältlich
ist.
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Die
Netzwerkstruktur ist auch recht einfach und benutzt einen sehr viel
eingeschränkteren
Bereich von Übertragungsleitungsimpedanzen
(bei gleich großen
Transistoren wird nur ein einziger Wert benötigt) als mehrstufige Doherty-Netzwerke.
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Der
Fachmann wird verstehen, dass verschiedene Modifikationen und Veränderungen
an der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden können, ohne
den Schutzbereich davon zu verlassen, der in den angehängten Ansprüchen definiert
ist.
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LITERATURHINWEISE
-
- [1] H. Chireix, „High
Power Outphasing Modulation", Proc.
IRE, Band 23, Nr. 2, S. 1370-1392, Nov. 1935.
- [2] K. Meinzer, "Method
and System for the Linear Amplification of Signals, US-Patentschrift
5,012,200.
- [3] F.H. Raab, "Efficiency
of Outphasing RF Power Amplifier Systems", IEEE Trans. Communications, Band COM-33,
Nr. 10, S. 1094-1099, Okt. 1985.
- [4] B. Stengel und W.R. Eisenstadt, "LINC Power Amplifier Combiner Method
Efficiency Optimization", IEEE
Trans. Vehicular Technology, Band 49, Nr. 1, S. 229-234, Jan. 2000.
- [5] F.H. Raab, "Efficiency
of Doherty RF Power Amplifier Systems", IEEE Trans. Broadcasting, Band BC-33,
Nr. 77-83, Sept.
1987.
- [6] WO01/91282 A2.