DE69030308T2

DE69030308T2 - Linearer Verstärker mit automatischer Einstellung von Verstärkung und Phase der Vorwärtsgekoppelten Schleife

Info

Publication number: DE69030308T2
Application number: DE69030308T
Authority: DE
Inventors: Lieu Winston Hong
Original assignee: AT&T Corp
Current assignee: Commscope Technologies LLC
Priority date: 1990-01-26
Filing date: 1990-12-05
Publication date: 1997-10-16
Anticipated expiration: 2010-12-06
Also published as: JPH04213207A; CA2027812C; EP0438875B1; JP2654255B2; DE69030308D1; EP0438875A2; US5023565A; EP0438875A3

Description

Lineare HF-Verstärker verwenden Geräte, die bei höheren Leistungspegeln nichtlineare Eigenschaften aufweisen, wodurch sich Signalverzerrungen ergeben. Wenn mehr als ein Signal an einen linearen Verstärker angelegt wird, verursachen seine nichtlinearen Eigenschaften eine unerwünschte vervielfältigende gegenseitige Beeinflussung der verstärkten Signale, und das Ausgangssignal des Verstärkers enthält Intermodulationsprodukte. Diese Intermodulationsprodukte verusachen eine Störung und ein Nebensprechen über dem Arbeitsfrequenzbereich des Verstärkers, wobei die Störung den festgelegten Übertragungsstandard überschreitet.
Wie bekannt ist, kann eine Intermodulationsverzerrung durch eine negative Rückkopplung der Verzerrungskomponenten, Vorverzerren des zu verstärkenden Signals, um die vom Verstärker erzeugte Verzerrung auszulöschen, oder durch Trennen der Verzerrungskomponenten des Verstärkerausgangssignals und Vorwärtskoppeln der Verzerrungskomponente, um die Verzerrung in dem Ausgangssignal des Verstärkers zu löschen, reduziert werden. Unter diesen Techniken liefert der vorwärtsgekoppelte Ansatz die meiste Verbesserung. Jedoch ist das Vorwärtskoppeln am schwierigsten anzuwenden, weil sie ein Modifizieren der getrennten Verzerrungskomponente hinsichtlich der Amplitude und Phase erforderlich macht, um die Verstärkung und Phasenverschiebung des Verstärkers auf einer continuierlichen Grundlage anzugleichen.
Die US-PS-4,885,551 (die auf dem Rechtsnachfolger dieser Anmeldung übertragen worden ist) offenbart einen linearen Verstärker mit einer vorwärtsgekoppelten Schaltung, die zum Auslöschen der Verzerrung in der Verstärkerschaltung benutzt wird. Um diese Löschung zu verwirklichen, stellt eine speicherprogrammierte Steuereinrichtung die Amplituden- und Phasenparameter der vorwärtsgekoppelten Schaltung ein. Das Einstellen der Verstärkung und Phase der vorwärtsgekoppelten Strecke wird durch Vergleichen einer trägererfaßten Signalamplitude mit einer vorhergehenden Signalamplitude und durch Auswählen einer von drei Schrittgrößeneinstellungen für eine weitere Einstellung, in Abhängigkeit von eine in dB berechneten, die Differenz darstellenden Pegel, ausgeführt.
Die US-A-4,412,337 offenbart eine Hüllkurven- Korrekturschaltung für einen Leistungsverstärker Eine analoge Schaltungschaltungsanordnung wird dazu benutzt, die Hüllkurve eines Ausgangssignals des Verstärkers mit einer gewünschten Hüllkurve zu vergleichen. Eine vorverzerrte Hüllkurve wird erzeugt, um mit einem Eingangssignal des Verstärkers kombiniert zu werden, um die gewünschte Form der Hüllkurve zu erreichen.
Das Bell System Technical Journal, Band 62, Nr. 4, April 1983, New York, USA, auf den Seiten 1019 - 1033; A.A.M. Saleh et al.: "Adaptive Linearization of Power Amplifiers in Digital Radio Systems" offenbart ein anpassungsfähiges Linearisierungsverfahren, das den Gebrauch von Hochfrequenz- Leistungsverstärkern, die in einem nichtlinearen Betriebsbereich betrieben werden, ermöglicht. Ein rekursiver Echtzeitalgorithmus wird vorgeschlagen, um vorverzerrte Signale an einem Eingang des Verstärkers bereitzustellen, um eine idealisierte Signalhüllkurve am Ausgang des Verstärkers zu erhalten.
Gemäß der Erfindung wird ein Leistungsverstärkersystem, wie in Anspruch 1 beansprucht, geschaffen.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung umfaßt ein linearer Verstärker eine vorwärtsgekoppelte Schaltung, welche die Verzerrung des verstärkten Signals auslöschen kann, indem eine zweiter Schaltungsstrecke benutzt wird, die parallel zu der Verstärkungsstrecke liegt, um das Eingangssignal ohne Verzerrung zu übertragen und dieses mit dem Ausgang des Verstärkungspfades zu kombinieren, um ein Signal zu bilden, das die Verzerrung in der Verstärkungsstrecke darstellt. Dessen Amplitude und Phase ist so modifiziert, daß es vom Ausgangssignal des Verstärkungspfades abgezogen werden kann, um die Verzerrungskomponente auszulöschen Die Verstärkung und Phase der vorwärtsgekoppelten Schaltung wird automatisch durch aufeinanderfolgende diskrete Schritte des Betriebs einer speicherprogrammierten Steuereinrichtung eingestellt. Der erste Einstellschritt wird auf irgend einen minimalen diskreten Wert gesetzt und dessen Wirkung auf den Löschpegel der vorwärtsgekoppelten Schaltung berechnet. Wenn sich der Löschpegel nicht um einen bestimmten Betrag ändert, wird der Einstellschritt um einen diskreten Betrag erhöht. Die Wirkung des neuen Einstellschrittes auf den Löschpegel wird wieder berechnet. Das wird fortgesetzt, bis der Löschpegel sich um einen Betrag ändert, der größer ist als der festgelegte Betrag, oder bis die Anzahl von Durchgängen, bei denen der Einstellschritt erhöht worden ist, einen vorbestimmten Wert überschreitet. Die Einstellung der Löschpegel wird durch diskrete Schritte unter Steuerung speicherprogrammierten Steuereinrichtung so lange fortgesetzt, bis ein gewünschter Löschpegel erreicht wird. Wenn die maximale Schritteinstellung die gewünschte Antwort nicht erreicht, sucht die speicherprogrammierte Steuereinrichtung nach möglichen Fehlerzuständen in der vorwärtsgekoppelten Schaltung.
Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 ein allgemeines Blockschaltbild eines Verstärkers nach dem Stand der Technik, der ein Trägersignal zur vorwärtsgekoppelte Verzerrungskorrektur benutzt;
Fig. 2 ein ausführlicheres Schaltbild einer Steuereinrichtung nach dem Stand der Technik, die in der Schaltung nach Fig. 1 benutzt wird;
Fig. 3, 4 und 5 Flußdiagramme, welche die Arbeitsweise der Erfindung darstellen; und
Fig. 6 Wellenformen, welche die Arbeitsweise der Schaltung nach dem Stand der Technik nach Fig. 1 in dem Verstärkerfrequenzspektrum darstellt.
Fig. 1 stellt einen Vorwärtskopplungs-Verstärker dar, der Signale über ein vorgeschriebenes Frequenzband verstärkt. Unter Bezugnahme auf Fig. 1, wird ein zusammengesetztes Eingangssignal, das eine Vielzahl von Signalen in dem vorgeschriebenen Band aufweist, in zwei Teile s&sub1; und s&sub2; durch einen Richtkoppler 101 aufgeteilt. Die Amplitude und Phase des Signales s&sub1; wird in einer Verstärkungs- und Phaseneinstelleinrichtung 105 modifiziert, in einem Hauptverstärker 110 verstärkt und zu einem Ausgang 132 über einen Richtkoppler 113, eine Verzögerungseinrichtung 119 und zwei Richtkopplern 127 und 130 geführt. Die Komponenten der Verzerrung und des Intermodulationsproduktes können durch den Leistungsverstärker 110, wie oben erwähnt, hinzugefügt werden, wobei die Verzerrung des Signals, das am Ausgang 132 ansteht, wieder entfernt werden muß.
Das Signal s&sub2; wird in der Verzögerungsschaltung 103 verzögert und zu einem der Eingänge der Löschschaltung 115 geführt, ohne daß eine Verzerrung eingeführt wird. Der Richtkoppler 113 teilt das vom Leistungsverstärker 110 kommende Signal auf und führt einen Teil des Ausgangssignals des Leistungsverstärkers zu dem anderen Eingang der Löschschaltung 115. Das vom Richtkoppler 113 kommende Signal weist Verzerrungs - und Intermodulationsproduktkomponenten auf, aber das von der Verzögerungsschaltung 103 kommende Signal ist sauber, d.h. im wesentlichen frei von jeder Verzerrung. Das saubere, von der Verzögerungsschaltung 103 kommende Signal wird von dem verzerrten Ausgangssignal des Verstärkers in der Löschschaltung 115 abgezogen. Wenn die Amplitude und Phase des Eingangssignals des Leistungsverstärkers richtig eingestellt wird, wird das vom Richtkoppler 113 kommende verstärkte Signal durch das saubere Signal aus der Verzögerungsschaltung 103 gelöscht. Als Ergebnis erscheint nur die Verzerrungs- und Intermodulationskomponente D am Ausgang der Löschschaltung.
Ein Teil der von der Löschschaltung 115 kommenden Verzerrungskomponente D wird über einen Signalteiler 117, eine Verstärkungs und Phaseneinstelleinrichtung 122 und einen Korrekturverstärker 124 zu einem Richtkoppler 127 geführt, wobei er von dem, über den Richtkoppler 113 und die Verzögerungsschaltung 119 zugeführten Ausgangssignal des Leistungsverstärkers subtrahiert wird. Die Verzögerungszeit der Verzögerungsschaltung 119 wird derart gesetzt, daß die Signalverzögerung durch den Pfad, der den Signalteiler 117, die Amplituden- und Phaseneinstelleinrichtung 122 und einen Hilfsverstärker 124 umfaßt, compensiert wird. Daraus folgt, daß aus dem vom Richtkoppler 127 kommende Ausgangssignal jegliche Verzerrung oder ein wesentlicher Teil der Verzerrung, die vom Leistungsverstärker eingeführt worden ist, entfernt worden ist.
Um ein größtmögliches Entfernen der Verzerrung sicherzustellen, muß das verzerrte Signal gemessen und durch die Amplituden- und Phaseneinstelleinrichtung gesteuert werden, um die Verzerrung zu reduzieren. Fig. 6 stellt das Frequenzband der Schaltung nach Fig. 1 dar. Einige Trägersignale, die in den Wellenformen 701, 703 und 705 gezeigt werden, weisen Amplituden auf, die größer als -30 dB sind, wobei ein Intermodulations-Produktsignal 707 weist eine Amplitude zwischen -30 und -60 dB auf. Eine Steuereinrichtung 140 tastet den Ausgang 132 an einem Ende ab, z.B. fL des vorgeschriebenen Frequenzbandes der Schaltung nach Fig. 1, um das Tragersignal Sc (Wellenform 701) zu lokalisieren Wurde das Trägersignal einmal lokalisiert, wird die Amplitude des von der Löschschaltung 115 kommenden Trägersignals der Steuereinrichtung über einen Schmalbandempfänger 150 zugeführt, und die Amplituden und Phasenparameter der Amplituden und Phasenkorrektureinrichtung 105 werden durch die Steuereinrichtung wiederholt modifiziert, um die Trägersignalkomponente des Ausgangssignals der Löschschaltung auf ein Minimum zu steuern. Diese Amplituden- und Phaseneinstellung stellt sicher, daß das Ausgangssignal der Löschschaltung die maximale Trägerfrequenzreduktion besitzt. Ebenso ist es nötig, die Intermodulationsproduktkomponente des Ausgangssignals des Leistungsverstärkers zu minimieren. Das vorgeschriebene Frequenzband wird wieder beginnend mit der Endfrequenz fL nach Fig. 6 abgetastet, um das Intermodulations-Produktsignal der Wellenform 707 zu erfassen. Wenn das Intermodulationsprodukt-Signal einmal gefunden ist, werden die Parameter der Amplituden- und Phaseneinstelleinrichtung 122 durch die Steuereinrichtung 140 wiederholt modifiziert, um das Intzermodulations-Produktsignal, das vom Richtkoppler 130 an die Leitung 134 angelegt wird, zu minimieren. Vorteilhafterweise ist es nicht notwendig, einen Teil des vorgeschriebenen Frequenzbandes von der Benutzung auszuschließen, um ein Pilotsignal für die Reduktion der Verzerrung einzusetzen.
Die Steuereinrichtung 140 wird im einzelnen in Fig. 2 gezeigt. Die Schaltung nach Fig. 2 umfaßt eine Signalprozessoranordnung, z.B. den Intel-Typ D87C51-Mikroprozessor, und die speicherprogrammierte Steuereinrichtung 305, den Steuerprozessor 310, einen Träger- und Intermodulationssignalspeicher 315, eine Eingangsschnittstelle 303, eine Ausgangsschnittstelle 335 und einen Bus 318. Ein Analog/Digital-Wandler (A/D-Wandler) 301 empfängt Signale, welche die Amplitude der vom Empfänger 150 kommenden Signale darstellen, und wandelt das analoge Signal in eine Reihe von digitalen Werten um. Der Steuerprozessor 310, der gemäß den im Speicherprogrammierte Steuereinrichtung 305 gespeicherten Anweisungen arbeitet, veranlaßt, daß diese digitalen Werte über die Eingangsschnittstelle 303 und den Bus 318 zu dem Speicher 315 gesendet werden. Der Prozessor liefert digitale Signale an die D/A-Wandler 320, 325, 330, 340 und 345 über den Bus 318 und die Ausgangsschnittstelle 335. Der analoge Ausgang des Wandlers 320 wird zu einem spannungsgesteuerten Oszillator (voltage controlled oscillator, VCO) 142 geführt, um die Abtastungen vorzunehmen. Die Ausgangssignale der Wandler 325 und 330 werden der Amplitudeneinstellsteuereinrichtung und der Phaseneinstellsteuereinrichtung der Amplituden- und Phaseneinstelleinrichtung 105 über die Leitungen 153 und 155 zugeführt, um die Amplituden und Phaseneingenschaften der jeweiligen Einstelleinrichtung zu modifizieren. Die Ausgangssignale der Wandler 340 und 345 werden der Amplituden und Phaseneinstelleinrichtung 122 über die Leitungen 157 und 159 zugeführt, um die Amplituden- und Phasenparameter zu modifizieren. Die Schnittstelle 335 ist auch mit der Steuerleitung des HF-Schalters 137 verbunden, um dessen Stellung während den Steueroperationen zu bestimmen.
Vor dem Betriebsbeginn der Schaltung nach Fig. 1, werden die Amplituden und Phaseneinstelleinrichtungen 105 und 122 manuell auf optimale Einstellungen gesetzt. Die Steuereinrichtung 140 kann einen optimalen Betrieb über eine Zeit unter sich ändernden Zuständen aufrechthalten. Die Amplituden- und Phaseneinstelleinrichtung 105 modifiziert die Amplituden- und Phaseneigenschaften des Schaltungspfades, der den Leistungsverstärker 110 umfaßt, derart, daß das Verstärkerausgangssignal durch das von der Verzögerungsschaltung 103 kommende unverzerrte Eingangssignal ausgelöscht wird. Die Steuereinrichtung 140 wird zuerst durch den HF-Schalter 137 mit dem Richtkoppler 130 verbunden und leitet das Abtasten des Frequenzspektrums des davon kommenden Signals durch den VCO 142, einen Mischer 145 und den Schmalbandempfänger 150 nach Fig. 1, um den Träger zu erfassen. Dann wird er mit dem Teiler 117 am Ausgang der Löschschaltung 115 verbunden und die Amplituden- und Phasenparameter der Einstelleinrichtung 105 werden so eingestellt, daß die Größe des Trägers, der auf der Leitung 165 erscheint, minimiert wird. Nachdem die Trägerkomponente minimiert oder eine vorbestimmte Anzahl von Einstellungen vorgenommen worden ist, tastet die Steuereinrichtung das vorgeschriebene Frequenzband beginnend am Ende fL auf der Leitung 134 ab, um ein Intermodulationssignal zu erfassen, und führt eine Reihe von Einstellungen der Amplituden und Phasenparameter der Einstelleinrichtung 122 durch, um das Intermodulationssignal auf der Leitung 134 unter einen vorgeschriebenen Schwellenwert zu reduzieren. Die Steuereinrichtung führt kontinuierlicheine zyklische Parametereinstellung der Amplituden- und Phaseneinstelleinrichtung 105 und 122 durch.
Die Arbeitsweise der Steuereinrichtung nach Fig. 2 wird durch Anweisungen geleitet, die permanent in dem Speicherprogrammierte Steuereinrichtung 305 gespeichert sind. Fig. 3 zeigt ein Flußdiagramm, das die Arbeitsweise der Steuereinrichtung 140 gemäß den darin gespeicherten Anweisungen darstellt. Unter Bezugnahme auf Fig. 2 und 3 setzt der Steuerprozessor 310 am Anfang die D/A-Wandler 320, 325, 330, 340 und 345, gemäß dem Programmschritt 401, zurück. Die Steuersignale zur Trägereinstellung und die Steuersignale zur Intermodulationseinstellung werden dann in den Schritten 402 und 403 initialisiert und der HF-Schalter 137 wird gesetzt, um das Signal auf der Leitung 134 zu empfangen (Schritt 404). Jetzt wird die VCO-Schaltung 142 durch den D/A-Wandler 320 gesetzt, um auf der Endfrequenz fL der vorgeschriebenen Frequenzbandbreite des Verstärkers zu schwingen. Der HF-Schalter 137 wird gesetzt, um die Leitung 134 mit einem Eingang des Mischers 145 zu verbinden, wobei der VCO 142 mit einem anderen Eingang des Mischers 145 verbunden ist. In der Schleife von Schritt 405 zu Schritt 407 wird das vorgeschriebene Frequenzband abgetastet (Schritt 405), bis ein Trägersignal auf der Leitung 134 erfaßt wird (Schritt 407). Die Signale, die an dem Schmalbandempfänger 150 während des Abtastens erhalten werden, werden dem A/D-Wandler 301 in Fig. 3 zugeführt und über den Steuerprozessor im Datenspeicher 315 gespeichert. Beim Erfassen eines Tragersignals durch den Steuerprozessor werden die Amplitude und Frequenz des Trägersignals gespeichert, und die Abtastfrequenz des VCO 142 bleibt erhalten (Schritt 410).
Der Prozessor 310 sendet ein Signal zum HF-Schalter 137, damit dieser seine Stellung ändert, um das vom Teiler 117 kommende verzerrte Signal auf den Mischer 145 zu geben (Schritt 412). Jetzt wird das Signal auf Leitung 165, das dem erfaßten Träger entspricht, von dem Empfänger 150 zu dem A/D-Wandler 301 geführt. Ein Signal N, welches die Anzahl der Trägersignaleinstellungen zählt, wird dann auf 1 gesetzt (Schritt 415). Die Trägergröße M(Sc) wird erhalten (Schritt 416) und der Bezeichnung M(Sc)* zugewiesen (Schritt 418). IN die Trägersignal-Einstellschleife von Schritt 417 zu Schritt 430 wird eingetreten. Während der wiederholten Einstellungen des erfaßten Trägersignals werden die Parameter der Amplituden und Phaseneinstelleinrichtung 105 modifiziert, um das Trägersignal, welches vom Steuerprozessor überwacht wird, zu minimieren. Die Schleife wird so lange wiederholt, bis das Trägersignal unter einen vorbestimmten Schwellenwert fällt, oder bis eine vorbestimmte Anzahl von Einstellungen durchgeführt worden ist.
In der Tragereinstellschleife wird das Trägersignal am Teiler 117 anliegt, an den A/D-Wandler 301 über den HF-Schalter 137, den Mischer 145 und den Empfänger 150 angelegt. Die Daten der Trägergröße werden analysiert, und an den Amplituden und Phasenparametern der Einstelleinrichtung 105 werden Einstellungen vorgenommen (Schritt 417). Die Größe des Trägersignals M(Sc) wird mit dem vorbestimmten Schwellenwert in dem Entscheidungsschritt 120 durch den Prozessor 310 verglichen. Bis die Trägergröße kleiner als der Schwellenwert SW ist, wird die Schleife wiederholt. Bei jeder Wiederholung wird die Größe des vom Teiler 117 kommenden Signals mit einem Schwellenwert verglichen (Schritt 420). Wenn die Größe des Trägersignals an dem Teiler 117 kleiner als der Schwellenwert ist, z.B. -30 dB, wird festgestellt, daß die Trägerkomponente in dem Ausgangssignal der Löschschaltung 115 nach Fig. 1 annehmbar ist, die Steuerung dem Schritt 433 übergeben, und die Reduzierung des Intermodulationssignals beginnt. Ist die Größe größer oder gleich dem Schwellenwert SW, wird der Trägereinstellungszähler erhöht (Schritt 427) und mit einer vorbestimmten Anzahl N* verglichen (Schritt 430). Wenn N* überschritten wird, werden die Wiederholungen beendet und die Reduzierung des Intermodulationsproduktsignals beginnt in Schritt 433. Die Operationen des Datenanalysierungsschrittes 417 sind im einzelnen in dem Flußdiagramm der Fig. 4 gezeigt.
Der Ablauf des Flußdiagramms nach Fig. 4 beginnt bei Schritt 415 oder Schritt 430 des in Fig. 3 gezeigten Flußdiagramms Der Flußablauf nach Fig. 4 bestimmt den Einstellungswert der Amplituden und Phasenparameter der Einstelleinrichtung 105. Schritt 500 stellt eine Schrittgröße zum Einstellen durch das Setzen eines Schrittgrößensignals auf einen minimalen Wert vorab ein. Der Entscheidungsschritt 501 wird aufgerufen, um zu bestimmen, ob der Amplituden oder Phasenparameter in der laufenden Wiederholung abzustimmen ist. Das wird erreicht, indem das Einstellzählsignal N durch 10 dividiert wird. Wenn das Ergebnis gerade ist, werden die Steuersignale DR und CN auf die Amplitudeneinstellwerte DRA und CNA in Schritt 505 gesetzt. Andernfalls werden die Einstellsteuersignale DR und CN auf DRP und CNP für die Phaseneinstellung in Schritt 510 gesetzt. Für Darstellungszwecke wird angenommen, daß die Amplitudeneinstellung ausgewählt wird. Die Änderungsrichtung für das Steuersignal DR wird anfangs auf einen bestimmten Wert gesetzt, z.B. auf A (ansteigend) oder F (fallend), der aus dem letzten Durchlauf erhalten worden ist. Das Zustandssteuersignal wird entsprechend dem korrigierten Wert der letzten Wiederholung entweder auf B (besser) oder S (schlechter) gesetzt.
Der Entscheidungsschritt 515, in dem die Steuerparameter ausgewählt werden, wird dann eingeleitet. Wenn CN = B und DR = A oder CN = S und DR = F, was eine Verbesserung des Anstiegs oder eine Verschlechterung des Abfallens während der letzten Wiederholung anzeigt, wird das Steuersignal DR auf A gesetzt und die Steuerspannung an dem D/A-Wandler 325 zur Amplitudeneinstellung um einen Betrag, der dem anfänglichen Setzen des Schrittgrößensignals SS entspricht, erhöht (Schritt 525). Für den Fall, daß der Zustand CN = B und DR = A oder CN = S und DR = F nicht erfüllt ist, wird die Richtungssteuerung DR auf F gesetzt und die Steuerspannung an dem Wandler zur Amplitudeneinstellung um. den Betrag, welcher der letzten Schrittgröße SS entspricht, verkleinert (Schritt 520).
Nach der Einstellung in Schritt 520 oder Schritt 525 wird die Signalamplitude M(Sc) des erfaßten Trägers vom Empfänger 150 nach Fig. 1 empfangen (Schritt 530) und von der Amplitude der vorhergehenden Wiederholung M(Sc)* subtrahiert (Schritt 531) und mit einem Wert V verglichen. Wenn der Differenzwert nicht größer als der Wert V ist, wird die Schrittgröße um einen Betrag d erhöht (Schritt 542) und ein Zähler, der die Anzahl der Einstelischritte n registriert, wird um 1 erhöht. Die Zahl n wird mit einem Wert K, der die Anzahl der Einstellschritte begrenzt, verglichen (Entscheidungsschritt 543). Wenn die zulässige Anzahl von Einstellschritten erreicht worden ist, wird geprüft, ob ein Fehler im Verstärker aufgetreten ist (Schritt 544). Falls nicht, wird das Steuerflußsignal der neuen Schrittgröße angepaßt. Die Neueinstellung des Steuersignals wird durch Überprüfen des DR-Flag ausgeführt (Schritt 546). Die Steuerspannung wird erhöht, wenn DR = A ist, und verkleinert, wenn DR = F ist.
Wenn die Differenz mit oder ohne Vergrößerung der Schrittgröße, die in Schritt 531 berechnet wurde, den aktuellen Wert V überschreitet, wird das schrittangepaßte Signal mit der vorhergehenden Wiederholung M(Sc)* verglichen (Schritt 533). Wenn M(Sc) größer oder gleich M(Sc)* ist, hat sich der Einstellzustand verschlechtert und das Zustandssignal CN wird auf S gesetzt (Schritt 538). Wenn M(Sc) kleiner M(Sc)* ist, hat sich der Einstellzustand verbessert und das Zustandssignal CN wird auf B gesetzt. M(Sc)* wird dann auf den aktuellen Größenwert M(Sc) in Schritt 540 gesetzt, um die nächste Wiederholung vorzubereiten. Der Ablauf wird in Schritt 560 fortgesetzt, in dem der Wert M(Sc) gespeichert wird. Wenn N/10 für die Amplitudeneinstellung einen geraden Wert ergibt, wird Schritt 564 über den Entscheidungsschritt 560 eingeleitet und die aktualisierten Parameter DR und CN werden als Signale DRA und CNA gespeichert. Wenn N/10 einen ungeraden Wert ergibt, werden die Steuerparameter DR, CN und SS in Schritt 562 als Signale DRP und CNP gespeichert. Die Prozessorsteuerung wird dann zu Schritt 420 nach Fig. 4 geführt.
Wenn das Signal N/10 einen ungeraden Wert hat, ist die Arbeitsweise des Steuerprozessors die gleiche, wie die unter Bezugnahme auf Fig. 4 beschriebene, mit der Ausnahme, daß das Zustandssteuersignal CNP und das Richtungssteuersignal DRP, wie in Schritt 510 angezeigt, erhalten und als Steuersignale CN und DR benutzt werden (Schritt 562). Die Prozessorsteuerung wird dann zu Schritt 420 bei Fig. 3 geführt.
Wenn die Trägerverarbeitungsschleife nach Fig. 3 über den Entscheidungsschritt 420 oder 430 verlassen wird, veranlaßt der Prozessor 310 den HF-Schalter 137 sich zurückzustellen, damit die vom Richtkoppler 130 kommende Leitung 134 mit einem Eingang des Mischers 145 verbunden ist, wobei das Ausgangssignal des Empfängers 150 dem Ausgangssignal auf Leitung 134 entspricht (Schritt 433). Die Steuereinrichtung wird dann in einen Zustand versetzt, bei dem die Frequenzbandbreite des Verstärkers von der gleichen Endfrequenz aus abgetastet wird, die auch als Startfrequenz für das Trägersignal benutzt wird, um ein Intermodulationsproduktsignal, z.B. ein Signal zwischen -30 dB und -60 dB, zu suchen (Schritt 435). Wenn ein solches Intermodulationsproduktsignal in Schritt 440 erfaßt wird, wird das Intermodulationszählsignal M auf 1 gesetzt (Schritt 443). Die Intermodulationsproduktamplitude wird erhalten und auf IM* gesetzt (Schritte 444 und 446). Die Intermodulationseinstellschleife von Schritt 445 zu Schritt 455 wird eingeleitet. Andererseits geht der Prozessor zurück zu Schritt 404, so daß der Trägerabtastprozeß der Schritte 405 und 407 neu gestartet wird.
In der Intermodulationsreduzierschleife analysiert der Prozessor 310 die Intermodulationssignalgröße IM und stellt die Amplitude und Phasen der Einstelleinrichtung 122 ein (Schritt 445). Nachdem eine Einstellung an der Einstelleinrichtung 122 ausgeführt worden ist, wird das Intermodulationssignal IM im Entscheidungsschritt 448 geprüft. Wenn die Größe IM nicht zwischen -30 und -60 dB liegt, wird die Prozessorsteuerung zu Schritt 404 geführt und die Trägersignalsuchschleife wieder durchlaufen. Wenn das IM-Signal zwischen -30 und -60 dB liegt, wird eine weitere Wiederholung der Intermodulationsreduzierschleife benötigt und das Intermodulationszählsignal M erhöht (Schritt 452). Der erhöhte Wert wird mit dem maximalen Zähisignal M* verglichen (Schritt 455) und die Schleife beginnt wieder in Schritt 445. Wenn die Größe IM größer -30 dB ist, kann das erfaßte Signal kein Intermodulationssignal sein und die Steuerung kehrt zu Schritt 404 zurück. Wenn IM unterhalb -60 dB liegt, ist der Wert akzeptabel und Schritt 404 wird wieder eingeleitet. Die Intermodulationsreduzierschleife kann entweder in Schritt 448 oder 455 verlassen werden.
Die Intermodulationssignalanalyse und der Einstellschritt 445 wird im einzelnen in Fig. 5 gezeigt. Unter Bezugnahme auf Fig. 5 umfaßt die Analyse eine getrennte Einstellung der Amplituden- und Phasenparameter der Einstelleinrichtung 122. Der Flußablauf nach Fig. 5 beginnt in Schritt 443 oder 455 nach Fig. 3, um die Einstellung eines Amplituden- oder Phasenparameters zu bestimmen. Die Einstellschrittgröße wird auf einen minimalen Wert in Schritt 600 vorab gesetzt und eine Zählvariable n wird auf 0 gesetzt. Im Entscheidungsschritt 601 wird bestimmt, ob der Amplituden- oder der Phasenparameter in der laufenden Iteration einzustellen ist. Das wird erreicht, indem das Einstellzählsignal M durch 10 geteilt wird. Wenn das Ergebnis eine gerade Zahl ist, werden die Steuersignale für die Einstellungen DR und CN auf die vorherigen Intermodulationswerte DRIA und CNIA in Schritt 605 gesetzt. Andernfalls werden die Einstellsteuersignale DR und CN auf die vorhergehenden Intermodulationswerte DRIP und CNIP in Schritt 610 gesetzt. Für Darstellungszwecke wird angenommen, daß die Amplitudeneinstellung ausgewählt wird. Die Richtung der Änderung des Steuersignals DR, wird anfänglich auf den Wert gesetzt, d. h. A (ansteigen) oder F (fallen), der in der letzten Wiederholung erhalten worden ist. Das Zustandssteuersignal wird, entsprechend dem korrigierten Wert der letzten Wiederholung, entweder auf B (besser) oder S (schlechter) gesetzt.
Dann wird der Entscheidungsschritt 615 eingeleitet, bei dem die Steuerparameter berechnet werden. Wenn CN = B und DR = A oder CN = S und DR = F, die eine Verbesserung beim Erhöhen oder eine Verschlechterung beim Vermindern während der letzten Wiederholung anzeigen, wird das Steuersignal DR auf A gesetzt und die Steuerspannung am D/A-Wandler 340 zur Amplitudeneinstellung um einen Betrag erhöht, der dem Setzen des Schrittgrößensignals SS korrespondiert (Schritt 625). In dem Fall, daß der Zustand CN = B und DR = A oder CN = S und DR = F nicht erfüllt wird, wird die Richtungssteuerung DR auf F gesetzt und die Steuerspannung an dem Amplitudeneinstellwandler wird um einen Betrag, welcher der Schrittgröße SS der letzten Wiederholung entspricht, vermindert (Schritt 620).
Nach der Einstellung in Schritt 620 oder 625 wird die Intermodulationssignalamplitude IM vom Empfänger 150 nach Fig. 1 eingegeben (Schritt 630) und mit der Amplitude der vorausgehenden Wiederholung IM* verglichen (Schritt 631).
Wenn der Differenzwert kleiner als V ist, dann wird die Schrittgröße SS um den Wert d erhöht (Schritt 642) und ein Zähler, der die Schritteinstellungszahl n speichert, wird um 1 erhöht (Schritt 642). Die Zahl n wird mit einem Grenzwert k verglichen (Schritt 643), um die Anzahl der zulässigen Einstellungen zu begrenzen. Wenn der Grenzwert k erreicht wurde, wird überprüft, ob ein Fehler in dem Verstärker aufgetreten ist (Schritt 644). Wenn weitere Einstellungsschritte erforderlich sind, wird das Steuersignal wieder bei einer neuen Schrittgröße eingestellt. Die Neueinstellung des Steuersignals wird durch Prüfen des DR-Wertes ausgeführt (Schritt 646). Wenn DR = wird die Steuerspannung erhöht, und wenn DR = S, wird die Steuerspannung vermindert.
Wenn der in Schritt 631 mit oder ohne Vergrößerung der Schrittgröße berechnete Differenzwert den vorab gesetzten Wert V überschreitet, wird das Schritteinstellsignal mit der vorhergehenden Wiederholung IM* verglichen (Schritt 633). Wenn IM ≥ IM* ist, wird gefolgert, daß sich der Einstellzustand verschlechtert hat und das Zustandssignal CN wird auf S gesetzt (Schritt 638). Wenn IM < IM* ist, wird der Einstellzustand für gut empfunden und ein Zustandsignal CN wird auf B gesetzt (Schritt 638). Dann wird IM* auf den augenblicklichen Größenwert IM in Schritt 640 gesetzt, um die nächste Wiederholung vorzubereiten. Der Ablauf geht weiter in Schritt 660.
Wenn das Signal M/10 eine ungerade Zahl ergibt, ist die Arbeitsweise des Steuerprozessors die gleiche, wie die in der unter Bezug auf Fig. 6 beschriebenen, mit der Ausnahme, daß das Zustandssteuersignal CNIP und das Richtungssteuersignal DRIP, wie in Schritt 610 dargestellt, erhalten und als Steuersignale CN und DR benutzt werden. Das maximale Einstellzählsignal M* kann auf einen Wert, z.B. 10, gesetzt werden, so daß der Steuerprozessor einen der Amplituden- und Phasenparameter der Einstelleinrichtung 105 zehnmal einstellt, und dann die anderen Amplituden- und Phasenparametern zehnmal einstellt, oder bis die Zustände des Schrittes 448 erfüllt sind.
Wenn die Datenanalyse und der Vergleich in den Schritten 445 und 448 beendet sind, wird der Intermodulationszähler M erhöht (Schritt 452), und der Zähler wird mit dem maximal zulässigen Zählwert M(Sc)* im Entscheidungsschritt 455 verglichen. Wenn M > M*, wird wieder in Schritt 403 eingetreten, um mit den Suchoperationen nach dem Trägersignal zu beginnen. Wenn M ≤ M* in Schritt 455 ist, wird die nächste Wiederholung dann in Schritt 445 gestartet. Die Wiederholungen enden, wenn das Intermodulationsproduktsignal im Entscheidungsschritt 448 außerhalb des Bereichs -30 bis -60 dB liegt, oder die Zeit für Iterationen in Schritt 455 abgelaufen ist, weil das Zählsignal M > M* ist. Als Ergebnis der Schleifenoperation zur Intermodulationsreduzierung wird die Intermodulationsverzerrung durch ein erneutes Einstellen der Parameter der Amplituden- und Phaseneinrichtung 122 reduziert, bis ein akzeptabler Pegel der Intermodulationsverzerrung erreicht wird.

Claims

1. Leistungs-Verstärkersystem mit folgenden Merkmalen:

ein Leistungsverstärker (110) mit einem Eingang und einem Ausgang,

ein erster Richtkoppler (101), der ein HF-Signal an den Eingang des Leistungsverstärkers über eine erste steuerbare Verstärkungs- und Phaseneinstelleinrichtung (105) anlegt,

ein zweiter Richtkoppler (113), der mit dem Ausgang des Leistungsverstärkers verbunden ist,

eine Löschschaltung (115) zum Empfangen einer duplizierten Version des HF-Signals vom ersten Richtkoppler über eine erste Verzögerungsschaltung (103) und zum Empfangen des Ausgangssignals des Leistungsverstärkers vom zweiten Richtkoppler, eine zweite, steuerbare Verstärkungs und Phaseneinstelleinrichtung (122), die ein Ausgangssignal der Löschschaltung empfängt,

ein dritter Richtkoppler (127), der über eine zweite Verzögerungsschaltung (119) ein Ausgangssignal des zweiten Richtkopplers und ein Ausgangssignal der zweiten steuerbaren Verstärkungs- und Phaseneinstelleinrichtung empfängt,

ein vierter Richtkoppler (130) zum Verbinden des Ausgangs des dritten Richtkopplers mit einem Ausgang (132) des Verstärkersystems und mit einem HF-Schalter (137),

wobei der Schalter einen Ausgang der Löschschaltung mit einem einen steuerbaren VCO (142) aufweisenden Mischer (145) verbindet, um ein Eingangssignal mit einer variablen Frequenz zu liefern, und

eine Steuereinrichtung (140) zum Steuern von Einstellungen, die von der ersten steuerbaren Verstärkungs- und Phaseneinstelleinrichtung an den Eingang des Leistungsverstärkers und von der zweiten steuerbaren Verstärkungs und Phaseneinstelleinrichtung an den Ausgang des Leistungsverstärkers angelegt werden, wobei die Steuereinrichtung einen Programmspeicher (305), einen Steuerprozessor (310) und eine Ausgangsschnittstelle (335) aufweist, um Steuersignale an den steuerbaren VCO und den HF-Schalter zu führen und wobei der Programmspeicher programmierte Anweisungen zum Erzeugen von Trägereinstellungs-Steuersignalen und Intermodulations-Einstellungssteuersignalen enthält, wobei die Einstellung der Trägersignale durch folgende Schritte erfolgt:

Abtasten (405) über den HF-Schalter, um ein Trägersignal zu erfassen, und Setzen eines Träger-Einstellzählers (415) auf einen anfänglichen Trägerzählwert, Bestimmen eines Einstellpegels (417), der von der ersten steuerbaren Verstärkungs- und Phaseneinstelleinrichtung bereitgestellt wird, und

Erzeugen von Trägereinstellsignalen (417) zum Einstellen von Trägersignalen des Leistungsverstärkers durch die Schritte:

Einstellen der Trägeramplitude (417) unter Steuerung der ersten steuerbaren Verstärkungs- und Phaseneinstelleinrichtung, und Inkrementieren des Trägerzählwertes (427) mit jeder Trägereinstellung, und Fortsetzen der Einstell-/ Zählwertinkrementierung (430), bis eine bestimmte Trägercharakteristik erreicht ist oder der Trägerzählwert einen Trägerendzählwert erreicht, und wobei die Einstellung der Intermodulationsprodukte durch folgende Schritte erfolgt:

Abtasten über den HF-Schalter, um ein Intermodulationssignal (435) zu erfassen und einen Intermodulations-Einstellzählers (443) auf einen anfänglichen Intermodulationszählwert, Bestimmen eines Einstellpegels (445), der von der zweiten steuerbaren Verstärkungs- und Phaseneinstelleinrichtung bereitgestellt wird, und Erzeugen von Intermodulationseinstellsignalen (445) zum Löschen von Intermodulationssignalen des Leistungsverstärkers mit folgenden Schritten:

Einstellen der Intermodulationssignale (445) unter Steuerung der zweiten steuerbaren Verstärkungs- und Phaseneinstelleinrichtung, und

Inkrementieren des Intermodulationszählwertes (452) mit jeder Löschung des Intermodulationssignals und Fortsetzen der Lösch-/Zählwertinkrementierung (455), bis eine bestimmte Intermodulationscharakteristik erreicht ist oder der Intermodulationszählwert einen Intermodulations-Endzählwert erreicht, gekennzeichnet durch Einführen eines Pilotsignals während eines Trägersignalintervalls, das frei von Intermodulationssignalen ist, und Benutzen des Pilotsignals für die folgenden Schritte:

die Einstellung des Trägersignals wird in quantisierten Schritten unter Setzen einer anfänglichen Trägerschrittgröße (500) ausgeführt, und Bestimmen einer Schrittgröße für die quantisierten Schritte unter Berechnung der Auswirkung einer vorhergehenden Schritteinstellung (515, 530) und Modifizieren (562, 564) des quantisierten Schritts in einer Richtung, in der eine Verbesserung beim Erzielen einer gewünschten Trägersignaleinstellung erreicht wird, die Einstellung der Intermodulationsauslöschung wird in quantisierten Schritten unter Setzen einer anfänglichen Intermodulationsschrittgröße (600) ausgeführt, und Bestimmen einer Schrittgröße für die quantisierten Schritte unter Berechnen der Auswirkung einer vorherigen Einstellung (615, 630) und Modifizieren (662, 664) des quantisierten Schritts in einer Richtung, in der eine Verbesserung beim Erzielen einer gewünschten Intermodulationssignalauslöschung erreicht wird.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Überprüfung (514) auf das Auftreten eines Fehlers durchgeführt wird, wenn der Trägerzählwert einen Trägerendzählwert erreicht.

3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Prüfung (614) auf das Auftreten eines Fehlers durchgeführt wird, wenn der Intermodulationszählwert einen Intermodulationsendzählwert erreicht.