DE69221231T2

DE69221231T2 - Vorrichtung zur Leistungssteuerung

Info

Publication number: DE69221231T2
Application number: DE69221231T
Authority: DE
Inventors: Naoto C O Nec Corpo Hatakeyama
Original assignee: NEC Corp; Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1991-08-30
Filing date: 1992-08-27
Publication date: 1997-11-27
Anticipated expiration: 2012-08-28
Also published as: DE69221231D1; CA2076711C; EP0532203A1; EP0532203B1; US5334979A; AU2137892A; JPH0563627A; AU652468B2; CA2076711A1

Description

Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Leistungssteuerung für mobile Radioinformationsübertragung und insbesondere eine Vorrichtung zur Leistungssteuerung zum Steuern der Hochfrequenzleistung eines Hochfrequenzleistungsverstärkers wie z.B. einer mobilen Telefoneinheit.
Eine konventionelle Vorrichtung zur Leistungssteuerung weist einen Detektor zum Entnehmen eines Teils des Hochfrequenzleistungsausgangssignals von einem Leistungsverstärker und zum Erfassen der Leistung, eine Leistungssteuereinheit zum Vergleichen der erfaßten Spannung mit einer vorbestimmten Bezugsspannung zum Steuern eines Rückkopplungsbetriebes des Hochfrequenzleistungsausgangssignals, und einen Digital/Analog-Wandler zum Erzeugen der Bezugsspannung als Reaktion auf ein Digitalausgangssignal von einer externen Schaltung auf, wodurch eine zielausgangsleistung bei einer konstanten Spannung eingestellt wird.
Bei der obigen konventionellen Vorrichtung zur Leistungssteuerung ist normalerweise eine Änderung in der Hochfrequenzleistung, die durch eine Änderung der Steuerspannung des Leistungsverstärkers selbst bewirkt wird, klein bei ungefähr 80 bis 90% des Nennausgangs und ist allgemein groß bei ungefähr 20 bis 30% der Nennausgangsleistung, wodurch man einen großen Unterschied in der Empfindlichkeit erhält.
Aus diesem Grund muß in dem Digital/Analog-Wandler zum Ausgeben einer Bezugsspannung dessen Auflösung erhöht werden, um eine Anpassung für einen Bereich zu erhalten, der eine hohe Empfindlichkeit hat. Da diese Auflösung in einem Bereich mit einer niedrigen Empfindlichkeit unverändert gehalten wird, werden Bits übermäßig verwendet aufgrund von Vielstufen- Abschaltung. Zusätzlich ist eine Änderung im Erfassungsspannungsausgangssignal, die durch eine Änderung in der Hochfrequenzleistung bewirkt wird, die durch den Detektor hindurchgeht, von der Größenordnung von mehreren hundert mV bei ungefähr 80 bis 90% der Nennleistung, und die Änderung in dem Erfassungsspannungsausgangssignal ist in der Ordnung von mehreren mV bei ungefähr 20 bis 30% der Nennleistung bei derselben Rate der Hochfreguenzleistung. Aus diesem Grunde tritt ein Unterschied in der Empfindlichkeit auf, und es stellt sich das selbe Problem wie oben beschrieben. In den vorliegenden Unterlagen bedeutet "Empfindlichkeit" die Änderung im Ausgangssignal pro Einheit des Eingangssignals, und "Auflösung" bedeutet die Änderung in dem Eingangssignal, die notwendig ist, um eine Einheitsänderung im Ausgangssignal zu erzeugen. Diese Auflösung ist das Reziproke der Empfindlichkeit.
In EP-A-0 135 154 ist eine Vorrichtung zum Steuern der Leistung eines Sendeausgangssignals des Typs beschrieben, die ein spannungsvariables Dämpfungsglied, in das ein Übertragungssignal eingegeben wird, einen Leistungsverstärker, der den Ausgang des Dämpfungsglieds verstärkt, einen Detektor, der die Leistung des Ausgangssignal des Leistungsverstärkers erfaßt, und einen Bezugsspannungsgenerator aufweist. Ein Komparator ist vorgesehen, um die Ausgangssignale des Detektors und des Bezugsspannungsgenerators zu vergleichen, um ein Fehlersignal zu erzeugen. Ein Gleichspannungsverstärker ist zum Verstärken des Fehlersignals vorgesehen, wobei das Ausgangssignal des Gleichspannungsverstärkers in das spannungsvariable Dämpfungsglied eingegeben wird, um entweder den Eingangspegel oder die Ausgangsverstärkung des Leistungsverstärkers oder beide zu steuern.
GB-A-1 108 370 betrifft eine einstellbare Dämpfungsanordnung, die irgendeine Vielzahl von vorbestimmten Dämpfungswerten erzeugen kann, die auf einer Dämpfungskurve liegen, die aus einer Reihe von im wesentlichen linearen Teilen zwischen aufeinanderfolgenden Paaren von Dämpfungswerten in geometrischer Progression besteht.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Leistungssteuerung zu schaffen, mit der die Anzahl von Bits verringert werden kann, die für den Digital/Analog- Wandler verwendet werden. Es ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Leistungssteuerung zu schaffen, mit der eine vorbestimmte stabile Hochfrequenzleistung erhalten werden kann. Es ist noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Leistungssteuerung zu schaffen, die eine konstante Empfindlich keit unabhängig von einer Änderung im Pegel der Hochfrequenzleistung hat.
Um diese obigen Aufgaben zu lösen, wird erfindungsgemäß eine Vorrichtung zur Leistungssteuerung geschaffen, die aufweist:
Leistungsverstärkungsmittel zum Verstärken eines Signaleingangssignals als Reaktion auf eine angelegte Steuerspannung (Valc) zum Erzeugen eines Leistungsausgangssignals (Pout);
Erfassungsmittel zum Erfassen der Leistungsausgangssignals (Pout) von den Leistungsverstärkungsmitteln zum Erzeugen einer Erfassungsspannung (Vdet); und
Leistungssteuermittel zum Vergleichen einer Bezugsspannung mit der Erfassungsspannung von den Erfassungsmitteln zum Erzeugen der Steuerspannung;
wobei die Leistungsverstärkungsmittel, die Erfassungsmittel und die Leistungssteuermittel ein Rückkopplungssystem mit geschlossener Schleife bilden, bei dem die Empfindlichkeit des Leistungsausgangssignals auf die Rückkopplung mit dem Leistungsausgangspegel variiert;
gekennzeichnet durch Digital/Analog-Wandlermittel zum Umwandeln von extern eingegebenen Digitaldaten in die Bezugsspannung, wobei die Wandlermittel eine nicht-lineare Umwandlungscharakteristik haben, wobei die Empfindlichkeit der Bezugsspannung (Vref) auf eine Änderung in den Digitaldaten (10) hoch eingestellt ist, wenn die Empfindlichkeit des Leistungsausgangssignals (Pout) auf die Rückkopplung niedrig ist, und niedrig eingestellt ist, wenn die Empfindlichkeit des Leistungsausgangssignals auf die Rückkopplung hoch ist.
Es zeigen:
Fig. 1 in einer Blockdiagramm eine Vorrichtung zur Leistungssteuerung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2A in einer graphischen Darstellung die Charakteri-4 stiken eines Leistungsverstärkers der Vorrichtung zur Leistungssteuerung der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2B in einer graphischen Darstellung die Charakteristiken des Digital/Analog-Wandlers;
Fig. 3A in einer graphischen Darstellung die Charakteristiken eines Detektors einer Vorrichtung zur Leistungssteuerung gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 3B in einer graphischen Darstellung die Charakteristiken eines Digital/Analog-Wandlers der Vorrichtung zur Leistungssteuerung gemäß den in Fig. 3A gezeigten Ausführungsformen

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung soll unten unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden. Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zur Leistungssteuerung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In Fig. 1 schließt die Vorrichtung zur Leistungssteuerung einen Hochfrequenzsignaleingangsanschluß 1 zum Empfangen eines Hochfrequenzsignals, einen Leistungsverstärker 2 zum Empfangen des Hochfrequenzsignals von dem Hochfrequenzsignaleingangsanschluß 1 und zum Verstärken des Hochfrequenzsignals aufgrund einer angelegten Steuerspannung Valc, um eine Hochfrequenzleistung Pout auszugeben, einen Detektor 3 zum Erfassen der Hochfrequenzleistung Pout von dem Leistungsverstärker 2, um eine Erfassungsspannung Vdet auszugeben, einen Digital/Analog-Wandler 9 zum parallelen Empfangen von Digitaldaten 10, die aus einer Vielzahl von Bits bestehen, die von einer externen Steuerschaltung 11 abgegeben werden, um eine Bezugsspannung Vref auszugeben, und eine Leistungssteuerschaltung 8 ein, um die Bezugsspannung Vref von dem Digital/Analog-Wandler 9 mit der Erfassungsspannung Vdet vom Detektor 3 zu vergleichen, um die Steuerspannung Valc an den Leistungsverstärker 2 auszugeben. Die Bezugsziffer 4 bezeichnet einen Hochfrequenzleistungsausgangssignalanschluß, 5 bezeichnet einen Steuerspannungseingangsanschluß, 6 einen Erfassungsspannungseingangsanschluß und 7 einen Bezugsspannungseingangsanschluß.
Als das charakteristische Merkmal der vorliegenden Erfindung weist die Wandlungscharakteristikkurve des Digital/Analog- Wandlers 9 Nichtlinearität auf, die die charakteristische Kurve der Hochfrequenzleistung Pout in Abhängigkeit von der Steuerspannung Valc in dem Leistungsverstärker 2 kompensiert.
Ein Betrieb der Vorrichtung zur Leistungssteuerung mit der obigen Anordnung soll unten beschrieben werden. Fig. 2A und 2B zeigen die Charakteristiken des Leistungsvertärkers und des Digital/Analog-Wandlers in der Vorrichtung zur Leistungssteuerung gemäß der vorliegenden Erfindung.
In Fig. 1 wird ein Rückkopplungssteuerungsbetrieb durch den Leistungsverstärker 2, den Detektor 3 und die Leistungssteuereinheit 8 in derselben Weise wie bei einer konventionellen Vorrichtung zur Leistungssteuerung durchgeführt. Die Vorrichtung zur Leistungssteuerung dieser Ausführungsform wird dadurch gebildet, daß der Digital/Analog-Wandler 9 mit Charakteristiken (die später beschrieben werden sollen) hinzugefügt wird. Die externe Steuervorrichtung 11 gibt die Digitaldaten 10 aus, die proportional zur benötigten Größe der Hochfrequenzleistung linear geändert werden, die extern z.B. von dem Hochfrequenzleistungsausgangsanschluß 4 abgegeben werden soll. Der Digital/Analog-Wandler 9 wandelt die Digitaldaten 10 in die Bezugsspannung Vref aufgrund von vorbestimmten Umwandlungscharakteristiken (die später beschrieben werden sollen) um, um sie an die Leistungssteuereinheit 8 auszugeben.
Fig. 2A zeigt Charakteristiken der Hochfrequenzleistung Pout in bezug auf die Steuerspannung Valc im Leistungsverstärker 2. Fig. 2B zeigt Charakteristiken der Bezugsspannung Vrefin bezug auf die Digitaldaten 10 im Digital/Analog-Wandler 9.
Entsprechend einem Bereich SH mit hoher Empfindlichkeit in den Charakteristiken von Fig. 2A vergrößert ein Ausgangssignal vom Digital/Analog-Wandler 9 die Auflösung jedes Bits als Funktion der Bezugsspannung Vref, wie dies durch RH in Fig. 2B gezeigt ist. Zusätzlich verringert entsprechend mit einem Bereich SL niedriger Empfindlichkeit in den Charakteristiken von Fig. 2A das Ausgangssignal von Digital/Analog- Wandler 9 die Auflösung jedes Bits als Funktion der Bezugsspannung Vref, wie dies durch RL in Fig. 2B gezeigt ist.
D. h., die Umwandlungscharakteristiken des Digital/Analog Wandlers 9 sind so eingestellt, daß seine Empfindlichkeit (d. h. die Änderungsrate der Bezugsspannung Vref, die der Änderung bei den Digitaldaten entspricht) im Bereich SH des Leistungsverstärkers 2 mit hoher Empfindlichkeit niedrig eingestellt ist und im Bereich SL mit niedriger Empfindlichkeit hoch eingestellt ist. Daher hat der Digital/Analog-Wandler hohe Auflösung für den Bereich SH mit hoher Empfindlichkeit und niedrige Auflösung für den Bereich SL mit niedriger Empfindlichkeit.
Fig. 3A und 3B zeigen Charakteristiken eines Detektors und eines Digital/Analog-Wandlers einer Vorrichtung zur Leistungssteuerung gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Fig. 3A zeigt Charakteristiken einer Hochfrequenzleistung Pout, die durch den Detektor 3 hindurchgeht, als Funktion einer Erfassungsspannung Vdet, die in Fig. 1 gezeigt ist. Fig. 3B zeigt die Empfindlichkeitscharakteristiken einer Bezugsspannung Vref als Funktion von Digitaldaten 10 in einem Digital/Analog-Wandler 9.
Entsprechend einem Bereich SH mit hoher Empfindlichkeit in den Charakteristiken von Fig. 3A erhöht ein Ausgangssignal vom Digital/Analog-Wandler 9 die Auflösung jedes Bits als Funktion der Bezugsspannung Vref, wie dies durch RH in Fig. 3B gezeigt ist, d. h., es wird die Empfindlichkeit von Vref auf die Digitaldaten 10 verringert. Zusätzlich verringert entsprechend mit einem Bereich SL niedriger Empfindlichkeit in der Empfindlichkeitscharakteristik von Fig. 3A das Ausgangssignal vom Digital/Analog-Wandler 9 die Auflösung jedes Bits als eine Funktion der Bezugsspannung Vref, wie dies durch RL in Fig. 3B gezeigt ist.
D. h., die Umwandlungscharakteristiken des Digital/Analog- Wandlers 9 sind so eingestellt, daß die Empfindlichkeit (Rate der Änderung in der Bezugsspannung Vref, die der Änderung in den Digitaldaten entspricht) im Bereich SH hoher Empfindlichkeit des Detektors 3 niedrig eingestellt wird, um im Bereich SL niedriger Empfindlichkeit hoch eingestellt wird.
Wie dies oben beschrieben wurde, sind, da die Charakteristiken des in Fig. 2A gezeigten Leistungsverstärkers 2 approximiert sind, um diejenigen des in Fig. 3A gezeigten Detektors 3 zu kompensieren, die Umwandlungscharakteristiken des Digital/Analog-Wandlers 9 an die Charakteristiken des Leistungsverstärkers 2 oder des Detektors 3 angepaßt.
D. h., die Umwandlungscharakteristiken des Digital/Analog- Wandlers sind so eingestellt, daß die Änderungsrate in der Bezugsspannung Vref, die eine Änderung in den Digitaldaten entspricht, im Bereich SL mit hoher Auflösung (niedriger Empfindlichkeit) eines Rückkopplungssystems hoch eingestellt wird, das einen Leistungsverstärker 2, den Detektor 3 und eine Leistungssteuereinheit 8 einschließt, und im Bereich SH mit niedriger Auflösung (hoher Empfindlichkeit) niedrig ein gestellt wird.
Wie dies oben beschrieben wurde, brauchen erfindungsgemäß keine Bits verbraucht werden, die die Anzahl von Bits überschreiten, die durch den Digital/Analog-Wandler 9 benötigt werden, und eine gewünschte konstante Hochfrequenzleistung kann vorteilhafterweise durch eine kleine Anzahl von Bits erhalten werden.

Claims

1. Vorrichtung zur Leistungssteuerung, die aufweist:

Leistungsverstärkungsmittel (2) zum Verstärken eines Signaleingangssignals als Reaktion auf eine angelegte Steuerspannung (Valc) zum Erzeugen eines Leistungsausgangssignals (Pout);

Erfassungsmittel (3) zum Erfassen des Leistungsausgangssignals (Pout) von den Leistungsverstärkungsmitteln zum Erzeugen einer Erfassungsspannung (Vdet); und

Leistungssteuermittel (8) zum Vergleichen einer Bezugsspannung (Vref) mit der Erfassungsspannung von den Erfassungsmitteln zum Erzeugen der Steuerspannung;

wobei die Leistungsverstärkungsmittel, die Erfassungsmittel und die Leistungssteuermittel ein Rückkopplungssystem mit geschlossener Schleife bilden, bei dem die Empfindlichkeit des Leistungsausgangssignals auf die Rückkopplung mit dem Leistungsausgangspegel variiert;

gekennzeichnet durch Digital/Analogwandlermittel (9) zum Umwandeln von extern eingegebenen Digitaldaten in die Bezugsspannung, wobei die Wandlermittel (9) eine nichtlineare Umwandlungscharakteristik haben, wobei die Empfindlichkeit der Bezugsspannung (Vref) auf eine Anderung in den Digitaldaten (10) hoch eingestellt ist, wenn die Empfindlichkeit des Leistungsausgangssignals (Pout) auf die Rückkopplung niedrig ist, und niedrig eingestellt ist, wenn die Empfindlichkeit des Leistungsaugangssignals auf die Rückkopplung hoch ist.

2. Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die nichtlineare Umwandlungscharakteristik approximiert wird, um die Ansprechcharakteristik des Leistungsausgangssignals (Pout) auf die Steuerspannung (Valc) der Leistungsverstärkungsmittel (2) zu kompensieren.

3. Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die nichtlineare Umwandlungscharakteristik approximiert wird, um die Ansprechcharakteristik des Leistungsausgangssignals (Pout) auf die Erfassungsspannung (Vdet) der Erfassungsmittel (3) zu kompensieren.

4. Steuerungsvorrichtung nach einem vorangehenden Anspruch, bei der die Digitaldaten von externen Steuermitteln (11) eingegeben werden, wobei die Digitaldaten linear mit dem erforderlichen Leistungsausgangssignal in Beziehung stehen.

5. Steuerungsvorrichtung nach einem vorangehenden Anspruch, bei der das Eingangssignal ein Radiofrequenzsignal ist und das Leistungsausgangssignal ein Radiofrequenzleistungsausgangsignal ist.

6. Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Digital/Analogwandlermittel (9) nicht-lineare Umwandlungscharakteristiken haben, die approximiert sind, um die Ansprechcharakteristik des Hochfrequenzleistungsausgangssignals auf die Erfassungsspannung zu kompensieren, um extern eingegebene Digitaldaten einer kleinen Anzahl von Bits in eine Bezugsspannung aufgrund der Umwandlungscharakteristiken umzuwandeln und die Bezugsspannung auszugeben.

7. Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Digital/Analogwandlermittel (9) nicht-lineare Umwandlungscharakteristiken haben, die approximiert sind, um die Ansprechcharakteristik des Hochfrequenzleistungsausgangs signals auf die Steuerspannung (Valc) zu kompensieren, um extern eingegebene Digitaldaten einer kleinen Anzahl von Bits in eine Bezugsspannung aufgrund der Umwandlungscharakteristiken umzuwandeln und die Bezugsspannung auszugeben.

8. Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, bei der die Digital/Analogwandlermittel (9) eine Umwandlungscharakteristik haben, bei der eine Änderungsrate in der Bezugsspannung, die einer Änderung der Eingabe von Digitaldaten entspricht, niedrig in einem hochempfindlichen Ausgangsbereich des Rückkopplungssystems, das die Leistungsverstärkungsmittel, die Erfassungsmittel und die Leistungssteuermittel einschließt, eingestellt ist, um die Auflösung jedes Bits der eingegebenen Digitaldaten zu erhöhen, und hoch in einem wenig empfindlichen Ausgangsbereich des Rückkopplungssystems eingestellt ist, um die Auflösung jedes Bits der eingegebenen Digitaldaten zu verringern.

9. Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 8, die weiter externe Steuermittel aufweist, um die Digitaldaten zu den Digital/Analogwandlermitteln auszugeben, wobei die eingegebenen Digitaldaten eingestellt werden, um einen erforderlichen Wert des Leistungssignals von den Erfassungsmitteln als eine unabhängige Variable des Rückkopplungssystems zu erhalten.