DE69314523T2

DE69314523T2 - Vorrichtung zum Entfernen von Verschiebungsfehlern in einer Schaltung zur Leistungssteuerung eines Endverstärkers eines gepulsten Senders

Info

Publication number: DE69314523T2
Application number: DE69314523T
Authority: DE
Inventors: John Torsten Carlsson
Original assignee: Ericsson GE Mobile Communications Holding Inc
Current assignee: Ericsson Inc
Priority date: 1992-03-17
Filing date: 1993-03-05
Publication date: 1998-02-12
Anticipated expiration: 2013-03-06
Also published as: FI931182A; US5304947A; FI931182A0; SE470035B; AU660771B2; JP3086559B2; ES2110591T3; EP0561754A1; FI105301B; DE69314523D1; EP0561754B1; SE9200819D0; AU3527193A; JPH0621833A; SE9200819L

Description

TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zum Beseitigen von Verschiebungs fehlern in einer Leistungssteuerschaltung für einen gepulsten Senderleistungsverstärker, insbesondere in einer Mobilfunkvorrichtung für TDMA-Systeme.

HINTERGRUND

In einem Zellularmobilfunksystem ist es notwendig, eine Senderleistung auf dem niedrigst möglichen Pegel zu halten, ohne die Signalgualität zu beeinträchtigen, um so das Risiko einer Störung zwischen benachbarten Zellen, die zueinander auf den gleichen Kanälen senden, zu verringern. Eine Übertragungsqualität wird deshalb fortwährend gemessen und die Senderleistung wird auf einen einer Anzahl von möglichen Senderleistungspegeln (beispielsweise 8) eingestellt.
In bekannten System, beispielsweise dem in der EP-A-0 403 247 beschriebenen System, ist eine automatische Verstärkungssteuereinrichtung zum Erzeugen eines Signals gezeigt, dessen Verstärkung gesteuert und von dem eine D.C.- Verschiebung entfernt ist. Bei bekannten mobilen Telefonsystenen, beispielsweise dem in der U.S. 4,523,155 beschriebenen System, das sich auf ein mobilen Telefon des FDMA-Typs bezieht, mißt eine Basisstation eine Signalgualität und sendet ein Signal an das mobile Telefon, wo das digitale Signal in ein analoges Signal umgewandelt wird, welches den Setzpunktwert des gewünschten Signalpegels darstellt. Ein Detektor mißt den Leistungsausgang der Senderstufe und erzeugt eine Spannung, die den Leistungsausgang (den tatsächlichen oder realen Wert) darstellt. Diese Spannung wird mit dem Setzpunktwert verglichen und eine Senderstufen- Steuerspannung wird erzeugt.
Wegen dem breiten dynamischen Bereich des Leistungsausgangs wird sich die Detektorspannung zu einem großen Ausmaß verändern und wird bei den niedrigsten Senderleistungen in der gleichen Größenordnung wie die Verschiebungsspannung sein, die normalerweise in dem Differenzverstärker angetroffen wird, der in der Steuerschaltung als eine Einrichtung zum Vergleichen des Setzpunktwerts mit dem tatsächlichen Wert verwendet wird. Demzufolge kann die Steuerschaltung Schwierigkeiten aufweisen, zwischen einer Verschiebungsspannung und dem Detektorausgangssignal bei sehr niedrigen Pegeln zu unterscheiden.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

In Mobiltelefonsystemen des TDMA-Typs, bei dem der Sender während eines zugewiesenen Zeitschlitzes intermittierend eingeschaltet wird, ist es besonders wichtig, die Leistungsausgänge effektiv auf sehr geringe Pegel herunter steuern zu können, um zu verhindern, daß der Sender eine Spektrumstreuung verursacht, wenn er ein- und ausgeschaltet wird. Der durch die Verschiebungsspannung bei geringen Pegeln verursachte Fehler kann deshalb nicht toleriert werden und muß ausgeglichen werden. Bislang wurde diese Kompensation durch einen Schaltungsabgleich bei der Herstellung erreicht. Aufgrund der Tatsache, daß die Verschiebungsspannung temperaturabhängig ist, wurde jedoch festgestellt, daß ein Angleich unzureichend ist. Ferner ist ein Abgleich zeitaufwendig.
Gemäß der Erfindung kann eine Kompensation leicht und in einer einfachen Weise bei der letzten Stufe eines pulsierten Senders der Klasse C erreicht werden. Dies beruht auf der Tatsache, daß eine derartige Senderstufe einen Knickpunkt in der Leistungsausgangs-Steuerspannungs-Kennlinie aufweist. Kurz bevor der Sender starten soll, wird eine Periode zum Messen und Kompensieren der Verschiebungsspannung eingeführt. Da diese Kompensation für jeden Senderimpuls wiederholt wird, können auch irgendwelche Effekte, die durch eine Temperatur verursacht werden, kompensiert werden.
Die charakteristischen Merkmale der Erfindung sind in den folgenden Ansprüchen ausgeführt.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die Erfindung läßt sich eingehend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschreiben. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines bekannten Steuersystems;
Fig. 2 ein Diagramm, welches die Prinzipien eines erfindungsgemäßen Steuersystems zeigt;
Fig. 3 ein Spannungsdiagramm, das eine Kompensation der Verschiebungsspannung darstellt; und
Fig. 4A-E Impulsdiagramme, die eine Anzahl von Signalen zeigen, die zum Steuern des Senderteils eines typischen Mobiltelefonsystems gemäß der GSM- Standards verwendet werden kann.

BEVORZUGTE VORGEHENSWEISE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG

Fig. 1 ist ein Blockschaltbild, das eine bekannte Steuerstufe für eine letzte Stufe eines Senders darstellt. Eine Bezugszahl 10 bezeichnet ein Standardleistungsverstärkermodul der Art, die allgemein in Mobiltelefonen verwendet wird. Das Modul weist einen Eingang 11 für ein moduliertes HF-Signal, welches in einer früheren Stufe in dem Senderteil des Mobiltelefons erzeugt worden ist, einen Stromversorgungseingang 12, einen Leistungsausgangssteuerungseingang 13 und einen Ausgang 14, der mit einer nicht gezeigten Antennenschaltung verbunden ist, auf.
Ein Bezugszeichen 20 bezeichnet einen Regler mit einem Eingang 21, an den ein Setzpunkt- oder Steuerwert UB angelegt wird, der in einem Analog/Digital-Wandler (nicht gezeigt) als Funktion eines digitalen Leistungssteuersignals erzeugt wird. Ein Detektor 23 ist mit dem Leistungsverstärker zum Zweck einer Erzeugung eines Ausgangssignals als Funktion des Leistungsausgang der letzten Stufe des Senders verbunden und der Ausgang des Detektors ist mit einem zweiten Eingang 22 auf dem Regler verbunden. Der Regler umfaßt einen Differenzverstärker 25, dessen Eingänge mit den Reglereingängen 21 und 22 verbunden sind und dessen Stromquellenausgang über ein Filter R1C1 mit einer Ansteuerschaltung 26 verbunden sind, deren Ausgang mit dem Regleraus gang 27 verbunden ist. Der Reglerausgang ist wiederum mit dem Leistungsausgangssteuereingang 13 der letzten Stufe des Senders verbunden. In der Linie zwischen dem Detektorausgang und dem Reglereingang 22 ist ein Spannungsgenerator 28 gezeichnet, der die Verschiebungsspannung Uoffs des Differenzverstärkers 25 symbolisiert. Es ist ersichtlich, daß die Verschiebungsspannung Uoffs zu der Detektorspannung addiert werden wird. Bei niedrigen Leistungspegeln wird der Spannungsausgang des Detektors in der gleichen Größenordnung wie die Verschiebungsspannung sein und demzufolge neigt der Leistungsausgang dazu, von einem vorgegebenen Wert um ein unzulässiges Maß abzuweichen.
Fig. 2 ist ein entsprechendes Blockschaltbild, das eine erfindungsgemäße Steuerspannung darstellt. Entsprechende Einzelheiten sind mit entsprechenden Bezugszahlen bezeichnet worden.
In der Ausführungsform aus Fig. 2 ist der Stromversorgungseingang 12 des Leistungsmoduls 10 mit der Spannungsquelle +Vce über einen kleinen Widerstand R2 und über den Widerstand R3 mit einem Eingang 22 des Reglers 20 verbunden. Der Widerstand R2, der relativ klein ist (z.B. 0,1 Ohm) führt zu einem Spannungsabfall, der proportional zu dem Kollektorstrom des Sendermoduls ist, wobei dieser Kollektorstrom den Leistungsausgang Po (oder genauer gesagt, eine nichtlineare Funktion von Po) mit einer ausreichenden Genauigkeit darstellt. Der Regler 20 der Ausführungsform aus Fig. 2 weist einen etwas anderen Aufbau als der Regler der Ausführungsform in Fig. 1 auf. Um das Leistungssteuersignal an dem Eingang 21 an die Tatsache anzupassen, daß das Signal auf dem Eingang 22 eine nichtlineare Funktion von Po darsteltt, wird eine nicht-lineare Schaltung 30 bereitgestellt, die mit dem Plus-Eingang des Differenzverstärkers 25 über ein Tiefpassfilter und einen Verstärker 32 mit einem Stromausgang verbunden ist. Um den Pegel des Signals auf diesem Eingang anzupassen, wird der Verstärker 32 von der gleichen Stromquelle +Vce wie das Leistungsmodul 10 versorgt.
Zusätzlich zu der Tatsache, daß er mit dem Steuereingang 13 auf dem Leistungsmodul 10 verbunden ist, ist der Ausgang des Differenzverstärkers 25 auch mit dem Eingang einer Korrekturschaltung 40 verbunden. Diese Korrekturschaltung umfaßt einen Verstärker TR1, TR2, R5, der über einen Steuerschalter 33 mit einem Ladekondensator C2 verbunden ist. Der Ladekondensator ist wiederum mit dem Verstärker TR3, TR4, R6 verbunden, an dem ein Strom von +Vce über die Widerstände R2 und R3 geführt wird. Der Kontakt 33 wird durch ein Gatter 34 mit einem nicht-invertierenden und einem invertierenden Eingang gesteuert, an den die Signale TRON bzw. ANTSW angelegt werden, wie nachstehend noch eingehend beschrieben.
Die Vorgehensweise, mit der die erfindungsgemäße Anordnung arbeitet, wird nun eingehend unter Bezugnahme auf Fig. 2 und auch unter Bezugnahme auf die Diagramme der Fig. 3 und 4 beschrieben. Fig. 4A zeigt den Leistungsausgang als eine Funktion der Zeit. Der Sender startet zum Zeitpunkt t&sub3; und fährt dann fort, die Antenne während der Zeitperiode des zugewiesenen Zeitschlitzes t&sub3; bis t&sub4; zu versorgen. In dem GSM-System weist der Zeitschlitz eine Länge von 580 µs auf. Der nächste Impuls in diesem Kanal kommt ungefähr nach 4,6 ms an. Vor dem Starten des tatsächlichen Senders wird ein Logiksignal TXON (Fig. 48) zu Zeit t&sub1; erzeugt und startet unter anderem den Oszillator in dem Sender.
Der Endverstärker wird jedoch in diesem Moment nicht gestartet. Anstelle davon wird der Sender durch ein Logiksignal ANTSW (Fig. 4C) aktiviert, welches eine Zeitperiode t&sub2; erscheint, bevor der Sender die Zuführung von Leistung beginnt. Der Setzpunktwert BV (Fig. 4D), der den Leistungsausgang von dem Sender steuern soll, wird ebenfalls zum Zeitpunkt t&sub2; erhalten. Am Zeitpunkt t&sub1; befindet sich das System zwischen zwei Senderimpulsen in einem Ruhezustand. Der Leistungssteuerungs-Setzpunktwert BV ist dann Null, und da der Leistungsausgang von der letzten Stufe ebenfalls Null ist, sollte auch die Reglerausgangsspannung Null sein. Wegen der Verschiebungsspannung im Regler 20 wird der Regler jedoch eine bestimmte Spannung auf dem Ausgang 27 aufweisen. Diese Spannung wird erneut an die Korrekturschaltung 40 angelegt und steuert eine Ladung des Kondensators C2 auf einen Wert Uc durch den Stromschalter 33. Der Schalter 33 wird geschlossen, wenn das Logiksignal TXON zur gleichen Zeit ein ist, zu der das Logiksignal ANTSW Null ist (der Sender ist nicht aktiv), wird aber sofort geöffnet, wenn das Logiksignal ANTSW erscheint. Die Spannung Uc steuert einen Stromgenerator an, der aus einem Darlington-Schalter TR3, TR4, R6 besteht, der einen ausreichenden Strom durch den Widerstand R3 zieht, um eine Spannung Ukorr über R3 bereitzustellen, die zum Kompensieren der Verschiebungsspannung Uoffs ausreichend ist. Der Kondensator C2 ist groß genug, um die Spannung Uc über der gesamten Periode von der Zeit t&sub3; bis t&sub4; aufrecht zu erhalten, wenn der Sender aktiv ist und der Schalter 33 offen ist. Der Stromgenerator wird deshalb fortfahren, während des gesamten Zeitschlitzes, in dem der Sender aktiv ist, Ukorr = Uoffs zu erzeugen.
Damit die Korrektur in zufriedenstellender Weise arbeitet, sollte der Sender nicht beginnen, Leistung bei geringen Steuerspannungen Us zuzuführen und die Us/Put-Kurve sollte entsprechend einen Knickpunkt aufweisen.
Dies ist in Fig. 3 dargestellt, die Udet und Ukorr als eine Funktion von Us zeigt. Keine Spannung Udet wird erhalten, bis die Steuerspannung Us den Knickpunkt Uk erreicht hat. Der Punkt eines Gleichgewichts Uj für die Steuerspannung, die einer Kompensation einer Verschiebung entspricht, muß unterhalb eines Knickpunkts liegen, weil ansonsten ein Risiko darin besteht, daß die letzte Stufe des Senders während der tatsächlichen Korrektursequenz startet. Uoffs muß immer die gleiche Polarität aufweisen. Dies kann leicht mit Hilfe von geeigneten Leckschaltungen erreicht werden, wenn dies benötigt wird.
Beim Testen einer Anordnung gemäß Fig. 2 mit einem Mobiltelefon in dem GSM-System war es möglich, Verschiebungsspannungen zu beseitigen, die bis zu 5-10 mV waren. Der Regler konnte mit guter Genauigkeit einen Leistungsausgang einstellen, dessen Spitzenwert eine Detektorspannung Udet von nur 4 mV ergab. Eine Einstellung der Korrekturspannung konnte in ungefähr 10 µs erreicht werden.
Jedoch konnte der Regler Teile von Millivolts während der Aufwärts- und Abwärtsrampe des Leistungsimpulses Put regeln.

Claims

1. Anordnung, umfassend eine Leistungssteuerschaltung (20) für einen gepulsten Senderendverstärker (10), zum Beseitigen eines Verschiebungsfehlers in der Leistungssteuerschaltung (20), wobei die Leistungssteuerschaltung (20) einen Differenzverstärker (25) umfaßt, der einen ersten Eingang (21), an den ein Pegelsteuersignal (BV) geführt wird, welches über der Dauer der Senderimpulse auftritt, um einen der Anzahl von möglichen Pegeln des Leistungsausgangs des Sender- Endverstärkers zu bestimmen, einen zweiten Eingang (22), an dem ein Signal (Udet), welches von dem Leistungsausgang abgeleitet wird, angelegt wird, und einen Ausgang, der mit einem Leistungssteuereingang (13) auf dem Sender-Endverstärker verbunden ist, aufweist, gekennzeichnet durch eine Korrekturschaltung (40), die angeordnet ist, um eine Steuerschleife zwischen dem Ausgang des Differenzverstärkers (25) und dem zweiten Eingang (22) des Differenzverstärkers zu bilden, wobei die Schaltung (40) angeordnet ist, um das Differenzverstärker-Ausgangssignal während der Pausen zwischen Senderimpulsen zu messen, um in einem Speicher (C) eine Größe zu speichern, die dieses Ausgangssignal darstellt, und um während des Senderimpulses eine Korrekturspannung (Ukorr) zu erzeugen, die durch die in dem Speicher gespeicherte Größe gesteuert wird und die die Verschiebungsspannungen (Uoff) in der Steuerschleife kompensiert, die ein Ausgangssignal von dem Differenzverstärker (25) trotz der Abwesenheit eines Pegelsteuersignals (BV) und eines von dem Leistungsausgang abgeleitetes Signals (Udet) erzeugen.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturschaltung (40) eine Ladeschaltung (TR1, TR2, R5) umfaßt, die durch das Differenzverstärker- Ausgangssignal gesteuert wird; und daß die Speicherschaltung einen Kondensator (C2) umfaßt, der mit der Ladeschaltung über einen Schalter (33) verbunden ist, der so gesteuert wird, daß er während einer kurzen Zeitperiode (von t&sub1; bis t&sub2;) vor den Senderimpulsen geschlossen wird.

3. Anordnung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen Stromgenerator (TR3, TR4, R6), der mit dem Kondensator (C2) verbunden und einen mit dem zweiten Eingang des Differenzverstärkers verbundenen Widerstand (R3) versorgt, und wobei eine Korrekturspannung (Ukorr) über dem Widerstand (R3) erzeugt wird, die der Verschiebungsspannung (Uoff) entgegen gerichtet ist.