FI105301B - Järjestely siirrosvirheiden eliminoimiseksi pulssatun lähettimen päätevahvistimen tehonohjauspiirissä - Google Patents

Description

105301 Järjestely siirrosvirheiden eliminoimiseksi pulssatun lähettimen päätevahvistimen tehonohjauspiirissä

Keksintö liittyy järjestelyyn siirrosvirheiden eli-5 minoimiseksi pulssatun lähettimen tehovahvistinta varten tarkoitetussa tehonohjauspiirissä, erityisesti TDMA-järjestelmiin tarkoitetussa liikkuvassa radiolaitteessa.

Liikkuvassa solukkoradiojärjestelmässä on tarpeen pitää lähettimen teho alhaisimmalla mahdollisella tasolla 10 huonontamatta signaalin laatua, niin että pienennetään häiriöriskiä naapurisolujen välillä, jotka lähettävät keskenään samoilla kanavilla. Lähetyslaatua mitataan siksi jatkuvasti ja lähettimen teho säädetään jollekin useista mahdollisista lähettimen tehotasoista (joita on esimerkik-15 si kahdeksan).

Tunnetuissa matkapuhelinjärjestelmissä, esimerkiksi US-julkaisussa 4 523 155 kuvatussa järjestelmässä, joka liittyy FDMA-tyyppiseen matkapuhelimeen, tukiasema mittaa signaalin laatua ja lähettää signaalin matkapuhelimelle, 20 jossa digitaalinen signaali muutetaan analogiseksi signaaliksi, joka edustaa halutun signaalitason asetusarvoa. Ilmaisin mittaa lähetinasteen tehoantoa ja kehittää jän-; nitteen, joka edustaa sanottua tehoantoa (todellinen tai reaalinen arvo). Tätä jännitettä verrataan asetusarvoon ja

• « I

25 kehitetään lähetinasteen ohjaus jännite.

« «

Tehoannon laajasta dynamiikka-alueesta johtuen il- • · .. . maisimen jännite voi vaihdella suuresti ja voi alhaisim- • · · • ·' millä lähettimen tehoilla olla samaa suuruusluokkaa kuin 1 · ti» '·1 1 siirros jännite, joka normaalisti esiintyy dif ferentiaali- 30 vahvistimessa, jota käytetään ohjauspiirissä välineenä

Ml . asetusarvon vertaamiseksi todelliseen arvoon. Niin muodoin ohjauspiirillä voi olla vaikeuksia tehdä ero siirrosjän-nitteen ja ilmaisimen antosignaalin välillä hyvin alhai- ”” silla tasoilla.

• · • · • ti • · · • tl • « · « • · 2 105301 TDMA-tyyppisissä matkapuhelinjärjestelmissä, joissa lähetin kytketään päälle jaksoittaisesti osoitetun aikavälin aikana, on erityisen tärkeää pystyä ohjaamaan tehoan-toja tehokkaasti alas hyvin alhaisille tasoille, jotta 5 estetään lähetintä aiheuttamasta spektrin leviämistä päälle ja pois päältä kytkettäessä. Siirrosjännitteen aiheuttamaa virhettä alhaisilla tasoilla ei siksi voida sietää, ja se täytyy kompensoida. Tähän asti tämä kompensointi on saatu aikaan piirin virittämisellä valmistuksen yhteydes-10 sä. Viritys on kuitenkin havaittu riittämättömäksi johtuen siitä tosiasiasta, että siirrosjännite on lämpötilariip-puvainen. Lisäksi virittäminen on aikaa vievää.

Keksinnön mukaan kompensointi voidaan saada aikaan helposti ja yksinkertaisella tavalla pulssatun lähettimen 15 luokan C pääteasteessa. Tämä perustuu siihen tosiasiaan, että tällaisessa lähetinasteessa on polvi tehoannon ohjaus jännitteen ominaiskäyrässä. Hiukan aikaisemmaksi hetkeä, jolloin lähettimen on määrä käynnistyä, sijoitetaan siirrosjännitteen mittaus- ja kompensointijakso. Koska 20 tämä kompensointi toistetaan kullekin lähettimen pulssille, kompensoidaan myös kaikki lämpötilan aiheuttamat vaikutukset .

Keksinnölle ominaiset piirteet on esitetty oheisis- • .·.·. sa patenttivaatimuksissa.

25 Keksintöä kuvataan nyt yksityiskohtaisemmin viita- * * ten liittyviin piirustuksiin, joista: • · ... kuvio 1 on tunnetun ohjausjärjestelmän lohkokaavio, • · · \#·* kuvio 2 on kaavio, joka kuvaa keksinnön ohjausjär- ♦ · · *·’ ’ jestelmän periaatteita, 30 kuvio 3 on jännitepiirros, joka kuvaa siirrosjän- • ♦ · nitteen kompensointia, ja ··« kuviot 4 A - E ovat pulssipiirroksia, jotka kuvaa-[·. vat eräitä signaaleja, joita voidaan käyttää GSM-standar- dien mukaisen tyypillisen matkapuhelinjärjestelmän lähe- • · ’’’ 35 tinosan ohjaamiseen.

• ♦ · • · · • · · • · 3 105301

Kuvio 1 on lohkokaavio, joka kuvaa tunnettua lähettimen pääteastetta varten tarkoitettua ohjausastetta. Viitenumero 10 osoittaa sellaista tavallista tehovahvistinyk-sikköä, jota yleensä käytetään matkapuhelimissa. Yksikössä 5 on otto 11 moduloidulle HF-signaalille, joka on kehitetty aikaisemmassa asteessa matkapuhelimen lähetinosassa, vir-ransyöttöotto 12, tehoannon ohjausotto 13 ja anto 14, joka on kytketty antennipiiriin, jota ei ole esitetty.

Viitenumero 20 osoittaa yleisesti säädintä, jossa 10 on otto 21, johon on kytketty digitaali-analogiamuuntimes-sa (ei ole esitetty) digitaalisen tehonohjaussignaalin funktiona kehitetty asetus- tai ohjausarvo UB. Ilmaisin 23 on kytketty tehovahvistimeen tarkoituksena kehittää anto-signaali lähettimen pääteasteen tehoannon funktiona, ja 15 ilmaisimen anto on kytketty toiseen ottoon 22 säätimessä. Säädin sisältää differentiaalivahvistimen 25, jonka otot on kytketty säätimen ottoihin 21 ja 22 ja jonka virtaläh-deanto on kytketty suotimen R1C1 kautta ohjauspiirille 26, jonka anto on kytketty säätimen antoon 27. Säätimen anto 20 on vuorostaan kytketty lähettimen pääteasteen ottoon 13. Ilmaisimen annon ja säätimen oton 22 väliselle yhteydelle on piirretty jännitegeneraattori 28, joka symboloi diffe-rentiaalivahvistimen 25 siirros jännitettä Uoffs. On sei-

I

vää, että siirros jännite Uoffs tulee summatuksi ilmaisimen 25 jännitteeseen. Alhaisilla tehotasoilla ilmaisimen jännite-

• I

<>>>; anto on samaa suuruusluokkaa kuin siirros jännite, ja niin » · .. , muodoin tehoanto on taipuvainen poikkeamaan määrätystä • · · ·* arvosta siinä määrin, että sitä ei voida sallia.

• •4 r * · · '·’ * Kuvio 2 on vastaava lohkokaavio, joka kuvaa keksin- 30 nön ohjausastetta. Vastaavia yksityiskohtia on osoitettu • 44 . vastaavilla viitenumeroilla.

: Kuvion 2 sovellutusmuodossa tehoyksikön 10 virran- ]·' syöttöotto 12 on kytketty jännitelähteeseen Ucc pienen W” resistanssin R2 kautta ja resistanssin R3 kautta säätimen *;· 35 20 toiseen ottoon 22. Resistanssi R2, joka on suhteellisen • · · • · · • 4 4 • 4 105301 4 pieni (esim 0,1 ohmia) tuottaa jännitteenalennuksen, joka on verrannollinen lähetinyksikön kollektorivirtaan tämän kollektorivirran edustaessa tehoantoa Put (tai oikeammin sanottuna Put:in epälineaarista funktiota) riittävällä 5 tarkkuudella. Kuvion 2 sovellutusmuodon säädin 22 on rakenteeltaan jonkin verran erilainen kuin kuvion 1 sovellutusmuodon säädin. Otossa 21 olevan tehonohjaussignaalin sovittamiseksi siihen tosiasiaan, että otossa 22 oleva signaali edustaa Put:in epälineaarista funktiota, siinä on 10 epälineaarinen piiri 30, joka on kytketty differentiaali-vahvistimen 25 plus-ottoon alipäästösuotimen ja virta-annon antavan vahvistimen 32 kautta. Tässä otossa olevan signaalin tason sovittamiseksi vahvistinta 32 syötetään samasta jännitelähteestä +Ucc kuin tehoyksikköä 10.

15 Sen lisäksi että differentiaalivahvistimen 25 anto on kytketty ohjausottoon 13 tehoyksikössä 10, se on kytketty myös korjauspiirin 40 ottoon. Tämä korjauspiiri sisältää vahvistimen TRI, TR2, R5, joka on kytketty varaus-kondensaattoriin C2 ohjauskytkimen 33 kautta. Varauskon-20 densaattori on vuorostaan kytketty vahvistimelle TR3, TR4, R6, jolle syötetään virta Ucc:stä resistanssien R2 ja R3 kautta. Kosketinta 33 ohjaa veräjä 34, jossa on ei-inver-\ toiva ja invertoiva otto, joihin on vastaavasti kytketty signaalit TRON ja ANTSW, kuten jäljempänä yksityiskohtai-'it'. 25 semmin kuvataan.

I

Tapa, jolla keksinnön järjestely toimii, kuvataan nyt yksityiskohtaisemmin viitaten kuvioon 2 ja myös ku- • · ♦ : ·1 vioiden 3 ja 4 piirroksiin. Kuvio 4A esittää tehoantoa • ·· V * ajan funktiona. Lähetin käynnistyy ajan hetkellä t3 ja jat- 30 kaa sitten antennin syöttämistä osoitetun aikavälin t3 - t4 aikajakson ajan. GSM-järjestelmässä aikavälin pituus on :***: 580 ps. Seuraava pulssi tällä kanavalla tulee noin 4,6 ms ··· kuluttua. Ennen varsinaisen lähettimen käynnistämistä ke- *.1;.1 hitetään hetkellä tx logiikkasignaali TXON (kuvio 4B), ja • « « • · · • · · • « · « 1 « 5 105301 se käynnistää muun muassa lähettimessä olevan oskillaattorin.

Päätevahvistinta ei kuitenkaan käynnistetä tällä hetkellä. Sen sijaan lähettimen aktivoi logiikkasignaali 5 ANTSW (kuvio 4C), joka ilmaantuu hetkellä t2 lyhyen aikaa ennen kuin lähetin aloittaa tehon antamisen. Asetuarvo BV (kuvio 4D), joka on tarkoitettu ohjaamaan lähettimeltä saatua tehoarvoa, saadaan myös ajan hetkellä t2. Ajan hetkellä t3 järjestelmä on levossa kahden lähettimen pulssin 10 välillä. Tehonohjauksen asetusarvo BV on silloin nolla, ja koska tehoanto pääteasteelta on myös nolla, säätimen an-tojännitteen tulisi myös olla nolla. Johtuen siirrosjännitteestä säätimessä 20 sillä on kuitenkin annossaan 27 tietty jännite. Tämä jännite kytketään takaisin ohjauspii-15 rille 40 ja se ohjaa kondensaattorin C2 varautumista arvoon Uc virtakytkimen 33 kautta. Kytkin 33 on suljettuna, kun logiikkasignaali TXON on päällä samanaikaisesti kuin logiikkasignaali ANTSW on nolla (lähetin ei ole aktiivinen), mutta se avautuu välittömästi, kun logiikkasignaali 20 ANTSW ilmaantuu. Jännite Uc ohjaa Darlington-kytkimestä TR3, TR4, R6 muodostuvaa virtageneraattoria, joka ottaa resistanssin R3 kautta riittävän virran, jotta R3:n yli muodostuu jännite Ukorr, joka riittää kompensoimaan siir-rosjännitteen Uoffs. Kondensaattori C2 on riittävän suuri ,,, 25 pitämään jännitteen Uc koko jakson t3 - t4 ajan, kun lähe- tin on aktiivinen ja kytkin 33 on auki. Virtageneraattori • · ... kehittää siksi jatkuvasti jännitteen Ukorr * Uoffs koko • · · sen aikavälin ajan, jonka lähetin on aktiivinen.

• · · ’·* * Jotta korjaus toimisi tyydyttävästi, lähetin ei 30 aloita tehon antamista alhaisilla ohjausjännitteillä Us, ··· - ja Us/Put-käyrässä on sen mukaisesti polvi. Tämä on kuvat- tu kuviossa 3, joka esittää jännitteitä Udet ja Ukorr jän-• nitteen Us funktiona. Jännitettä Udet ei saada ennenkuin ohjausjännite Us on saavuttanut polven Uk. Ohjausjännit- *;* 35 teen tasapainopisteen Uj, joka vastaa siirroksen kompen- • · · * · « • · » « · 105301 6 sointia, täytyy olla polven alapuolella, koska muuten on olemassa riski, että lähettimen pääteaste käynnistyy varsinaisen korjaussekvenssin aikana. Jännitteellä Uoffs täytyy aina olla sama napaisuus. Tämä voidaan tarvittaessa 5 saada helposti aikaan sopivien vuotopiirien avulla.

Testattaessa kuvion 2 mukaista järjestelyä matkapuhelimella GSM-järjestelmässä oli mahdollista eliminoida niinkin korkeat siirrosjännitteet kuin 5 - 10 mV. Säädin pystyi säätämään hyvällä tarkkuudella tehoannon, jonka 10 huippuarvo antoi ilmaisinjännitteen Udet, joka oli ainoastaan 4 mV. Korjausjännitteen asettaminen voitiin saada aikaan noin 10 mikrosekunnissa.

Säädin pystyi kuitenkin säätämään millivolttien osia tehopulssin Put nousevan ja laskevan luiskan aikana.

I ( • · • · · • · · • · « · # ·· • * «

• I I

• · ·

• I

• · • · · ··» • * • · · ·

C l f V

• I I I I

«

1 I

• I · « i < • « • ·

Claims (3)

7 105301

1. Järjestely siirrosvirheen eliminoimiseksi puis-satun lähettimen päätevahvistinta (10) varten tarkoitetus-5 sa tehonohjauspiirissä (20) sanotun tehonohjauspiirin (20) sisältäessä differentiaalivahvistimen (25), jossa on ensimmäinen otto (21), johon syötetään tasonohjaussignaali (BV) , joka esiintyy lähettimen pulssien keston ajan, jonkin useista lähettimen päätevahvistimen tehoannon mahdol-10 lisistä tasoista määräämiseksi, toinen otto (22), johon syötetään tehoannosta johdettu signaali (Udet), sekä anto, joka on kytketty lähettimen päätevahvistimessa olevaan tehonohjausottoon (13), tunnettu siitä, että siinä on korjauspiiri (40) differentiaalivahvistimen (25) 15 antosignaalin mittaamiseksi lähettimen pulssien välisten taukojen aikana sellaisen suureen, joka edustaa tätä antosignaalia, tallentamiseksi muistiin (C) sekä sellaisen korjausjännitteen (Ukorr) kehittämiseksi lähettimen pulssin aikana, jota ohjaa sanottuun muistiin tallennettu 20 suure ja joka kompensoi siirrosjännitteet (Uoff), ohjaussilmukassa, joka tuottaa differentiaalivahvistimelta (25) saadun antosignaalin huolimatta tasonohjaussignaalin (BV) sekä tehoannosta johdetun signaalin (Udet) puuttumisesta.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että korjauspiiri (40) sisältää varauspiirin (TRI, TR2, R5), jota ohjaa differentiaalivah- ’ * vistimen antosignaali, sekä siitä, että muistipiiri muo- : ’.· dostuu kondensaattorista (C) , joka on kytketty varauspii- ··· V * 30 riin kytkimen (33) kautta, joka ohjataan olemaan suljettu lyhyen aikajakson (ti - t2) aikana ennen lähettimen puis- • •t : : se]a.

·♦· .·*·. 3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen järjestely, ··· \ tunnettu siitä, että siinä on virtageneraattori 35 (TR3, TR4, R6) , joka on kytketty kondensaattoriin (C) ja joka syöttää differentiaalivahvistimen toiseen ottoon kyt- « « « · • ♦ f • * · ♦ · 105301 8 kettyä resistanssia (R3), jolloin resistanssin (R3) yli kehitetään siirrosjännitettä (Uoff) vastaan suuntautuva korj ausj ännite (Ukorr). » £ C t * c * • 1 • · •« · I 1 · • 1 • · • ·« « · · • · · • · ♦ • · • · • · · · · * 1 » • · · I · t • M « « · « «•I • · · » 9 105301