DE69019548T2 - Steuerspannungsgenerator in einer Senderanordnung für digital modulierte Signale. - Google Patents

Description

• 90 850 048.1
HINTERGRUND DER ERFINDUNG Fachgebiet der Erfindung
• Die Erfindung betrifft einen Steuerspannungsgenerator für eine Senderanordnung für digital modulierte Signale, und insbesondere für eine Senderanordnung, bei der die Modulation eine Modulation mit nicht konstanter Hüllkurve ist und die Senderanordnung einen C-Verstärker als Ausgangsverstärker und einen Steuerspannungsgenerator umfaßt.
Beschreibung des Standes der Technik
• Ein Steuerspannungsgenerator der vorstehend beschriebenen betroffenen Art ist bereits aus FR-A-2 564 658 bekannt. In diesem Dokument wird die Amplitude des zu verstärkenden anliegenden Hochfrequenzsignals gemessen und das Ergebnis dieser Messung zum Steuern der Verstärkung benutzt. Eine interne Verstärkungs- Steuerschaltung ist vorgesehen, die einen linearen Betrieb ergibt. Es ist jedoch in diesem Dokument kein auf digitaler Signalbearbeitung basierendes flexibles System zu finden.
• Bei digitalen Funksystemen, die keine Konstanthüllkurven- Modulation benutzen, umfaßt der Funksender üblicherweise Verstärker der linearen Klassen A oder AB, in manchen Fällen linearisierte C-Verstärker. Derartige Modulations-Schemata enthalten z.B. Schemata des QAM-Typs (Quadrature Amplitude Modulation = Quadratur-Amplituden- oder Phasenverschiebungs- Amplituden-Modulation), bei der die modulierte Information sowohl in der Signalphase wie auch in der Signalamplitude vorhanden ist. Ein Modulations-Schema dieser Art wurde zur Verwendung bei dem zukünftigen digitalen Mobilfunk-Fernsprechsystem für Nordamerika vorgeschlagen.
• Linearverstärker haben einen schlechten Wirkungsgrad im Vergleich mit einem nichtlinearen Verstärkerbetrieb der Klasse C. Andererseits führen linearisierte C-Verstärker allgemein zu komplizierten Auslegungen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
• Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Sendeanordnung mit Merkmalen zu schaffen, welche die Nachteile des Standes der Technik überwinden, und eine Art Linearisierung speziell in solchen Funksystemen ergeben, bei denen die Anforderungen an die Linearität nicht zu streng sind. Das ist der Fall bei einem Teilnehmergerät bei dem vorhin erwähnten digitalen mobilen Funkfernsprech-System. Eine nicht so strenge Anforderung an die Linearität bedeutet in diesem Fall eine Intermodulations-Verzerrung in der Größenordnung von -30d8.
• Erfindungsgemäß wird der Steuerspannungs-Generator dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsstufe des Steuerspannungs- Generators einen Speicher mit einer Nachschautabelle umfaßt, daß die I,Q-Signale des Modulationssignals an den Eingang der Nachschautabelle angelegt werden, um eine Zelle anzuwählen, deren sich nicht ändernde Information zum Schaffen eines Steuerspannungs-Generator-Ausgangssignals entsprechend dem aktuellen Eingangssignal benutzt wird, wobei das Ausgangssignal an den Ausgangsverstärker zur Steuerung von dessen Ausgangspegel angelegt wird.
• Bei digitaler Modulation wird das Modulationssignal benutzt, um I,Q-Wellenformen (In-Phasen, Quadratur; d.h. zwei Signale, von denen das eine die gleiche Phase wie das Modulationssignal besitzt und das zweite mit einer Quadratur versehen, d.h. um 90º phasenverschoben ist). Die I,Q-Wellenformen werden mit den Sinus- und Cosinus-Wellenformen eines Signals multipliziert, das eine z.B. der Sendefrequenz gleiche Frequenz besitzt. Das sich ergebende Signal ist ein moduliertes Signal, z.B. das Funkfrequenz-Sendesignal.
• Der Steuerspannungs-Generator kann auf verschiedene Weise realisiert werden. Vorteilhafterweise wird die anfangs in den Zellen der Nachschautabelle gespeicherte Information modifiziert, um die gemessene Nichtlinearität des Steuerteils des Verstärkers auszugleichen. Der Steuerspannungs-Generator kann auch benutzt werden, um temperaturabhängige Nichtlinearitäten in dem Verstärker zu kompensieren.
• Vorteilhafterweise besitzt die Nachschautabelle weiter einen Eingang für ein Signal von einem Temperaturfühler, der die Verstärkertemperatur erfaßt. Das Fühlersignal kann benutzt werden, um die Information in den Zellen kontinuierlich zu modifizieren oder die korrekten Zellen auszuwählen, in welchen die Information in Übereinstimmung mit einem Temperaturausgleich-Algorithmus gespeichert wurde.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
• Die Erfindung wird weiter beispielsweise mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, in der die einzige Figur ein Blockschaltbild ist, das die Hauptteile des erfindungsgemäßen Steuerspannungs-Generators und die Verbindungen mit der Senderanordnung zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGEN
• Die beigefügte Zeichnung zeigt den aus einem digitalen Nachschautabellen-ROM, einem Digital/Analog-Wandler D/A und einem Filter F bestehenden Steuerspannungs-Generator CVG.
• Das Modulationssignal DM (digitales Modulations-Eingangssignal) wird an den Eingang des I,Q-Generators GEN angelegt. Die Ausgangssignale I und Q des Generators GEN führen jeweils ein gleichphasiges Signal I und ein um 90º phasenverschobenes Signal Q. In dem Hauptsignalfluß werden die Signale I, Q an den jeweiligen Eingang eines Digital/Analog-Wandlers D/A angelegt, welche Wandler mit der Abtastfrequenz Fs arbeiten. Die Abtastfrequenz Fs beträgt z.B. das Vierfache der Bitrate (Fb) des binären Eingangssignals DM. Die analogen Ausgangssignale von dem Digital/Analog-Wandler D/A werden an die Eingänge des im C- Betrieb arbeitenden Aufwärtswandler/Verstärkers AMP angelegt. Das Sendefrequenz-Ausgangssignal HF von dem Verstärker AMP wird an die Antenne der Sendeanordnung angelegt.
• Die Nachschautabelle ROM ist ein Festwertspeicher mit einer Vielzahl von Zellen. Steuerworte, die den jeweiligen Amplitudenwerten der I, Q-Signale entsprechen, sind in den Zellen gespeichert. Die I, Q-Signale werden von dem Hauptsignalstrom abgezweigt und an die Eingänge des Nachschautabellen-ROM angelegt. Die I, Q-Signale werden zum Auswählen einer einzelnen Zelle benutzt, d.h. zum Adressieren einer Zelle mit dem jeweiligen Steuerwort. Die Steuerworte werden mit der gleichen Abtastfrequenz gelesen, mit der die I, Q-Signale in dem Hauptsignalstrom (in den Digital/Analog-Wandlern D/A) abgetastet werden, und dem jeweiligen Eingang des Digital/Analog-Wandlers D/A zugeführt. Die Abtastfrequenz ist z.B. das Vierfache der Bitrate des anliegenden Binärsignals DM.
• Das dem Steuerwort von dem Digital/Analog-Wandler D/A entsprechende Analogsignal wird in dem Tiefpaßfilter F gefiltert und dann als Steuersignal CS dem Sendeverstärker AMP zugeführt. Das Steuersignal CS wirkt auf den Ausgangspegel des Verstärkers AMP ein, wobei es eine Charakteristik, beispielsweise die Kollektorspannung, steuert.
• Die Grenzfrequenz (B) des Filters F wird so ausgewählt, daß sie gleich oder größer als die Bitrate (Fb) ist, so daß die Harmonischen der Abtastfrequenz geschwächt werden. Darüberhinaus senkt das Tiefpaßfilter F das sich aus der begrenzten Genauigkeit der in dem Nachschautabellen-ROM gespeicherten Steuerworte (z.B. mit einer Auflösung von 8 Bit) ergebende Quantisierungsrauschen auf den erforderlichen Pegel ab. Der zulässige Rauschpegel ändert sich entsprechend den einzelnen Systemanforderungen und ebenfalls gemäß der erforderlichen Linearität.
• Der Betrieb des Nachschautabellen-ROM kann durch Signalgleichungen beschrieben werden. Bei der nachfolgenden Darstellung wird angenommen, daß der Pegel des Ausgangssignals HF vom Sendeverstärker AMP eine lineare Beziehung zum Steuersignal CS besitzt unter Weglassen irgendwelcher Ausgleichsvorgänge. Zwischen den Eingangs- und Ausgangssignalen des Nachschautabellen-ROM haben wir dann die gegenseitige Abhängigkeit:
• CS(n Ts) = [a²(n Ts) + b² (n Ts)]1/2
• I = a(n Ts) sin W(n Ts)
• Q = b(n Ts) cos W(n Ts),
• wobei:
• Ts das der Frequenz Fs entsprechende Abtast-Intervall und W das zum Erzeugen der I, Q-Signale benutzte Signal ist.
• In dem angeführten Fall wird dem Steuersignal CS ein bestimmter Wert verliehen, entsprechend der in dem Nachschautabellen-ROM gespeicherten, durch das jeweils zum Adressieren der Tabelle benutzte I, Q-Signal angewählten Information.
• Die Information in den Nachschautabellen-Zellen kann zum Ausgleich der Nichtlinearitäten des Verstärker-Steuerteils modifiziert werden. Die in die Zellen einzugebenden Werte werden dann entsprechend den vorstehenden Gleichungen berechnet und mit den Ergebnissen aus aktuellen Messungen modifiziert. Das gilt ebenfalls für den Temperaturausgleich.
• Der Temperaturausgleich des Verstärkers erfordert einen (nicht gezeigten) an dem Verstärker AMP angeschlossenen Temperaturfühler. Der Ausgang des Fühlers ist mit einem Eingang des Nachschautabellen-ROM verbunden, der in diesem Fall eine Reihe von Zellen mit Korrekturwerte enthaltender Information einschließt. Das Fühlersignal adressiert einen Korrekturwert, der einem in dem Speicher (ROM) gespeicherten Algorithmus entspricht und den Zellenwerten der I, Q-Signale hinzugefügt wird. Eine andere Möglichkeit ist, unterschiedliche Reihen von Zellen mit Steuerinformation für unterschiedliche Temperaturbereiche vorzusehen.
• Der Informationsgehalt der Nachschautabelle ROM in dem Steuerspannungs-Generator wird vorzugsweise während der abschließenden Herstellungs-Untersuchungen der Senderanordnungs-Ausrüstung programmiert (eingespeichert), wenn die individuellen Änderungen in den Verstärker-Kenngrößen, wie Nichtlinearitäten und Temperaturabhängigkeiten, genau gemessen werden können.

Claims (4)

1. Steuerspannungs-Generator für eine Sendeanordnung für digital modulierte Signale, wobei die Modulation eine Modulation mit nicht konstanter Hüllkurve ist und die Sendeanordnung einen C-Verstärker (AMP) als Ausgangsverstärker und einen Steuerspannungs-Generator (CVG) umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsstufe des Steuerspannungs- Generators (CVG) einen Speicher (ROM) mit einer Nachschautabelle umfaßt, daß die I,Q-Signale (I, Q) des Modulationssignals (DM) an den Eingang der Nachschautabelle (ROM) angelegt werden, um eine Zelle anzuwählen, deren sich nicht ändernde Information zum Schaffen eines Steuerspannungs- Generator-Ausgangssignals (CS) entsprechend dem aktuellen Eingangssignal (DM) benutzt wird, wobei das Ausgangssignal (CS) an den Ausgangsverstärker (AMP) zur Steuerung von dessen Ausgangspegel angelegt wird.

2. Steuerspannungs-Generator nach Anspruch 1, bei dem der Verstärker (AMP) nichtlinear arbeitet, dadurch gekennzeichnet, daß die anfangs in den Zellen der Nachschautabelle (ROM) gespeicherte Information modifiziert wird zum Ausgleich für die gemessene Nichtlinearität des Steuerteils des Verstärkers (AMP).

3. Steuerspannungs-Generator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachschautabelle (ROM) weiter einen Eingang für ein Signal von einem die Verstärkertemperatur erfassenden Temperaturfühler besitzt, welches Fühlersignal zum Korrigieren der von den Zellen aufgenommenen Information in Übereinstimmung mit einem in dem Speicher gespeicherten Temperaturausgleich-Algorithmus benutzt wird.

4. Steuerspannungs-Generator nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachschautabelle (ROM) weiter einen Eingang für ein Signal von einem die Verstärkertemperatur erfassenden Temperaturfühler besitzt, welches Fühlersignal zum Auswählen einer korrekten Reihe von auf den jeweiligen Temperaturbereich bezogene Steuerinformation enthaltenden Zellen benutzt wird.