DE4429535C2 - Senderendstufe, insbesondere für Einseitenbandsignale - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Senderendstufe zum Verstärken von modulierten Sendesignalen, deren Phase und Amplitude in einer besonderen Beziehung zueinander stehen, bei­ spielsweise für Einseitenbandsignale.

Senderendstufen dieser Art sollen sowohl bezüglich Linearität als auch bezüglich Wirkungsgrad optimal sein. Mit konventionellen Verstärkern sind diese beiden Forde­ rungen jedoch nicht gleichzeitig befriedigend zu erfüllen. Verstärker in A- oder B-Betrieb weisen zwar gute Linea­ ritätseigenschaften auf, ihr Wirkungsgrad ist jedoch nicht optimal. Sogenannte Schaltverstärker im D-, E- oder S-Betrieb können zwar mit hohem Wirkungsgrad betrie­ ben werden, ihre Linearitätseigenschaften sind jedoch nicht optimal.

Eine Lösung dieses Problems zeigt die Senderendstufe nach Fig. 1. In einer Signalaufbereitungseinrichtung 1 (Modulator) wird das Signal (Basisbandinformation) zu einem Analogsignal mit geringer Leistung aufbereitet, dessen Phase und Amplitude in einer bestimmten Beziehung zueinander stehen, in dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist dies ein Einseitenband-Signal (SSB-Signal). Dieses Signal S1 wird in einem Begrenzer 2 in seiner Amplitude begrenzt, so daß ein Signal S2 konstanter Amplitude entsteht, das nur noch die Phaseninformation des modu­ lierten Trägers enthält, nicht mehr jedoch die Amplitu­ deninformation. Dieses Signal S2 wird in einem Leistungs­ verstärker 3 mit hohem Wirkungsgrad, beispielsweise einem sogenannten Schaltverstärker im D-Betrieb, zu einem Signal S3 verstärkt. Über einen Richtkoppler 4 wird ein Teil der Leistung dieses verstärkten Ausgangssignals S3 ausgekoppelt, mit einem Gleichrichter 6 die Hüllkurve bestimmt und diese einem Amplitudenkomparator 8 zugeführt, in welchem die momentane Amplitude des Signals S3 mit der momentanen Amplitude des Signals S1, die aus dem Signal S1 mit einem Gleichrichter 7 bestimmt wird, ver­ glichen wird. Die sich aus diesem Vergleich ergebende Stellgröße, die proportional zur Abweichung der jeweiligen Amplitudenwerte von S1 und S3 ist, wird zum Verstellen der Versorgungsspannung des Schaltverstärkers 3 und damit zu dessen Leistungsregelung benutzt. Die Leistung des Verstärkers 3 wird also so geregelt, daß der Amplituden­ verlauf des der Antenne 5 zugeführten Ausgangssignals S3 wieder dem des ursprünglichen Modulationssignales S1 entspricht.

Bei einer bekannten Senderendstufe dieser Art, bei welcher die Basisbandinformation in digitalen Form vorliegt und die Phasen- und Amplitudenbestandteile des zu verstär­ kenden Signals als getrennte Digitalsignale erzeugt werden, ist es auch schon bekannt, den digitalen Ampli­ tudenbestandteil über einen Digital-Analog-Wandler in ein Analogsignal umzusetzen und dieses dann mit dem analogen Ausgangssignal des Verstärkers zu vergleichen (US-PS 5 251 330).

Dieser bekannte analoge Regelvorgang kann zwar sehr schnell erfolgen, wegen der Signallaufzeiten im Regelkreis ist jedoch keine Regelzeitkonstante Null erreichbar. Dadurch wird die Beziehung zwischen der Phasen- und Amplitudeninformation des zu verstärkenden Signals S1 zeitlich verändert und verfälscht, der auf die Momen­ tanamplitude bezogene Phasenfehler bedeutet eine Verschlechterung des Sendesignalspektrums. Außerdem können bei sehr breitbandigen Konzepten Inband- und Außer­ band-Störprodukte durch Intermodulation entstehen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Senderendstufe dieser Art zu schaffen, bei der diese Nachteile vermieden sind und bei der mit einfachen Mitteln auch modulierte Signale, deren Phase und Amplitude in einer besonderen Beziehung zueinander stehen, beispielsweise Einseitenbandsignale, ohne Verfälschung mit hohem Wirkungsgrad verstärkt werden können.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Senderendstufe laut Oberbegriff des Hauptanspruches durch dessen kenn­ zeichnende Merkmale gelöst. Eine vorteilhafte Weiter­ bildung ergibt sich aus dem Unteranspruch.

Durch die erfindungsgemäße digitale Aufbereitung des Modulationssignales können dessen Amplituden- und Pha­ seninformation auf einfache Weise in einem entsprechenden Signalprozessor breitbandig voneinander getrennt erzeugt werden, so daß diese unabhängig voneinander zur Verfügung stehen. Durch die rein digitale Aufbereitung können dabei gleichzeitig auf einfache Weise Inband- und/oder Außer­ band-Störprodukte entsprechend berücksichtigt werden, dazu ist nur eine entsprechende Ableitung von Stellgrößen aus dem Ausgangssignal erforderlich.

Bei einer erfindungsgemäßen Senderendstufe kann auch auf einfache Weise die Laufzeit im Regelkreis entsprechend berücksichtigt werden, so daß das Ausgangssignal S3 exakt die ursprüngliche Beziehung zwischen Phase und Amplitude des zu verstärkenden Eingangssignales besitzt. Bei einer Einseitenbandmodulation werden damit Verschlechterungen des Sendesignalspektrums vermieden. Die einmal durch Rechnung oder Messung bestimmte Laufzeit des Regelkreises, die durch die jeweilige Regelschaltung und die dabei verwendeten Bauteile festgelegt ist, kann als Festwert in einem Speicher des Signalprozessors abgespeichert sein und so auf einfache Weise bei der Erzeugung des dem Eingang des Verstärkers zugeführten und die reine Phaseninformation enthaltenden Signalanteils berück­ sichtigt werden, was in Analogtechnik nur mit unwirt­ schaftlich hohem technischen Aufwand breitbandig möglich wäre.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Fig. 2 an einem Ausführungsbeispiel für eine Einseitenband-Sender­ endstufe näher beschrieben.

Bei der Senderendstufe nach Fig. 2 wird abweichend von der analogen Signalaufbereitungstechnik nach Fig. 1 die als Einseitenbandsignal zu übertragende Basisbandinfor­ mation in einem A/D-Wandler 10 digitalisiert und einem Signalprozessor 11 zugeführt. In diesem Signalprozessor 11 wird durch ein entsprechendes Programm, beispielsweise durch geeignete Transformationen, wie sie in dem Buch von Jondral, Funksignalanalyse, Teubner-Verlag Stuttgart, 1991, Seite 30, beschrieben sind, das digitale Einseiten­ band-Signal erzeugt, das dann im Prozessor in die digitale Amplitudeninformation SA1 und die digitale Phaseninfor­ mation SP1 aufgeteilt wird. Der digitale Phaseninforma­ tions-Bestandteil SP1 des Prozessors steuert unmittelbar den Eingang des Schaltverstärkers 3, dieser wird durch das Digitalsignal SP1 also ein- und ausgeschaltet. Der Amplitudenverlauf des Ausgangssignales S3 wird wieder über einen Richtkoppler 4 und einen Hüllkurvengleich­ richter 6 als Analogsignal S5 erzeugt und in einem A/D-Wandler 13 in ein entsprechendes Digitalsignal S5′ umgesetzt, das dann im Prozessor 11 mit dem dort erzeugten reinen Amplitudeninformations-Bestandteil SA1 verglichen wird. Das durch diesen Vergleich von Soll- und Ist-Wert des Amplitudenverlaufs im Signalprozessor 11 gewonnene digitale Vergleichssignal S4′ wird in einem D/A-Wandler 12 in ein entsprechendes Analogsignal S4 umgesetzt, mit dem wieder die Versorgungsspannung des Leistungsverstär­ kers 3 entsprechend geregelt wird. Bei der Ausgabe des Phaseninformations-Bestandteiles SP1 wird die schaltungs- und bauteilbedingte Laufzeit des Regelkreises des Schalt­ verstärkers 3 entsprechend berücksichtigt, der Korrektur­ wert ist beispielsweise in einem Speicher des Signal­ prozessors 11 abgespeichert.

Trotz der in Fig. 2 beschriebenen Schaltung zum Ampli­ tudenvergleich kann es bei sehr breitbandigen Konzepten durch Intermodulation zu In- und Außerbandstörprodukten kommen. Diese Störprodukte können durch die in Fig. 3 beschriebene Erweiterung der Schaltung beseitigt werden.

Dazu wird ein Teil des Ausgangssignals S3 mittels des Richtkopplers 4 einem Mischer 14 zugeführt. In diesem wird das Ausgangssignal S3 mit dem Signal S6, der Tra­ gerfrequenzinformation, umgesetzt. Das resultierende Signal, das dem Basisbandsignal entspricht, wird wahlweise zur Detektion der Inbandstörprodukte dem Tiefpaß 15, zur Detektion der Außerbandstörprodukte dem Hochpaß 16 zugeführt. Nach dem Tiefpaß 15 entspricht das Signal S7 dem Basisbandsignal, nach dem Hochpaß 16 müßte das Signal S7 verschwinden. Im A/D-Wandler 17 wird das Signal S7 digitalisiert und dem Signalprozessor 11 zugeführt. Dieser vergleicht es bezüglich Inbandstörprodukten mit dem Basisbandsignal, bezüglich der Außerbandstörprodukte werden diese direkt analysiert.

Die Abweichungen von den Sollwerten werden in eine Regelgröße umgewandelt, mit der die Beziehung zwischen Phasen- und Amplitudenmodulation so geändert wird, daß diese Störungen verschwinden.

Claims (2)

1. Senderendstufe, bei der in einem Leistungsverstärker (3) nur die Phaseninformation eines modulierten Sendesignals verstärkt wird und durch Vergleich des Ausgangssignales (S3) dieses Leistungsverstärkers (3) mit der momentanen Amplitude des zu verstärkenden Sendesignals ein Regelsignal (S4) zum Regeln der Versorgungsspannung des Leistungsverstärkers (3) erzeugt wird und dadurch die Leistung des Leistungs­ verstärkers (3) so geregelt wird, daß das verstärkte Ausgangssignal den Amplitudenverlauf des modulierten Sendesignals aufweist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in einem Signalprozessor (11 ) die Phasen- und Amplituden-Bestandteile des zu verstär­ kenden Signals als getrennte Digitalsignale (SP1, SA1) erzeugt werden, der digitale Amplituden-Bestand­ teil (SA1) mit dem digitalisierten Amplitudenwert des Ausgangssignales (S3) verglichen wird und das digitale Vergleichssignals (S4′) durch einen Digital/Analog-Wandler (12) in das analoge Regelsignal (S4) zum Regeln der Versorgungsspannung umgesetzt wird und bei der Erzeugung der digitalen Phasen- und Amplituden-Bestandteile (SP1, SA1) im Signalprozessor (11) die aus dem Ausgangssignal (S3) abgeleiteten Inband- und/oder Außerband-Störprodukte entsprechend berücksichtigt werden.

2. Senderendstufe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Erzeugung der digitalen Phasen- und Amplituden-Bestandteile (SP1, SA1) im Signalprozessor die schaltungs- und bauteilbedingte Laufzeit des Regelkreises entsprechend berücksichtigt wird.