FI114057B - Menetelmä ja järjestely kuorman epäsovituksen havaitsemiseksi, sekä sellaista käyttävä radiolaite - Google Patents

Description

114057

Menetelmä ja järjestely kuorman epäsovituksen havaitsemiseksi, sekä sellaista käyttävä radiolaite - Förfarande och arrangemang för att varsna oanpassandet av en belastning, samt en radioapparat som utnyttjar densamma 5 Keksintö koskee yleisesti radiotaajuisia tehovahvistimia ja niiden kytkemistä kuormiin, erityisesti lähetysantenneihin. Erityisesti keksintö koskee impedanssin epäso-vitustilan havaitsemista radiotaajuisen tehovahvistimen ja siihen kytketyn antennin välillä.

Tehovahvistin on lähettimen oleellisesti viimeinen aste ennen kytkentää kuormaan, 10 joka radiolähettimen tapauksessa muodostuu lähetysantennista. Lähettimen edeltävät asteet muodostavat radiotaajuisen signaalin moduloimalla radiotaajuista kantoaaltoa pienempitaajuisella hyötykuormasignaalilla. Tehovahvistimen tehtävä on vahvistaa muodostettua radiotaajuista signaalia riittävästi, jotta sen johtaminen vahvistetussa muodossa lähetysantenniin saa aikaan radiotaajuisen signaalin lähetyksen 15 sähkömagneettisen säteilyn muodossa halutulla teholla. Lähetysprosessi tulisi suorittaa mahdollisimman tehokkaasti, so. niin vähin häviöin kuin mahdollista, erityisesti kannettavissa radiolaitteissa, joissa sähköenergiaa tulisi huolella säästää akun lataus välin pidentämiseksi.

. Yksi lähetystehokkuuteen vaikuttavista merkittävistä tekijöistä on tehovahvistimen * « · i · 20 ja antennin välinen impedanssisovitus. Vakio-oloissa lähetysantennilla on muuttu- • i » *·*> mattomana pysyvä tuloimpedanssi, joten pitäisi olla melko helppoa suunnitella te- v * hovahvistimen lähtö siten, että se vastaa antennin impedanssia, jolloin impedanssi- : sovitus olisi lähellä täydellistä. Ongelmia syntyy, koska käytännön antenni ei toimi : · : vakio-oloissa. Antennin lähelle tulevat suuret ja/tai hyvin johtavat kappaleet muut- 25 tavat antennin impedanssiominaisuuksia, mikä aiheuttaa impedanssin epäsovitusta antennin ja tehovahvistimen välille, mitä yleisesti kutsutaan antennin epäsovituk-.:. seksi. Käyttäjän käsi on usein niin lähellä kannettavan puhelimen antennia, että se aiheuttaa tällaisia ongelmia. Lisäksi minkä tahansa signaaliportin impedanssi on taajuuden ja tehon funktio. Useimmissa nykyaikaisissa kannettavissa radiolaitteissa : 30 käytetään lähetystehon säätöä, mikä muuttaa tehovahvistimen vahvistuskerrointa ja siten myös lähtöimpedanssia. Tämäkin on omiaan aiheuttamaan epäsovitusongel-,v. mia.

. ': Lisääntyneet lähetyshäviöt eivät ole ainoa kielteinen seuraus tehovahvistimen ja an tennin välisestä impedanssiepäsovituksesta. Epäsovituksen vuoksi tehovahvistin toi- 2 114057 mii tarpeettoman suurella teholla, mikä pyrkii vääristämään radiotaajuista signaalia. Ongelma on pahin lineaarisilla vahvistimilla, joita on pakko käyttää useimpien amplitudiin vaikuttavien modulointimenetelmien yhteydessä, koska lineaarivahvistimien vahvistustasoa ei voida leikata säädettävästi vasteena havaittuun antennin epäsovi-5 tukseen kuten epälineaarisilla vahvistimilla. On kuitenkin huomattava, että anten-niepäsovituksen aiheuttamat lineaarisuusongelmat ovat merkittävimmät suurilla lähetystehoilla ja näin ollen niiden vakavuus pienitehoisilla kädessä kannettavilla laitteilla on melko vaatimatonta luokkaa.

Periaatteessa samat ongelmat esiintyvät kaikissa lähetyssovellutuksissa riippumatta 10 siitä, onko tehovahvistin kytketty antenniin, siirtojohtoon vai muuhun kuormaan. Kannettavat radiolähetinsovellutukset, joissa kuormana on antenni, ovat kuitenkin kaikkein alttiimpia epäsovituksen vaikutuksille, koska kuormaimpedanssia muuttavien satunnaisesti esiintyvien olosuhteiden ennustaminen tai eliminointi on vaikeinta juuri niiden tapauksessa.

15 Perinteinen menetelmä antenniepäsovituksen vaikutusten poistamiseksi on käyttää isolaattoria tehovahvistimen ja antennin välissä. Isolaattorimenetelmä sopii kuitenkin huonosti pienikokoisiin kannettaviin radiolaitteisiin, koska perinteinen isolaatto-ri on suurikokoinen ja kömpelö komponentti, joka kuluttaa luvattoman paljon sähkötehoa silloin, kun sen on kompensoitava suuri epäsovitus. On esitetty tiettyjä pie-20 nikokoisia isolaattoriratkaisuja, mutta on kuitenkin vielä epätodennäköistä, että niitä '· : voitaisiin esimerkiksi integroida tehovahvistimeen. Lisäksi vakaviin epäsovitusti- : lanteisiin liittyvä suuri häviöteho säilyy haittapuolena myös pienikokoisissa isolaat- : *: : toreissa, koska isolaattorin toimintaperiaatteeseen kuuluu heijastuneen tehon hävit- •: · · täminen vastuksen kautta.

• » · 25 Tunnetaan myös muita tapoja antenniepäsovituksen vaikutusten eliminoimiseksi.

*··* Patenttijulkaisussa US 5 564 086 esitetään toimintaperiaate, jota on havainnollistet tu kuvassa 1. Tämän periaatteen mukaan käytetään antenniepäsovituksen havaitse-miseen suuntakytkintä 101 tehovahvistimen 102 ja antennin 103 välissä. Suoritin : 104 on kytketty vastaanottamaan epäsovituksen havaitsemistieto suuntakytkimeltä 30 101. Tehovahvistimen 102 ja suuntakytkimen 101 välissä on säädettävä sovituspiiri ... 105. Suorittimen 104 lähtö on liitetty säädettävän sovituspiirin 105 ohjaustuloon.

Suoritin 104 on ohjelmoitu vastaamaan suuntakytkimeltä 101 tulevaan epäsovituk-v,: sen havaitsemistietoon muuttamalla säädettävän sovituspiirin 105 ominaisuuksia : *.: sopivasti, siten vähentäen antenniepäsovituksen vaikutuksia.

114057 3

Kuvan 1 mukaisen järjestelyn epäkohdat liittyvät suuntakytkimen diskreettiin luonteeseen. On erittäin vaikeaa, ellei mahdotonta, integroida suuntakytkin yhteiselle mikrosirulle minkään kanssa, varsinkaan tehovahvistimen. Näin ollen suuntakytkimen käyttö on omiaan kasvattamaan laitteen kokoa ja valmistuskustannuksia. Li-5 säksi jokainen lisäkomponentti, myös suuntakytkin, tehovahvistimelta antenniin vievällä suurtehosignaalilinjalla kasvattaa häviöiden lisääntymisen riskiä.

Esillä olevan keksinnön tavoitteena on näin ollen toteuttaa menetelmä ja laite an-tenniepäsovituksen havaitsemiseksi, jotka menetelmä ja laite mahdollistavat integroinnin muiden komponenttien kanssa. Lisäksi keksinnön tavoitteena on toteuttaa 10 menetelmä ja laite antenniepäsovituksen havaitsemiseksi tarkasti ja luotettavasti erilaisissa toimintaolosuhteissa. Keksinnön tavoitteena on myös vähentää antenniepäsovituksen havaitsemisen aiheuttamia häviöitä aiempiin tunnettuihin ratkaisuihin verrattuna.

Keksinnön tavoitteet saavutetaan tarkkailemalla tehovahvistimen sähköistä toimin-15 taa, tekemällä johtopäätöksiä antenniepäsovituksesta tarkkailutulosten pohjalta ja ohjaamalla epäsovituksen kompensointijärjestelyä kyseisten johtopäätösten perusteella.

Keksinnön mukaiselle antenniepäsovituksen havaitsemisjärjestelylle on tunnusomaista se, mitä on esitetty oheisen järjestelyyn kohdistuvan itsenäisen patenttivaa-: · I 20 timuksen tunnusmerkkiosassa.

; * Keksintö koskee myös menetelmää antenniepäsovituksen havaitsemiseksi. Keksin- ’ nön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, mitä on esitetty oheisen mene- • telmään kohdistuvan itsenäisen patenttivaatimuksen tunnusmerkkiosassa.

I » ", Lisäksi keksintö koskee matkaviestintä, jossa antenniepäsovituksen havaitseminen 25 perustuu keksinnön periaatteeseen. Keksinnön mukaiselle matkaviestimelle on tunnusomaista se, mitä on esitetty oheisen matkaviestimeen kohdistuvan itsenäisen pa- ,;; tenttivaatimuksen tunnusmerkkiosassa.

• » .,,.: Keksinnön edullisia suoritusmuotoja on selostettu epäitsenäisissä patenttivaatimuk- ..... sissa.

;'; ’; 30 Tehovahvistimeen kuuluu luonnostaan vahvistuskomponentti, tyypillisesti transisto- , . : ri. Keksinnössä hyödynnetään sitä seikkaa, että tällaisella vahvistuskomponentilla on melko hyvä isolaatio estosuunnassa. Toisin sanoen vahvistuskomponentin lähtö- 114057 4 puolella esiintyvät sähköiset ilmiöt eivät missään käytännöllisesti merkitsevissä määrin etene vahvistuskomponentin yli sen tulopuolelle.

Antenniepäsovitus aiheuttaa tiettyjä sähköisiä ilmiöitä tehovahvistimen pääteasteen lähtöpuolella. Esillä olevan keksinnön mukaisesti mittaus- ja vertailupiiri tarkkailee 5 tällaisia sähköisiä ilmiöitä ja vertaa niitä pääteasteen tulopuolen vastaaviin mittauksiin. Antenniepäsovitus johtaa siihen, että pääteasteen eri puolilta saadut mittaustulokset poikkeavat toisistaan. Näin mittaus- ja vertailupiiri kykenee muodostamaan lähtösignaalin, jonka arvo kertoo senhetkisen antenniepäsovituksen määrän. Tämä arvo voidaan sitten välittää eteenpäin joillekin ohjattaville kompensointivälineille, 10 jotka toimivat antenniepäsovituksen kompensoimiseksi.

Eräs helposti mitattavissa oleva sähköinen ilmiö on RF-huippujännite vahvistustran-sistorin lähtöportissa. Tehovahvistimessa on tyypillisesti vähintään kaksi astetta, jolloin kaksi vahvistustransistoria muodostaa kaskadikytkennän, jossa yhden transistorin lähtö ohjaa toisen tuloa. RF-huippujännite toisen eli pääteasteen transistorin 15 lähtöportissa on lähtöportissa esiintyvän kuormitusarvon funktio ja siten myös lähdön epäsovituksen funktio. Toisen asteen transistorin hyvät erotusominaisuudet merkitsevät, että transistorien välistä, so. ensimmäisen asteen lähdöstä, joka samalla on toisen asteen tulo, mitattu RF-huippujännite on riippumaton lähtökuormasta. Näiden mitattujen RF-huippujännitteiden vertailu kertoo kuorman (antennin) epäso-20 vitustilanteen.

* t · » * . Toisin kuin perinteiset isolaattorit ja suuntakytkimet, edellä selostetun kaltainen mittaus- ja vertailupiiri on helposti integroitavissa yhteiselle mikrosirulle tehovah- • * » ‘ vistimen kanssa. Näin keksintö mahdollistaa radiolähetin-vastaanottimen koon ja * · . , valmistuskustannusten pienentämisen. Lisäksi mittaus- ja vertailupiirin häviöteho • · · *;t / 25 on aivan minimaalinen kaikissa toimintaolosuhteissa, joten - jos myös kompensoin- • » '·· * tijärjestely voidaan toteuttaa vain kohtuullisin häviöin - keksinnön mukainen järjes tely auttaa myös vähentämään radiolaitteen tehonkulutusta.

.·*·. Keksinnölle tunnusomaisina pidetyt uudet ominaisuudet on esitetty yksityiskohtai- ' · sesti oheisissa patenttivaatimuksissa. Keksintöä itseään, sen rakennetta ja toiminta- ‘ * 30 periaatetta samoin kuin sen lisätavoitteita ja -etuja on kuitenkin selostettu seuraa- •... · vassa eräiden suoritusmuotojen ja oheisten piirustusten avulla.

• · *;’·[ Kuva 1 esittää tekniikan tason järjestelyä antenniepäsovituksen havaitsemiseksi I I | ’· '* ja kompensoimiseksi, 114057 5 kuva 2 esittää kaavamaisesti keksinnön mukaista periaatetta antenniepäsovituk-sen havaitsemiseksi ja kompensoimiseksi, kuva 3 esittää epäsovituksesta aiheutuvien ilmiöiden havaitsemista vahvistus-komponentin eri puolilla, 5 kuva 4 esittää esimerkkinä tehovahvistinta, jossa kuorman epäsovitus havaitaan keksinnön mukaisesti, kuva 5 esittää esimerkkinä keksinnön mukaisesti käytettävää tarkkailupiiriä, kuva 6 esittää esimerkkinä säädettävää sovituspiiriä, kuva 7 esittää esimerkkinä ohjattavan biasoinnin käyttöperiaatetta, 10 kuva 8 esittää toisena esimerkkinä ohjattavan biasoinnin käyttöperiaatetta, kuvat 9a, 9b ja 9c esittävät erilaisia vaihtoehtoisia päätöksentekototeutuksia, kuva 10 esittää kaavamaisesti kannettavaa radiolaitetta, johon keksintöä voidaan soveltaa, kuva 11 esittää epäsovituksen havaitsemisen hyödyntämistä tehonsäätöön, ja 15 kuva 12 esittää eräitä keksinnön menetelmäaspekteja.

:,;,: Tässä patenttihakemuksessa esimerkkeinä esitettyjen keksinnön suoritusmuotojen ei :Y: tule tulkita asettavan rajoituksia oheisten patenttivaatimusten sovellettavuudelle.

·;··· Verbiä "käsittää" on käytetty tässä patenttihakemuksessa avoimena määreenä, joka : ei sulje pois myös tässä mainitsemattomien ominaisuuksien olemassa oloa. Epäitse- .···. 20 näisissä patenttivaatimuksissa esitettyjä ominaisuuksia voidaan vapaasti yhdistellä keskenään, ellei nimenomaan muuta ole mainittu.

.. i · ‘ Mitä tulee termien käyttöön, radiolähettimien ja erityisesti kannettavien radiolaittei- :#t : den lähettimien yhteydessä on tullut tavaksi käyttää termejä "tehovahvistin" ja "PA" tarkoittamaan kokonaisuutta, johon kuuluvat sekä vahvistusosa että impedanssisovi- ... 25 tuspiiri, joka sovittaa vahvistuskomponentin lähtöimpedanssin johonkin ennalta • · ';' määrättyyn arvoon. Tämä on jatkoa 1990-luvun alun käytännölle, jonka mukaan yk- • * si yksittäin pakattu suuri transistori saattoi toimia "tehovahvistimena" - nykykielen-käytössä yksittäinen iso transistori esiintyisi pikemminkin tehotransistorina. Jotta nykyaikainen PA voi toimia "teho"vahvistimena, siinä olevan vahvistuskomponen-30 tin on oltava mitoitettu lähtötehoille, jotka sopivat kytkentään lähettävälle antennil- 6 114057 le, toisin kuin tavalliset vahvistimet, jotka vain käsittelevät signaaleja paikallisissa puolijohdepiireissä. Tässä keksinnön ja sen edullisten suoritusmuotojen selostuksessa termi "vahvistuskomponentti" tarkoittaa piirielintä (tai yksinkertaista piirielinten yhdistelmää), joka pelkästään toteuttaa vahvistustehtävän, "sovituspiiri" on piirielin 5 tai piirin osa impedanssien sovittamiseksi ja "tehovahvistin" sisältää nämä molemmat.

Kuva 2 esittää kaavamaisesti antenniepäsovituksen havaitsemista ja kompensointia esillä olevan keksinnön mukaisesti. Tehovahvistimeen 200 kuuluu sarjaan kytkettynä vahvistuskomponentti 201 ja sovituspiiri 202. Vahvistuskomponentin 201 tulo 10 on järjestetty vastaanottamaan radiotaajuista (RF) signaalia, ja sovituspiirin 202 lähtö on järjestetty välittämään vahvistettu RF-signaali antennille 203. Sovituspiirin 202 tehtävänä on sovittaa tehovahvistimen 200 lähtöimpedanssi antennin 203 tu-loimpedanssiin.

Järjestelyyn kuuluu mittaus- ja ohjauspiiri 204. Vahvistuskomponentin 201 ja mit-15 taus- ja ohjauspiirin 204 välisen yhteyden 211 kautta jälkimmäinen saa tietoja tietystä mitattavasta sähköisestä ilmiöstä vahvistuskomponentissa 201. Tämä mitattava sähköinen ilmiö kuvaa epäsovituksen määrää tehovahvistimen 200 ja antennin 203 välillä.

Havaitun epäsovituksen kompensoimiseksi mittaus- ja ohjauspiiriltä 204 on yhteys ·:· Ί 20 tehovahvistimeen 200. Kuvassa 2 on esitetty kaksi vaihtoehtoa, jotka eivät sulje toi-. siaan pois. Toinen niistä on yhteys 212 mittaus- ja ohjauspiiriltä 204 vahvistuskom- ponentille 201; tällaisen yhteyden käyttö edellyttää, että vahvistuskomponentilla [ '. 201 on ohjaustulo, jonka kautta on mahdollista muuttaa sitä, mistä sovituspiirin 202 . . suorittaman sovituksen jälkeen muodostuu tehovahvistimen 200 kokonaislähtöim- ’] / 25 pedanssi. Toinen mahdollisuus on yhteys 213 mittaus- ja ohjauspiiriltä 204 sovitus- *···’ piirille 202; tämä vaihtoehto on mahdollinen, jos viimemainittu on ohjattava sovi tuspiiri, jonka sovitusominaisuuksia voidaan muuttaa muuttamalla ulkoisen ohjaus-signaalin arvoa.

114057 7

Kuva 3 esittää eräitä keksinnön kannalta tärkeitä seikkoja. Voidaan olettaa, että vahvistuskomponentti 301 on kytketty vahvistamaan RF-signaalia ja ohjaamaan sen kuormaan 302. Seuraavaa selostusta varten oletetaan, että vahvistuskomponentin 301 vahvistus ja lähtöimpedanssi ovat vakioita, mutta kuorman 302 tuloimpedanssi 5 voi vaihdella. Kun kuorman 302 tuloimpedanssilla on tietty ensimmäinen arvo, vahvistuskomponentin 301 lähdön ja kuorman 302 tulon välinen impedanssisovitus on täydellinen (tai niin täydellinen kuin käytännön piireissä on mahdollista) ja jännitteen seisovan aallon suhteella VSWR vahvistuskomponentin 301 ja kuorman 302 välisessä rajapinnassa on tietty minimiarvo, joka on lähellä yhtä. Jos kuorman 302 10 tuloimpedanssi alkaa ryömiä pois tästä optimiarvosta, impedanssisovitus huononee ja VSWR alkaa kasvaa, aina teoreettiseen rajatapaukseen saakka, jossa kaikki RF-teho, jonka vahvistuskomponentti 301 yrittää siirtää kuormaan, heijastuu takaisin ja VSWR on ääretön.

Vahvistuskomponentin 301 isolaatio-ominaisuudet signaalin taaksepäin suuntautu-15 vaa etenemistä vastaan ovat tyypillisesti erittäin hyvät. Tämä merkitsee, että kuormasta 302 huonon impedanssisovituksen takia takaisin heijastuneella RF-teholla ei ole juurikaan vaikutusta mihinkään, mikä voitaisiin havaita vahvistuskomponentin 301 tulossa. Esimerkiksi vahvistuskomponentin 301 tulossa havaittu RF-huippu-jännite 311 on vain vahvistuskomponentin 301 tulotehon funktio, eikä riipu siitä, 20 miten hyvin impedanssisovitus lähdössä on onnistunut. Toisaalta VSWR:n kasvulla , t ,: on mm. se suoraan havaittavissa oleva vaikutus, että se kasvattaa RF-huippujännit- • · teen 312 ja vahvistuskomponentin 301 lähdössä esiintyvän lähtötehon suhdetta. Ot- ; ; taen huomioon oletuksen vakiovahvistuksesta, on helppo osoittaa, että tulo- ja läh- • · tö-RF-huippujännitteiden 311 ja 312 suhde on vakio ilman vaihtelevan VSWR:n ' ' 25 vaikutusta, mikä puolestaan johtuu impedanssisovituksen vaihtelusta. Näin ollen on *. : mahdollista havaita impedanssisovituksen muutoksia tarkkailemalla tulo- ja lähtö- :.,.! RF-huippuj ännitteiden 311 j a 312 suhdetta.

Kuvassa 3 esitetyn kaltainen vahvistuskomponentti 301 voi olla itsessään vahvistin ’!!! tai se voi muodostaa vain osan (yhden asteen) suuremmasta vahvistinkokonaisuu- ’; · 30 desta. Kuvassa 4 on esitetty esimerkkinä kahdesta asteesta koostuva RF-vahvistin.

Kuvan 4 vahvistimelle saapuu RF-signaali tuloon RFIN, josta on kytkentä DC-: “ erotuskondensaattorin C41 ja LC-suotimen L41-C42 kautta ensimmäisen transisto- ,Λ, rin Q43 kannalle, mikä muodostaa vahvistimen ensimmäisen asteen. Ensimmäisen ! \ transistorin Q43 kollektorilta on rinnakkais-L ja sarja-RC -tyyppinen kytkentä L42- * * 35 RC41 toisen transistorin Q46 kannalle, mikä muodostaa vahvistimen toisen asteen.

Toisen transistorin Q46 kollektorilta on kytkentä DC-erotuskondensaattorin C43 114057 8 kautta RF-lähtöön RFOUT. Ensimmäisen ja toisen asteen vahvistustransistorien Q43 ja Q46 käyttöjännitteet tulevat jännitelähteestä V43 ensimmäisen induktanssin L42 kautta ensimmäisen transistorin Q43 kollektorille ja toisen induktanssin L43 kautta toisen transistorin Q46 kollektorille. Ensimmäisen ja toisen asteen vahvistus-5 transistorien Q43 ja Q46 emitterit on kytketty maahan.

Ensimmäisen transistorin Q43 biasointia varten on jännitelähde V41, josta saadaan jännite vastuksen R41 kautta regulaattorikytkennälle R42-R43-Q41-Q42, joka ohjaa ensimmäisen transistorin Q43 kannan biasjännitettä vastuksen R44 kautta. Vastaavaan järjestelyyn toisen transistorin Q46 biasoimiseksi kuuluu jännitelähde V42, 10 vastus R45, regulaattorikytkentä R46-R47-Q44-Q45 ja vastus R48.

Kuvan 4 järjestelyssä toinen vahvistustransistori Q46 on vahvistuskomponentti, jonka isolaatio-ominaisuudet ovat tärkeitä keksinnön kannalta. Lähtöön RFOUT kytketyn kuorman impedanssin muutokset aiheuttavat havaittavissa olevia vaikutuksia toisen vahvistustransistorin Q46 kollektorilta lähtöön RFOUT kulkevassa 15 signaalilinjassa, mutta toisen vahvistustransistorin Q46 isolaatio-ominaisuuksien ansiosta näiden muutosten ei pitäisi muuttaa ensimmäiselle vahvistustransistorille Q43 näkyvää kuormaa. Mainittuja toisen vahvistustransistorin Q46 lähdössä esiintyviä vaikutuksia tulee keksinnön mukaisesti tarkkailla ja havaita vertailemalla niitä vakiovertailumittauksiin ensimmäisen vahvistustransistorin Q43 lähdössä.

20 Yleistäen voidaan sanoa, että keksinnön mukaisesti ensimmäinen tarkkailupiiri 401 . .·, on kytketty ensimmäisen vahvistustransistorin Q43 lähtöön, ja toinen tarkkailupiiri tv*t 402 on kytketty toisen vahvistustransistorin Q46 lähtöön. Ensimmäinen tarkkailu- • « · ’ piiri 401 on järjestetty muodostamaan ensimmäinen mittaussignaali 411, ja toinen [ [ tarkkailupiiri 402 on järjestetty muodostamaan toinen mittaussignaali 412. Mittaus-

• * I

y 25 signaalit kuvaavat kuormaimpedanssista riippuvia ilmiöitä. Ensimmäisen ja toisen mittaussignaalin 411 ja 412 vertailu paljastaa lähtöön RFOUT kytketyn kuorman impedanssin muutokset ja siten kertoo myös mahdollisesta kuormaimpedanssin epä-,,; | * sovituksesta.

• »

Kaksiasteisessa vahvistimessa ensimmäistä astetta (transistori Q43 kuvassa 4) ia ‘ · * * 30 toista astetta (transistori Q46 kuvassa 4) kutsutaan yleisesti ohjainasteeksi ja pää- teasteeksi. Koska vertailu tapahtuu ohjainasteen kuormaelektrodin ja pääteasteen . v. kuormaelektrodin välillä ja koska nämä kaksi astetta sijaitsevat hyvin lähellä toisi- , · /: aan mikropiirissä ja niillä on yhteinen syöttöjännite ja identtiset biasointikytkennät, • *» mittauksesta voidaan eliminoida monia mahdollisia virhelähteitä kuten lämpötila-35 ryömintä ja syöttöjännitteen vaihtelut: kuormaimpedanssin muutokset ja sen suora- 9 114057 naiset seurannaisilmiöt ovat pääasialliset syyt signaalien 411 ja 412 vertailussa havaittuihin eroihin.

Keksinnön kannalta ei sinänsä ole juurikaan merkitystä, mistä kohtaa tehovahvistin-ta se vertailukohta eli referenssi valitaan, johon lähdössä havaittuja ominaisuuksia 5 verrataan. Tehovahvistimella voi olla useampia kuin kaksi astetta; GSM- ja EDGE-päätelaitteissa (GSM = Global System for Mobile telecommunications; EDGE = Enhanced Datarates for GSM Evolution) onkin yleistä käyttää kolmiasteisia teho-vahvistimia, eikä useamman kuin kolmen asteen käyttökään ole mitenkään epätavallista. Kunhan referenssi vain otetaan samasta vahvistinketjusta, ei ole merkitystä 10 kuinka monta vahvistinastetta referenssipisteen ja lähdön välissä on.

Eräs suure, joka on helposti käytettävissä mittaukseen vahvistustransistorin lähdössä ja riippuu kuormaimpedanssin sovituksesta edellä esitetyllä tavalla, on RF-huippu-jännite, jolloin ensimmäinen ja toinen tarkkailupiiri 401 ja 402 ovat tyypillisesti RF-huippujänniteilmaisimia ja ensimmäinen ja toinen mittaussignaali 411 ja 412 ku-15 vaavat havaittuja RF-huippujännitteitä. Kuvassa 5 on esitetty esimerkkinä yksinkertainen RF-huippujännitteen ilmaisin, jota voidaan käyttää tarkkailupiirinä. Kuvassa 5 esitetty piiri on yksinkertainen puoliaaltotasasuuntaaja, johon kuuluu myötäsuun-taan biasoitu diodi D51, joka kytketty tuloporttiin P51 ja maadoitusporttiin P52 RC-tyyppisten liitäntöjen RC51 ja RC52 kautta. Diodin D51 biasointia varten on ideaa-20 linen bias-piiri, jota esittää jännitelähde V51, joka on kytketty diodin D51 anodille ‘: ‘ : kelan L51 kautta. Diodin D51 katodin ja maadoitusportin P52 väliin on kytketty re- : γ sistiivinen jännitteenjakajapiiri R51-R52 siten, että vastusten R51 ja R52 välistä on : Y: kytkentä lähtöporttiin P5 3.

[ ’ Kuvan 5 mukaisen RF-huippujänniteilmaisimen käyttäminen kuvassa 4 esitettynä *; : 25 ensimmäisenä tarkkailupiirinä 401 merkitsee, että tuloportti P51 on kytketty ensim- mäisen vahvistustransistorin Q43 kollektorille, maadoitusportti P52 on kytketty ensimmäisen vahvistustransistorin Q43 emitterille ja ensimmäinen mittaussignaali 411 ., Y saadaan lähtöportista P53. Vastaavasti, kuvan 5 mukaisen RF-huippujänniteilmaisi- : men käyttäminen kuvan 4 mukaisena toisena tarkkailupiirinä 402 merkitsee, että tu- Y ; 30 loportti P51 on kytketty toisen vahvistustransistorin Q46 kollektorille, maadoitus- ... portti P52 on kytketty toisen vahvistustransistorin Q46 emitterille ja toinen mittaus- *; · ’ signaali 412 saadaan lähtöportista P5 3.

; Huippujänniteilmaisin ei ole ainoa mahdollinen ilmaisinjärjestely. Kuvan 5 mukai- * »» sen huippujänniteilmaisimen asemesta voitaisiin käyttää huippuvirranilmaisinta. 35 Alan ammattilaiset tuntevat monia erilaisia rakenteellisia ja toiminnallisia vaihtoeh- 114057 10 toja huippuvirranilmaisimen, samoin kuin huippujänniteilmaisimenkin, toteuttamiseksi.

Edellä jo mainittiin, miten antenniepäsovituksen (tai yleisemmin kuormaepäsovi-tuksen) havaitseminen ja toisaalta havaitun epäsovituksen kompensointi ovat toisis-5 taan erillisiä ongelmia siinä mielessä, että huolimatta siitä, mikä menetelmä valitaan toisen ratkaisemiseksi, toisen ratkaisemiseen jää yleensä useita erilaisia vaihtoehtoisia tapoja. Tarkastellaan esimerkin vuoksi eräitä menetelmiä kuvan 3 periaatteen mukaisesti havaitun epäsovituksen kompensoimiseksi. Kompensointikytkentää suunniteltaessa voidaan pyrkiä enemmän tai vähemmän portaattomasti täydelliseen 10 impedanssisovitukseen kaikissa kuviteltavissa olevissa tilanteissa tai käyttämään kytkettäviä järjestelyjä, joiden avulla tehovahvistimen lähtöimpedanssi asetetaan joukosta arvoja sellaiseen, joka on lähinnä täydellistä sovitusta.

Kuvassa 6 on esitetty eräs esimerkki ohjattavasta sovituspiiristä. Tehovahvistimen lähtö on kytketty ensimmäiseen porttiin P61, josta on kahden kelan L61 ja L62 15 muodostama sarjakytkentä toiseen porttiin P62, joka on tarkoitettu kytkettäväksi kuormaan, esimerkiksi antenniin. Kelojen L61 ja L62 välistä on kytkentä maahan kapasitanssin C61 kautta. Toisen kelan L62 ja toisen portin P62 välistä on ohjaus-kytkentä maahan diodin D61 ja kapasitanssin C62 kautta. Ohjausportista P63 tulee ohjauskytkentä kelan L63 kautta diodin D61 katodille. Joko ensimmäinen portti P61 20 tai toinen portti P62 on kytketty positiiviseen syöttöjännitteeseen (ei esitetty kuvas-sa6).

• · >

Kuvan 6 mukaisen kytkennän suorittaman impedanssisovituksen kannalta tärkeät ’ ’, komponentit ovat kelat L61 ja L62 sekä kapasitanssit C61 ja C62. Kapasitanssin | C62 vaikutus on säädettävä: ohjausportin P63 ja kelan L63 kautta tuleva biasvirta ; 25 määrää, "näkyykö" kapasitanssi C62 pääsignaalilinjalle P61-L61-L62-P62 vai ei, ja *.·. jos näkyy, missä määrin. On huomattava, että biasointijärjestelyn, jota ei ole esitetty kuvassa, toiminnasta riippuen diodi D61 voi toimia joko on/off-kytkimenä tai jat-kuvasäätöisenä säätimenä. Diodi voidaan korvata MEMS-kytkimellä (MicroElect-roMechanical System), mikäli halutaan on/off-toimintoa. On myös olemassa jatku-| . 30 vasäätöisiä MEMS-komponentteja, kuten viritettäviä MEMS-kondensaattoreita.

... Diodin D61 ja kapasitanssin C62 asemesta voidaan käyttää viritettävää MEMS- ‘ ’ kondensaattoria tai muuta jatkuvasäätöistä MEMS-komponenttia.

Täysin erilainen lähestymistapa epäsovituksen kompensointiongelman ratkaisemiseksi on käyttää tehovahvistimen vahvistuskomponenttien ohjattavaa biasointia. 35 Ohjattavia biasointijärjestelyjä tunnetaan tekniikan tason ratkaisuista, joissa niitä on 114057 11 käytetty erilaisiin tarkoituksiin kuten lineaarisuuden parantamiseksi. Kuvassa 7 on esitetty esimerkkinä patenttijulkaisusta US 5 493 255 tunnettu ohjattava biasointi-järjestely. Tässä esimerkkitapauksessa on esitetty vain yksi vahvistuskomponentti 701. Se on järjestetty vastaanottamaan RF-tulosignaali tuloportin P72 kautta ja 5 antamaan vahvistettu RF-lähtösignaali lähtöportista P73. Vahvistuskomponentin 701 käyttöjännite johdetaan positiivisesta ja negatiivisesta syöttöjännitteestä +Vbat ja -Vg. Vahvistuskomponentin 701 biasjännitteen muodostamiseksi ja ylläpitämiseksi esimerkkikytkennässä on biasointipiiri 702, jonka toimintaan keskeisesti vaikuttaa ohjattava virtageneraattoripiiri 703. Tämän järjestelyn alkuperäisenä tarkoi-10 tuksena oli ohjata vahvistuskomponentin biasointia hetkellisesti vaadittavan lähtö-tehotason mukaisesti; ohjausporttiin P71 tuodun ohjausjännitteen arvo tarkoin regu-loidun referenssijännitteen Vreg suhteen säätää ohjattavalta virtageneraattoripiiriltä 703 biasointipiirille 702 kulkevaa virtaa, jolloin vahvistuskomponentin 701 bias-jännite vaihtelee ohjatusti.

15 Kuvassa 8 on esitetty eräs toinen entuudestaan tunnettu sovellus vahvistuskomponentin biasoimiseksi ohjattavasti. Tätä järjestelyä on selostettu patenttijulkaisussa EP 0 883 241 AI, ja se liittyy tehovahvistimen lähtöimpedanssin muuttamiseen bia-soimalla vahvistuskomponenttia 801, esimerkiksi HBT-transistoria (Heterojunction Bipolar Transistor). Vahvistimen RF-tulo RFin on kytketty transistorin kantaan sta-20 bilointivastuksen R_STAB kautta. Vahvistimen käyttöjännite saadaan transistorin , 801 kollektorille positiivisesta jännitteestä Vcc värähtelyjä vaimentavan induktans- lit) sin 802 kautta. Ohjattava biasointipiiri 803 antaa biasjännitteen transistorin 801 ' kannalle virrantasausvastuksen R_BALLAST kautta. Transistorin 17 emitteri on :.:.; kytketty maahan takaisinkytkentävastuksen R_FEEDB ACK kautta.

.·. : 25 Mitä tulee valittuun havaitun kuormaimpedanssin epäsovituksen kompensointime- ,·> [ netelmään, on myös mahdollista yhdistellä erilaisia perustekniikoita: voidaan esi merkiksi käyttää sekä ohjattavaa impedanssisovituspiiriä, kuten kuvassa 6 esitettyä, . että kuvissa 7 ja 8 esitetyn kaltaista ohjattavaa biasointijärjestelyä.

: ' Kaikki kuvissa 4-8 esitetyt komponentit, joiden tarkoitus on kuormaimpedanssin t>|>: 30 epäsovituksen havaitseminen ja kompensointi, ovat helposti integroitavissa, minkä ... ansiosta keksintö mahdollistaa ei pelkästään koko epäsovituksen havaitsemistoi- *·;*’ minnan integroinnin vaan myös dynaamisesti ohjatun epäsovituksen kompensointi- :, ·’ t: toiminnan integroinnin yhdelle mikrosirulle itse tehovahvistimen kanssa. Tämä on huomattava etu tekniikan tason ratkaisuihin nähden, joissa ainakin epäsovituksen 35 havaitseminen edellytti erilliskomponentteja.

114057 12

Niiden piirien, jotka vain tarkkailevat kuormaimpedanssin epäsovituksen vaikutuksia vahvistimella, ja piirien, jotka toteuttavat kompensoinnin dynaamisesti ohjatulla tavalla, välissä tarvitaan jokin päätöksentekojärjestely. Sen toteuttamiseen on olemassa kolme perustekniikkaa, joita esittävät kuvat 9a, 9b ja 9c. Kuvan 9a tapauk-5 sessa integroituun tehovahvistinmikropiiriin 901 kuuluu integroitu päätöksenteko-piiri 902, joka on järjestetty ottamaan vastaan syöttöinään tarkkailupiirien tuottamat signaalit, muodostamaan tiettyä logiikkaa vastaava päätös, jonka mukaan havaittua epäsovitusta on kompensoitava ja lähettämään dynaamisesti ohjatulle impedans-sisovitusjärjestelylle päätöksen mukainen lähtösignaali, joka on järjestetty ohjaa-10 maan kyseinen dynaamisesti ohjattu impedanssisovitusjärjestely kompensoimaan havaittua impedanssiepäsovitusta. Alan ammattilainen pystyy vaivattomasti toteuttamaan sopivan päätöksentekolaitteiston esimerkiksi vertailijoiden ja operaatiovahvistimien avulla.

Kuva 9b esittää tapausta, jossa tehovahvistinsirulle 911 ei kuulu päätöksentekopii-15 riä, vaan sen asemesta järjestelyssä on erillinen piirijärjestely 912, joka sisältää de-dikoidun laitteiston ja mahdollisesti myös ohjelmiston päätöksentekoa varten. Dedi-koitu päätös- ja ohjauslohko 912 saattaa toiminnallisesti olla osa kuvan 9a järjestelyn 902 kaltaista laitteistokytkentää, tai siihen voi kuulua ohjelmoitavia osia, jolloin tarvitaan myös ohjausohjelma. Alan ammattilainen pystyy rakentamaan tällaisen 20 dedikoidun laitteisto- ja (mahdollisesti) ohjelmistolohkon 912 toteuttamaan edellä esitetyt päätöksenteko- ja ohjaustoiminnot.

: j Kuva 9c esittää kolmatta mahdollisuutta, jossa päätöksenteko- ja ohjaustoiminto : V: impedanssiepäsovituksen havaitsemista ja kompensointia varten on toteutettu täysin «: i ohjelmallisesti. Kytkentä tehovahvistimelta 921 välittää tarkkailupiirien muodosta- .'. : 25 mat signaalit prosessorin 922 tuloon, joka prosessori on järjestetty suorittamaan tiet- ,· , ty osa päätöksenteko-ohjelmistosta 923 ja muodostamaan ohjelmiston tekemän pää töksen mukainen ohjaussignaali. Ohjaussignaali on kytketty prosessorin 922 lähdöstä dynaamisesti ohjattuun impedanssisovitusjärjestelyyn.

Kuvassa 10 on esitetty kaavamaisesti keksinnön erään suoritusmuodon mukaisen 30 kannettavan radiolaitteen tiettyjä osia. Antenni 1001 on kytketty dupleksointilohkon ... 1002 kautta vastaanotinlohkolle 1003 ja lähetinlohkolle 1004. Hyötykuormadatan nieluna vastaanotinlohkolta 1003 ja hyötykuormadatan lähteenä lähetinlohkolle :.:.: 1004 toimii kantataajuuslohko 1005, joka puolestaan on kytketty käyttöliittymäloh- : 1.: koon 1006 ihmis- tai elektronisen käyttäjän kanssa kommunikointia varten. Ohjaus- 35 lohko 1007 vastaanottaa ohjaustietoja vastaanotinlohkolta 1003 ja lähettää ohjaustietoja lähetinlohkon 1004 kautta. Lisäksi ohjauslohko 1007 ohjaa lohkojen 1003, 114057 13 1004 ja 1005 toimintaa. Monissa kannettavissa radiolaitteissa dupleksointilohkon 1002 ja yhden antennin 1001 muodostama järjestely on korvattu kahdella erillisellä antennilla, joista toista käytetään lähettämiseen ja toista vastaanottoon. Esillä olevaa keksintöä voidaan soveltaa antenniratkaisusta riippumatta, sillä dupleksointilohkon 5 kanssakin muuttuvan antennikuorman vaikutukset etenevät yleensä duplekserin läpi lähetinlohkon 1004 lähtöporttiin.

Keksinnön suoritusmuodoissa, joissa tähdätään täydelliseen integrointiin (kuva 9a) tai joissa päätöksenteko toteutetaan tehovahvistimen ulkopuolisessa dedikoidussa laitteistossa (kuva 9b), koko keksintö toteutetaan lähetinlohkossa 1004. Jos valitaan 10 kuvan 9c mukainen järjestely, prosessori 922 voi hyvin olla osa ohjauslohkoa 1007.

Tarkastellaan lopuksi kuorman epäsovituksen havaitsemisen mahdollista käyttöä lähettimen lähtötehon ilmaisuun kannettavassa radiolaitteessa. Joissakin tunnetuissa radiolaitteissa lähtötehoa ilmaistaan ottamalla näyte eteenpäin suuntautuvasta tehosta ennen tehovahvistimen ja antennin välissä sijaitsevaa isolaattoria, so. yhä turval-15 lisessa 50 ohmin ympäristössä. Isolaattorille menevä teho joko säteilee antennin kautta ilmaan tai heijastuu takaisin ja absorboituu isolaattorin vastukseen. Säteillyn ja absorboidun tehon suhde riippuu virranheijastuskertoimesta, joka puolestaan on antennin tuloimpedanssin funktio. Niinpä tällaisessa puhelimessa ei ole mahdollista varsinaisesti tietää, kuinka paljon tehoa lähtee ulos antennista; näytteenotto kertoo 20 vain, kuinka paljon tehoa tehovahvistin tuottaa. Tällaisen tehoilmaisun päätarkoitus : puhelimessa on estää tehovahvistimen saturaatio ja ilmaista lähetetty teho vain osa- : : puilleen.

' ‘. Tällaisessa järjestelyssä edellä selostettu kuorman epäsovituksen ilmaisin on käytet- . , tävissä perinteisenä tehoilmaisimena, jos siihen sisältyy RF-huippujännitteen il- / 25 maisimia, koska jännitteen ja tehon suhde on vakio turvallisessa 50 ohmin (tai jon- ’··· kin muun vakioimpedanssiarvon) ympäristössä. Isolaattorin vuoksi on kuitenkin mahdotonta yksikäsitteisesti suhteuttaa ilmaistua RF-tehoa varsinaisesti ilmaan sä-..; j ’ teiltyyn RF-tehoon. Radiolaitteessa, jossa ei ole isolaattoria, tehovahvistimen läh- dössä ilmaistu epäsovituksen määrä kertoo tärkeää tietoa tehovahvistimen alkupe-,.',; 30 räisen lähtötehon ja lopulta ilmaan säteillyn tehon erosta.

Kuva 11 esittää järjestelyä, jossa keksinnön mukaista kuorman epäsovituksen ha-. y. vaitsemisen periaatetta ei käytetä kompensoimaan varsinaista epäsovitusta vaan an- ; tennin epäsovituksesta johtuvaa säteilytehohäviötä. Tehovahvistin 1101 on järjestet ty antamaan vahvistettu lähetyssignaali antennille (ei esitetty kuvassa). Tehovahvis-35 timeen 1101 kuuluu esillä olevan keksinnön mukainen kuorman epäsovituksen il- 114057 14 maisujärjestely, joka on järjestetty muodostamaan epäsovituksen ilmaisutieto ja välittämään se päätöksentekojärjestelylle 1102. Päätöksentekojärjestelyn 1102 sijainnilla tai käytännön toteutuksella ei ole oleellista merkitystä keksinnön kannalta.

Epäsovituksen ilmaisutiedon lisäksi päätöksentekojärjestely 1102 on järjestetty vas-5 taanottamaan tieto sallitusta ja/tai halutusta säteilytehoarvosta. Monissa solukkora-diojärjestelmissä suurin sallittu säteilyteho on solukohtainen parametri, jonka matkaviestin vastaanottaa yleislähetystietona solukkoradiojärjestelmän tukiasemalta tai radioverkko-ohjaimelta. Päätöksentekojärjestelyn 1102 käytettävissä on taulukko 1103 vastaanotetun, sallittua ja/tai haluttua säteilytehoarvoa koskevan tiedon muun-10 tamiseksi tehovahvistimelle 1101 lähetettäväksi tehonsäätöarvoksi. Taulukon 1103 arvot on valittu olettaen, että impedanssisovitus tehovahvistimen 1101 ja antennin välisessä liitännässä on normaali.

Esillä olevan keksinnön etujen hyödyntämiseksi päätöksentekojärjestelyyn 1102 kuuluu myös korjauksenlaskenta-algoritmi 1104 taulukosta luetun tehonsäätöarvon 15 sovittamiseksi vallitsevaan impedanssin epäsovitustilaan. Jos epäsovituksen ilmaisutieto esimerkiksi kertoo epäsovituksesta, jonka seurauksena heijastushäviö anten-niportissa on X desibeliä, jossa X on reaaliluku, korjauksenlaskenta-algoritmi 1104 on järjestetty korjaamaan taulukosta luettua tehonsäätöarvoa määrällä, joka vastaa X desibelin lisäystä tehovahvistimen lähtötehoon.

20 Keksintöä voidaan myös soveltaa samanaikaisesti kuvan 11 mukaiseen tehonsää-. töön ja kuvan 2 periaatteen mukaiseen varsinaiseen epäsovituksen kompensointiin.

I t i #Tällainen yhdistetty menetelmä on edullinen esimerkiksi tilanteessa, jossa dynaami-• · » ’ sesti ohjattu impedanssisovitusjärjestely voi vain valita tehovahvistimen lähtöimpe- danssin arvoksi jonkin yhden arvon hyvin pienestä arvojen joukosta, jolloin se vain ’· : 25 erittäin harvoin voi täydellisesti korjata todellisen kuormaimpedanssin epäsovituk- '...' sen. Jäljelle jäävän epäsovituksen lähetystehoa heikentävää vaikutusta voitaisiin sit ten kompensoida lisäämällä tehovahvistimen lähtötehoa kuvan 11 esittämän periaat-teen mukaisesti.

• » • »

Kuvassa 12 on esitetty keksinnön eräitä menetelmäaspekteja. Vaiheet 1201 ja 1202 30 vastaavat mitattavan sähköisen ilmiön tarkkailua ennen ja jälkeen vahvistuskom- • * * ponentin, missä sanat "ennen" ja "jälkeen" viittaavat sijaintiin lähetettävän radiotaa-. ·. -. juussignaalin lähetyssuunnan suhteen. Vaihe 1203 vastaa tietyn mittaussignaaliparin _ ^ ; käsittelyä sen määrittämiseksi, kertovatko kyseiset mittaussignaalit epäsovituksesta.

Jos käsitellään RF-huippujännitearvoja, vaiheessa 1203 lasketaan niiden suhde, jon-35 ka pitäisi olla vakio ilman kuormaimpedanssin epäsovitusta. Vaiheessa 1204 teh- 114057 15 dään päätös, onko vaiheessa 1203 saatu arvo (esimerkiksi RF-huippujännitearvo) sellaisissa rajoissa, että se ei tarkoita epäsovitusta. Positiivinen vastaus johtaa vaiheeseen 1205, mikä merkitsee, ettei epäsovitusta ole eikä lisätoimenpiteitä tarvita. Negatiivinen vastaus vaiheessa 1204 merkitsee epäsovitusta vaiheen 1206 mukai-5 sesti.

Kuvan 12 alaosassa on esitetty kaksi tapaa reagoida havaittuun epäsovitukseen. Nämä eivät ole toisensa poissulkevia vaihtoehtoja, vaan jompaakumpaa tai molempia voidaan käyttää. Vaiheessa 1211 määritellään ja muodostetaan sopiva korjaus-signaali, jota sitten käytetään dynaamisesti ohjattavassa impedanssisovitusjärjeste-10 lyssä vaiheessa 1212. Viimemainittu voi olla mikä tahansa edellä selostetuista vaihtoehtoisista menetelmistä, so. ohjattavan impedanssisovituspiirin ohjaaminen ja/tai ohjattavan biasoinnin käyttö halutun sovitustuloksen saavuttamiseksi. Toisessa mahdollisessa toimintatavassa haetaan vaiheessa 1221 haluttu lähetystehoarvo eli ilmaan tai kaapeliin lähetettävä teho. Saatu arvo muutetaan tehonsäätöarvoksi vai-15 heessa 1222, ja tuota arvoa korjataan epäsovituksesta riippuvalla korjauskertoimella vaiheessa 1223. Vaiheiden 1222 ja 1223 keskinäistä järjestystä voidaan vaihtaa, jos korjauskertoimet ilmoitetaan haluttuina tehotasoina, eikä korjauksina tehonsäätöar-voihin. Korjattua tehonsäätöarvoa käytetään tehovahvistimen lähtötehon säätöön vaiheessa 1224.

20 • 1 t I · • * f t »

Claims (24)

1. Järjestely impedanssiepäsovituksen havaitsemiseksi radiotaajuusvahvistimen (200, 901, 911, 921, 1101) lähdön ja radiotaajuusvahvistimen lähtöön kytketyn kuorman (203, 302) tulon välillä, johon radiotaajuusvahvistimeen kuuluu vahvis- 5 tuskomponentti (201, 301, Q46, 701, 801), tunnettu siitä, että järjestelyyn kuuluu: - ensimmäiset tarkkailuvälineet (401), jotka on järjestetty tarkkailemaan mitattavaa sähköistä ilmiötä (311) vahvistuskomponentin (201, 301, Q46, 701, 801) kuormaan (203, 302) nähden vastakkaisella puolella ja muodostamaan ensimmäinen mittaussignaali (411), 10. toiset tarkkailuvälineet (402), jotka on järjestetty tarkkailemaan mitattavaa säh köistä ilmiötä (312) vahvistuskomponentin (201, 301, Q46, 701, 801) ja kuorman (203, 302) välissä ja muodostamaan toinen mittaussignaali (412), ja - päätöksentekovälineet (204, 902, 912, 923, 1102), jotka on järjestetty vastaanottamaan mainittu ensimmäinen (411) ja toinen (412) mittaussignaali ja tekemään 15 päätös siitä, merkitsevätkö mainitut ensimmäinen ja toinen mittaussignaali yhdessä impedanssiepäsovitusta.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että mainitut ensimmäiset tarkkailuvälineet (401) ja mainitut toiset tarkkailuvälineet (402) ovat RF-huippujänniteilmaisimia, jotka on järjestetty tarkkailemaan RF-huippujännitettä ja 20 muodostamaan havaittua RF-huippujännitettä kuvaavat signaalit. • li.» ...

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että mainitut pää- • ! I . v. töksentekovälineet (204, 902, 912, 923, 1102) on järjestetty vertaamaan mainittujen ] . ensimmäisen (411) ja toisen (412) mittaussignaalin suhdetta tiettyyn vakioon ja rea- , [ goimaan mainittujen ensimmäisen ja toisen mittaussignaalin mainitusta vakiosta • · » 25 eroavaan suhteeseen päättämällä, että mainitut ensimmäinen ja toinen mittaussig- • · * * ‘ naali yhdessä ilmaisevat impedanssiepäsovitusta.

4. Patenttivaatimuksen 2 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että mainitut en-. · . simmäiset tarkkailuvälineet (401) ja mainitut toiset tarkkailuvälineet (402) ovat ’ · ( puoliaaltotasasuuntaajia. i I * * » • » ; ‘ ’ ‘: 30

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että mainitut ensim- ,·, mäiset tarkkailuvälineet (401) ja mainitut toiset tarkkailuvälineet (402) ovat RF- '; ’ ' huippuvirtailmaisimia, jotka on järjestetty tarkkailemaan RF-huippuvirtaa ja muo- i » » ‘: dostamaan havaittua RF-huippuvirtaa kuvaavat signaalit. 114057

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että: - radiotaajuusvahvistimeen kuuluu vahvistuskomponentteja (Q43, Q46), jotka muodostavat vahvistinasteketjun, jonka vahvistinasteista yksi (Q46) on pääteaste ja joka on kytketty radiotaajuusvahvistimen tulon ja lähdön väliin, 5. mainitut ensimmäiset tarkkailu välineet (401) on järjestetty tarkkailemaan mitatta vaa sähköistä ilmiötä radiotaajuusvahvistimen mainitun tulon ja mainitun pääteas-teen välissä, ja - mainitut toiset tarkkailu välineet (402) on järjestetty tarkkailemaan mitattavaa sähköistä ilmiötä mainitun pääteasteen ja radiotaajuusvahvistimen mainitun lähdön vä-

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että: - radiotaajuusvahvistimeen kuuluu kaksi vahvistuskomponenttia (Q43, Q46), joista yksi (Q43) on ohjainaste ja toinen (Q46) pääteaste, - mainitut ensimmäiset tarkkailuvälineet (401) on järjestetty tarkkailemaan mitatta-15 vaa sähköistä ilmiötä mainitun ohjainasteen (Q43) ja mainitun pääteasteen (Q46) välissä, ja - mainitut toiset tarkkailuvälineet (402) on järjestetty tarkkailemaan mitattavaa sähköistä ilmiötä mainitun pääteasteen (Q46) ja radiotaajuusvahvistimen lähdön välissä.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että: * -siihen kuuluu dynaamisesti ohjattavat impedanssisovitusvälineet (202) mainitun » •.; _: pääteasteen (Q46) ja radiotaajuusvahvistimen mainitun lähdön välissä, ja -mainitut päätöksentekovälineet (204, 902, 912, 923, 1102) on järjestetty ohjaa-·:*·· maan mainittuja dynaamisesti ohjattavia impedanssisovitusvälineitä (202) niin, että : 25 ohjauksen seurauksena mainitut dynaamisesti ohjattavat impedanssisovitusvälineet . · · *, (202) pienentävät impedanssiepäsovitusta.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että mainittuihin dynaamisesti ohjattaviin impedanssisovitusvälineisiin kuuluu: : - signaalitie (P61, L61, L62, P62) signaalin välittämiseksi radiotaajuusvahvistimelta ., *, j 30 kuormaan, .,, - mainitun signaalitien ja maapotentiaalin väliin kytketty kapasitanssi (C62), ja T -ohjattava kytkin (D61), joka on järjestetty selektiivisesti muodostamaan yhteys :. ·', · mainitulta signaalitieltä mainitun kapasitanssin kautta maapotentiaaliin; : ’ . i missä mainitut päätöksentekovälineet on järjestetty ohjaamaan mainittua ohjattavaa 35 kytkintä (D61). Ιο 114057

10. Patenttivaatimuksen 7 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että: - siihen kuuluu dynaamisesti ohjattava biasointijärjestely (702, 703, 803), joka on järjestetty ohjaamaan mainitun pääteasteen (701, 801) biasointia, ja - mainitut päätöksentekovälineet on järjestetty ohjaamaan mainittua dynaamisesti 5 ohjattavaa biasointijärjestelyä (702, 703, 803) niin, että ohjauksen seurauksena mainitun pääteasteen (701, 801) biasoinnin muuttaminen pienentää impedanssiepäsovi-tusta.

10 Iissä.

11. Patenttivaatimuksen 1 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että: -siihen kuuluu lähetystehon säätövälineet (1102) radiotaajuusvahvistimen (1101) 10 RF-lähtötehon tason säätämiseksi, - mainitut päätöksentekovälineet (1102) on järjestetty tiedottamaan mainituille lähetystehon säätövälineille (1102) päätöksentekovälineiden tekemästä päätöksestä, että mainitut ensimmäinen ja toinen mittaussignaali yhdessä kertovat impedanssin epä-sovituksesta, ja 15. mainitut lähetystehon säätövälineet (1102) on järjestetty vasteena saamaansa täl laiseen tietoon muuttamaan radiotaajuusvahvistimen (1101) RF-lähtötehon tasoa.

12. Matkaviestin, johon kuuluu: - lähetinlohko (1004), - lähetinlohkossa (1004) radiotaajuusvahvistin, jolla on vahvistuskomponentti (201, 20 301, Q46, 701, 801) ja lähtöportti, ja ‘: ‘ - radiotaajuusvahvistimen lähtöporttiin kytketty antenni (1001); ::: tunnettu siitä, että antennin (1001) ja radiotaajuusvahvistimen lähtöportin välisen : V: impedanssiepäsovituksen havaitsemiseksi siihen kuuluu: ;· · - ensimmäiset tarkkailuvälineet (401), jotka on järjestetty tarkkailemaan mitattavaa .·. : 25 sähköistä ilmiötä (311) vahvistuskomponentin (201, 301, Q46, 701, 801) antenniin (1001) nähden vastakkaisella puolella ja muodostamaan ensimmäinen mittaussignaali (411), - toiset tarkkailuvälineet (402), jotka on järjestetty tarkkailemaan mitattavaa säh- ·; köistä ilmiötä (312) vahvistuskomponentin (201, 301, Q46, 701, 801) ja antennin * » *;·' 30 (1001) välissä ja muodostamaan toinen mittaussignaali (412), ja ·:··· -päätöksentekovälineet (204, 902, 912, 923, 1102), jotka on järjestetty vastaanot- tamaan mainittu ensimmäinen (411) ja toinen (412) mittaussignaali ja tekemään päätös siitä, ilmaisevätkö mainitut ensimmäinen ja toinen mittaussignaali yhdessä ';' · ’ impedanssiepäsovitusta.

13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen matkaviestin, tunnettu siitä, että mainitut päätöksentekovälineet (204, 902, 912, 923, 1102) sijaitsevat lähetinlohkossa (1004). 114057

14. Patenttivaatimuksen 13 mukainen matkaviestin, tunnettu siitä, että lähetin-lohkoon (1004) kuuluu integroitu tehovahvistinpiiri (901), joka sisältää mainitut ensimmäiset tarkkailuvälineet, mainitut toiset tarkkailuvälineet ja mainitut päätöksen-tekovälineet (902).

15. Patenttivaatimuksen 13 mukainen matkaviestin, tunnettu siitä, että lähetin- lohkoon (1004) kuuluu tehovahvistinpiiri (911), joka sisältää mainitut ensimmäiset tarkkailuvälineet ja mainitut toiset tarkkailuvälineet, ja lisäksi lähetinlohkoon (1004) kuuluvat mainitut päätöksentekovälineet (912) tehovahvistinpiiristä (911) erillisessä piirissä.

16. Patenttivaatimuksen 12 mukainen matkaviestin, tunnettu siitä, että lähetin- lohkon (1004) lisäksi siihen kuuluu erillinen ohjauslohko (1007) niin, että mainitut ensimmäiset tarkkailuvälineet ja mainitut toiset tarkkailuvälineet sijaitsevat lähetin-lohkossa (1004) ja mainitut päätöksentekovälineet (923) sijaitsevat mainitussa ohja-uslohkossa (1007).

16 114057

17. Patenttivaatimuksen 12 mukainen matkaviestin, tunnettu siitä, että: - matkaviestimeen kuuluu lähetystehon säätövälineet (1102) lähetinlohkolta (1004) antennille (1001) lähtevän RF-tehon tason säätämiseksi, - mainitut päätöksentekovälineet (204, 902, 912, 923, 1102) on järjestetty tiedottamaan mainituille lähetystehon säätövälineille (1102) päätöksentekovälineiden te- : 20 kemästä päätöksestä, että mainitut ensimmäinen ja toinen mittaussignaali yhdessä ... kertovat impedanssiepäsovituksesta, ja . - mainitut lähetystehon säätövälineet (1102) on järjestetty vasteena saamaansa täi- • · 1 [ . laiseen tietoon muuttamaan lähetinlohkolta (1004) lähtevän RF-tehon tasoa. :.1·

18. Patenttivaatimuksen 17 mukainen matkaviestin, tunnettu siitä, että mainitut 25 lähetystehon säätövälineet (1102) on järjestetty vastaanottamaan tehonsäätökomen-to solukkoradiojärjestelmältä ja valitsemaan menetelmä tehonsäätökomennon toi-. . meenpanemiseksi riippuen siitä, ovatko päätöksentekovälineet päättäneet, että mai- . 1 1 1, nitut ensimmäinen ja toinen mittaussignaali yhdessä kertovat impedanssiepäsovi- ’ ·' tuksesta.

19. Menetelmä radiotaajuus vahvistimen lähdön ja radiotaajuusvahvistimen läh- » » ♦ .·. töön kytketyn kuorman tulon välisen impedanssiepäsovituksen havaitsemiseksi, '; 1 \ tunnettu siitä, että siihen kuuluvat vaiheet, joissa: I · t » · 114057 -tarkkaillaan (1201) mitattavaa sähköistä ilmiötä radiotaajuusvahvistimen vahvis-tuskomponentin kuormaan nähden vastakkaisella puolella ja muodostetaan ensimmäinen mittaussignaali, - tarkkaillaan (1202) mitattavaa sähköistä ilmiötä radiotaajuusvahvistimen mainitun 5 vahvistuskomponentin ja kuorman välissä ja muodostetaan toinen mittaussignaali, ja - tehdään päätös (1203, 1204) siitä, ilmaisevätkö mainitut ensimmäinen ja toinen mittaussignaali yhdessä impedanssiepäsovitusta.

20. Patenttivaatimuksen 19 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että: 10 -vaiheissa, jossa tarkkaillaan (1201, 1202) mitattavaa sähköistä ilmiötä, tarkkaillaan RF-huippujännitettä, ja - vaiheeseen, jossa päätetään, ilmaisevätkö mainitut ensimmäinen ja toinen mittaussignaali yhdessä impedanssiepäsovitusta, kuuluvat alivaiheet, joissa: - lasketaan mainittujen ensimmäisen ja toisen mittaussignaalin suhde (1203); 15. verrataan (1204) mainittua suhdetta tiettyyn vakioon, ja - siinä tapauksessa, että mainittu vertailu osoittaa mainitun suhteen eroavan mainitusta vakiosta määrällä, joka on suurempi kuin tietty kynnysarvo, päätetään, että mainitut ensimmäinen ja toinen mittaussignaali yhdessä ilmaisevat impedanssiepäsovitusta.

21. Patenttivaatimuksen 19 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että: : - vaiheissa, joissa tarkkaillaan (1201, 1202) mitattavaa sähköistä ilmiötä, tarkkail- : : : laan RF-huippuvirtaa.

22. Patenttivaatimuksen 19 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että havaitun . j impedanssiepäsovituksen kompensoimiseksi siihen kuuluvat lisäksi vaiheet, joissa: ; y 25 -muodostetaan (1211) korjaussignaali vasteena päätökseen, että mainitut ensim-." mäinen ja toinen mittaussignaali yhdessä ilmaisevat impedanssiepäsovitusta, ja - käytetään (1212) mainittua korjaussignaalia mainitun vahvistuskomponentin ja ·’ kuorman välissä sijaitsevassa dynaamisesti ohjattavassa impedanssisovituspiirissä : sen impedanssisovitusominaisuuksien muuttamiseksi. 1

23. Patenttivaatimuksen 19 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että havaitun .: impedanssiepäsovituksen kompensoimiseksi siihen kuuluvat lisäksi vaiheet, joissa: , ·. - muodostetaan (1211) korjaussignaali vasteena päätökseen, että mainitut ensimmäi- , . ; nen ja toinen mittaussignaali yhdessä ilmaisevat impedanssiepäsovitusta, ja - käytetään (1212) mainittua korjaussignaalia ohjattavassa biasointijärjestelyssä 35 mainitun vahvistuskomponentin biasoinnin muuttamiseksi. 114057

24. Patenttivaatimuksen 19 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että havaitun impedanssiepäsovituksen aiheuttaman tehohäviön kompensoimiseksi siihen kuuluvat lisäksi vaiheet, joissa: - korjataan (1221, 1222, 1223) tehonsäätöarvoa tietyllä korjauskertoimella, jonka 5 suuruus riippuu havaitun epäsovituksen vakavuudesta, ja - käytetään (1224) korjattua tehonsäätöarvoa radiotaajuusvahvistimessa sen lähtöte-hotason määräämiseksi.