WO2004059834A1 - Electronic circuit for transmitting information - Google Patents

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WO2004059834A1
WO2004059834A1 PCT/EP2003/012717 EP0312717W WO2004059834A1 WO 2004059834 A1 WO2004059834 A1 WO 2004059834A1 EP 0312717 W EP0312717 W EP 0312717W WO 2004059834 A1 WO2004059834 A1 WO 2004059834A1
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WO
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signal
amplifier
factor
preamplifier
electronic circuit
Prior art date
Application number
PCT/EP2003/012717
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German (de)
French (fr)
Inventor
Otmar Irscheid
Andreas Langer
Michael Menge
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/02—Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation
    • H03F1/0205—Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation in transistor amplifiers
    • H03F1/0261—Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation in transistor amplifiers with control of the polarisation voltage or current, e.g. gliding Class A
    • H03F1/0272—Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation in transistor amplifiers with control of the polarisation voltage or current, e.g. gliding Class A by using a signal derived from the output signal

Definitions

  • the invention relates to an electronic circuit for information transmission, in particular for wireless information transmission, which has a controllable amplifier device for outputting an amplifier output signal and an evaluation device for determining an amplifier control signal.
  • the controllable amplifier device is the power amplifier for a telecommunications device, in which a telecommunications signal is sent out via an antenna after amplification by the power amplifier.
  • WO 00/08778 discloses a system in which the evaluation device determines the control signal for controlling the amplifier device from the data stream to be amplified supplied to the power amplifier, while in DE 4291711 C2 the control signal is determined from the data stream going out from the power amplifier. In this way, the setting of the amplifier can be adapted to the specific characteristics of the data stream.
  • the amplifier circuit shown in the aforementioned WO00 / 08774 has the disadvantage that, in order to correctly adapt the amplifier to the incoming data stream, the characteristic of the amplifier and the exact position of the selected operating point on an amplifier characteristic curve must be known in order to optimally regulate the amplifier can. For this purpose, for example, a complete characteristic field must be created for the amplifier available. This usually has to be recorded separately for each amplifier manufactured, since identical amplifiers can also differ in details of the characteristic field - which are important here.
  • the properties of the amplifier or its characteristic field depend on other external parameters, such as the temperature or the adaptation of the amplifier to a possibly existing antenna. For optimal control of the amplifier it is therefore necessary to include all of these variables. However, this requires a very complex evaluation device and associated sensors for measuring a wide variety of amplifier and amplifier environment parameters.
  • Control signal for controlling the amplifier device is generated and output to the amplifier device, and the signal factor further characterizes the amplitude of signal fluctuations in the amplifier output signal in relation to a signal mean value of the amplifier output signal.
  • a controllable amplifier device can be, for example, an amplifier device with a controllable operating point and / or a controllable amplification.
  • the operating point and / or the amplification of the amplifier device can accordingly be set and / or controlled via the amplifier control signal.
  • the amplifier device can have, for example, an input for setting and / or controlling the operating point (bias control input).
  • the amplifier device can have an input for setting and / or controlling the gain (gain control input).
  • the gain of the amplifier device can also change in the amplifier device when the operating point is changed via the "bias control input”.
  • the operating point can also change the amplifier device, generally slightly shift.
  • the evaluation device can comprise, for example, an analog electrical circuit, a digital electrical circuit or a combination of an analog electronic circuit and a digital electrical circuit.
  • the electronic circuit according to the invention enables simplified control of the amplifier device, since the analysis of the amplifier output signal emitted by the amplifier allows conclusions to be drawn about the properties and the current characteristics of the amplifier without all amplifier parameters being known and measured beforehand Need to become. For example, information about the linearity, the modulation characteristics and / or the efficiency of the amplifier device can be taken from the output signal of the amplifier. The quality of the information that can be obtained can depend, for example, on how well the characteristic of the input signal to be amplified is known. For example, in wireless telecommunication systems such as a GSM, UMTS or CDMA2000 system due to standardized coding and modulation methods this characteristic is very well known.
  • the signal factor is determined, among other things, by the magnitude of amplitude fluctuations in the amplifier output signal in relation to a signal mean value of the amplifier
  • a signal factor enables the amplifier output signal to be well characterized, since it is possible, for example, to draw conclusions about the linearity and the position of the operating point of the amplifier from the signal fluctuations of the amplified information signal. For example, poor linearity of the amplifier or poor modulation of the amplifier can lead to a reduced amplitude of the signal fluctuations compared to the input signal with a substantially unchanged mean signal value.
  • the evaluation device can then generate an amplifier control signal which leads to an improved amplifier characteristic, for example by improved linearity.
  • the signal factor can preferably be proportional to a crest factor or a standard deviation factor or a variance of the amplifier output signal.
  • the crest factor is generally understood to mean the ratio of the maximum amplitude of an information signal in a specific time period to the effective value of the information signal in this time period (see, for example: Peter Ke- nington, "High Linearity Amplifier Design", Artech House microwave library, ISBN 1-58053 -131-1, p .46).
  • the root mean value from the mean value of the squared signal is understood as the root mean square.
  • the standard deviation corresponds to the effective value of the deviation of the signal from the arithmetic mean of the signal within a certain period of time.
  • the variance is the square of the standard deviation.
  • a general definition of arithmetic mean, effective value, standard deviation and variance can be found, for example, in: Vieweg Handbuch Elektrotechnik, Wolfgang Bêt (ed.), Vieweg Verlag (1998), pages 737 to 738 and / or pages 928 to 929. All three These measurement variables have in common that they describe a deviation of the signal amplitude from an average value of the information signal.
  • the mean value can be, for example, the arithmetic mean, the effective value or the geometric mean (def. See Vieweg Handbuch Elektrotechnik, Wolfgang Bexcellent (ed.), Vieweg Verlag (1998), page 1118).
  • the amplifier has a bias control input (bias control input) with which, for example, the operating point of the amplifier device can be set and / or changed by means of the amplifier control signal.
  • bias control input bias control input
  • This makes it possible, for example, to set the operating point of the amplifier element using the amplifier control signal, which was obtained from the amplifier output signal by means of the signal factor. This can be done, for example, in such a way that the characteristic of the amplifier is better adapted to the information signals to be transmitted. In particular, this adaptation can take place with respect to an improved linearity of the amplifier device and / or an improved efficiency of the amplifier device.
  • the gain factor of the amplifier device can also change when the operating point of the amplifier device changes, it can be advantageous be if a power value characterizing an average output power of the amplifier element is also obtained from the analysis signal. In this way, for example, the average output power can be checked and, if necessary, an amplification factor within the electronic circuit can be adjusted so that an output power desired for operating the electronic circuit is achieved.
  • the electronic circuit further comprises a controllable preamplifier connected to an amplifier signal input of the amplifier device.
  • a preamplifier device can be useful, for example, in order to be able to control both the operating point of the amplifier device and a specific average power desired at the output of the amplifier device.
  • the evaluation device generates a preamplifier control signal for controlling the preamplifier device and outputs it to the preamplifier device.
  • the preamplifier control signal can be generated using the power value.
  • the evaluation device can influence the amplification of the preamplifier device accordingly by determining the average output power present at the output of the amplifier device. In this way, for example, the change in the gain factor of the amplifier unit that is possible when the operating point of the amplifier unit changes.
  • the preamplifier control signal can also be determined using the amplifier control signal and / or the signal factor.
  • the gain factor of the preamplifier device can then be set and / or changed such that a specific power value of the information signal, for example an averaged power value, is present at the output of the amplifier device.
  • the coupling element for sampling or decoupling the amplifier output signal can be, for example, a capacitive coupler and / or an inductive coupler and / or one
  • Directional couplers include. With such coupling elements, an analysis signal which is substantially proportional to the information signal can be obtained, in particular in the case of high-frequency information signals (typically with frequencies> 1 MHz), without having an excessively disruptive effect on the actual output signal. Coupling elements of this kind, for example, have a relatively small load on the output power of the amplifier element and the adaptation to antennas for wireless information transmission.
  • the coupling element can be connected, for example, to a signal output line of the amplifier device via a voltage divider circuit.
  • Corresponding resistors can be integrated in the signal output line and the voltage drop across one or more of these resistors can be used as an analysis signal.
  • An electronic circuit can advantageously be used in a transceiver station, for example for wireless or also wired information transmission.
  • the signal amplitudes or the desired output powers can change.
  • a certain degree of linearity of the amplification of the amplifier device should are kept and at the same time the best possible efficiency of the amplifier device can be achieved.
  • the desired output powers and thus the necessary output power at the output of the amplifier device can change significantly. This depends, for example, on the distance from a mobile phone to a corresponding transmit / receive antenna of a base station.
  • this distance can change due to a movement of the user, whereupon the corresponding performance parameters of the mobile phone and / or base station must be adapted to this change.
  • Transmitting and receiving stations can be designed, for example, as radio transmitting / receiving stations for wireless information transmission.
  • they can be designed as mobile telephones, base stations, repeaters or similar radio transceiver stations for mobile radio networks such as, for example, GSM networks, UMTS networks, CDMA 2000 networks, TD-SCDMA networks or else cordless telephone networks (for example DECT)
  • Base stations are understood to mean radio stations for supplying a specific area with information signals for generally several users. Such base stations are often stationary, but can also be mobile. These base stations may be referred to in different mobile radio standards with different expressions.
  • a base station is also referred to by this name within the GSM network, while a base station is referred to as NODE B in UMTS networks, for example.
  • Repeaters are generally understood to be stationary or mobile repeaters for post-amplification and forwarding of information signals.
  • the transceiver stations can also be designed as landline transceiver stations. Such can for example, telephone devices for a telecommunications fixed network or modems and fixed network switching or amplifier units.
  • the amplifier device according to the invention can be designed as an amplifier output stage of a transmitting / receiving station.
  • a linearity necessary for information transmission can be achieved with a desired mean output power under advantageous operating conditions of the amplifier device.
  • the above-mentioned object is further achieved by a method for operating an electronic circuit for information transmission, in particular for wireless information transmission, with a controllable amplifier device for outputting an amplifier output signal, a signal factor characterizing the amplifier output signal being determined using the signal factor an amplifier Control signal is generated and the amplifier device is controlled with the amplifier control control signal, the signal factor characterizing the amplitude of signal fluctuations in the amplifier output signal with respect to a signal mean value of the amplifier output signal.
  • This method enables the control of an amplifier device, a characteristic taken from the amplifier output signal being used for the control.
  • a characteristic of the amplifier output signal can For example, include information about the current operating conditions of the amplifier device, such as the linearity of the gain, the operating point and / or the gain factor.
  • the controller can be set up in such a way that the signal factor approaches a predeterminable signal factor setpoint.
  • a signal factor setpoint can be predefined, for example, or predefined by other elements of the electronic circuit or other circuits or devices.
  • the signal factor setpoint can, for example, be characteristic of a preferred operating state of the amplifier device.
  • Preferred operating states can have, for example, a preferred linearity of the amplification and / or a preferred or, if possible, maximum efficiency of the amplifier device.
  • the signal factor can be designed as already explained above.
  • the electronic circuit can comprise a preamplifier element, the preamplifier output signal being fed to an amplifier signal input.
  • a preamplifier control signal for controlling the preamplifier element can also be generated. riert and fed to the preamplifier element.
  • the characteristics of the preamplifier element and the amplifier element can advantageously be matched to one another. For example, changes in the characteristic during the control of the amplifier element can be supplemented by a corresponding control of the preamplifier element such that the information signal output by the amplifier device has, for example, a desired characteristic.
  • Amplifier element and preamplifier element can be controlled, for example, in such a way that an overall gain achieved by the amplifier element and the preamplifier element approaches a predeterminable total gain setpoint.
  • the total gain setpoint can be fixed, for example, or be fixed in time or variably by other electronic circuit devices or other devices.
  • a control method can also be designed, for example, in such a way that the amplifier element is controlled to a desired linearity value of the gain with the best possible efficiency and by means of the control of the preamplifier element a desired output power can be set at the output of the amplifier element.
  • the electronic circuit according to the invention can be configured to control a loudspeaker for outputting acoustic signals.
  • Such an electronic circuit can, for example, be integrated in a corresponding power amplifier unit.
  • FIG. 2 shows a more detailed illustration of the evaluation device of the electronic circuit shown in FIG. 1;
  • FIG. 3 shows an electronic device according to the invention comprising a preamplifier element and an amplifier element
  • FIG. 4 shows a detailed illustration of an evaluation device for the electronic device shown in FIG. 3
  • the circuit 1 shows a power amplifier circuit 10 for a UMTS mobile radio transceiver unit with an amplifier element 20.
  • the amplifier element 20 has an amplifier signal input 22, an amplifier signal output 24 and an amplifier control signal input ("bias control” input) 26 for setting the operating point.
  • an information radio-frequency (RF) signal output by the amplifier is output to an antenna 60 via an output unit 50 and radiated by the antenna 60.
  • the circuit also has an analysis unit 30 with an analysis signal input 32 and a control signal output (“bias control" output) 34. In this case, the analysis signal is taken from an RF signal carried on the signal output line 28 via a coupling element and fed to the analysis signal input 32 of the evaluation unit 30.
  • the analysis unit 30 determines from the analysis signal a control signal for controlling the amplifier 20, which is fed to the “Bias Control” input 26 of the amplifier element 20 via the “Bias Control” output 34.
  • FIG. 2 shows the analysis unit 30 in more detail.
  • the signal present at the analysis signal input 32 is freed of all high-frequency components in an envelope detector 36, after which only low-frequency signal components (baseband signals) remain. These are fed to a signal analysis unit 37 with an analog / digital converter, which digitally determines a signal factor proportional to the crest factor of the analysis signal from the present signal. This is passed on to a control unit 38 which, on the basis of the signal factor present, determines a control signal for setting the operating point of the amplifier unit 20 via the "bias control" input 26.
  • the control sequence within the electronic circuit 10 shown in FIGS. 1 and 2 is described below:
  • the electronic circuit shown is intended to amplify information signals for a UMTS mobile radio network.
  • the aim here is to operate the amplifier element 20 with a desired linearity, which is described by a crest factor of 2.9, and to achieve the highest possible efficiency.
  • typical UMTS information signals have a crest factor of approximately 3.5.
  • the information signals are just about reliable enough to ensure good information transmission and, for example, to meet requirements regarding adjacent channel transmission (ACLR for UMTS).
  • ACLR adjacent channel transmission
  • this is achieved by controlling the operating point of the amplifier device 20 such that the output signal has a crest factor in the range of 2.9. This ensures optimum efficiency with sufficient signal quality.
  • An analysis signal corresponding to the output signal is obtained from the RF signal present on the signal output line 28 via the coupling element 40 and fed to the input 32 of the analysis unit 30. Won in the analysis unit 30 A baseband signal is fed to the signal evaluation unit 37 (see FIG. 2). There, the baseband signal is digitized and a maximum signal amplitude and the effective value of the signal are determined for each successive time segment and the crest factor is calculated therefrom. In the control unit 38, the adjustable target value for the crest factor (eg 2.9) is compared with the determined crest factor.
  • the adjustable target value for the crest factor eg 2.9
  • the control unit 38 If the determined crest factor lies above the desired value for the crest factor, the control unit 38 generates a control signal in such a way that the bias voltage which defines the working point (the working point is predetermined by the supply voltage of the amplifier device and / or the control) - Voltage, for example, base-emitter voltage in bipolar transistors) of the amplifier device 20, is somewhat reduced, so that the direct current power consumed is reduced and the efficiency of the amplifier device is improved.
  • This bias voltage signal is output via the analysis unit output 34 to the “bias control” input 26 of the amplifier unit 20.
  • the now somewhat changed information signal is then again fed to the analysis unit 30 via the coupling element 40 and the method is continued in this way until the output signal has the desired crest factor setpoint.
  • FIG. 3 shows an electronic power amplifier circuit 12 which has been expanded by a preamplifier element 70 compared to FIG. 1. Via a preamplifier signal input 72, an information signal reaches the preamplifier 70, from which it is passed on to the amplifier signal input 22 via a preamplifier signal output 74.
  • the preamplifier 70 can be controlled in terms of its gain via a gain signal input (“gain control” input) 76.
  • the RF signals output by the amplifier unit 20 and the amplifier output 24 via the amplifier output line 28 are in turn forwarded to the antenna 60 via the adaptation unit 50 and radiated from there.
  • an analysis signal is obtained from the RF signal present on the output line 28 and fed to an analysis signal input 320 of an evaluation unit 300.
  • the “bias control” input 26 of the amplifier element 20 is controlled via a “bias control” output 340 of the analysis unit 300.
  • the “gain control” input 76 of the preamplifier unit 70 is controlled via a “gain control” output 350 of the analysis unit 300.
  • FIG. 4 shows the analysis unit 300 shown in FIG. 3 in more detail.
  • the analysis signal input 320 is connected to an envelope detector 360, which removes the high-frequency components of the analysis signal.
  • a baseband signal obtained in this way is fed to the signal analysis unit 370, which determines the crest factor and the mean output power for successive time segments in the manner already described and feeds it to a control unit 380, which uses it to produce a “gain control” and a “bias control” Signal generated.
  • the control of the electronic circuit 12 shown in FIGS. 3 and 4 takes place in relation to the amplifier element 20 in accordance with the circuit shown in FIGS. 1 and 2.
  • the evaluation unit 300 shown in FIGS. 3 and 4 also enables the output of a "gain control". Signals to the "gain control" input 76 of the preamplifier element 70. Since the amplification factor of the amplification device 20 often changes when the operating point of the amplifier unit 20 changes, the amplification factor of the preamplifier is adjusted such that the overall amplification of preamplifier unit 70 and amplifier unit 20 remains constant.
  • the control unit 380 of the analysis unit 300 uses the output power value determined by the signal analysis unit 370 in order to use it to obtain the gain required to obtain a constant overall gain.
  • the present invention describes an electronic
  • Circuit for information transmission and a method for operating such a circuit with which an amplifier element contained in the circuit can be controlled in a simplified manner in such a way that a preferred operating state of the amplifier device can be achieved without detailed knowledge of the overall characteristic of the amplifier element.

Abstract

The invention relates to an electronic circuit (10, 12) for transmitting information, in particular for the wireless transmission of information. Said circuit comprises a controllable amplifier device (20) for emitting an amplifier output signal and an evaluation device (30, 300) for determining an amplifier control signal. The circuit is also equipped with a coupling element (40) for sampling the amplifier output signal, said element emitting an analysis signal, which corresponds to the amplifier output signal, to the evaluation device (30, 300). The latter (30, 300) then calculates a signal factor that characterises the amplifier output signal from said analysis signal, uses said signal factor to generate an amplifier control signal for controlling the amplifier device (20) and emits said signal to the amplifier device (20).

Description

Beschreibungdescription
Elektronische Schaltung zur InformationsübertragungElectronic circuit for information transmission
Die Erfindung betrifft eine elektronische Schaltung zur Informationsübertragung, insbesondere zur drahtlosen Informationsübertragung, welche eine steuerbare Verstärkereinrichtung zur Ausgabe eines Verstärker-Ausgangssignals und eine Auswerteeinrichtung zur Bestimmung eines Verstärker-Steuersignals aufweist.The invention relates to an electronic circuit for information transmission, in particular for wireless information transmission, which has a controllable amplifier device for outputting an amplifier output signal and an evaluation device for determining an amplifier control signal.
Derartige elektronische Schaltungen sind aus dem Stand der Technik bekannt. So beschreiben beispielsweise die Veröffentlichungsschrift O00/08774 und DE 4291711 C2 jeweils eine steuerbare Verstärkereinrichtung (Fig. 112 in WO00/08774,Such electronic circuits are known from the prior art. For example, publication O00 / 08774 and DE 4291711 C2 each describe a controllable amplifier device (Fig. 112 in WO00 / 08774,
Fig. 2 in DE 4291711) , welche über eine Auswerteeinrichtung (Fig. 116 und/oder 122 in WO00/08774) gesteuert wird. Bei der steuerbaren Verstärkereinrichtung handelt es sich um den Endverstärker für eine Telekommunikationseinrichtung, bei wel- eher ein Telekommunikationssignal nach der Verstärkung durch den Endverstärker über eine Antenne ausgesandt wird. Die WO 00/08778 offenbart dabei ein System, bei welchem die Auswerteeinrichtung das Steuersignal zur Steuerung der Verstärkereinrichtung aus dem dem Endverstärker zugeführten zu verstär- kenden Datenstrom ermittelt, während in der DE 4291711 C2 das Steuersignal aus dem vom Endverstärker abgehenden Datenstrom bestimmt wird. Auf diese Weise kann die Einstellung des Verstärkers den spezifischen Charakteristika des Datenstroms an- gepasst werden.2 in DE 4291711), which is controlled via an evaluation device (FIGS. 116 and / or 122 in WO00 / 08774). The controllable amplifier device is the power amplifier for a telecommunications device, in which a telecommunications signal is sent out via an antenna after amplification by the power amplifier. WO 00/08778 discloses a system in which the evaluation device determines the control signal for controlling the amplifier device from the data stream to be amplified supplied to the power amplifier, while in DE 4291711 C2 the control signal is determined from the data stream going out from the power amplifier. In this way, the setting of the amplifier can be adapted to the specific characteristics of the data stream.
Die in der genannten WO00/08774 dargestellte Verstärkerschaltung hat den Nachteil, dass zur korrekten Anpassung des Verstärkers an den eingehenden Datenstrom die Charakteristik des Verstärkers sowie die genaue Lage des jeweils gewählten Ar- beitspunktes auf eine Verstärkerkennlinie bekannt sein muss, um den Verstärker optimal regeln zu können. Dazu muss beispielsweise für den Verstärker ein komplettes Kennlinienfeld vorliegen. Dieses muss meist für jeden hergestellten Verstärker gesondert aufgenommen werden, da sich auch baugleiche Verstärker in Details des Kennlinienfeldes - auf die es hier ankommt - unterscheiden können. Zudem hängen die Eigenschaf- ten des Verstärkers bzw. seines Kennlinienfeldes von weiteren äußeren Parametern ab, wie beispielsweise der Temperatur oder der Anpassung des Verstärkers an eine eventuell vorhandene Antenne. Zur optimalen Steuerung des Verstärkers ist es daher nötig all diese Größen mit einzubeziehen. Dies erfordert al- lerdings eine sehr aufwändige Auswerteeinrichtung sowie dazugehörende Sensoren zur Messung der verschiedensten Verstärker- und Verstärkerumgebungs-Parameter.The amplifier circuit shown in the aforementioned WO00 / 08774 has the disadvantage that, in order to correctly adapt the amplifier to the incoming data stream, the characteristic of the amplifier and the exact position of the selected operating point on an amplifier characteristic curve must be known in order to optimally regulate the amplifier can. For this purpose, for example, a complete characteristic field must be created for the amplifier available. This usually has to be recorded separately for each amplifier manufactured, since identical amplifiers can also differ in details of the characteristic field - which are important here. In addition, the properties of the amplifier or its characteristic field depend on other external parameters, such as the temperature or the adaptation of the amplifier to a possibly existing antenna. For optimal control of the amplifier it is therefore necessary to include all of these variables. However, this requires a very complex evaluation device and associated sensors for measuring a wide variety of amplifier and amplifier environment parameters.
Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elekt- ronische Schaltung mit einer steuerbaren Verstärkereinrichtung zur Informationsübertragung zur Verfügung zu stellen, welche über eine vereinfachte Ansteuerung die Anpassung von Verstärker-Charakteristika an einen Datenstrom ermöglicht.It is therefore an object of the present invention to provide an electronic circuit with a controllable amplifier device for information transmission, which enables the amplifier characteristics to be adapted to a data stream by means of simplified control.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine elektronische Schaltung ■ zur Informationsübertragung mit einer steuerbaren Verstärkereinrichtung zur Ausgabe eines Verstärker-Ausgangssignals und einer Auswerteeinrichtung zur Bestimmung eines Verstärker- Steuersignals, wobei ein Koppelelement zur Abtastung oder Auskopplung des Verstärker-Ausgangssignals vorgesehen ist, welches ein dem Verstärker-Ausgangssignal entsprechendes Analysesignal an die Auswerteeinrichtung abgibt, wobei die Auswerteinrichtung aus dem Analysesignal einen das Verstärker- Ausgangssignal charakterisierenden Signalfaktor ermittelt und unter Verwendung des Signalfaktors ein Verstärker-The object is achieved by an electronic circuit for information transmission with a controllable amplifier device for outputting an amplifier output signal and an evaluation device for determining an amplifier control signal, a coupling element being provided for sampling or decoupling the amplifier output signal, which Outputs the corresponding analysis signal to the evaluation device, the evaluation device determines from the analysis signal a signal factor characterizing the amplifier output signal and using the signal factor an amplifier
Steuersignal zur Steuerung der Verstärkereinrichtung generiert und an die Verstärkereinrichtung ausgibt und wobei weiterhin der Signalfaktor die Amplitude von SignalSchwankungen des Verstärker-Ausgangssignals in Bezug auf einen Signal- mittelwert des Verstärker-Ausgangssignals charakterisiert. Eine steuerbare Verstärkereinrichtung kann im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung beispielsweise eine Verstärkereinrichtung mit einem steuerbaren Arbeitspunkt und/oder einer steuerbaren Verstärkung sein. Über das Verstärker- Steuersignal kann demnach der Arbeitspunkt und/oder die Verstärkung der Verstärkereinrichtung eingestellt und/oder gesteuert werden. Die Verstärkereinrichtung kann beispielsweise einen Eingang zur Einstellung und/oder Steuerung des Arbeitspunktes aufweisen (Bias-Control-Eingang) . Weiterhin kann die Verstärkereinrichtung einen Eingang zur Einstellung und/oder Steuerung der Verstärkung aufweisen (Gain-Control-Eingang) . Weiterhin kann sich bei der Verstärkereinrichtung bei einer Veränderung des Arbeitspunktes über den „Bias-Control- Eingang" auch die Verstärkung der Verstärkereinrichtung än- dern. Bei einer Veränderung der Verstärkung der Verstärkereinrichtung über einen „Gain-Control-Eingang" kann sich auch der Arbeitspunkt der Verstärkereinrichtung, im allgemeinen geringfügig, verschieben.Control signal for controlling the amplifier device is generated and output to the amplifier device, and the signal factor further characterizes the amplitude of signal fluctuations in the amplifier output signal in relation to a signal mean value of the amplifier output signal. In the context of the present invention, a controllable amplifier device can be, for example, an amplifier device with a controllable operating point and / or a controllable amplification. The operating point and / or the amplification of the amplifier device can accordingly be set and / or controlled via the amplifier control signal. The amplifier device can have, for example, an input for setting and / or controlling the operating point (bias control input). Furthermore, the amplifier device can have an input for setting and / or controlling the gain (gain control input). Furthermore, the gain of the amplifier device can also change in the amplifier device when the operating point is changed via the "bias control input". When the amplifier device is changed via a "gain control input", the operating point can also change the amplifier device, generally slightly shift.
Die Auswerteeinrichtung kann beispielsweise eine analoge e- lektrische Schaltung, eine digitale elektrische Schaltung o- der eine Kombination aus einer analogen elektronischen Schaltung und einer digitalen elektrischen Schaltung umfassen.The evaluation device can comprise, for example, an analog electrical circuit, a digital electrical circuit or a combination of an analog electronic circuit and a digital electrical circuit.
Die erfindungsgemäße elektronische Schaltung ermöglicht eine vereinfachte Steuerung der Verstärkereinrichtung, da durch die Analyse des vom Verstärker abgegebenen Verstärker-Ausgangssignals Rückschlüsse auf die Eigenschaften und die derzeit vorliegende Charakteristik des Verstärkers gezogen wer- den können, ohne dass im voraus alle Verstärker-Parameter bekannt und vermessen werden müssen. So können beispielsweise dem Ausgangssignal des Verstärkers Informationen über die Li- nearität, die Aussteuerungseigenschaften und/oder den Wirkungsgrad der Verstärkereinrichtung entnommen werden. Dabei kann die Qualität der gewinnbaren Informationen beispielsweise davon abhängen, wie gut die Charakteristik des zu verstärkenden Eingangssignals bekannt ist. So ist zum Beispiel in drahtlosen Telekommunikationssystemen wie beispielsweise einem GSM-, UMTS- oder CDMA2000-System aufgrund standardisierter Codier- und Modulationsverfahren diese Charakteristik sehr gut bekannt .The electronic circuit according to the invention enables simplified control of the amplifier device, since the analysis of the amplifier output signal emitted by the amplifier allows conclusions to be drawn about the properties and the current characteristics of the amplifier without all amplifier parameters being known and measured beforehand Need to become. For example, information about the linearity, the modulation characteristics and / or the efficiency of the amplifier device can be taken from the output signal of the amplifier. The quality of the information that can be obtained can depend, for example, on how well the characteristic of the input signal to be amplified is known. For example, in wireless telecommunication systems such as a GSM, UMTS or CDMA2000 system due to standardized coding and modulation methods this characteristic is very well known.
Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der elektronischen Schaltung ist es damit möglich, den Verstärker optimal zu regeln, ohne die charakteristischen Daten des Verstärker, wie beispielsweise Verstärkung, Lage des Arbeitspunktes, Tem- peratur oder Anpassung an nachfolgende elektronische Schaltungen oder Antennen, zu kennen.Because of the configuration of the electronic circuit according to the invention, it is thus possible to optimally regulate the amplifier without knowing the characteristic data of the amplifier, such as gain, position of the operating point, temperature or adaptation to subsequent electronic circuits or antennas.
Der Signalfaktor wird unter anderem durch die Größe von Amplitudenschwankungen des Verstärker-Ausgangssignals in Bezug auf einen Signalmittelwert des Verstärker-The signal factor is determined, among other things, by the magnitude of amplitude fluctuations in the amplifier output signal in relation to a signal mean value of the amplifier
Ausgangssignalsbestimmt . Ein solcher Signalfaktor ermöglicht eine gute Charakterisierung des Verstärker-Ausgangssignals, da sich aus den SignalSchwankungen des verstärkten Informationssignals beispielsweise Rückschlüsse auf die Linearität und die Lage des Arbeitspunktes des Verstärker ziehen lassen. So kann beispielsweise eine schlechte Linearität des Verstärkers bzw. eine schlechte Aussteuerung des Verstärkers zu einer gegenüber dem Eingangssignal reduzierten Amplitude der Signal- Schwankungen bei im Wesentlichen unverändertem Signalmittel- wert führen. Die Auswerteeinrichtung kann dann bei einem einen solchen Fall charakterisierenden Signalfaktor ein Verstärker-Steuersignal generieren, welches zu einer verbesserten Verstärkercharakteristik führt, beispielsweise durch verbesserte Linearität.Output signal determined. Such a signal factor enables the amplifier output signal to be well characterized, since it is possible, for example, to draw conclusions about the linearity and the position of the operating point of the amplifier from the signal fluctuations of the amplified information signal. For example, poor linearity of the amplifier or poor modulation of the amplifier can lead to a reduced amplitude of the signal fluctuations compared to the input signal with a substantially unchanged mean signal value. In the case of a signal factor characterizing such a case, the evaluation device can then generate an amplifier control signal which leads to an improved amplifier characteristic, for example by improved linearity.
Vorzugsweise kann der Signalfaktor beispielsweise proportional zu einem Crest-Faktor oder einem Standardabweichungsfaktor oder einer Varianz des Verstärker-Ausgangssignals sein. Unter dem Crest-Faktor wird dabei im Allgemeinen das Verhält- nis der Maximalamplitude eines Informationssignals in einer bestimmten Zeitspanne zum Effektivwert des Informationssignals in dieser Zeitspanne verstanden (siehe z.B.: Peter Ke- nington, "High Linearity Amplifier Design", Artech House mico- wave library,ISBN 1-58053 -131-1, S .46) . Als Effektivwert wird die Wurzel aus dem Mittelwert des quadrierten Signals verstanden (englisch: Root Mean Square) . Die Standardabweichung entspricht dem Effektivwert der Abweichung des Signals vom arithmetischen Mittelwert des Signals innerhalb einer gewissen Zeitspanne. Die Varianz entspricht dem Quadrat der Standardabweichung. Eine allgemeine Definition von arithmetischem Mittelwert, Effektivwert, Standardabweichung und Varianz fin- det sich beispielsweise im: Vieweg Handbuch Elektrotechnik, Wolfgang Böse (Hrsg.), Vieweg Verlag (1998), Seite 737 bis 738 und/oder Seite 928 bis 929. Allen drei dieser Messgrößen ist gemeinsam, dass sie eine Abweichung der Signalamplitude von einem Mittelwert des Informationssignals beschreiben. Der Mittelwert kann beispielsweise der arithmetische Mittelwert, der Effektivwert oder auch der geometrische Mittelwert (Def . s . Vieweg Handbuch Elektrotechnik, Wolfgang Böse (Hrsg.), Vieweg Verlag (1998) , Seite 1118) sein.For example, the signal factor can preferably be proportional to a crest factor or a standard deviation factor or a variance of the amplifier output signal. The crest factor is generally understood to mean the ratio of the maximum amplitude of an information signal in a specific time period to the effective value of the information signal in this time period (see, for example: Peter Ke- nington, "High Linearity Amplifier Design", Artech House microwave library, ISBN 1-58053 -131-1, p .46). The root mean value from the mean value of the squared signal is understood as the root mean square. The standard deviation corresponds to the effective value of the deviation of the signal from the arithmetic mean of the signal within a certain period of time. The variance is the square of the standard deviation. A general definition of arithmetic mean, effective value, standard deviation and variance can be found, for example, in: Vieweg Handbuch Elektrotechnik, Wolfgang Böse (ed.), Vieweg Verlag (1998), pages 737 to 738 and / or pages 928 to 929. All three These measurement variables have in common that they describe a deviation of the signal amplitude from an average value of the information signal. The mean value can be, for example, the arithmetic mean, the effective value or the geometric mean (def. See Vieweg Handbuch Elektrotechnik, Wolfgang Böse (ed.), Vieweg Verlag (1998), page 1118).
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Verstärker einen Vorspannungs-Steuerungs-Eingang (Bias-Control-Eingang) auf, mit welchem beispielsweise der Arbeitspunkt der Verstärkereinrichtung vermittels des Verstärker-Steuersignals eingestellt und/oder verändert werden kann. Damit ist es bei- spielsweise möglich, den Arbeitspunkt des Verstärkerelements über das Verstärker-Steuersignal einzustellen, welches aus dem Verstärker-Ausgangssignal vermittels des Signalfaktors gewonnen wurde. Dies kann beispielsweise derart erfolgen, dass die Charakteristik des Verstärkers besser an die zu ü- bertragenden Informationssignale angepasst wird. Insbesondere kann diese Anpassung bezüglich einer verbesserten Linearität der Verstärkereinrichtung und/oder eines verbesserten Wirkungsgrades der Verstärkereinrichtung erfolgen.In a preferred embodiment, the amplifier has a bias control input (bias control input) with which, for example, the operating point of the amplifier device can be set and / or changed by means of the amplifier control signal. This makes it possible, for example, to set the operating point of the amplifier element using the amplifier control signal, which was obtained from the amplifier output signal by means of the signal factor. This can be done, for example, in such a way that the characteristic of the amplifier is better adapted to the information signals to be transmitted. In particular, this adaptation can take place with respect to an improved linearity of the amplifier device and / or an improved efficiency of the amplifier device.
Da sich beispielsweise bei einer Veränderung des Arbeitspunktes der Verstärker-Einrichtung auch der Verstärkungsfaktor der Verstärkereinrichtung verändern kann, kann es vorteilhaft sein, wenn weiterhin aus dem Analysesignal ein eine mittlere Ausgangsleistung des Verstärkerelements charakterisierender Leistungswert gewonnen wird. Auf diese Weise kann z.B. die mittlere Ausgangsleistung kontrolliert werden und gegebenen- falls ein Verstärkungsfaktor innerhalb der elektronischen Schaltung so angepasst werden, so dass eine zum Betrieb der elektronischen Schaltung gewünschte Ausgangsleistung erreicht wird.Since, for example, the gain factor of the amplifier device can also change when the operating point of the amplifier device changes, it can be advantageous be if a power value characterizing an average output power of the amplifier element is also obtained from the analysis signal. In this way, for example, the average output power can be checked and, if necessary, an amplification factor within the electronic circuit can be adjusted so that an output power desired for operating the electronic circuit is achieved.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die e- lektronische Schaltung weiterhin eine mit einem Verstärker- Signaleingang der Verstärkereinrichtung verbundene steuerbare Vorverstärkereinrichtung. Eine solche Vorverstärkereinrichtung kann sinnvoll sein, um beispielsweise sowohl den Ar- beitspunkt der Verstärkereinrichtung als auch eine bestimmte, am Ausgang der Verstärkereinrichtung gewünschte mittlere Leistung steuern zu können.In a further advantageous embodiment, the electronic circuit further comprises a controllable preamplifier connected to an amplifier signal input of the amplifier device. Such a preamplifier device can be useful, for example, in order to be able to control both the operating point of the amplifier device and a specific average power desired at the output of the amplifier device.
Um dies zu erreichen, kann weiterhin vorgesehen sein, dass die Auswerteeinrichtung ein Vorverstärker-Steuersignal zur Steuerung der Vorverstärkereinrichtung generiert und an die Vorverstärkereinrichtung ausgibt . Insbesondere kann das Vorverstärker-Steuersignal unter Verwendung des Leistungswertes generiert werden. So kann die Auswerteeinrichtung beispiels- weise durch Bestimmung der am Ausgang der Verstärkereinrichtung vorliegenden mittleren Ausgangsleistung die Verstärkung der Vorverstärkereinrichtung entsprechend beeinflussen. Auf diese Weise kann zum Beispiel die bei einer Veränderung des Arbeitspunktes der Verstärkereinheit mögliche Veränderung des Verstärkungsfaktors der Verstärkereinheit ausgeglichen werden. Weiterhin kann das Vorverstärker-Steuersignal auch unter Verwendung des Verstärker-Steuersignals oder/und des Signalfaktors ermittelt werden.In order to achieve this, it can further be provided that the evaluation device generates a preamplifier control signal for controlling the preamplifier device and outputs it to the preamplifier device. In particular, the preamplifier control signal can be generated using the power value. For example, the evaluation device can influence the amplification of the preamplifier device accordingly by determining the average output power present at the output of the amplifier device. In this way, for example, the change in the gain factor of the amplifier unit that is possible when the operating point of the amplifier unit changes. Furthermore, the preamplifier control signal can also be determined using the amplifier control signal and / or the signal factor.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Auswerteeinrichtung das Vorverstärker-Steuersignal einem Verstärkungs-Steuerungs- Eingang (Gain-Control-Eingang) der Vorverstärkereinrichtung zuführt. Damit kann dann beispielsweise der Verstärkungsfaktor der Vorverstärkereinrichtung derart eingestellt und/oder verändert werden, dass ein bestimmter Leistungswert des Informationssignals, beispielsweise ein gemittelter Leistungs- wert, am Ausgang der Verstärkereinrichtung vorliegt.Provision can furthermore be made for the evaluation device to transmit the preamplifier control signal to a gain control input (gain control input) of the preamplifier device supplies. In this way, for example, the gain factor of the preamplifier device can then be set and / or changed such that a specific power value of the information signal, for example an averaged power value, is present at the output of the amplifier device.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann das Koppelelement zur Abtastung oder Auskopplung des Verstärker-Ausgangssignals beispielsweise einen kapazitiven Koppler und/oder einen induktiven Koppler und/oder einenIn a further advantageous embodiment of the invention, the coupling element for sampling or decoupling the amplifier output signal can be, for example, a capacitive coupler and / or an inductive coupler and / or one
Richtkoppler umfassen. Mit solchen Koppelelementen gelingt es insbesondere bei am hochfrequenten Informationssignalen (typischerweise mit Frequenzen > 1 MHz) ein dem Informationssignal im Wesentlichen proportionales Analysesignal zu gewinnen ohne dabei allzu störend auf das eigentliche Ausgangssignal zu einzuwirken. Solche Koppelelemente belasten beispielsweise die Ausgangleistung des Verstärkerelementes und die Anpassung an Antennen zur drahtlosen Informationsweiterübermittlung relativ geringfügig.Directional couplers include. With such coupling elements, an analysis signal which is substantially proportional to the information signal can be obtained, in particular in the case of high-frequency information signals (typically with frequencies> 1 MHz), without having an excessively disruptive effect on the actual output signal. Coupling elements of this kind, for example, have a relatively small load on the output power of the amplifier element and the adaptation to antennas for wireless information transmission.
Liegen niederfrequente Signale vor (typischerweise mit Frequenzen ≤ 1 MHz) , so kann das Koppelelement beispielsweise über eine Spannungsteilerschaltung mit einer Signalausgangs- leitung der Verstärkereinrichtung verbunden sein. Dabei kön- nen entsprechende Widerstände in die Signalausgangsleitung integriert sein und der Spannungsabfall über einen oder mehrere dieser Widerstände als Analysesignal verwendet werden.If low-frequency signals are present (typically with frequencies ≤ 1 MHz), the coupling element can be connected, for example, to a signal output line of the amplifier device via a voltage divider circuit. Corresponding resistors can be integrated in the signal output line and the voltage drop across one or more of these resistors can be used as an analysis signal.
Eine elektronische Schaltung, wie sie vorstehend dargestellt wurde, kann vorteilhaft in einer Sende-Empfangsstation beispielsweise zur drahtlosen oder auch drahtgebundenen Informationsübertragung eingesetzt werden. Speziell bei diesen Informationsübertragungen können sich beispielsweise die Signalamplituden oder auch die gewünschten Ausgangsleistungen verändern. Dabei sollte aber beispielsweise ein gewisses Maß an Linearität der Verstärkung der Verstärkereinrichtung ein- gehalten werden und gleichzeitig ein möglichst optimaler Wirkungsgrad der Verstärkereinrichtung erreicht werden.An electronic circuit, as has been shown above, can advantageously be used in a transceiver station, for example for wireless or also wired information transmission. Especially with these information transmissions, for example, the signal amplitudes or the desired output powers can change. However, for example, a certain degree of linearity of the amplification of the amplifier device should are kept and at the same time the best possible efficiency of the amplifier device can be achieved.
Insbesondere bei Sende-/Empfangsstationen zur drahtlosen In- formationsubertragung, wie sie beispielsweise in Mobilfunknetzen verwendet werden, können sich die gewünschten Ausgangsleistungen und damit die notwendige Ausgangsleistung am Ausgang der Verstärkereinrichtung stark ändern. Dies hängt beispielsweise vom Abstand eines Mobiltelefons zu einer ent- sprechenden Sende-/Empfangsantenne einer Basisstation ab.In particular in the case of transceiver stations for wireless information transmission, such as are used, for example, in mobile radio networks, the desired output powers and thus the necessary output power at the output of the amplifier device can change significantly. This depends, for example, on the distance from a mobile phone to a corresponding transmit / receive antenna of a base station.
Während des Betriebs eines Mobiltelefons kann sich dieser Abstand durch eine Bewegung des Benutzers verändern, worauf die entsprechenden Leistungsparameter von Mobiltelefon und/oder Basisstation dieser Veränderung angepasst werden müssen.During the operation of a mobile phone, this distance can change due to a movement of the user, whereupon the corresponding performance parameters of the mobile phone and / or base station must be adapted to this change.
Sende- und Empfangsstationen können beispielsweise als Funk- Sende-/Empfangsstationen zur drahtlosen Informationsübertragung ausgebildet sein. So können diese beispielsweise als Mobiltelefone, Basisstationen, Repeater oder ähnliche Funk- Sende-Empfangsstationen für Mobilfunknetze wie beispielsweise GSM-Netze, UMTS-Netze, CDMA 2000-Netze, TD-SCDMA-Netze oder auch Schnurlos-Telefonnetze (z.B. DECT) ausgebildet sein. Unter Basisstationen werden dabei Funkstationen zur Versorgung eines bestimmten Bereichs mit Informationssignalen für im allgemeinen mehrere Benutzer verstanden. Solche Basisstationen sind häufig ortsfest, können aber auch mobil sein. Diese Basisstationen werden unter Umständen in verschiedenen Mobilfunk-Standards mit unterschiedlichen Ausdrücken bezeichnet. So wird innerhalb des GSM-Netzes eine Basisstation auch mit diesem Namen bezeichnet, während beispielsweise in UMTS- Netzen eine Basisstation als NODE B bezeichnet wird. Als Repeater werden im Allgemeinen ortsfeste oder mobile Zwischenverstärker zur Nachverstärkung und Weiterleitung von Informationssignalen verstanden.Transmitting and receiving stations can be designed, for example, as radio transmitting / receiving stations for wireless information transmission. For example, they can be designed as mobile telephones, base stations, repeaters or similar radio transceiver stations for mobile radio networks such as, for example, GSM networks, UMTS networks, CDMA 2000 networks, TD-SCDMA networks or else cordless telephone networks (for example DECT) , Base stations are understood to mean radio stations for supplying a specific area with information signals for generally several users. Such base stations are often stationary, but can also be mobile. These base stations may be referred to in different mobile radio standards with different expressions. A base station is also referred to by this name within the GSM network, while a base station is referred to as NODE B in UMTS networks, for example. Repeaters are generally understood to be stationary or mobile repeaters for post-amplification and forwarding of information signals.
Die Sende-/Empfangsstationen können weiterhin auch als Fest- netz-Sende-/Empfangsstationen ausgebildet sein. Solche können zum Beispiel Telefongeräte für ein Telekommunikations- Festnetz oder Modems sowie Festnetz-Vermittlungs- oder Verstärkereinheiten sein.The transceiver stations can also be designed as landline transceiver stations. Such can for example, telephone devices for a telecommunications fixed network or modems and fixed network switching or amplifier units.
Weiterhin kann die erfindungsgemäße Verstärkereinrichtung als Verstärker-Endstufe einer Sende-/Empfangsstation ausgebildet sein. Durch die erfindungsgemäße Steuerung der Verstärkereinheit kann damit eine zur Informationsübertragung notwendige Linearität bei einer gewünschten mittleren Ausgangsleistung unter vorteilhaften Betriebsbedingungen der Verstärkereinrichtung erreicht werden. So kann beispielsweise gewünscht sein, den Wirkungsgrad der Verstärkereinrichtung immer so groß wie möglich zu halten, um die Verstärkereinrichtung beispielsweise möglichst ström- und/oder energiesparend betrei- ben zu können. Dies ist insbesondere bei mobilen Geräten zur Informationsübertragung wichtig, die häufig mit Batterien o- der Akkus betrieben werden, da Verstärker-Endstufen eine im Vergleich zu anderen Verstärkereinrichtungen hohe Leistungsaufnahme haben können.Furthermore, the amplifier device according to the invention can be designed as an amplifier output stage of a transmitting / receiving station. By controlling the amplifier unit according to the invention, a linearity necessary for information transmission can be achieved with a desired mean output power under advantageous operating conditions of the amplifier device. For example, it may be desirable to always keep the efficiency of the amplifier device as large as possible in order to be able to operate the amplifier device, for example, in a manner that saves electricity and / or energy. This is particularly important in the case of mobile devices for transmitting information, which are often operated with batteries or rechargeable batteries, since amplifier output stages can have a high power consumption in comparison to other amplifier devices.
Die obengenannte Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein Verfahren zum Betrieb einer elektronischen Schaltung zur Informationsübertragung, insbesondere zur drahtlosen Informationsübertragung, mit einer steuerbaren Verstärkereinrichtung zur Ausgabe eines Verstärker-Ausgangssignals, wobei ein das Verstärker-Ausgangssignal charakterisierender Signalfaktor ermittelt wird, unter Verwendung des Signalfaktors ein Verstärker-Steuersignal generiert wird und die Verstärkereinrichtung mit dem Verstärker-Steuersteuersignal gesteuert wird, wobei der Signalfaktor die Amplitude von SignalSchwankungen des Verstärker-Ausgangssignals in Bezug auf einen Signalmittelwert des Verstärker-Ausgangssignals charakterisiert.The above-mentioned object is further achieved by a method for operating an electronic circuit for information transmission, in particular for wireless information transmission, with a controllable amplifier device for outputting an amplifier output signal, a signal factor characterizing the amplifier output signal being determined using the signal factor an amplifier Control signal is generated and the amplifier device is controlled with the amplifier control control signal, the signal factor characterizing the amplitude of signal fluctuations in the amplifier output signal with respect to a signal mean value of the amplifier output signal.
Dieses Verfahren ermöglicht die Steuerung einer Verstärker- einrichtung, wobei zur Steuerung eine dem Verstärker-Aus- gangssignal entnommene Charakteristik verwendet wird. Eine solche Charakteristik des Verstärker-Ausgangssignals kann beispielsweise Informationen über die aktuellen Betriebsbedingungen der Verstärkereinrichtung, wie beispielsweise die Linearität der Verstärkung, der Arbeitspunkt und/oder der Verstärkungsfaktor umfassen. Auf diese Weise ist es möglich die Betriebsbedingungen der Verstärkereinrichtungen derart einzurichten, dass sie gewünschte Eigenschaften aufweist, ohne dass dabei ihre genauen Betriebsbedingungen bekannt sein müssen. So ist es nicht erforderlich, den Verstärker beispielsweise vorher in allen Einzelheiten vermessen zu haben, um speziell Temperaturabhängigkeit oder ähnliche Faktoren, welche die Verstärkereigenschaften beeinflussen, berücksichtigen zu müssen. Daher lässt sich mit dem dargestellten erfindungsgemäßen Verfahren die Steuerung einer eine Verstärkereinrichtung enthaltenden elektronischen Schaltung mit ver- besserten Schaltungseigenschaften einfach realisieren.This method enables the control of an amplifier device, a characteristic taken from the amplifier output signal being used for the control. Such a characteristic of the amplifier output signal can For example, include information about the current operating conditions of the amplifier device, such as the linearity of the gain, the operating point and / or the gain factor. In this way it is possible to set up the operating conditions of the amplifier devices in such a way that they have the desired properties, without their exact operating conditions having to be known. For example, it is not necessary to have measured the amplifier in detail beforehand, in order to take temperature dependency or similar factors into account, which influence the amplifier properties. It is therefore easy to use the method according to the invention to control an electronic circuit containing an amplifier device with improved circuit properties.
Die Steuerung kann dabei derart eingerichtet sein, dass der Signalfaktor sich einem vorgebbaren Signalfaktor-Sollwert annähert. Ein solcher Signalfaktor-Sollwert kann beispielsweise fest vorgegeben sein oder durch andere Elemente der elektronischen Schaltung oder anderer Schaltungen oder Geräten vorgegeben werden.The controller can be set up in such a way that the signal factor approaches a predeterminable signal factor setpoint. Such a signal factor setpoint can be predefined, for example, or predefined by other elements of the electronic circuit or other circuits or devices.
Der Signalfaktor-Sollwert kann beispielsweise charakteris- tisch für einen bevorzugten Betriebszustand der Verstärkereinrichtung sein. Bevorzugte Betriebszustände können beispielsweise eine bevorzugte Linearität der Verstärkung und/ oder einen bevorzugten oder möglichst maximalen Wirkungsgrad der Verstärkereinrichtung aufweisen. Der Signalfaktor kann dabei wie vorstehend bereits ausgeführt ausgebildet sein.The signal factor setpoint can, for example, be characteristic of a preferred operating state of the amplifier device. Preferred operating states can have, for example, a preferred linearity of the amplification and / or a preferred or, if possible, maximum efficiency of the amplifier device. The signal factor can be designed as already explained above.
Weiterhin kann die elektronische Schaltung ein Vorverstärkerelement umfassen, wobei das Vorverstärker-Ausgangssignal einem Verstärker-Signaleingang zugeführt wird. Unter Verwendung des Signalfaktors und/oder des Leistungswerts und/oder des Verstärker-Steuersignals kann weiterhin ein Vorverstärker- Steuersignal zur Steuerung des Vorverstärkerelements gene- riert und dem Vorverstärkerelement zugeführt werden. Auf diese Weise können die Charakteristika des Vorverstärkerelements und des Verstärkerelements vorteilhaft aneinander angepasst werden. So können beispielsweise Änderungen der Charakteristik während der Steuerung des Verstärkerelements durch eine entsprechende Steuerung des Vorverstärkerelements derart ergänzt werden, dass das von der Verstärkereinrichtung ausgegebene Informationssignal beispielsweise eine gewünschte Charakteristik aufweist.Furthermore, the electronic circuit can comprise a preamplifier element, the preamplifier output signal being fed to an amplifier signal input. Using the signal factor and / or the power value and / or the amplifier control signal, a preamplifier control signal for controlling the preamplifier element can also be generated. riert and fed to the preamplifier element. In this way, the characteristics of the preamplifier element and the amplifier element can advantageously be matched to one another. For example, changes in the characteristic during the control of the amplifier element can be supplemented by a corresponding control of the preamplifier element such that the information signal output by the amplifier device has, for example, a desired characteristic.
Verstärkerelement und Vorverstärkerelement können beispielsweise derart gesteuert werden, dass sich eine durch das Verstärkerelement und das Vorverstärkerelement erzielte Gesamt- Verstärkung einem vorgebbaren Gesamtverstarkungs-Sollwert an- nähert. Der Gesamtverstarkungs-Sollwert kann beispielsweise fest vorgegeben sein oder durch andere Einrichtungen der elektronischen Schaltung oder weitere Einrichtungen zeitlich fest oder variabel vorgegeben werden. Eine Steuerungsverfahren kann weiterhin beispielsweise derart ausgestaltet sein, dass das Verstärkerelement auf einen gewünschten Linearitäts- wert der Verstärkung bei möglichst optimalem Wirkungsgrad hin gesteuert wird und vermittels der Steuerung des Vorverstärkerelements eine gewünschte Ausgangsleistung am Ausgang des Verstärkerelements einstellbar ist.Amplifier element and preamplifier element can be controlled, for example, in such a way that an overall gain achieved by the amplifier element and the preamplifier element approaches a predeterminable total gain setpoint. The total gain setpoint can be fixed, for example, or be fixed in time or variably by other electronic circuit devices or other devices. A control method can also be designed, for example, in such a way that the amplifier element is controlled to a desired linearity value of the gain with the best possible efficiency and by means of the control of the preamplifier element a desired output power can be set at the output of the amplifier element.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann die erfindungsgemäße elektronische Schaltung zur Ansteuerung eines Lautsprechers zur Ausgabe akustischer Signale ausgestaltet sein. Eine solche elektronische Schaltung kann beispielsweise in einer entsprechenden Endverstärkereinheit integriert sein.In a further advantageous embodiment, the electronic circuit according to the invention can be configured to control a loudspeaker for outputting acoustic signals. Such an electronic circuit can, for example, be integrated in a corresponding power amplifier unit.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.Further advantageous embodiments of the invention are contained in the subclaims.
Im Folgenden wird die Erfindung beispielhaft mit Bezug auf die beiliegenden Figuren erläutert. Es zeigen: Figur 1 eine erfindungsgemäße elektronische Schaltung mit einem Verstärkerelement zur drahtlosen Informationsübertragung;The invention is explained below by way of example with reference to the accompanying figures. Show it: 1 shows an electronic circuit according to the invention with an amplifier element for wireless information transmission;
Figur 2 eine detailliertere Darstellung der Auswerteeinrichtung der in Figur 1 dargestellten elektronischen Schaltung;FIG. 2 shows a more detailed illustration of the evaluation device of the electronic circuit shown in FIG. 1;
Figur 3 eine ein Vorverstärkerelement und ein Verstärker- element umfassende erfindungsgemäße elektronischeFIG. 3 shows an electronic device according to the invention comprising a preamplifier element and an amplifier element
Schaltung zur drahtlosen Informationsübertragung; undCircuit for wireless information transmission; and
Figur 4 eine detaillierte Darstellung einer Auswerteein- richtung für die in Figur 3 gezeigte elektronischeFIG. 4 shows a detailed illustration of an evaluation device for the electronic device shown in FIG. 3
Schaltung.Circuit.
In Figur 1 ist eine Endverstärker-Schaltung 10 für eine UMTS- Mobilfunk-Sende-/Empfangseinheit mit einem Verstärkerelement 20 dargestellt. Das Verstärkerelement 20 weist einen Verstärkersignaleingang 22, einen Verstärkersignalausgang 24 sowie einen Verstärkersteuersignaleingang ( "Bias-Control" -Eingang) 26 zur Einstellung des Arbeitspunktes auf. Über eine Verstärkerausgangsleitung 28 wird ein vom Verstärker ausgegebenes Informations-Hochfrequenz- (HF) -Signal über eine Ausgabeeinheit 50 an eine Antenne 60 abgegeben und von der Antenne 60 abgestrahlt. Die Schaltung weist weiterhin eine Analyseeinheit 30 mit einem Analysesignaleingang 32 und einem Steuersignalausgang ( "Bias-Control" -Ausgang) 34 auf. Dabei wird das Analysesignal über ein Koppelelement einem auf der Signalausgangsleitung 28 geführten HF-Signal entnommen und dem Analysesignaleingang 32 der Auswerteeinheit 30 zugeleitet. Die A- nalyseeinheit 30 ermittelt aus dem Analysesignal ein Steuersignal zur Steuerung des Verstärkers 20, welches über den "Bias-Control" -Ausgang 34 dem "Bias-Control" -Eingang 26 des Verstärkerelements 20 zugeführt wird. Figur 2 stellt die Analyseeinheit 30 detaillierter dar. Das am Analysesignaleingang 32 vorliegende Signal wird in einem Hüllkurvendetektor 36 von allen hochfrequenten Komponenten befreit, wonach nur noch niederfrequentere Signalanteile (Ba- sisband-Signale) verbleiben. Diese werden einer Signalanalyseeinheit 37 mit einem Analog/Digital-Wandler zugeführt, welche auf digitalem Weg aus dem vorliegenden Signal einen dem Crest-Faktor des Analysesignals proportionalen Signalfaktor bestimmt. Dieser wird an eine Steuereinheit 38 weitergegeben, welche aufgrund des vorliegenden Signalfaktors ein Steuersignal zur Einstellung des Arbeitspunktes der Verstärkereinheit 20 über den "Bias-Control " -Eingang 26 ermittelt.1 shows a power amplifier circuit 10 for a UMTS mobile radio transceiver unit with an amplifier element 20. The amplifier element 20 has an amplifier signal input 22, an amplifier signal output 24 and an amplifier control signal input ("bias control" input) 26 for setting the operating point. Via an amplifier output line 28, an information radio-frequency (RF) signal output by the amplifier is output to an antenna 60 via an output unit 50 and radiated by the antenna 60. The circuit also has an analysis unit 30 with an analysis signal input 32 and a control signal output ("bias control" output) 34. In this case, the analysis signal is taken from an RF signal carried on the signal output line 28 via a coupling element and fed to the analysis signal input 32 of the evaluation unit 30. The analysis unit 30 determines from the analysis signal a control signal for controlling the amplifier 20, which is fed to the “Bias Control” input 26 of the amplifier element 20 via the “Bias Control” output 34. FIG. 2 shows the analysis unit 30 in more detail. The signal present at the analysis signal input 32 is freed of all high-frequency components in an envelope detector 36, after which only low-frequency signal components (baseband signals) remain. These are fed to a signal analysis unit 37 with an analog / digital converter, which digitally determines a signal factor proportional to the crest factor of the analysis signal from the present signal. This is passed on to a control unit 38 which, on the basis of the signal factor present, determines a control signal for setting the operating point of the amplifier unit 20 via the "bias control" input 26.
Im weiteren wird der Steuerungsablauf innerhalb der in Figur 1 und 2 dargestellten elektronischen Schaltung 10 beschrieben: Die dargestellte elektronische Schaltung soll Informationssignale für ein UMTS-Mobilfunknetz verstärken. Dabei ist es das Ziel, das Verstärkerelement 20 mit einer gewünschten Linearität, welche durch einen Crest-Faktor von 2,9 beschrie- ben wird, zu betreiben und dabei einen möglichst hohen Wirkungsgrad zu erreichen. Es ist bekannt, dass typische UMTS- Informationssignale einen Crest-Faktor von ungefähr 3,5 aufweisen. Bei einem Crest-Faktor von etwa 2,6 bis 2,9 sind die Informationssignale gerade noch genügend zuverlässig, um eine gute Informationsübertragung zu gewährleisten und beispielsweise Anforderungen hinsichtlich Nachbarkanalaussendung (ACLR bei UMTS) zu erfüllen. Im hier beschriebenen Ausführungsbei- spiel wird dies erreicht, indem der Arbeitspunkt der Verstärkereinrichtung 20 so gesteuert wird, dass das Ausgangssignal einen Crest-Faktor im Bereich von 2,9 aufweist. Damit wird ein optimaler Wirkungsgrad bei ausreichender Signalqualität erreicht .The control sequence within the electronic circuit 10 shown in FIGS. 1 and 2 is described below: The electronic circuit shown is intended to amplify information signals for a UMTS mobile radio network. The aim here is to operate the amplifier element 20 with a desired linearity, which is described by a crest factor of 2.9, and to achieve the highest possible efficiency. It is known that typical UMTS information signals have a crest factor of approximately 3.5. With a crest factor of approximately 2.6 to 2.9, the information signals are just about reliable enough to ensure good information transmission and, for example, to meet requirements regarding adjacent channel transmission (ACLR for UMTS). In the exemplary embodiment described here, this is achieved by controlling the operating point of the amplifier device 20 such that the output signal has a crest factor in the range of 2.9. This ensures optimum efficiency with sufficient signal quality.
Aus dem auf der Signalausgangsleitung 28 vorliegenden HF- Signal wird über das Koppelelement 40 ein dem Ausgangssignal entsprechendes Analysesignal gewonnen und dem Eingang 32 der Analyseeinheit 30 zugeführt. In der Analyseeinheit 30 gewon- nene Basisband-Signal wird der Signalauswerteeinheit 37 (s. Fig. 2) zugeführt. Dort wird das Basisband-Signal digitalisiert und für jeweils aufeinanderfolgende Zeitabschnitte jeweils eine maximale Signalamplitude sowie der Effektivwert des Signals bestimmt und daraus der Crest-Faktor berechnet. In der Steuereinheit 38 wird der einstellbare Sollwert für den Crest-Faktor (z.B. 2,9) mit dem ermittelten Crest-Faktor verglichen.An analysis signal corresponding to the output signal is obtained from the RF signal present on the signal output line 28 via the coupling element 40 and fed to the input 32 of the analysis unit 30. Won in the analysis unit 30 A baseband signal is fed to the signal evaluation unit 37 (see FIG. 2). There, the baseband signal is digitized and a maximum signal amplitude and the effective value of the signal are determined for each successive time segment and the crest factor is calculated therefrom. In the control unit 38, the adjustable target value for the crest factor (eg 2.9) is compared with the determined crest factor.
Liegt der ermittelte Crest-Faktor über dem Sollwert für den Crest-Faktor, wird von der Steuereinheit 38 ein Steuersignal derart generiert, dass die Vorspannung, welche den Arbeits- punkt (der Arbeitspunkt ist hierbei vorgegeben durch die Versorgungsspannung der Verstärkereinrichtung und/oder die Steu- erspannung z.B. Basis-Emitter-Spannung bei Bipolartransistoren) der Verstärkereinrichtung 20 charakterisiert, etwas abgesenkt wird, so daß die aufgenommene Gleichstrom-Leistung verringert und der Wirkungsgrad der Verstärkereinrichtung verbessert wird. Dieses Vorspannungssignal wird über den Ana- lyseeinheit-Ausgang 34 an den "Bias-Control" -Eingang 26 der Verstärkereinheit 20 ausgegeben. Über das Koppelelement 40 wird danach das nun etwas veränderte Informationssignal wiederum der Analyseeinheit 30 zugeführt und das Verfahren auf diese Weise fortgesetzt bis das Ausgangssignal den gewünsch- ten Crest-Faktor-Sollwert aufweist.If the determined crest factor lies above the desired value for the crest factor, the control unit 38 generates a control signal in such a way that the bias voltage which defines the working point (the working point is predetermined by the supply voltage of the amplifier device and / or the control) - Voltage, for example, base-emitter voltage in bipolar transistors) of the amplifier device 20, is somewhat reduced, so that the direct current power consumed is reduced and the efficiency of the amplifier device is improved. This bias voltage signal is output via the analysis unit output 34 to the “bias control” input 26 of the amplifier unit 20. The now somewhat changed information signal is then again fed to the analysis unit 30 via the coupling element 40 and the method is continued in this way until the output signal has the desired crest factor setpoint.
Wird beispielsweise durch eine Veränderung der Lage von Sender und Empfänger im Mobilfunknetz die notwendige Ausgangsleistung des von der Antenne 60 abgestrahlten Signals und da- mit die Verstärkung der elektronischen Schaltung erhöht, so kann es sein, dass der Crest-Faktor des auf der Signalausgangsleistung 28 vorliegenden Informationssignals durch diese Veränderung einen Crest-Faktor von 2,9 unterschreitet. Die Analyseeinheit 30 wird dann den Arbeitspunkt der Verstärker- einheit 20 so verschieben, dass wieder der gewünschte Soll- Crest-Faktor erreicht wird. Figur 3 stellt eine gegenüber Figur 1 um ein Vorverstärkerelement 70 erweiterte elektronische Endverstärker-Schaltung 12 dar. Über einen Vorverstärkersignaleingang 72 gelangt ein Informationssignal in den Vorverstärker 70, von welchem es über einen Vorverstärker-Signalausgang 74 an den Verstärkersignaleingang 22 weitergegeben wird. Der Vorverstärker 70 ist über einen Verstärkungssignaleingang ( "Gain-Control" -Eingang) 76 in seiner Verstärkung steuerbar. Die von der Verstärkereinheit 20 und dem Verstärkerausgang 24 über die Verstärker- ausgangsleitung 28 ausgegebenen HF-Signale werden wiederum über die Anpassungseinheit 50 an die Antenne 60 weitergeleitet und von dort abgestrahlt. Über das Koppelelement 40 wird ein Analysesignal aus dem auf der Ausgangsleitung 28 vorliegenden HF-Signal gewonnen und einem Analysesignaleingang 320 einer Auswerteeinheit 300 zugeführt. Über einen "Bias- Control" -Ausgang 340 der Analyseeinheit 300 wird der "Bias- Control" -Eingang 26 des Verstärkerelements 20 angesteuert. Über einem "Gain-Control" -Ausgang 350 der Analyseeinheit 300 wird der "Gain-Control"-Eingang 76 der Vorverstärkereinheit 70 angesteuert.If, for example, a change in the position of the transmitter and receiver in the mobile radio network increases the necessary output power of the signal emitted by the antenna 60 and thus the amplification of the electronic circuit, the crest factor of the signal output power 28 may be present Information signal falls below a crest factor of 2.9 due to this change. The analysis unit 30 will then shift the operating point of the amplifier unit 20 so that the desired crest factor is reached again. FIG. 3 shows an electronic power amplifier circuit 12 which has been expanded by a preamplifier element 70 compared to FIG. 1. Via a preamplifier signal input 72, an information signal reaches the preamplifier 70, from which it is passed on to the amplifier signal input 22 via a preamplifier signal output 74. The preamplifier 70 can be controlled in terms of its gain via a gain signal input (“gain control” input) 76. The RF signals output by the amplifier unit 20 and the amplifier output 24 via the amplifier output line 28 are in turn forwarded to the antenna 60 via the adaptation unit 50 and radiated from there. Via the coupling element 40, an analysis signal is obtained from the RF signal present on the output line 28 and fed to an analysis signal input 320 of an evaluation unit 300. The “bias control” input 26 of the amplifier element 20 is controlled via a “bias control” output 340 of the analysis unit 300. The “gain control” input 76 of the preamplifier unit 70 is controlled via a “gain control” output 350 of the analysis unit 300.
Figur 4 stellt die in Figur 3 dargestellte Analyseeinheit 300 detaillierter dar. Der Analysesignaleingang 320 ist mit einem Hüllkurvendetektor 360 verbunden, welcher die hochfrequenten Anteile des Analysesignals entfernt. Ein so gewonnenes Basisbandsignal wird der Signalanalyseeinheit 370 zugeführt, welche in der bereits beschriebenen Weise den Crest-Faktor und die mittlere Ausgangsleistung für aufeinanderfolgende Zeitabschnitte bestimmt und einer Steuereinheit 380 zuführt, welche daraus ein "Gain-Control"- und ein "Bias-Control" -Signal generiert .FIG. 4 shows the analysis unit 300 shown in FIG. 3 in more detail. The analysis signal input 320 is connected to an envelope detector 360, which removes the high-frequency components of the analysis signal. A baseband signal obtained in this way is fed to the signal analysis unit 370, which determines the crest factor and the mean output power for successive time segments in the manner already described and feeds it to a control unit 380, which uses it to produce a “gain control” and a “bias control” Signal generated.
Die Steuerung der in Figur 3 und Figur 4 dargestellten elektronischen Schaltung 12 erfolgt in Bezug auf das Verstärker- element 20 entsprechend der in Figur 1 und 2 dargestellten Schaltung. Die in Figur 3 und 4 dargestellte Auswerteeinheit 300 ermöglicht weiterhin die Ausgabe eines "Gain-Control"- Signals an den "Gain-Control" -Eingang 76 des Vorverstärkerelements 70. Da sich bei einer Veränderung des Arbeitspunktes der Verstärkereinheit 20 häufig auch der Verstärkungsfaktor der Verstärkungseinrichtung 20 verändert, wird der Verstär- kungsfaktor des Vorverstärkers derart angepasst, dass die Gesamtverstärkung von Vorverstärkereinheit 70 und Verstärkereinheit 20 konstant bleibt. Dazu verwendet die Steuereinheit 380 der Analyseeinheit 300 den von der Signalanalyseeinheit 370 ermittelten Ausgangsleistungswert, um daraus das zum Er- halt einer konstanten Gesamtverstärkung notwendige Gain-The control of the electronic circuit 12 shown in FIGS. 3 and 4 takes place in relation to the amplifier element 20 in accordance with the circuit shown in FIGS. 1 and 2. The evaluation unit 300 shown in FIGS. 3 and 4 also enables the output of a "gain control". Signals to the "gain control" input 76 of the preamplifier element 70. Since the amplification factor of the amplification device 20 often changes when the operating point of the amplifier unit 20 changes, the amplification factor of the preamplifier is adjusted such that the overall amplification of preamplifier unit 70 and amplifier unit 20 remains constant. For this purpose, the control unit 380 of the analysis unit 300 uses the output power value determined by the signal analysis unit 370 in order to use it to obtain the gain required to obtain a constant overall gain.
Control-Signal zu generieren und über den entsprechenden Signalausgang 350 dem "Gain-Control " -Eingang 76 der Vorverstärkereinheit 70 zuzuführen.Generate control signal and feed it to the "gain control" input 76 of the preamplifier unit 70 via the corresponding signal output 350.
Die vorliegende Erfindung beschreibt eine elektronischeThe present invention describes an electronic
Schaltung zur Informationsübertragung sowie ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Schaltung, mit welcher sich ein in der Schaltung enthaltenes Verstärkerelement auf vereinfachte Weise derart steuern lässt, dass sich dabei ohne detaillierte Kenntnis der Gesamtcharakteristik des Verstärkerelements ein bevorzugter Betriebszustand der Verstärkereinrichtung erreichen lässt. Circuit for information transmission and a method for operating such a circuit, with which an amplifier element contained in the circuit can be controlled in a simplified manner in such a way that a preferred operating state of the amplifier device can be achieved without detailed knowledge of the overall characteristic of the amplifier element.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
10 Elektronische Schaltung mit steuerbarem Verstärkerelement 12 Elektronische Schaltung mit steuerbarem Verstärkerelement und steuerbarem Vorverstärkerelement10 Electronic circuit with controllable amplifier element 12 Electronic circuit with controllable amplifier element and controllable preamplifier element
20 Steuerbares Verstärkerelement20 Controllable amplifier element
21 Verstärkersignaleingang21 amplifier signal input
24 Verstärkersignalausgang 26 "Bias-Control" -Eingang24 amplifier signal output 26 "bias control" input
28 Verstärkersignalausgangsleitung28 amplifier signal output line
30 Auswerteeinheit30 evaluation unit
32 Analysesignaleingang32 Analysis signal input
34 "Bias-Control"-Ausgang 40 Koppelelement34 "Bias Control" output 40 coupling element
50 Ausgabeeinheit50 output unit
60 Antenne60 antenna
36 Hüllkurvendetektor36 envelope detector
37 Signalauswerteeinheit (Crest-Faktor Bestimmung) 38 Steuereinheit37 signal evaluation unit (crest factor determination) 38 control unit
70 Vorverstärkereinheit70 preamplifier unit
71 Vorverstärkersignaleingang 74 Vorverstärkersignalausgang 76 "Gain-Control" -Eingang 300 Auswerteeinheit71 Preamplifier signal input 74 Preamplifier signal output 76 "Gain control" input 300 Evaluation unit
320 Analysesignaleingang320 analysis signal input
340 "Bias-Control "-Signalausgang340 "Bias Control" signal output
350 "Gain-Control" -Signalausgang350 "Gain Control" signal output
360 Hüllkurvendetektor 370 Signalanalyseeinheit (Crest-Faktor/Ausgangsleistungs Bestimmung)360 envelope detector 370 signal analysis unit (crest factor / output power determination)
380 Steuereinheit 380 control unit

Claims

Patentansprüche claims
1. Elektronische Schaltung (10,12) zur Informationsübertragung, insbesondere zur drahtlosen Informationsübertra- gung, umfassend:1. Electronic circuit (10, 12) for information transmission, in particular for wireless information transmission, comprising:
- eine steuerbare Verstärkereinrichtung (20) zur Ausgabe eines Verstärker-Ausgangssignals ,a controllable amplifier device (20) for outputting an amplifier output signal,
- eine Auswerteeinrichtung (30, 300) zur Bestimmung eines Verstärker-Steuersignals, wobei,- an evaluation device (30, 300) for determining an amplifier control signal,
- ein Koppelelement (40) zur Abtastung des Verstärker- Ausgangssignals vorgesehen ist, welches ein dem Verstärker-Ausgangssignal entsprechendes Analysesignal an die Auswerteeinrichtung (30, 300) abgibt, und - die Auswerteeinrichtung (30, 300) aus dem Analysesignal einen das Verstärker-Ausgangssignal charakterisierenden Signalfaktor ermittelt und unter Verwendung des Signal- faktors ein Verstärker-Steuersignal zur Steuerung der Verstärkereinrichtung (20) generiert und an die Verstär- kereinrichtung (20) ausgibt, dadurch gekennzeichnet dass der Signalfaktor die Amplitude von Signalschwankungen des Verstärker-Ausgangssignals in Bezug auf einen Signalmittelwert des Verstärker-Ausgangssignals charakte- risiert.- A coupling element (40) for sampling the amplifier output signal is provided, which outputs an analysis signal corresponding to the amplifier output signal to the evaluation device (30, 300), and - The evaluation device (30, 300) from the analysis signal and the amplifier output signal characterizing signal factor determined and using the signal factor generates an amplifier control signal for controlling the amplifier device (20) and outputs it to the amplifier device (20), characterized in that the signal factor is the amplitude of signal fluctuations of the amplifier output signal with respect to a Characterized average signal value of the amplifier output signal.
2. Elektronische Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalfaktor proportional zu einem Crestfaktor oder einem Standardabweichungsfaktor oder einer Varianz des Verstärker-Ausgangssignals und/oder des Analysesignals ist. 2. Electronic circuit according to claim 1, characterized in that the signal factor is proportional to a crest factor or a standard deviation factor or a variance of the amplifier output signal and / or the analysis signal.
3. Elektronische Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (30, 300) das Verstärker- Steuersignal einem Vorspannungs-Steuerungs-Eingang (Bias- Control-Eingang) (26) der Verstärkereinrichtung (20) zuführt .3. Electronic circuit according to claim 1 or 2, characterized in that the evaluation device (30, 300) supplies the amplifier control signal to a bias control input (bias control input) (26) of the amplifier device (20).
4. Elektronische Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (30, 300) weiterhin aus dem Analysesignal einen eine mittlere Ausgangsleistung des Verstärkerelements (20) charakterisierenden Leistungswert ermittelt .4. Electronic circuit according to one of claims 1 to 3, characterized in that the evaluation unit (30, 300) further determines a power value characterizing an average output power of the amplifier element (20) from the analysis signal.
5. Elektronische Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Schaltung (12) weiterhin eine mit einem Verstärker-Signaleingang (22) der Verstärkereinrichtung (20) verbundene steuerbare Vorverstärkereinrich- tung (70) umfasst.5. Electronic circuit according to one of claims 1 to 4, characterized in that the electronic circuit (12) further comprises a controllable preamplifier device (70) connected to an amplifier signal input (22) of the amplifier device (20).
6. Elektronische Schaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (300) weiterhin ein Vorver- stärker-Steuersignal zur Steuerung der Vorverstärkereinrichtung (70) , insbesondere unter Verwendung des Leistungswerts, generiert und an die Vorverstärkereinrichtung (70) ausgibt.6. Electronic circuit according to claim 5, characterized in that the evaluation device (300) further generates a preamplifier control signal for controlling the preamplifier device (70), in particular using the power value, and outputs it to the preamplifier device (70).
7. Elektronische Schaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (300) das Vorverstärker- Steuersignal einem Verstärkungs-Steuerungs-Eingang (Gain- Control-Eingang) (76) der Vorverstärkereinrichtung (70) zuführt .7. Electronic circuit according to claim 6, characterized in that the evaluation device (300) the preamplifier control signal a gain control input (gain) Control input) (76) of the preamplifier device (70).
8. Elektronische Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelelement (40) einen kapazitiven Koppler und/oder einen induktiven Koppler und/oder einen Richt- koppler umfasst.8. Electronic circuit according to one of claims 1 to 7, characterized in that the coupling element (40) comprises a capacitive coupler and / or an inductive coupler and / or a directional coupler.
9. Elektronische Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelelement (40) über eine Spannungsteilerschaltung mit einer Signalausgangsleitung (28) der Verstärkereinrichtung verbunden ist.9. Electronic circuit according to one of claims 1 to 8, characterized in that the coupling element (40) is connected via a voltage divider circuit to a signal output line (28) of the amplifier device.
10 . Sende-/Empfangsstation mit einer elektronischen Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 .10th Transceiver station with an electronic circuit according to one of claims 1 to 9.
11 . Sende-/Empfangsstation nach Anspruch 10 , d a du r c h g e k e n n z e i c hn e t , dass die Verstärkereinrichtung (20) als Verstärker- Endstufe ausgebildet ist.11. Transmitting / receiving station according to claim 10, so that the amplifier device (20) is designed as an amplifier output stage.
12. Verfahren zum Betrieb einer elektronischen Schaltung (10, 12) zur Informationsübertragung, insbesondere zur drahtlosen Informationsübertragung, mit einer steuerbaren Verstärkereinrichtung (20) zur Ausgabe eines Verstärker- Ausgangssignals, wobei:12. A method for operating an electronic circuit (10, 12) for information transmission, in particular for wireless information transmission, with a controllable amplifier device (20) for outputting an amplifier output signal, wherein:
- ein das Verstärker-Ausgangssignal charakterisierender Signalfaktor ermittelt wird,a signal factor characterizing the amplifier output signal is determined,
- unter Verwendung des Signalfaktors ein Verstärker- Steuersignal generiert wird, und- An amplifier control signal is generated using the signal factor, and
- die Verstärkereinrichtung (20) mit dem Verstärker- Steuersignal gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalfaktor die Amplitude von Signalschwankungen des Verstärker-Ausgangssignals in Bezug auf einen Signalmittelwert des Verstärker-Ausgangssignals charakterisiert .- The amplifier device (20) with the amplifier Control signal is controlled, characterized in that the signal factor characterizes the amplitude of signal fluctuations of the amplifier output signal with respect to a signal mean value of the amplifier output signal.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkereinrichtung (20) derart gesteuert wird, dass der Signalfaktor sich einem vorgebbaren Signalfaktor-Sollwert annähert.13. The method according to claim 12, characterized in that the amplifier device (20) is controlled such that the signal factor approaches a predeterminable signal factor setpoint.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalfaktor-Sollwert charakteristisch für einen bevorzugten Betriebszustand in Bezug auf eine Lineartiät der Verstärkung der Verstärkereinrichtung (20) und/oder einen Wirkungsgrad der Verstärkereinrichtung (20) ist.14. The method according to claim 13, characterized in that the signal factor setpoint is characteristic of a preferred operating state in relation to a linearity of the amplification of the amplifier device (20) and / or an efficiency of the amplifier device (20).
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalfaktor proportional zu einem Crestfaktor oder einem Standardabweichungsfaktor oder einer Varianz des Verstärker-Ausgangssignals und/oder eines aus dem15. The method according to any one of claims 12 to 14, characterized in that the signal factor is proportional to a crest factor or a standard deviation factor or a variance of the amplifier output signal and / or one of the
Verstärker-Ausgangssignal gewonnenen Analysesignals ist.Amplifier output signal is obtained analysis signal.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass weiterhin ein eine mittlere Ausgangsleistung des16. The method according to any one of claims 12 to 15, characterized in that an average output power of the
Verstärkerelements (20) charakterisierender Leistungswert ermittelt wird. Power element characterizing amplifier element (20) is determined.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Schaltung weiterhin ein Vorverstärkerelement (70) umfasst, wobei das Vorverstärker- Ausgangssignal einem Verstärker-Signaleingang (22) zugeführt wird.17. The method according to any one of claims 12 to 16, characterized in that the electronic circuit further comprises a preamplifier element (70), the preamplifier output signal being fed to an amplifier signal input (22).
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass unter Verwendung des Signalfaktors und/oder des18. The method according to claim 17, characterized in that using the signal factor and / or the
Leistungswerts und/oder des Verstärker-Steuersignals ein Vorverstärker-Steuersignal zur Steuerung des Vorverstärkerelements (70) generiert und dem Vorverstärkerelement (70) zugeführt wird.Power value and / or the amplifier control signal, a preamplifier control signal for controlling the preamplifier element (70) is generated and supplied to the preamplifier element (70).
19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorverstärkerelement (70) derart gesteuert wird, dass sich eine durch das Verstärkerelement (20) und das Vorverstärkerelement (70) erzielte Gesamtverstärkung einem vorgebbaren Gesamtverstarkungs-Sollwert annähert. 19. The method according to claim 17 or 18, characterized in that the preamplifier element (70) is controlled such that a total gain achieved by the amplifier element (20) and the preamplifier element (70) approximates a predeterminable total gain setpoint.
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