Leistungsregelanordnung |
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申请号 | EP90108970.6 | 申请日 | 1990-05-12 | 公开(公告)号 | EP0401545A1 | 公开(公告)日 | 1990-12-12 |
申请人 | Daimler-Benz Aerospace Aktiengesellschaft; | 发明人 | Esprester, Ralf, Dr.-Ing.; Kombrink, Friedemann, Ing.-grad.; | ||||
摘要 | Bei einer Regelanordnung für die Leistungsendstufe (E) eines frequenzvariablen Senders, welche die Amplituden der auf der Antennenzuleitung vorlaufenden und rücklaufenden Wellen mißt und zur Ableitung eines Regelsignals auswertet, werden aus dem Sendesignal vor der Endstufe zwei gleichfrequente um 90° gegeneinander phasenverschobene Überlagungssignale abgeleitet (SI, SQ). Die mittels eines Richtkopplers (RK) aus der Antennenzuleitung (L) ausgekoppelten, den vorlaufenden und rücklaufenden Wellen proportionalen Signalspannungen werden in Quadraturamplitudendemodulatoranordnungen (DQR, DQV) mit den beiden Überlagerungssignalen umgesetzt und aus den niederfrequenten Anteilen werden Vorlauf- und Rücklaufsignale zur Ableitung eines Regelsignals für den Verstärkungsfaktor der Leistungsendstufe gewonnen. Fremdsignale auf der Antennenzuleitung führen nicht zu einer Reaktion des Regelkreises. | ||||||
权利要求 | |||||||
说明书全文 | Die Erfindung betrifft eine Leistungsregelanordnung für Leistungsendstufen frequenzvariabler Sender nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Zum Schutz von Leistungsendstufen vor Überlastung durch von der Antenne reflektierte Leistung bei schlechter Anpassung ist es üblich, mittels einer Richtkoppleranordnung die auf der Antennenzuleitung vorlaufenden und rucklaufenden Wellen zu überwachen und erforderlichenfalls die Verstärkung der Leistungsendstufe zu reduzieren. Um bei räumlich dicht benachbarten weiteren Sendern, z.B. auf Schiffen, die im gleichen Frequenzbereich mit u.U. nur geringem Frequenzabstand betrieben werden, Störungen der Leistungsregelung mit Vor- und Rücklaufmessung zu vermeiden, sind in die Antennenleitung schmalbandige Sendefilter eingefügt. Da die Sendefrequenz variabel ist, müssen auch diese Filter durchstimmbar sein und automatisch auf die jeweilige Sendefrequenz abgestimmt werden. Diese Sendefilter, über die die gesamte Sendeleistung fließt, sind aber sehr aufwendig und können den Hauptteil der Kosten einer Sendeanlage beanspruchen. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Leistungsregelanordnung der im Oberbegriff des Patentanspruchs genannten Art anzugeben, welche ohne die Sendefilter eine störsichere Leistungsregelung ermöglicht. Die Erfindung ist im Patentanspruch 1 beschrieben. Die Unteransprüche enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung. Die erfindungsgemäße Anordnung ermöglicht eine hochselektive Trennung der vom Sendesignal herrührenden Anteile von Fremdsignalanteilen in den vor- und rücklaufenden Wellen bzw. den daraus ausgekoppelten Spannungen und den bei der Quadraturumsetzung erzielten Mischprodukten. Wesentlich ist, daß die Überlagerungssignale aus dem Sendesignal vor der Endstufe abgeleitet sind und daß die Entkopplung zwischen Ein- und Ausgangssignal ausreichend ist. Die Erfindung ist nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Abbildungen noch eingehend veranschaulicht. Dabei zeigt
Bei der in der Abbildung skizzierten Senderanordnung wird in einer Sendesignalaufbereitungseinrichtung SA ein Sendesignal SE nach Frequenz und Modulation erzeugt und der Senderleistungsendstufe E zugeführt. Das von der Endstufe verstärkte Sendesignal gelangt über einen Richtkoppler RK, die Antennenzuleitung L und ein Impedanzanpaßgerät APG zur Antenne A. In der Regel wird ein Teil der der Antenne zugeführten Sendeleistung wegen nicht perfekter Impedanzanpassung reflektiert und läuft über das Anpaßgerät, die Antennenzuleitung und den Richtkoppler zurück zur Leistungsendstufe E. Der Richtkoppler RK koppelt aus der Antennenzuleitung Spannungen UV und UR, die den von der Endstufe zur Antenne bzw. umgekehrt laufenden Wellen proportional sind, aus. Während die vorlaufenden Wellen im wesentlichen durch die von der Leistungsendstufe abgegebene Sendeleistung gebildet sind, setzen sich die rücklaufenden Wellen aus den an der Antenne reflektierten Anteilen und aus über die Antenne aufgenommenen Fremdsignalen zusammen, so daß die Spannung UV proportional der Ausgangsleistung der Endstufe und die Spannung UR proportional der Summe von reflektierter Leistung und Empfangsleistung von Fremdsignalen ist. Vor der Endstufe E werden aus dem Sendesignal SE zwei Überlagerungssignale SI und SQ abgeleitet, die gleichfrequent zu dem Sendesignal SE sind und einen gegenseitigen Phasenunterschied von 90° aufweisen. Hierzu ist ein Differenzphasenglied PD, welches auch zusätzlich einen Verstärker enthalten kann vorgesehen, welches ein erstes Überlagerungssignal SI mit einer Phasenlage φ und ein zweites Überlagerungssignal SQ mit einer Phasenlage φ +90° erzeugt, wobei die absolute Phasenlage durch die nachfolgende Quadraturverarbeitung ohne Einfluß auf das Ergebnis ist und daher auch frequenzabhängig variieren kann. Für jede der beiden über den Richtkoppler Rk ausgekoppelten Spannungen UV und UR ist eine Quadraturamplitudendemodulatoranordnung DQV bzw. DQR vorgesehen. In Mischern M, die vorteilhafterweise als Ringmischer bzw. sogenannte Double-Balanced-Mischer ausgeführt sind, werden beide Spannungen UV, UR mit jedem der beiden Überlagerungssignale SI, SQ umgesetzt. Die Mischer arbeiten vorzugsweise im Schaltmodus und die Überlagerungssignale sind hierfür über Begrenzerverstärker B geführt. Aus den Mischerausgangssignalen werden mittels Tiefpaßfiltern TP auf Fremdsignale in der Antennenzuleitung zurückgehende Anteile unterdrückt. Gemäß dem Prinzip der Quadraturamplitudendemodulation werden die tiefpaßgefilterten Mischerausgangssignale in Quadriergliedern Q quadriert und je nach Zuordnung zu einer der beiden ausgekoppelten Spannungen UV bzw. UR getrennt die Quadratsummen in Summierern S gebildet. Aus diesen können durch Bilden der Quadratwurzeln in Radiziergliedern W die den Amplituden der auf der Antennenzuleitung vor- und rücklaufenden Wellen bei der jeweiligen Frequenz des frequenzvariablen Sendesignals SE proportionalen Vor- und Rücklaufsignale V und R gewonnen werden. Ein Regelsignalgenerator G leitet aus den Signalen V und R in im Prinzip bekannter Weise ein Regelsignal SV als Stellgröße für die Einstellung des Verstärkungsgrads der Leistungsendstufe E ab. Fremdsignale auf der Antennenzuleitung führen nicht zu einer Reaktion des Regelkreises. Eine alternative Ausführungsform, die in FIG. 2 skizziert ist, sieht vor, die analogen Quadrier-, Summier- und Radizierglieder der Anordnung nach FIG. 1, die hinsichtlich Genauigkeit und des gegenseitigen Gleichlaufs (matching) u.U. Probleme bereiten können, durch digitale Signalverarbeitungseinrichtungen zu ersetzen. Hierzu werden die tiefpaßgefilterten Ausgangssignale der Mischer M über Einhüllendendetektoren GR und erforderlichenfalls weitere Tiefpaßfilter TP′ mittels eines Multiplexers MP zyklisch sukzessiv einem Analog/Digital-Umsetzer A/D zugeführt und digitalisiert. In einem Prozessor PR werden die digitalisierten Signale nach dem bei der Anordnung nach FIG. 1 beschriebenen Prinzip der Quadraturamplitudendemodulation weiterverarbeitet, wobei der Prozessor zweckmäßigerweise auch die Stellgröße SV zur Regelung des Verstärkungsgrads der Leistungsendstufe E festlegt und über einen Digital/Analog-Umsetzer als analoges Regelsignal ausgibt, oder direkt digital ansteuert (z.B. dann, wenn das Stellglied ein multiplizierender D/A-Wandler ist). In FIG. 3 ist das Selektionsverhalten der Anordnung in prinzipieller Darstellung als relatives Pegelverhältnis in dB über der Frequenz aufgetragen, wobei mit fs die momentane Sendefrequenz bezeichnet sei. Der Selektionsverlauf ist im wesentlichen bestimmt durch die Filtercharakteri stik FTP der Tiefpaßfilter und durch die Mischer M. Die Eintragungen in FIG. 3 sind entlang der Frequenzachse nicht maßstäblich, vielmehr liegt das Verhältnis der 3dB-Breite BT der Tiefpaßfiltercharakteristik FTP zu der Sendefrequenz fs typischerweise in der Größenordnung 10⁻³. Die Selektionskurve zeigt Durchlaßbereiche bei ganzzahligen Vielfachen der Sendefrequenz fs, d.h., daß nur Fremdsignale mit innerhalb der Tiefpaßbandbreite bei f=n.fs (n ganzzahlig) die Vorlauf- und Rücklaufsignale V und R verfälschen können. Bei Verwendung von Ringmischern bzw. Double-Balanced-Mischern sind Fremdsignale bei geradzahligen Vielfachen der Sendefrequenz zudem weitestgehend unterdrückt, so daß erst Fremdsignale bei Dreifachen der Sendefrequenz nennenswerten Einfluß haben können. Durch die hochselektive Trennung ist die Wahrscheinlichkeit, daß zwei in enger Nachbarschaft angeordnete Sender genau ein solches Frequenzverhältnis aufweisen, aber äußerst gering. Zudem ist für Fremdsignale bei f=3fs in den Quadraturamplitudendemodulatoranordnungen auch bereits eine Dämpfung von ca. 10dB wirksam. |