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Breitbandiger Leistungsverstaerker fuer drahtlose Kommunikationsgeraete mit gleichzeitig hoher Effizienz fuer W-CDMA und GSM/EGPRS

IP.com Disclosure Number: IPCOM000021526D
Published in the IP.com Journal: Volume 4 Issue 2 (2004-02-25)
Included in the Prior Art Database: 2004-Feb-25
Document File: 3 page(s) / 128K

Publishing Venue

Siemens

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Abstract

Heutzutage existiert eine Vielzahl unterschiedlicher Mobilfunkstandards wie GSM (Global System for Mobile Communication), EDGE (Enhanced Data Rates for GSM Evolution) und W-CDMA (Wideband Code Division Multiple Access), die alle von kuenftigern mobilen Endgeraeten unterstuetzt werden muessen. Breitbandendstufen, wie sie derzeit einwickelt werden, sollen diese Signale in den unterschiedlichen Frequenzbaendern, mit unterschiedlichen Linearitaetsanforderungen und verschiedenen Maximalleistungen verstaerken. Da aber verschiedene Mobilfunkstandards und Frequenzbaender unterschiedliche Anforderungen an Linearitaet und Ausgangsleistungen stellen, und da die Effizienz von Leistungsendstufen mit abnehmender Ausgangsleistung schnell abnimmt, ist es schwierig eine einzige Verstaerkerkette zu entwickeln, die allen Anforderungen gerecht wird. Insbesondere bei W-CDMA ist eine niedrige Sendeleistung der Endgeraete von grosser Wichtigkeit, da hier die Anzahl der Teilnehmer in einer Funkzelle von deren Sendeleistung abhaengt. Da der Verstaerker aber auch die relativ hohen Sendeleistungen von GSM erbringen koennen muss, wird die Effizienz fuer die W-CDMA sehr gering. Eine Moeglichkeit der Umgehung des Problems ist die Verwendung von mehreren, fuer die einzelnen Sendeleistungen optimierten Verstaerkermodulen. Der erhoehte Platzbedarf sowie die hohen Kosten sprechen allerdings dagegen.

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Breitbandiger Leistungsverstaerker fuer drahtlose Kommunikationsgeraete mit gleichzeitig hoher Effizienz fuer W-CDMA und GSM/EGPRS

Idea: Dr. Jakob Sigg, DE-Muenchen; Heinz Kuechler, DE-Muenchen; Andreas Langer, DE- Muenchen

Heutzutage existiert eine Vielzahl unterschiedlicher Mobilfunkstandards wie GSM (Global System for Mobile Communication), EDGE (Enhanced Data Rates for GSM Evolution) und W-CDMA (Wideband Code Division Multiple Access), die alle von kuenftigern mobilen Endgeraeten unterstuetzt werden muessen. Breitbandendstufen, wie sie derzeit einwickelt werden, sollen diese Signale in den unterschiedlichen Frequenzbaendern, mit unterschiedlichen Linearitaetsanforderungen und verschiedenen Maximalleistungen verstaerken. Da aber verschiedene Mobilfunkstandards und Frequenzbaender unterschiedliche Anforderungen an Linearitaet und Ausgangsleistungen stellen, und da die Effizienz von Leistungsendstufen mit abnehmender Ausgangsleistung schnell abnimmt, ist es schwierig eine einzige Verstaerkerkette zu entwickeln, die allen Anforderungen gerecht wird. Insbesondere bei W-CDMA ist eine niedrige Sendeleistung der Endgeraete von grosser Wichtigkeit, da hier die Anzahl der Teilnehmer in einer Funkzelle von deren Sendeleistung abhaengt. Da der Verstaerker aber auch die relativ hohen Sendeleistungen von GSM erbringen koennen muss, wird die Effizienz fuer die W-CDMA sehr gering.

Eine Moeglichkeit der Umgehung des Problems ist die Verwendung von mehreren, fuer die einzelnen Sendeleistungen optimierten Verstaerkermodulen. Der erhoehte Platzbedarf sowie die hohen Kosten sprechen allerdings dagegen.

Der hier beschriebene Vorschlag ermoeglicht fuer die gewuenschten Breitbandverstaerker die Erhoehung der Effizienz ueber einen grossen Bereich der Ausgangsleistung. So wird die Eigenschaft von Leistungsverstaerkern ausgenutzt, dass deren Ausgangsleistung proportional und deren Ausgangsimpedanz umgekehrt proportional zu der aktiven Chipflaeche des Transistors ist. Gemaess Abbildung 1 wird die Leistungsendstufe in zwei parallel geschaltete Teile aufgeteilt (modifizierter Doherty Verstaerker). Ein Teil wird nun so ausgelegt, dass er optimal fuer den Betrieb von W-CDMA geeignet ist. Die Ausgangsimpedanz ist fuer diesen Betriebsfall angepasst. Der andere Teil ist dabei abgeschaltet.

Der zweite Teil ist derart ausgelegt, dass er zusammen mit dem ersten Teil die gewuenschte Maximalleistung, z.B. fuer GSM, unter Einhaltung der Linearitaetsforderungen erbringen kann. Solange die benoetigte Leistung kleiner als die Maximalleistung fuer W-CDMA ist, bleibt er abgeschaltet und verbraucht somit auch keine Energie. Wird er fuer groessere Ausgangsleistungen eingeschaltet, liefert er zusaetzlich zur RF-Leistung in Verbindung mit dem Impedanzinverter eine Verringerung der Last...