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Digitaler Doherty Verstaerker

IP.com Disclosure Number: IPCOM000099117D
Original Publication Date: 2005-Apr-16
Included in the Prior Art Database: 2005-Apr-16
Document File: 4 page(s) / 54K

Publishing Venue

Siemens

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Abstract

Die Anforderungen an heutige und zukuenftige zellulaere Netze sehen eine Erhoehung der Datenraten vor. Um hohe Datenraten zu realisieren, setzen sich moderne Modulationsverfahren (z.B. 8-PSK (8 Phase Shift Keying), QPSK (Quadrature Phase-Shift Keying) oder OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)) aus phasen- und amplitudenmodulierten Komponenten zusammen. Vor allem die amplitudenmodulierte Komponente des Signals hat fuer eine effiziente Verarbeitung einige Nachteile. Insbesondere die Verstaerkung des amplitudenmodulierten HF-Traegers (HF - Hochfrequenz) mittels eines Leistungsverstaerkers in einem mobilen Endgeraet ist im Vergleich zu Signalen mit einer nicht amplitudenmodulierten Komponente (GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying) Modulation bei GSM (Global System for Mobile Communications), FSK (Frequency Shift Keying) Modulation bei DECT (Digital Enhanced Cordless Telecommunications)) sehr ineffizient. Um Signale mit einer amplitudenmodulierten Komponente verzerrfrei zu verstaerken, werden bislang Leistungsverstaerker im linearen Bereich betrieben. Diese Art des Betriebs wird als „Klasse A“ bezeichnet. Als Nachteil der Klasse A Verstaerker gilt die im Vergleich zu anderen Betriebsarten niedrige Effizienz. Die Effizienz wird um so geringer, je weiter der Verstaerker im linearen Bereich betrieben wird. Moderne Modulationsverfahren zeichnen sich durch ein immer groesseres Verhaeltnis vom Scheitelwert zum Effektivwert der Spannung aus (Scheitelfaktor bzw. Crest-Factor). Je hoeher der Crest-Factor des Signals ist, um so weiter muss der Klasse A Leistungsverstaerker im linearen Bereich betrieben werden, um noch verzerrfrei oder annaehernd verzerrfrei arbeiten zu koennen.

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Digitaler Doherty Verstaerker

Idee: Damian Wisniowski, DE-Bocholt

Die Anforderungen an heutige und zukuenftige zellulaere Netze sehen eine Erhoehung der Datenraten vor. Um hohe Datenraten zu realisieren, setzen sich moderne Modulationsverfahren (z.B. 8-PSK (8 Phase Shift Keying), QPSK (Quadrature Phase-Shift Keying) oder OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)) aus phasen- und amplitudenmodulierten Komponenten zusammen. Vor allem die amplitudenmodulierte Komponente des Signals hat fuer eine effiziente Verarbeitung einige Nachteile. Insbesondere die Verstaerkung des amplitudenmodulierten HF-Traegers (HF - Hochfrequenz) mittels eines Leistungsverstaerkers in einem mobilen Endgeraet ist im Vergleich zu Signalen mit einer nicht amplitudenmodulierten Komponente (GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying) Modulation bei GSM (Global System for Mobile Communications), FSK (Frequency Shift Keying) Modulation bei DECT (Digital Enhanced Cordless Telecommunications)) sehr ineffizient.

Um Signale mit einer amplitudenmodulierten Komponente verzerrfrei zu verstaerken, werden bislang Leistungsverstaerker im linearen Bereich betrieben. Diese Art des Betriebs wird als "Klasse A" bezeichnet. Als Nachteil der Klasse A Verstaerker gilt die im Vergleich zu anderen Betriebsarten niedrige Effizienz. Die Effizienz wird um so geringer, je weiter der Verstaerker im linearen Bereich betrieben wird. Moderne Modulationsverfahren zeichnen sich durch ein immer groesseres Verhaeltnis vom Scheitelwert zum Effektivwert der Spannung aus (Scheitelfaktor bzw. Crest-Factor). Je hoeher der Crest-Factor des Signals ist, um so weiter muss der Klasse A Leistungsverstaerker im linearen Bereich betrieben werden, um noch verzerrfrei oder annaehernd verzerrfrei arbeiten zu koennen.

Als Alternative zu Klasse A Leistungsverstaerkern wurden einige weitere Verfahren der Verstaerkung entwickelt. Eine moegliche Alternative in mobilen Endgeraeten ist die σ/ρ-Modulation (auch Polar- Loop Modulation genannt). Im Grunde generiert der HF Chip zwei Signale: einen phasenmodulierten Traeger und ein Signal mit der Amplitudeninformation. Dieses Verfahren basiert auf der Aufmodulierung des Amplitudenanteils des Signals ueber die Power Ramping Spannung des Leistungsverstaerkers auf den gleichzeitig vorliegenden phasenmodulierten Traeger. Die ersten kommerziellen Prototypen von Leistungsverstaerkern und HF-Chips werden fuer 3/8π-8PSK (EDGE - Enhanced Data Rates for GSM Evolution) Modulation angeboten.

Fuer W-CDMA (Wideband Code Division Multiple Access) Signale wird zur Zeit der Einsatz des Doherty Verstaerkers untersucht. Dieser funktioniert folgendermassen: Der Doherty Verstaerker besteht aus einem Leistungsteiler, einem Main-Verstaerker und einem Auxiliary-Verstaerker (siehe Abb. 1). Die maximale Ausgangsleistung der Gesamtschaltung ist die kombinierte Leistung beider Verstaerker. Falls die Ausgangsleistung reduziert wird, tragen beide Verstaerker zu gesamten Ausgangsleistung bei, bi...