Warning: fopen(111data/log202008071208.log): failed to open stream: No space left on device in /home/pde321/public_html/header.php on line 107

Warning: flock() expects parameter 1 to be resource, boolean given in /home/pde321/public_html/header.php on line 108

Warning: fclose() expects parameter 1 to be resource, boolean given in /home/pde321/public_html/header.php on line 113
LEISTUNGSSTEUERSCHALTUNGEN MIT SICHERHEITSSCHALTERN ENTHALTENDE FUNKGERÄTE - Dokument DE69915883T2
 
PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE69915883T2 03.02.2005
EP-Veröffentlichungsnummer 0001145447
Titel LEISTUNGSSTEUERSCHALTUNGEN MIT SICHERHEITSSCHALTERN ENTHALTENDE FUNKGERÄTE
Anmelder Ericsson Inc., Plano, Tex., US
Erfinder WALUKAS, James, Joel, Cary, US;
YODER, Scott, Holly Springs, US
Vertreter HOFFMANN & EITLE, 81925 München
DE-Aktenzeichen 69915883
Vertragsstaaten BE, DE, ES, FI, FR, GB, IT, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 24.06.1999
EP-Aktenzeichen 999318868
WO-Anmeldetag 24.06.1999
PCT-Aktenzeichen PCT/US99/14289
WO-Veröffentlichungsnummer 0000008773
WO-Veröffentlichungsdatum 17.02.2000
EP-Offenlegungsdatum 17.10.2001
EP date of grant 24.03.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 03.02.2005
IPC-Hauptklasse H04B 1/00

Beschreibung[de]
Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Funkkommunikationen und insbesondere Steuerschaltungen für Leistungsverstärker.

Hintergrund der Erfindung

Bei Zellularfunktelefonen gemäß dem Stand der Technik wird ein Leistungsverstärker verwendet, um Übertragungssignale zu verstärken, die von einer Antenne übertragen werden sollen. Wie in 1 gezeigt, liefert der Leistungsverstärker PA verstärkte Übertragungssignale zu dem Duplexer 23, um von der Antenne 21 übertragen zu werden. Der Duplexer trennt die verstärkten Übertragungssignale von Empfangssignalen, die von der Antenne 21 empfangen werden, und liefert sie zu dem Empfänger 25. Die Übertragung und der Empfang von Funktelefonkommunikationen unter Verwendung des Leistungsverstärkers, des Duplexers, des Empfängers und der Antenne aus 1 ist für den Fachmann allgemein geläufig.

Insbesondere kann der Leistungsverstärker PA ein n-Kanal GaAs-FET-Leistungsverstärker (GaAs PA) im Verarmungsmodus sein, der eine positive Batteriespannung +VBAT und eine negative Vorspannungsspannung –VBIAS zum Betrieb verwendet, wobei die negative Vorspannungsspannung –VBIAS kleiner ist als die Batteriemassespannung. Außerdem kann der Leistungsverstärker PA beschädigt oder zerstört werden, wenn die positive Batteriespannung +VBAT an den Leistungsverstärker angelegt wird, bevor die negative Vorspannungsspannung an dem Leistungsverstärker anliegt. Daher muss der Leistungsverstärker von der positiven Batteriespannung durch den Reihenschalter Q1 isoliert werden, der ein p-MOSFET-Schalter sein kann, wobei der Source-Anschluss von dem p-MOSFET-Schalter mit der positiven Batteriespannung gekoppelt ist, das Gate von dem p-MOSFET-Schalter mit dem Knoten N2 verbunden ist und der Drain-Anschluss von dem p-MOSFET-Schalter mit dem Leistungsverstärker gekoppelt ist.

Wie gezeigt, kann der p-MOSFET-Schalter Q1 unter Verwendung der Steuerschaltung aktiviert werden, die Widerstände R1, R2 und R3 sowie den Schalter Q2 beinhaltet. Insbesondere erzeugt die Systemsteuerung 27 eine logische High-Steuersignalspannung an dem Knoten N1, der mit dem Gate des Schalters Q2 gekoppelt ist, wenn die Systemsteuerung bestimmt, dass die positive Batteriespannung an den Leistungsverstärker angelegt werden soll. Der Widerstand R3 zieht den Knoten N1 auf Masse, wenn die Ausgabe von der Systemsteuerung einen hohen Impedanzzustand hat, wie zum Beispiel während des Einschaltens. Der Schalter Q2 wirkt als ein Pegel-Konverter, der logische Signale (wie zum Beispiel 0 V und 3,3 V Low- und High-Steuersignale) in Batteriespannungssignalen (0 V und +VBAT Low- und High-Steuersignale) konvertiert.

Wenn die positive Steuersignalspannung an dem Knoten N1 angelegt wird, dann koppelt der Schalter Q2 den Knoten N2 mit der Masse, so dass das Gate von dem p-MOSFET-Schalter Q1 durch den Widerstand R2 geerdet ist. Folglich ist die Gate/Source-Spannung VGS für den p-MOSFET-Schalter Q1 auf etwa –VBAT eingestellt, wodurch bewirkt wird, dass der p-MOSFET-Schalter Q1 eingeschaltet wird. Dadurch wird die positive Batteriespannung mit dem Leistungsverstärker (PA) gekoppelt, was als eine 10 Ohm-Last von dem Drain-Anschluss des Schalters Q1 zur Masse modelliert werden kann.

Alternativ wird der Schalter Q2 ausgeschaltet, wenn sich die Ausgabe der Systemsteuerung entweder bei einem logischen Low-Zustand oder einem hohen Impedanzzustand befindet, so dass das Gate von dem p-MOSFET-Schalter Q1 durch die Widerstände R1 und R2 auf die positive Batteriespannung gezogen wird. Die Gate/Source-Spannung VGS ist daher Null, was bewirkt, dass der p-MOSFET-Schalter Q1 ausgeschaltet wird, wodurch der Leistungsverstärker von der positiven Batteriespannung +VBAT isoliert ist.

Die Systemsteuerung ist allgemein als eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) implementiert, die eine auf einem Mikrocontroller laufende System-Firmware enthalten kann, und das Steuersignal am Knoten N1 wird somit gemäß der System-Firmware erzeugt. Insbesondere ist die System-Firmware so programmiert, um den p-MOSFET-Schalter Q1 vor der Übertragung zu aktivieren, aber nachdem die negative Vorspannungsspannung –VBIAS an den Leistungsverstärker angelegt ist. Außerdem kann die negative Vorspannungsspannung –VBIAS auch unter Steuerung der Firmware geschaltet werden, um Energieeinsparungen zu bewirken, wenn das Funktelefon nicht überträgt.

Ein nicht-schädigender Betrieb des Leistungsverstärkers basiert somit auf der korrekten Sequentialisierung der System-Firmware und der korrekten Funktion der Systemsteuerung, um zu bewirken, dass die negative Vorspannungsspannung an den Leistungsverstärker angelegt wird, bevor die positive Batteriespannung an den Leistungsverstärker angelegt wird. Ein nicht korrektes Sequentialisierung der System-Firmware (bewirkt zum Beispiel durch sogenannte Firmware-Fehler), kann jedoch zu Ausfällen des Leistungsverstärkers führen. Eine Beschädigung der Systemsteuerung (implementiert als ein ASIC), die durch Systemvorgänge bewirkt werden, können ebenso Ausfälle des Leistungsverstärkers bewirken.

Außerdem kann die Leistung der Steuerungsschaltung aus 1 vermindert werden, wenn Funktelefone durch Batterien mit geringeren Spannungen gespeist werden. Insbesondere wird das Gate des p-MOSFET-Schalters Q1 zwischen 0 V (Einschalten) und +VBAT (Ausschalten) geschaltet. Wenn an dem Gate 0 V anliegt, dann ist die Gate/Source-Spannung VGS gleich –VBAT, so dass VGS beim "Einschalten" bei verminderten Batteriespannungen reduziert wird. Darüber hinaus steigen die "Ein"-Widerstände für den p-MOSFET-Schalter Q2 bei verminderten Batteriespannungen an. Typische Drain/Source-"Ein"-Widerstände RDS(ein) für einen p-MOSFET-Schalter sind in 2 für verschiedene Gate/Source-Spannungen VGS als eine Funktion von Drain-Strömen ID dargestellt.

Wie in 2 gezeigt, steigt der Drain/Source-"Ein"-Widerstand RDS(ein) signifikant an, wenn die Höhe der Gate/Source-Spannung vermindert wird. Bei einem Drain-Strom ID von –1 A, steigt beispielsweise RDS(ein) von etwa einer normalisierten Einheit des Widerstandes, wenn VGS gleich –4,5 V beträgt, auf etwa 1,75 normalisierte Einheiten des Widerstandes, wenn VGS gleich –3,5 V beträgt. Ein normalisierter Widerstand von einer Einheit kann beispielsweise 120 MOhm betragen, wobei in diesem Fall ein normalisierter Widerstand von 1,75 Einheiten gleich 210 Mohm beträgt. Der Schalter kann daher mit einem höheren "Ein"-Widerstand betrieben werden, wenn er in Funktelefonen verwendet wird, die mit geringeren Batteriespannungen betrieben werden, und der "Ein"-Widerstand steigt weiter an, wenn sich die Batterie entlädt, so dass die Funktelefon-Leistung weiter abnimmt.

Der erhöhte "Ein"-Widerstand des Schalters erhöht die Schwierigkeit, einen ausreichenden Drain-Strom durch den Leistungsverstärker bereitzustellen, um eine gewünschte Ausgangsleistung der Funkfrequenz (RF) aufrechtzuerhalten. Durch den erhöhten "Ein"-Widerstand des Schalters werden außerdem die Energieverluste zwischen der Batterie und dem PA-Drain-Anschluss erhöht, wodurch die Lebensdauer der Batterie vermindert und die Erzeugung von Wärme erhöht wird. Außerdem erfordert die Verwendung von Batterien mit geringerer Spannung allgemein höhere Drain-Ströme ID, um eine ausreichende RF-Ausgangsleistung für den Leistungsverstärker aufrechtzuerhalten, während ein erhöhter Widerstand dazu führen kann, dass die PA-Drain-Spannung vermindert wird, was einen höheren Drain-Strom erforderlich macht, um die PA-Ausgangsleistung aufrechtzuerhalten. Beispielsweise kann eine 3 V-Batterie nicht ausreichend sein, um auf adäquate Weise zu ermöglichen, dass der Schalter Q1 aus 1 aktiviert wird, um eine ausreichende RF-Ausgangsleistung von dem Leistungsverstärker zu erhalten. Folglich kann es schwierig sein, eine adäquate Leistungsfähigkeit des Leistungsverstärkers bei Batterien mit geringerer Spannung aufrechtzuerhalten. Obwohl MOSFET-Schalter mit geringeren "Ein"-Widerständen verfügbar sein können, können durch diese Schalter mit geringeren Widerständen die Kosten des Funktelefons ansteigen.

Das US-Patent Nr. 5,760,682 (Maemura et al.) mit dem Titel "Integrated Circuit Device" erläutert eine integrierte Schaltungsvorrichtung mit einem internen Schalter, der geschlossen wird, wenn die Ausgangsspannung von einem Generator für negative Spannung kleiner ist als eine negative Grenzspannung, und geöffnet wird, wenn die Ausgangsspannung größer ist als die Grenzwertspannung. Das US-Patent Nr. 4,320,447 (Krauss) mit dem Titel "Fall-Safe Amplifier Power Supply" erläutert eine ausfallsichere Stromversorgung, die ein Betriebspotential für eine Drain-Elektrode von einer Vorrichtung nur dann zur Verfügung stellt, wenn ein Betriebspotential von einer entgegengesetzten Polarität zuvor an die Gate-Elektrode der Vorrichtung angelegt ist. Das Dokument von Philipp Prinz mit dem Titel "20 W GaAs-FET Power 13 cm" (DUBUS, Band 2, 1996, Seiten 20–25, XP-002118789) erläutert einen Leistungsverstärker, der mit einem TPM 2026-14 Leistungs-FET ausgestattet ist, der eine Ausgangsleistung von zumindest 20 W bei 2,3 GHz liefert.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Funkvorrichtungen mit verbesserter Leistungsfähigkeit zur Verfügung zu stellen.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, verbesserte Steuerschaltungen für Funk-Leistungsverstärker zur Verfügung zu stellen.

Es ist noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Leistungsverstärker-Steuerschaltungen zur Verfügung zu stellen, die die Zuverlässigkeit von Leistungsverstärkern verbessern können.

Diese und weitere Aufgaben werden gemäß der vorliegenden Erfindung durch eine Funkvorrichtung gelöst, die einen Leistungsverstärker beinhaltet, der von der positiven Batteriespannung durch einen Schalter isoliert ist, wobei der Schalter als Reaktion auf ein Übertragungsaktivierungssignal aktiviert wird, wenn eine negative Vorspannungsspannung an den Leistungsverstärker angelegt ist. Eine Sperrschaltung verhindert jedoch die Aktivierung des Schalters, wenn die negative Vorspannungsspannung nicht mit dem Leistungsverstärker gekoppelt ist. Durch Verhindern der Aktivierung des Schalters, wenn die negative Vorspannungsspannung nicht mit dem Leistungsverstärker gekoppelt ist, können Beschädigungen des Leistungsverstärkers reduziert werden. Außerdem kann der Schalter durch Koppeln der negativen Vorspannungsspannung mit dem Steuergate aktiviert werden. Der "Ein"-Widerstand des Schalters (der ein p-MOSFET-Schalter sein kann) kann dadurch vermindert werden.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Funkvorrichtung einen Sender und eine Steuerschaltung. Der Sender überträgt Funkkommunikationen, und der Sender weist einen Leistungsverstärker auf, der ein verstärktes Funkfrequenzausgangssignal erzeugt. Außerdem verwendet der Leistungsverstärker für den Betrieb sowohl eine positive Versorgungsspannung, wie zum Beispiel eine positive Batteriespannung, als auch eine negative Vorspannungsspannung, wobei die negative Vorspannungsspannung kleiner ist als die Versorgungsmassespannung, wie zum Beispiel eine Batteriemassespannung. Die Steuerschaltung aktiviert den Leistungsverstärker während der Übertragung, und die Steuerschaltung beinhaltet einen Schalter, der in Reihe zwischen der positiven Versorgungsspannung und dem Leistungsverstärker angeschlossen ist. Dieser Schalter wird als Reaktion auf ein Übertragungsaktivierungssignal aktiviert, wenn die negative Vorspannungsspannung mit dem Leistungsverstärker gekoppelt ist, und die Aktivierung des Schalters als Reaktion auf das Übertragungsaktivierungssignal wird verhindert, wenn die negative Vorspannungsspannung nicht mit dem Leistungsverstärker gekoppelt ist. Durch Verhindern oder Blockieren der Aktivierung des Schalters, wenn die negative Vorspannungsspannung nicht mit dem Leistungsverstärker gekoppelt ist, kann die Gefahr der Beschädigung oder Zerstörung des Leistungsverstärkers vermindert werden.

Der Schalter kann ein Steuergate aufweisen, wobei der Schalter als Reaktion auf das Übertragungsaktivierungssignal aktiviert wird, indem eine negative Spannung bezüglich der Versorgungsmassespannung, wie zum Beispiel die negative Vorspannungsspannung, mit dem Steuergate gekoppelt wird, und wobei der Schalter in Abwesenheit des Übertragungsaktivierungssignals deaktiviert wird, indem die positive Versorgungsspannung an das Steuergate angelegt wird. Folglich kann der "Ein"-Widerstand des aktivierten Schalters (der ein p-MOSFET-Schalter sein kann) reduziert werden, wodurch die Leistungsfähigkeit des Leistungsverstärkers verbessert, die Verwendung von Batterien mit geringerer Spannung erleichtert und der Leistungsverbrauch reduziert werden kann. Darüber hinaus kann der Leistungsverstärker ein GaAs-FET-Leistungsverstärker im Verarmungsmodus sein.

Der Schalter kann ein Steuergate beinhalten, und die Steuerschaltung kann einen Pull-up-Widerstand sowie einen ersten und zweiten Pull-down-Transistor aufweisen. Der Pull-up-Widerstand ist zwischen dem Steuergate und der positiven Versorgungsspannung gekoppelt, und der erste und der zweite Pull-down-Transistor sind in Reihe zwischen dem Steuergate und einem Pull-down-Knoten gekoppelt. Insbesondere wird der erste Transistor als Reaktion auf das Übertragungsaktivierungssignal eingeschaltet, und der zweite Pull-down-Transistor wird an einem Einschalten gehindert, wenn die negative Vorspannungsspannung nicht mit dem Leistungsverstärker gekoppelt ist. Außerdem kann die negative Vorspannungsspannung mit dem Pull-down-Knoten gekoppelt sein, wenn die negative Vorspannungsspannung mit dem Leistungsverstärker gekoppelt ist.

Der zweite Pull-down-Transistor kann eine Steuerelektrode aufweisen, die elektrisch mit der Versorgungsmassespannung gekoppelt ist, so dass der zweite Pull-down-Transistor an einem Einschalten gehindert ist, wenn die negative Vorspannungsspannung nicht mit dem Aktivierungsknoten gekoppelt ist. Außerdem kann ein Pull-down-Widerstand zwischen dem Pull-down-Knoten und der Versorgungsmassespannung so gekoppelt sein, dass der Pull-down-Knoten auf der Versorgungsmassespannung gehalten wird, wenn die negative Vorspannungsspannung nicht an dem Leistungsverstärker anliegt.

Die Steuerschaltung kann außerdem eine Erfassungsschaltung und eine Logikschaltung aufweisen. Die Erfassungsschaltung erzeugt ein negatives Vorspannungsspannungsignal, wenn die negative Vorspannungsspannung mit dem Leistungsverstärker gekoppelt ist, und die Logikschaltung aktiviert den Schalter nur dann, wenn sowohl das negative Vorspannungsspannungsignal als auch das Übertragungsaktivierungssignal vorhanden sind, wodurch verhindert wird, dass der Schalter aktiviert wird, wenn die negative Vorspannungsspannung nicht mit dem Leistungsverstärker gekoppelt ist.

Durch die Schaltungen und Verfahren der vorliegenden Erfindung kann daher die Wahrscheinlichkeit der Beschädigung oder der Zerstörung eines Übertragungsleistungsverstärkers vermindert werden, indem eine Kopplung zwischen dem Leistungsverstärker und der positiven Versorgungsspannung verhindert wird, wenn die negative Vorspannungsspannung nicht mit dem Leistungsverstärker gekoppelt ist. Mit den Schaltungen und Verfahren der vorliegenden Erfindung kann außerdem der "Ein"-Widerstand des Schalters zwischen dem Leistungsverstärker und der positiven Batteriespannung reduziert werden, indem die negative Vorspannungsspannung verwendet wird, um den Schalter zu aktivieren. Somit kann eine verbesserte Leistungsfähigkeit des Leistungsverstärkers mit Batterien geringerer Spannung erreicht werden.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

1 ist eine schematische Darstellung, die eine Leistungsverstärkersteuerschaltung für ein Funktelefon gemäß dem Stand der Technik zeigt.

2 ist eine Grafik, die typische normalisierte "Ein"-Widerstände als eine Funktion des Drain-Stroms für den Schalter Q1 aus 1 für verschiedene Gate/Source-Spannungen darstellt.

3 ist eine schematische Darstellung, die eine erste Leistungsverstärkersteuerschaltung für ein Funktelefon gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.

4 ist eine Grafik, die modellierte Gate-Spannungen des Schalters Q11 als eine Funktion der negativen Vorspannungsspannung für die Steuerschaltung aus 3 darstellt, wenn der Transistor Q12 eingeschaltet ist.

5 ist eine Grafik, die modellierte Drain-Ströme des Schalters Q11 als eine Funktion der negativen Vorspannungsspannung für die Steuerungsschaltung aus 3 darstellt, wenn der Transistor Q12 eingeschaltet ist.

6 ist eine Grafik, die modellierte Übergangsfunktionen (oder Zeit-Domäne) der Steuerschaltung aus 3 darstellt, wenn das Übertragungsaktivierungssignal aktiviert ist und die negative Vorspannungsspannung vorliegt.

7 ist eine Grafik, die modellierte Übergangsfunktionen (oder Zeit-Domäne) der Steuerschaltung aus 3 darstellt, wenn das Übertragungsaktivierungssignal deaktiviert ist und die negative Vorspannungsspannung vorliegt.

8 ist eine Grafik, die modellierte Übergangsfunktionen (oder Zeit-Domäne) der Steuerschaltung aus 3 darstellt, wenn die negative Vorspannungsspannung nicht vorliegt.

9 ist eine schematische Darstellung, die eine zweite Leistungsverstärkersteuerschaltung für ein Funktelefon gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.

10 ist Grafik, die modellierte Gate-Spannungen des Schalters Q11 als eine Funktion der negativen Vorspannungsspannung für die Steuerschaltung aus 9 darstellt, wenn der Transistor Q12 eingeschaltet ist.

11 ist eine Grafik, die modellierte Drain-Ströme des Schalters Q11 als eine Funktion der negativen Vorspannungsspannung für die Steuerschaltung aus 9 darstellt, wenn der Transistor Q12 eingeschaltet ist.

12 ist schematische Darstellung, die eine dritte Leistungsverstärkersteuerschaltung für ein Funktelefon gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.

Detaillierte Beschreibung

Anschließend wird die vorliegende Erfindung nun unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt ist. Die vorliegenden Erfindung kann jedoch in vielen verschiedenen Formen verkörpert sein und soll nicht als auf das hier dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt angesehen werden; statt dessen ist dieses Ausführungsbeispiel vorgesehen, so dass diese Offenbarung durchgehend und vollständig ist und für den Fachmann den Schutzbereich der Erfindung aufzeigt.

Wie im Hintergrund der Erfindung beschrieben, kann ein n-Kanal GaAs-FET-Leistungsverstärker im Verarmungsmodus beschädigt oder zerstört werden, falls die positive Batteriespannung +VBAT mit diesem gekoppelt ist, wenn die negative Vorspannungsspannung nicht mit dem Leistungsverstärker gekoppelt ist. Folglich kann die Leistungsverstärkersteuerschaltung für ein zellulares Funktelefon gemäß der vorliegenden Erfindung Hardware-Blockiermittel beinhalten, um die Kopplung der positiven Batteriespannung +VBAT mit dem Leistungsverstärker zu verhindern, wenn die negative Vorspannungsspannung nicht mit dem Leistungsverstärker gekoppelt ist. Außerdem kann die Leistungsverstärkersteuerschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung einen Isolierungsschalter zwischen dem Leistungsverstärker und der positiven Batteriespannung +VBAT beinhalten, wobei der Schalter unter Anwendung der negativen Vorspannungsspannung eingeschaltet wird, wodurch der "Ein"-Widerstand des Schalters reduziert wird. Der Spannungsabfall über dem Schalter und die von dem Schalter verbrauchte Leistung können somit reduziert werden, wodurch die Leistungsfähigkeit des Leistungsverstärkers verbessert wird.

Das erste Funktelefon, das eine Leistungsverstärkersteuerschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist, ist in 3 dargestellt. Insbesondere weist das Funktelefon einen Sender mit einem Leistungsverstärker PA auf, der erzeugte Funkfrequenzübertragungssignale erzeugt, wenn das Funktelefon sendet, und diese verstärkten Funkfrequenzübertragungssignale werden dem Duplexer 43 zugeführt, um von der Antenne 41 übertragen zu werden. Der Duplexer 43 stellt außerdem Funkfrequenzempfangssignale von der Antenne 41 für den Empfänger 45 zur Verfügung, wobei die Sende- und Empfangspfade getrennt sind. Die Funktion des Leistungsverstärkers, des Duplexers, des Empfängers und der Antenne wird von dem Fachmann verstanden und ist daher nicht näher erläutert.

Wie gezeigt, ist der Leistungsverstärker mit der positiven Batteriespannung +VBAT über den Schalter Q11 gekoppelt, der ein p-MOSFET-Schalter sein kann, wie zum Beispiel ein NDS356P, der von National Semiconductor hergestellt wird, und der Schalter Q11 ist vorzugsweise als ein diskreter Transistor implementiert, um die Wärmeverteilung zu erleichtern. Der Leistungsverstärker ist außerdem mit der negativen Vorspannungsspannung gekoppelt, die kleiner ist als die Massespannung der Funktelefon-Batterie. Wie vorstehend erläutert, isoliert der Schalter Q11 den Leistungsverstärker von der positiven Batteriespannung +VBAT, wenn die negative Vorspannungsspannung nicht an dem Leistungsverstärker anliegt, wodurch die Wahrscheinlichkeit vermindert wird, dass der Leistungsverstärker beschädigt oder zerstört wird.

Außerdem steuert die Systemsteuerung 47, die eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), einen Standardprozessor, eine diskrete Logik oder Kombinationen daraus beinhalten kann, das Funktelefon gemäß der System-Firmware und/oder Software. Insbesondere erzeugt die Systemsteuerung 47 ein aktives hohes Übertragungsaktivierungssignal, um den Schalter Q11 zu triggern, um während der Übertragungsoperationen eingeschaltet zu werden. Die Sperr-Schaltung, die die Transistoren Q13 und Q14 beinhaltet, verhindert jedoch, dass der Schalter Q11 als Reaktion auf das Übertragungsaktivierungssignal eingeschaltet wird, wenn die negative Vorspannungsspannung nicht mit dem Leistungsverstärker gekoppelt ist. Die Wahrscheinlichkeit, dass der Schalter Q11 eingeschaltet wird, wenn die negative Vorspannungsspannung nicht mit dem Leistungsverstärker gekoppelt ist, und zwar als Folge von Firmware- und/oder Software-Fehlern oder Fehlfunktionen in Folge von Einschwingvorgängen, kann somit vermindert werden, wodurch die Wahrscheinlichkeit vermindert wird, dass der Leistungsverstärker beschädigt oder zerstört wird.

Insbesondere können der Inverter 49 (wie zum Beispiel ein 74HC04-Inverter) und der Transistor Q12 verwendet werden, um die Systemsteuerung 47 zu puffern und um den Pegel des Übertragungsaktivierungssignals von einem 0 V zu +VLOGIC (3,3 V) Signalpegel zu einem –VBIAS zu +VLOGIC Signalpegel zu verschieben. Der Transistor Q12 kann ein UMB3N sein, der von der Rohm hergestellt wird. Der Widerstand R4 (0,1 Ohm) und der Kondensator C1 (0,1 pF) werden verwendet, um die Impedanzcharakteristiken der Leitung zwischen dem Inverter 49 und dem Widerstand R5 zu modellieren, und der Widerstand R5 (2,2 kOhm) begrenzt den Strom in der Basis des Transistors Q12. Wie für den Fachmann offensichtlich, können der Inverter 49, der Widerstand R5 und der Transistor Q12 diskret oder als Teil der Systemsteuerung oder aus Kombinationen daraus implementiert sein. Folglich ist die Ausgabe von dem Transistor Q12 das bezüglich des Pegels verschobene Äquivalent des Übertragungsaktivierungssignals, das von der Systemsteuerung 47 erzeugt wird, und die Aufgabe von dem Transistor Q12 wird dem Transistor Q14 zugeführt.

Das Gate von p-MOSFET-Schalter Q11 ist mit der positiven Batteriespannung +VBAT über den Pull-up-Widerstand R6 (33 kOhm) gekoppelt, und das Gate ist mit dem Pull-down-Knoten NPD durch die Pull-down-Transistoren Q13 und Q14 gekoppelt. Außerdem ist der Pull-down-Knoten NPD mit der Batteriemassespannung über den Pull-down-Widerstand R7 gekoppelt, der einen relativ hohen Widerstand (10 MOhm) hat, und ist mit dem negativen Vorspannungsspannungseingang zu dem Leistungsverstärker über den Pull-down-Widerstand R8 gekoppelt, der einen relativ geringen Widerstand (20 Ohm) hat. Außerdem wird der Pull-down-Knoten (NPD) auf die negative Vorspannungsspannung heruntergezogen, wenn die negative Vorspannungsspannung an dem negativen Vorspannungsspannungseingang des Leistungsverstärkers angelegt ist.

Wenn einer oder beide der Pull-down-Transistoren ausgeschaltet sind, wird das Gate des p-MOSFET-Schalters Q11 auf die positive Batteriespannung +VBAT heraufgezogen, so dass der Schalter Q11 ausgeschaltet wird. Das Gate von dem Schalter Q11 wird lediglich mit dem Pull-down-Knoten gekoppelt, wenn beide Pull-down-Transistoren Q13 und Q14 eingeschaltet sind. Wie gezeigt ist, wird der Transistor Q14 eingeschaltet, wenn das bezüglich des Pegels verschobene Übertragungsaktivierungssignal von dem Transistor Q12 erzeugt und an die Basis von dem Transistor Q14 angelegt ist. Da die Basis von dem Pull-down-Transistor Q13 mit der Batteriemassespannung gekoppelt ist, wird der Transistor Q13 nur dann eingeschaltet, wenn der Transistor Q14 eingeschaltet ist und die negative Vorspannungsspannung mit dem Leistungsverstärker gekoppelt ist, so dass der Pull-down-Knoten NPD auf die negative Vorspannungsspannung gezogen ist. Wenn der Transistor Q14 eingeschaltet ist, aber die negative Vorspannungsspannung nicht am Leistungsverstärkereingang anliegt, dann ist der Pull-down-Knoten mit der Batteriemassespannung gekoppelt, so dass die Basisspannung des Transistors Q13 gleich der Emitterspannung des Transistors Q13 ist, und der Transistor Q13 wird nicht eingeschaltet. Folglich bleibt das Gate des Schalters Q11 auf die positive Batteriespannung +VBAT heraufgezogen, wenn die negative Vorspannungsspannung nicht an dem Leistungsverstärker anliegt, auch dann, wenn ein Übertragungsaktivierungssignal erzeugt wurde, so dass der Leistungsverstärker von der positiven Batteriespannung +VBAT isoliert ist. Die Wahrscheinlichkeit der Beschädigung oder Zerstörung des Leistungsverstärkers kann somit vermindert werden. Zum Zwecke dieser Offenbarung ist die positive Batteriespannung, die mit dem Gate des Schalters Q11 gekoppelt ist, so definiert, dass sie die positive Batteriespannung +VBAT beinhaltet, die kleiner ist als irgendwelche Spannungsverluste über dem Widerstand R6 oder über irgendwelchen anderen Komponenten dazwischen.

Der Schalter Q11 wird somit eingeschaltet, wenn die negative Vorspannungsspannung (die etwa –4 V betragen kann) an dem Leistungsverstärker anliegt, und die Systemsteuerung erzeugt das Übertragungsaktivierungssignal. Insbesondere erzeugt der Inverter 49 ein logisches Low-Signal als Reaktion auf das Übertragungsaktivierungssignal, wodurch der Transistor Q12 gesättigt wird. Der Transistor Q14 ist somit gesättigt, da seine Basis mit der positiven Logikspannung über den, Widerstand R12 und den gesättigten Transistor Q12 gekoppelt ist. Folglich ist die Kollektorspannung des Transistors Q14 (die die gleiche ist wie die Emitterspannung des Transistors Q13) während der Sättigung etwa 0–200 mV (Q13VCESAT) größer als die Spannung des Pull-down-Knotens NPD (die negative Vorspannungsspannung, wenn die negative Vorspannungsspannung an dem Leistungsverstärker anliegt).

Da der Emitter des Transistors Q13 etwa auf die negative Vorspannungsspannung heruntergezogen ist und die Basis des Transistors Q13 mit der Batteriemassespannung gekoppelt ist, wird eine positive Spannung (etwa gleich der Vorspannungsspannung) über dem Widerstand R10 erzeugt, und der Basis/Emitter-Übergang des Transistors Q13 sättigt somit den Transistor Q13. Die Kollektorspannung des Transistors Q13 wird somit auf etwa 0–400 mV heruntergezogen, und zwar höher (Q13VCESAT + Q14VCESAT) als die negative Vorspannungsspannung. Da das Steuergate des Schalters Q11 mit dem Kollektor des Transistors Q13 gekoppelt ist, wird die Spannung des Steuergates des Schalters Q11 auf etwa die negative Vorspannungsspannung heruntergezogen, wodurch der Schalter Q11 eingeschaltet und die positive Batteriespannung +VBAT dem Leistungsverstärker PA zur Verfügung gestellt wird. Die Gate-Steuercharakteristiken des Schalters Q11 sind somit gegenüber dem Stand der Technik verbessert, da die Höhe der Gate/Source-Spannung von –VBAT (0 – VBAT in der Schaltung gemäß Stand der Technik aus 1) auf –VBAT –3,5 V (–VBIAS + Q13VCESAT + Q14VCESAT – VBAT in der Schaltung aus 3 gemäß der vorliegenden Erfindung) erhöht ist. Mit anderen Worten, das Gate wird auf die negative Vorspannungsspannung heruntergezogen, die kleiner als die Kollektor/Emitter-Sättigungsspannungen der Transistoren Q13 und Q14 ist. Auf Gründen dieser Offenbarung ist die negative Vorspannungsspannung, die an dem Gate des Schalters Q11 anliegt, so definiert, dass sie die negative Vorspannungsspannung VBIAS beinhaltet, die kleiner ist als irgendwelche Spannungsverluste über den Transistoren Q13 und Q14, dem Widerstand R8 oder irgendwelchen anderen Komponenten dazwischen.

Zusammenfassend führen die Transistoren Q13 und Q14 eine logische UND-Funktion durch, so dass das Übertragungsaktivierungssignal erzeugt werden muss und die negative Vorspannungsspannung –VBIAS mit dem Leistungsverstärker gekoppelt werden muss, bevor der Schalter Q11 eingeschaltet wird. Außerdem wird das Gate-Steuersignal für den Schalter Q11 verbessert, wodurch der "Ein"-Widerstand des Schalters Q11 vermindert wird. Folglich kann die Steuerschaltung der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Leistungsfähigkeit bewirken, wenn sie mit Batterien geringerer Spannung verwendet wird.

Wie vorstehend erläutert, kann die Systemsteuerung 47 als eine oder mehrere anwendungsspezifische integrierte Schaltungen, Standardprozessoren, andere integrierte und/oder diskrete Schaltungen oder Kombinationen daraus implementiert sein. Die Pegelverschiebungsschaltung, die den Inverter 49, den Widerstand R5 und den Transistor Q12 beinhaltet, kann diskret als ein Teil des Systemprozessors oder anderer integrierter Schaltungen implementiert sein, oder Bereiche können diskret implementiert sein, und andere Bereiche können als Bereiche des Systemprozessors oder anderer integrierter Schaltungen implementiert sein. Außerdem können die Transistoren Q13 und Q14 sowie der Widerstand R8 ebenfalls diskret oder als Teil von einer oder mehreren ASICs oder Standardprozessoren oder anderen integrierten Schaltungen implementiert sein. Insbesondere können die Transistoren Q13 und Q14 effizient unter Verwendung einer integrierten UMH10N Schaltung vorgesehen sein, die von Rohm hergestellt wird. Diese integrierte Schaltung stellt auf effiziente Weise sowohl die beiden Transistoren Q13 und Q14 als auch die Widerstände R10 (2,2 kOhm), R11 (47 kOhm), R12 (2,2 kOhm) und R13 (47 kOhm) zur Verfügung.

48 sind Grafiken, die modellierte Operationen der Steuerschaltung aus 3 darstellen. Insbesondere stellt 4 die Gate-Spannung des Schalters Q11 als eine Funktion der negativen Vorspannungsspannung –VBIAS dar, wenn der Transistor Q12 eingeschaltet ist (d. h. das Übertragungsaktivierungssignal wird durch die Systemsteuerung bei 3 V zur Verfügung gestellt), wobei die positive Batteriespannung +VBAT gleich 4,5 V und die Logikspannung gleich 3,3 V ist. Wie gezeigt ist, ist der Schalter Q11 vollständig deaktiviert, wenn die negative Vorspannungsspannung größer als –0,5 V ist.

5 stellt den Kollektorstrom für den Transistor Q13 als eine Funktion der negativen Vorspannungsspannung –VBIAS dar, wenn der Transistor Q12 eingeschaltet ist (d. h. das Übertragungsaktivierungssignal wird durch die Systemsteuerung bei 3 V zur Verfügung gestellt), wobei die positive Batteriespannung +VBAT gleich 4,5 V und die Logikspannung gleich 3,3 V ist. Wie gezeigt ist, ist der Kollektorstrom für den Transistor Q13 gleich 0 für negative Vorspannungsspannungen größer als –0,5 V. Die Steuerschaltung wird damit für negative Vorspannungsspannungen von größer als –0,5 V deaktiviert (oder blockiert).

6 zeigt modellierte Einschwing-Operationen der Steuerschaltung aus 3, wenn das Übertragungsaktivierungssignal von 0 V bis 3 V aktiviert und eine negative Vorspannungsspannung –VBIAS von –4,0 V für den Leistungsverstärker PA zur Verfügung gestellt wird. Wie gezeigt ist, fällt das Gate des Schalters Q11 von der positiven Batteriespannung +VBAT auf etwa die negative Vorspannungsspannung –VBIAS, und die Drain-Spannung des Schalters Q11 steigt von 0 V auf etwa die positive Batteriespannung +VBAT, so dass etwa die positive Batteriespannung +VBAT für den Leistungsverstärker PA zur Verfügung gestellt wird.

7 stellt modellierte Operationen der Steuerschaltung aus 3 dar, wenn das Übertragungsaktivierungssignal von 3 V bis 0,5 V deaktiviert und eine negative Vorspannungsspannung –VBIAS von –4,0 V mit dem Leistungsverstärker PA gekoppelt ist. Wie gezeigt ist, steigt das Gate von dem Schalter Q11 von etwa der negativen Vorspannungsspannung –VBIAS auf etwa die positive Batteriespannung +VBAT an, und die Drain-Spannung des Schalters Q11 fällt von etwa der positiven Batteriespannung +VBAT auf etwa die Batteriemassespannung.

8 zeigt modellierte Operationen der Steuerschaltung aus 3, wenn die negative Vorspannungsspannung –VBIAS von –4,0 V nicht mit dem Leistungsverstärker gekoppelt ist, so dass der Pull-down-Knoten NPD auf die Batteriemassespannung 0 V heruntergezogen wird. Wie gezeigt ist, gibt die Systemsteuerung Schwingungen von 0,5 V bis 3,0 V und zurück zu 0,5 V aus. Als Reaktion schwingt der Kollektor des Transistors Q12 von 0 V bis 3,3 V und zurück zu 0 V. Der Emitter des Transistors Q13 bleibt jedoch bei 0 V, so dass das Gate des Schalters Q11 bis auf etwa die positive Batteriespannung +VBAT heraufgezogen bleibt. Folglich bleibt der Schalter Q11 ausgeschaltet, so dass der Leistungsverstärker PA von der positiven Batteriespannung +VBAT isoliert ist.

Eine zweite Leistungsverstärkersteuerschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung ist in 9 dargestellt. Die Steuerschaltung ist die gleiche wie die, die in 3 dargestellt ist, mit der Ergänzung des Transistors Q21 und des Widerstandes R15 (2,2 kOhm). Speziell sind der Transistor Q21 und der Widerstand R15 angeordnet, um eine Diodenfunktion zwischen der Batteriemassespannung und dem Spannungsteiler zu bewirken, der die Widerstände R10 und R11 beinhaltet. Diese Diode senkt effektiv die Spannung ab, die an dem Pull-down-Knoten NPD erforderlich ist, um den Transistor Q13 einzuschalten, wie unter Bezugnahme auf 10 und 11 erläutert wird.

Wie in 10 gezeigt, wenn das Übertragungsaktivierungssignal so vorgesehen ist, dass die Ausgabe von der Systemsteuerung gleich 3,0 V ist und der Transistor Q12 in der Schaltung von 9 gesättigt ist, dann ist die Spannung an dem Gate des Schalters Q11 etwa gleich der positiven Batteriespannung +VBAT für Spannungen an dem Knoten NPD von größer als –1,0 V. Folglich wird der Schalter Q11 für negative Vorspannungsspannungen von größer als etwa –1,0 V deaktiviert. Dies steht im Vergleich zu dem –0,5 V Grenzwert für die Schaltung aus 3, wie in 4 gezeigt ist. Der Grenzwert kann daher erhöht werden, indem die Diode aus 9 hinzugefügt wird. Außerdem können der Transistor Q21, der Widerstand R15, der Transistor Q12 und der Widerstand R5 in einer gemeinsamen integrierten Schaltungsvorrichtung vorgesehen sein, wie zum Beispiel die UMB3N, die von Rohm hergestellt wird, so dass sich die Anzahl der Teile nicht erhöht. 11 zeigt, dass der Drain-Strom für den Schalter Q11 etwa 0 beträgt, wenn die Spannung an dem Knoten NPD größer als –1,0 V für Zustände ist, die so eingestellt sind, wie in 10 gezeigt.

12 zeigt ein Funktelefon mit einer dritten Leistungsverstärkersteuerschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung. Dieses Funktelefon beinhaltet eine Systemsteuerung 47, einen Schalter Q11, einen Leistungsverstärker PA, eine Antenne 41, einen Duplexer 43 und einen Empfänger 45, wie vorstehend erläutert. In dieser Schaltung wird aber ein Paar Operationsverstärker 61 und 63 verwendet, um das Vorhandensein der negativen Vorspannungsspannung –VBIAS zu erfassen und um zu verhindern, dass der Schalter Q11 bei Nichtvorhandensein der negativen Vorspannungsspannung –VBIAS eingeschaltet wird. Die Verwendung des Operationsverstärkers 61 bewirkt außerdem, dass das Gate des Schalters Q11 zwischen der positiven Batteriespannung +VBAT und der negativen Vorspannungsspannung –VBIAS umgeschaltet wird.

Insbesondere vergleicht der Operationsverstärker 63 die Spannung an dem Eingang der negativen Vorspannungsspannung –VBIAS mit einer ersten Referenzspannung Ref1, um zu bestimmen, ob die negative Vorspannungsspannung –VBIAS mit dem Leistungsverstärker PA gekoppelt ist. Die Referenzspannung Ref1 kann unter Verwendung eines Spannungsteilers oder durch andere Einrichtungen bewirkt werden, die dem Fachmann bekannt sind, und die Referenzspannung Ref1 hat vorzugsweise einen Wert zwischen der Batteriemassespannung und der negativen Referenzspannung. Der Operationsverstärker 63 erzeugt daher ein Aktivierungssignal, wenn eine negative Vorspannungsspannung –VBIAS kleiner ist als die Referenzspannung Ref1, die mit dem Leistungsverstärker PA gekoppelt ist. Alternativ erzeugt der Operationsverstärker 63 ein Deaktivierungssignal, wenn eine negative Vorspannungsspannung –VBIAS größer ist als die Referenzspannung Ref1, die mit dem Leistungsverstärker PA gekoppelt ist.

Ein Logikschaltung 65 wird verwendet, um den Ausgang der Systemsteuerung mit dem Ausgang des Operationsverstärkers 63 zu kombinieren, so dass das Aktivierungssignal von dem Operationsverstärker 63 und das Übertragungsaktivierungssignal von der Systemsteuerung 47 beide erforderlich sind, um den Schalter Q11 einzuschalten. Beispielsweise kann die Logikschaltung 47 ein AND-Glied und/oder andere logische Glieder beinhalten, wie zum Beispiel NAND, OR, NOR, XOR, XNOR, NOT, und/oder Kombinationen daraus. Die Logikschaltung erzeugt ein Gate-Aktivierungssignal, um den Schalter Q11 einzuschalten, wenn die negative Vorspannungsspannung –VBIAS kleiner ist als die Referenzspannung Ref1, und die Logikschaltung erzeugt ein Gate-Deaktivierungssignal, wenn das Übertragungsaktivierungssignal nicht vorliegt oder wenn eine ausreichende negative Vorspannungsspannung –VBIAS nicht vorliegt.

Der Operationsverstärker 61 vergleicht die Ausgabe von der Logikschaltung 65 mit der Referenzspannung Ref2 um eine Gate-Einschalt-Spannung von etwa der negativen Vorspannungsspannung –VBIAS zu erzeugen, wenn das Gate-Aktivierungssignal erzeugt ist, und um eine Gate-Ausschalt-Spannung von etwa der positiven Batteriespannung +VBAT zu erzeugen, wenn das Gate-Deaktivierungssignal erzeugt ist. Die Referenzspannung Ref2 kann durch einen Spannungsteiler oder andere Einrichtungen bereitgestellt werden, die dem Fachmann bekannt sind, und die Referenzspannung Ref2 wird vorzugsweise so gewählt, dass sie zwischen den Spannungen des Gate-Aktivierungssignals und des Gate-Deaktivierungssignals liegt. Der Operationsverstärker 61 konvertiert die Logikschaltung-Ausgangssignale in Signale, die von der positiven Batteriespannung +VBAT bis zur negativen Vorspannungsspannung –VBIAS reichen, indem die positiven und negativen Leistungseingänge mit der positiven Batteriespannung +VBAT und der negativen Vorspannungsspannung –VBIAS gespeist werden. Der "Ein"-Widerstand des Schalters Q11 kann somit reduziert werden, da die Gate/Source-Spannung beim Einschalten etwa gleich der Differenz zwischen der positiven Batteriespannung +VBAT und der negativen Vorspannungsspannung –VBIAS ist, im Gegensatz zu der Differenz zwischen der positiven Batteriespannung +VBAT und der Batteriemassespannung.

Die Systemsteuerung 47 kann durch eine oder mehrere ASICs, Standardprozessoren, integrierte Schaltungen, diskrete Schaltungen oder Kombinationen daraus implementiert werden, wie vorstehend erläutert, und der Schalter Q11 kann als eine diskrete Vorrichtung implementiert werden, um die Wärmeableitung zu erleichtern. Außerdem können die Operationsverstärker 61 und 63 sowie die Logikschaltung 65 als eine oder mehrere ASICs, integrierte Schaltungen, diskrete Schaltungen oder Kombinationen daraus implementiert werden, die von der Systemsteuerung separat sind, oder sich in Kombination mit der Systemsteuerung befinden.

In den Zeichnungen und in der Beschreibung ist ein typisches bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung offenbart, und, obwohl spezielle Begriffe verwendet werden, werden diese Begriffe lediglich in einem generischen und beschreibenden Sinne verwendet und dienen nicht dem Zweck einer Beschränkung, wobei der Schutzbereich der Erfindung in den nachfolgenden Ansprüchen angegeben ist.


Anspruch[de]
  1. Funkvorrichtung, umfassend:

    einen Sender, der Funkkommunikationen überträgt, wobei der Sender einen Leistungsverstärker (PA) umfasst, der ein verstärktes Funkfrequenzausgangssignal generiert, wobei der Leistungsverstärker (PA) sowohl eine positive Versorgungsspannung (+VBAT) als auch eine negative Vorspannungsspannung (–VBIAS) für eine Operation verwendet, wobei die negative Vorspannungsspannung kleiner als eine Versorgungsmassespannung ist; und

    eine Steuerschaltung, die den Leistungsverstärker (PA) während einer Übertragung aktiviert, wobei die Steuerschaltung einen MOSFET-Schalter (Q11) umfasst, der in Reihe zwischen der positiven Versorgungsspannung (+VBAT) und dem Leistungsverstärker (PA) gekoppelt ist, wobei der Schalter (Q11) ein Steuergate umfasst und dadurch gekennzeichnet, dass der Schalter als Reaktion auf ein Übertragungsaktivierungssignal durch Koppeln einer negativen Spannung mit dem Steuergate durch Koppeln der negativen Vorspannungsspannung mit dem Steuergate aktiviert wird, und wobei das Steuergate in Abwesenheit des Übertragungsaktivierungssignals durch Koppeln einer positiven Spannung mit dem Steuergate durch Koppeln der positiven Versorgungsspannung (+VBAT) mit dem Steuergate deaktiviert wird.
  2. Funkvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Funkvorrichtung batteriegespeist ist, wobei die positive Versorgungsspannung (+VBAT) eine positive Batteriespannung ist und wobei die Versorgungsmassespannung eine Batteriemassespannung ist.
  3. Funkvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Schalter (Q11) als Reaktion auf das Übertragungsaktivierungssignal durch Koppeln der negativen Vorspannungsspannung (–VBIAS) mit dem Steuergate aktiviert wird.
  4. Funkvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Schalter (Q11) als Reaktion auf das Übertragungsaktivierungssignal aktiviert wird, wenn die negative Vorspannungsspannung (–VBIAS) mit dem Leistungsverstärker (PA) gekoppelt ist, und wobei eine Aktivierung des Schalters (Q11) als Reaktion auf das Übertragungsaktivierungssignal verhindert wird, wenn die negative Vorspannungsspannung (–VBIAS) nicht mit dem Leistungsverstärker (PA) gekoppelt ist.
  5. Funkvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Leistungsverstärker (PA) einen GaAs-FET-Leistungsverstärker im Verarmungsmodus (depletion mode) umfasst.
  6. Funkvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuerschaltung ferner umfasst:

    einen Pull-Up-Widerstand (R6), der zwischen dem Steuergate und der positiven Batteriespannung (+VBAT) gekoppelt ist; und

    einen Pulldown-Transistor (Q14), der in Reihe zwischen dem Steuergate und einem Pulldown-Knoten (NPD) gekoppelt ist, wobei der Pulldown-Transistor (Q14) reagierend auf das Übertragungsaktivierungssignal einschaltet und wobei die negative Vorspannungsspannung (–VBIAS) mit dem Pull-down-Knoten (NPD) gekoppelt ist, wenn die negative Vorspannungsspannung mit dem Leistungsverstärker (PA) gekoppelt ist.
  7. Funkvorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Steuerschaltung ferner umfasst:

    einen zweiten Pulldown-Transistor (Q13), der in Reihe mit dem ersten Pulldown-Transistor (Q14) zwischen dem Steuergate und dem Pulldown-Knoten (NPD) gekoppelt ist, wobei verhindert wird, dass der zweite Pulldown-Transistor (Q13) einschaltet, wenn die negative Vorspannungsspannung (–VBIAS) nicht mit dem Leistungsverstärker gekoppelt ist.
  8. Funkvorrichtung nach Anspruch 7, ferner umfassend einen Pulldown-Widerstand (R7), der zwischen dem Pulldown-Knoten und der Versorgungsmassespannung gekoppelt ist, sodass der Pulldown-Knoten (NPD) auf der Versorgungsmassespannung gehalten wird, wenn die negative Vorspannungsspannung (–VBIAS) nicht mit dem Leistungsverstärker (PA) gekoppelt ist.
  9. Funkvorrichtung nach Anspruch 8, wobei der zweite Pull-down-Transistor (Q13) eine Steuerelektrode inkludiert, die elektrisch mit der Versorgungsmassespannung gekoppelt ist, sodass verhindert wird, dass der zweite Pulldown-Transistor (Q13) einschaltet, wenn die negative Vorspannungsspannung (–VBIAS) nicht mit dem Pulldown-Knoten (NPD) gekoppelt ist.
  10. Funkvorrichtung nach Anspruch 7, worin der erste (Q14) und der zweite (Q13) Pulldown-Transistor auf einem gemeinsamen Halbleitersubstrat versehen sind.
  11. Funkvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuerschaltung ferner umfasst:

    einen Operationsverstärker (G1) mit einem Ausgang, der mit dem Steuergate gekoppelt ist, einem positiven Energieeingang, der mit der positiven Versorgungsspannung (+VBAT) gekoppelt ist, einem negativen Energieeingang, der mit der negativen Vorspannungsspannung (–VBIAS) gekoppelt ist, und einem Signaleingang, der auf das Übertragungsaktivierungssignal reagiert, wobei der Operationsverstärker (G1) die negative Vorspannungsspannung (–VBIAS) mit dem Steuergate koppelt, um das Steuergate zu aktivieren, und wobei der Operationsverstärker (G1) die positive Batteriespannung (+VBAT) mit dem Steuergate koppelt, um das Steuergate zu deaktivieren.
  12. Funkvorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Steuerschaltung ferner umfasst:

    eine Erfassungsschaltung, die ein negatives Vorspannungsspannungssignal generiert, wenn die negative Vorspannungsspannung mit dem Leistungsverstärker gekoppelt ist; und

    eine Logikschaltung (G5), die den Signaleingang des Operationsverstärkers (G1) aktiviert, nur wenn sowohl das negative Vorspannungsspannungssignal (–VBIAS) als auch das Übertragungsaktivierungssignal vorhanden sind, sodass die negative Vorspannungsspannung (–VBIAS) mit dem Steuergate gekoppelt ist, nur wenn sowohl das negative Vorspannungsspannungssignal (–VBIAS) als auch das Übertragungsaktivierungssignal vorhanden sind.
  13. Verfahren zum Übertragen von Funkkommunikationen von einer Funkvorrichtung, inkludierend einen Sender mit einem Leistungsverstärker (PA), der ein verstärktes Funkfrequenzausgangssignal generiert, wobei der Leistungsverstärker (PA) sowohl eine positive Versorgungsspannung (+VBAT) als auch eine negative Vorspannungsspannung (–VBIAS) für eine Operation verwendet und wobei die negative Vorspannungsspannung (–VBIAS) kleiner als eine Versorgungsmassespannung ist, wobei die Funkvorrichtung auch einen MOSFET-Schalter (Q11) zwischen dem Leistungsverstärker (PA) und der positiven Versorgungsspannung (+VBAT) inkludiert, wobei der Schalter ein Steuergate inkludiert, das Verfahren gekennzeichnet ist durch und die Schritte umfasst:

    Einschalten des Schalters (Q11) durch Koppeln einer negativen Spannung mit dem Steuergate durch Koppeln der negativen Vorspannungsspannung mit dem Steuergate; und

    Ausschalten des Schalters (Q11) durch Koppeln einer positiven Spannung mit dem Steuergate durch Koppeln der positiven Versorgungsspannung (+VBAT) mit dem Steuergate.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Schritt zum Einschalten des Schalters (Q11) Einschalten des Schalters durch Koppeln der negativen Vorspannungsspannung (– VBIAS) mit dem Steuergate umfasst.
  15. Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Funk batteriegespeist ist, wobei die positive Versorgungsspannung (+VBAT) eine positive Batteriespannung ist und wobei die Versorgungsmassespannung eine Batteriemassespannung ist.
  16. Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Schritt zum Einschalten des Schalters (Q11) als Reaktion auf ein Übertragungsaktivierungssignal durchgeführt wird, wenn die negative Vorspannungsspannung (–VBIAS) mit dem Leistungsverstärker (PA) gekoppelt ist, wobei das Verfahren ferner den Schritt umfasst:

    Verhindern, dass der Schalter (Q11) eingeschaltet wird als Reaktion auf das Übertragungsaktivierungssignal, wenn die negative Vorspannungsspannung (–VBIAS) nicht mit dem Leistungsverstärker (PA) gekoppelt ist.
  17. Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Leistungsverstärker (PA) einen GaAs-FET-Leistungsverstärker im Verarmungsmodus umfasst.
Es folgen 12 Blatt Zeichnungen






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com