Einsatz von geeigneten Verfahren der Pulslängenmodulation zur Ansteuerung von Hochfrequenz-Schaltverstärkern

Die Energieeffizienz von HF-Leistungsverstarken ist mit der sehr dynamischen Entwicklung des Mobilfunks in den letzten Jahren verstarkt in den Brennpunkt des Interesses geruckt, da sie masgeblichen Einfluss auf die mogliche Betriebsdauer von mobilen Endgeraten hat und sich auch signifikant auf die Betriebskosten des Mobilfunknetzes selbst auswirkt. Hieraus leitet sich die Motivation zum Einsatz von HF-Schaltverstarkern ab, die einen Betrieb mit deutlich verbessertem Wirkungsgrad versprechen. Zur Ansteuerung einer derartigen HF-Schaltverstarkerstufe ist aber eine Aufbereitung des HF-Nutzsignals mit Hilfe einer entsprechenden Modulatorschaltung notwendig. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden am Beispiel der konventionellen Pulslangenmodulation, sowie der Bandpass-Pulslangenmodulation Verfahren zur Ansteuerung von Schaltverstarkern untersucht, die sich zur effizienten Leistungsverstarkung von Hochfrequenzsignalen mit variabler Einhullenden eignen. Es wurden zunachst mit Hilfe theoretischer Uberlegungen und Simulationen die fur den Einsatz in Schaltverstarkern masgeblichen Eigenschaften der beiden Modulationsverfahren bestimmt. Von besonderem Interesse war hierbei die Untersuchung der mit dem jeweiligen Modulationsverfahren erreichbaren Kodiereffizienz, welche die dem Ausgangssignalspektrum des Modulators entnehmbare Nutzsignalleistung bzw. -amplitude beschreibt und fur den erzielbaren Wirkungsgrad eines Schaltverstarkers von groser Bedeutung ist. Hierbei sind HF-Nutzsignale im Frequenzbereich von 450 MHz bis 3 GHz betrachtet worden, wie sie insbesondere fur Anwendungen in der Mobilkommunikation von Interesse sind. Beim untersuchten Verfahren der Bandpass-Pulslangenmodulation lag das Augenmerk insbesondere auf einer neuartigen Schaltungsanordnung des Modulators, die eine lineare Ubertragung der Hullkurveninformation des HF-Nutzsignals ermoglicht. Im Vergleich zur konventionellen Pulslangenmodulation zeichnet sich die Bandpass-Pulslangenmodulation durch eine besonders hohe Kodiereffizienz aus, weshalb sie sich fur die Ansteuerung von Schaltverstarkern als vorteilhaft erweist. Anhand von praktischen Implementierungen in Form von integrierten Modulatorschaltungen in einer 250 nm-SiGe-Halbleitertechnologie konnten die wichtigsten Eigenschaften der Modulationsverfahren messtechnisch verifiziert und die Tauglichkeit der beiden untersuchten Verfahren fur den praktischen Einsatz nachgewiesen werden.