ES2206218T3 - Generador de distorsion no lineal. - Google Patents

Generador de distorsion no lineal.

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ES2206218T3
ES2206218T3 ES00919766T ES00919766T ES2206218T3 ES 2206218 T3 ES2206218 T3 ES 2206218T3 ES 00919766 T ES00919766 T ES 00919766T ES 00919766 T ES00919766 T ES 00919766T ES 2206218 T3 ES2206218 T3 ES 2206218T3
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Shutong Zhou
Timothy J. Brophy
Richard A. Meier
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Abstract

Circuito externo de control de distorsión para el uso en un sistema CATV para la atenuación selectiva de una señal CATV, que comprende: un puerto (101) de entrada de señales; un circuito no lineal acoplado a dicho puerto de entrada y que comprende: una red atenuadora en pi, modificada, que comprende unos primer y segundo resistores (105, 106) acoplados en paralelo; dichos primer y segundo resistores (105, 106) acoplados en serie con un tercer resistor (108) y un cuarto resistor (112); estando dicho cuarto resistor conectado a tierra; unos primer y segundo diodos (109, 110), cada uno acoplado en paralelo con dicho tercer resistor (108); un quinto resistor (107) que deriva ambos de los dos diodos (109, 110); y un puerto (114) de salida para emitir dicha señal selectivamente atenuada desde dicho circuito no lineal; estando dicho puerto de salida acoplado al tercer resistor y al cuarto resistor, por lo que dichos primer, segundo y quinto resistores (105, 106, 107) proporcionan una tensión de polarización de c.c. a través de dichos diodos (109, 110).

Description

Generador de distorsión no lineal.
Antecedentes de la invención Campo de la invención
La presente invención se refiere, en general, a los sistemas de comunicación que emplean dispositivos de amplificación. Más concretamente, la invención concierne a un generador de predistorsión o de postdistorsión no lineales para el acoplamiento en línea con un amplificador, un detector óptico o un láser, para minimizar la distorsión de señal provocada por la amplificación.
Descripción de la técnica relacionada
Los amplificadores se utilizan comúnmente en muchos tipos de aplicaciones de comunicación. Aunque es preferible mantener los amplificadores dentro de su margen lineal de funcionamiento, cada vez más ha sido necesario extender el funcionamiento de los amplificadores a regiones de funcionamiento de alta potencia y de alta frecuencia. Normalmente, la potencia de salida de un amplificador está limitada por la no-linealidad de los dispositivos activos, incluyendo transistores bipolares y de efecto de campo (FET). Estas no-linealidades dan como resultado distorsiones que afectan a la señal que está siendo amplificada. La reducción de las distorsiones no lineales de un amplificador tiene como resultado aumentos de la potencia de salida, del intervalo dinámico del sistema y de la relación portadora/ruido. Por consiguiente, para el funcionamiento eficaz del amplificador es primordial minimizar las distorsiones y conseguir una respuesta en frecuencia lineal.
Minimizar la distorsión es particularmente importante cuando una serie de amplificadores se dispone en serie en una ruta de transmisión de señales, tal como una serie de amplificadores de RF en un sistema de transmisión de televisión por cable (CATV). Dispuestos por todo un sistema de televisión por cable se encuentran amplificadores de RF que amplifican periódicamente las señales transmitidas para contrarrestar la atenuación de cable y la atenuación ocasionada por componentes CATV pasivos, tales como divisores y ecualizadores de señal. Los amplificadores de RF también se emplean para mantener la relación portadora/ruido deseada. Debido al número de amplificadores de RF empleados en un determinado sistema CATV de transmisión, cada amplificador de RF debe proporcionar una degradación mínima a la señal transmitida.
Muchos amplificadores están sometidos a un amplio intervalo de temperaturas ambiente de funcionamiento. Estos cambios de temperatura pueden afectar a las características de funcionamiento de ciertos componentes así distorsiones adicionales. Un intervalo de temperaturas de -40°C a +85°C no es inusual para muchas aplicaciones de amplificadores en un entorno de comunicación. Para garantizar un rendimiento constante en el ancho de banda operativo, y para minimizar las distorsiones resultantes, un amplificador debe diseñarse para un amplio intervalo de temperaturas ambiente de funcionamiento.
Las distorsiones generadas por un amplificador que son de importancia primordial son las distorsiones y la intermodulación armónicas de segundo (par) y de tercer (impar) orden. Los diseños de amplificadores de la técnica anterior han intentado atenuar los efectos de las distorsiones de orden par empleando topologías de amplificadores en contrafase, puesto que la máxima cancelación de segundo orden tiene lugar cuando se mantiene la misma relación de amplitud y fase de 180° en todo el ancho de banda. Esto se consigue a través de una ganancia igual en las dos mitades de contrafase, adaptando las características funcionales de los dispositivos activos.
Sin embargo, la distorsión de orden impar es difícil de remediar. Las características de la distorsión de orden impar de un amplificador se manifiestan como distorsiones de intermodulación (mod X) y de batido de tercer orden (CTB) en la señal que se está amplificando. La mod X tiene lugar cuando el contenido modulado de un canal que se está transmitiendo interfiere con y se convierte en parte de un canal adyacente o no adyacente. La CTB resulta de la combinación de tres frecuencias de portadoras que se producen en las proximidades de cada portadora puesto que las portadoras normalmente están espaciadas por igual a través del ancho de banda de frecuencia. De las dos distorsiones indicadas, la CTB resulta más problemática cuando se incrementa el número de canales en un determinado sistema CATV. Aunque la distorsión mod X también aumenta en proporción al número de canales, la posibilidad de la CTB es más drástica debido al número ampliado de combinaciones disponibles de entre el número total de canales transmitidos. A medida que aumenta el número de canales transmitidos por un sistema de comunicación, o los canales se sitúan próximos entre sí, la distorsión de orden impar se convierte en un factor limitante del rendimiento del amplificador.
Existen tres formas básicas de corregir la distorsión creada por un dispositivo no lineal (DNL): 1) reducir el nivel de potencia de la señal; 2) utilizar una técnica de control anticipado (feed forward); y 3) emplear una técnica de predistorsión o de postdistorsión. El primer método reduce el nivel de potencia de la señal, de tal manera que el DNL está funcionando en su región lineal. Sin embargo, en el caso de un amplificador de RF, esto da como resultado un consumo de potencia muy alto para una baja potencia de salida de RF.
El segundo método es la técnica de control anticipado. Al emplear esta técnica, la señal de entrada del circuito principal de amplificación se muestrea y se compara con la señal de salida para determinar la diferencia entre las señales. A partir de esta diferencia, se extrae el componente de distorsión. Este componente de distorsión es amplificado luego por un circuito auxiliar de amplificación y se combina con la salida del circuito principal de amplificación, de tal manera que los dos componentes de distorsión se cancelan entre sí. Aunque esto mejora las características de distorsión del amplificador, la potencia consumida por el circuito auxiliar de amplificación es comparable a aquélla consumida por el circuito principal de amplificación. Este sistema de circuitos es también complejo y muy sensible a la temperatura.
El tercer método es la técnica de predistorsión o de postdistorsión. En función de si la señal de distorsión de compensación se genera antes o después del dispositivo no lineal, se utiliza el correspondiente término predistorsión o postdistorsión. En esta técnica, se calcula y se genera una señal de distorsión igual en amplitud, pero opuesta en fase, al componente de distorsión generado por el circuito amplificador. Ésta se emplea para cancelar la distorsión a la entrada (para la predistorsión) o a la salida (para la postdistorsión) del amplificador, mejorando así las característica; de funcionamiento del amplificador.
Uno de estos diseños de distorsión, tal como se describe en el documento de patente estadounidense n° 5.703.530 y se muestra en la figura 1, se basa en una red tradicional de atenuación \pi y en una línea de retardo para la compensación de la ganancia; y en un par de diodos acoplado a una línea de retardo para la compensación de la distorsión y de la fase. Este circuito genera una distorsión que es igual en amplitud, pero opuesta en fase, a la distorsión introducida por el amplificador. En las figuras 2 y 3 se muestran gráficas de las distorsiones aportadas por el generador de distorsión y de las distorsiones manifestadas por el amplificador. Tal como se muestra, la señal de distorsión compensa las distorsiones generadas por el amplificador. Sin embargo, el uso de líneas de retardo de esa manera es poco práctico puesto que las líneas de retardo son físicamente grandes, son difíciles de ajustar y los resultados son inconsistentes en un amplio intervalo de frecuencia. Adicionalmente, para una compensación correcta se requiere tanto la información de amplitud como la de fase. El documento de patente 5.703.530 también afirma que el sistema descrito allí no es ideal para ciertas aplicaciones, tales como la predistorsión para amplificadores de RF de CATV, debido a las pérdidas excesivas introducidas por el circuito de distorsión.
El documento de patente estadounidense n° 5.523.716 describe otro ejemplo de un diseño de compensación de distorsión; estando dirigido este diseño a sistemas de comunicación vía satélite. Debido al intervalo de alta potencia del funcionamiento del sistema de satélites descrito en el documento de patente 5.523.176, la señal recibida de RF acciona el par de diodos y, en consecuencia, no es necesario un circuito de polarización. Debido al nivel extremadamente bajo de señal para las aplicaciones CATV, y debido a las frecuencias de funcionamiento mucho más bajas, un diseño de este tipo no funcionaría eficazmente en un entorno CATV.
Un diseño de predistorsión en línea, según se describe en el documento de patente estadounidense n° 5.798.854, proporciona una compensación para los DNL al aplicar una señal predistorsionada igual en magnitud, pero opuesta en fase, a la distorsión producida por el DLN. Sin embargo, el sistema de circuitos descrito allí no está adaptado al DNL. Adicionalmente, el documento de patente 5.798.854 presenta un diseño que es típico de la técnica anterior en el uso de una polarización de alta resistencia para los diodos. Esto reducirá la eficacia de la corrección e incrementará los efectos de temperatura sobre el circuito.
Por consiguiente, existe una demanda de un generador de distorsión sencillo que contrarreste la distorsión originada por un DNL. El circuito no debería introducir un retardo adicional de señal y debería funcionar en un amplio ancho de banda de frecuencia y en un amplio intervalo de temperaturas ambientales.
Sumario de la invención
La presente invención es un generador de predistorsión o de postdistorsión en línea para acoplarse en línea con un DNL para producir una señal de salida de amplitud útil, pero con bajas distorsiones de batido de tercer orden y de intermodulación. El generador de distorsión comprende un atenuador no lineal con control instantáneo que utiliza la corriente no lineal que circula a través de un par de diodos para proporcionar la cantidad adecuada de atenuación de señal en todo el ancho de banda de frecuencia. El sistema de circuitos del generador de distorsión está siempre adaptado al DNL, garantizando así una respuesta de frecuencia que es predecirse y está predefinida. El generador de distorsión también incluye un circuito de compensación de temperatura para garantizar el funcionamiento consistente en un amplio intervalo de temperaturas.
Por consiguiente, es un objeto de la presente invención proporcionar un generador de distorsión compensado para la temperatura que minimice las distorsiones de intermodulación y de batido de tercer orden manifestadas por un DNL, tal como un amplificador de RF, un diodo láser o un fotodetector.
Otros objetos y ventajas de la presente invención resultarán evidentes para los expertos en la técnica tras la lectura de una descripción detallada de la realización preferida.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 es un diagrama esquemático de un generador de distorsión de la técnica anterior.
La figura 2 es una gráfica combinada del efecto de utilizar las salidas del generador de distorsión de la técnica anterior mostrado en la figura 1 con un amplificador de RF.
La figura 3 es una gráfica combinada del efecto de utilizar las salidas del generador de distorsión de la técnica anterior mostrado en la figura 1 con un amplificador de RF.
La figura 4 es un diagrama esquemático de un atenuador en \pi.
La figura 5 es un diagrama de señales de la corriente no lineal de los diodos originada por la tensión de entrada.
La figura 6 es un diagrama esquemático de la realización preferida del generador de distorsión de la presente invención.
La figura 7 es un diagrama esquemático del circuito de compensación de temperatura.
Descripción de las realizaciones preferidas
La realización preferida de la presente invención se describirá con referencia a las figuras de los dibujos en las que los mismos números representan elementos similares en todo el documento. Aunque, para simplificar la explicación, la realización preferida de la presente invención se describirá como estando acoplada a un amplificador de RF, los expertos en la técnica reconocerían claramente que un generador de distorsión de este tipo también podría utilizarse para la distorsión en transmisores láser, fotodetectores y otros componentes electrónicos que funcionan en un amplio intervalo de frecuencias. No se pretende que la descripción del presente documento sea limitante, sino que se persigue que sea ilustrativa.
La presente invención se describirá con referencia a la figura 4, según la que se muestra una red 20 atenuadora en \pi. La red 20 comprende una configuración seleccionada de resistores Z_{1}, R_{1}, R_{2}, R_{3}, Z_{0}, R_{p}. La fuente de señales se introduce en la entrada 30 de señales y la salida de la red 20 atenuadora se observa a través de la salida 95. Z_{1} es la fuente de impedancia interna, que debería ser igual a la impedancia Z_{0} del sistema, que se observa a través de la salida 95. En una realización de la invención para el uso con un sistema CATV, los valores Z_{1} y Z_{0} de impedancia son iguales a 75 ohmios. Tres de los resistores R_{1}, R_{2}, R_{3} forman una configuración atenuadora en \pi. Preferiblemente, los valores (Y) de los resistores R_{2} y R_{3} son iguales y sustancialmente mayores que el valor (X) del resistor R_{1}. El resistor R_{p} está conectado en paralelo con el resistor R_{1}.
Como reconocería claramente un experto en la técnica, cuando se cumple la siguiente condición:
Ecuación (1)X = 2Z_{0}{}^{2}Y/(Y^{2}-Z_{0}{}^{2})
la red 20 atenuadora está adaptada a la entrada y salida, desde c.c. hasta frecuencias muy altas. Para un ejemplo del atenuador, cuando X = 7,5 e Y = 1,5K, la atenuación A de potencia para esta red 20 atenuadora es:
Ecuación (2)A = \left(\frac{\frac{2 (YZ_{0}/ (Y + Z_{0}) + X) Y (YZ_{0}/ (Y + Z_{0}))}{(Y + X + YZ_{0}/(Y + Z_{0}))(X + (YZ_{0}/(Y + Z_{0})))}}{Z_{0} + \frac{(YZ_{0}/(Y + Z_{0}) + X)Y}{X + Y + YZ_{0}/(Y + Z_{0})}}\right)^{2}
Con la condición cuando Z_{0} << Y, (como es el caso cuando X = 7,5 e Y = 1,5K):
Ecuación (3)A \cong (2Z_{0}/(2Z_{0}+ X))^{2}
Ecuación (4)A(dB) = 10 \ log \ A
Cuando X = 7,5 e Y = 1,5k, A (dB) \cong 0,42dB. Esto significa que la red 20 atenuadora tiene pérdidas muy bajas de inserción y una buena respuesta de frecuencia. Cuando X tiene una pequeña variación debido a la paralela de R_{p}, mostrada en la figura 4, a partir de la ecuación (3)
Ecuación (5)Delta \ A (dB) \cong -8,68 \frac{Delta \ X}{2Z_{0} + X}
Ecuación (6)Delta \ X = \frac{XR_{p}}{X + R_{p}} - X = - \frac{X^{2}}{R_{p}}
A partir de la ecuación (6):
Ecuación (7)Delta \ A (dB) \cong 8,68 \frac{X^{2}}{2Z_{0}R_{p}}
Por ejemplo, si R_{p} = 375 ohmios, entonces:
Ecuación (8)Delta \ A(dB) \cong 8,68 \frac{7,5}{150} \frac{7,5}{375} = 0,00868dB
La ecuación (8) muestra que cuando R_{p} (375 ohmios) está en paralelo con R_{1} (7,5 ohmios), la atenuación se reducirá en 0,00868dB. Esta cantidad de cambio de atenuación se necesita para la compensación no lineal de un amplificador. Este ejemplo también muestra que cuando el valor de R_{p} >> R_{1}, (es decir, cuando R_{p} es 50 veces mayor que R_{1}), añadir R_{p} en paralelo con R_{1} casi no tiene ningún efecto en la adaptación de impedancia, y la caída de tensión por encima de R_{p} viene determinada principalmente por el valor de R_{1}.
Sin embargo, si se utiliza un resistor R_{p} lineal en la red 20 atenuadora, no se producirá señal de distorsión alguna. La red 20 atenuadora, tal como se muestra, es un dispositivo lineal. Para que un circuito de distorsión funcione de forma eficaz, se utilizan diodos para crear una resistencia no lineal. Preferiblemente, se utilizan diodos Schottky. A intensidad baja, la intensidad del diodo es exponencialmente proporcional a la tensión a través del diodo. Por tanto, pueden utilizarse diodos como una resistencia no lineal. Para aplicaciones no lineales, la cantidad de atenuación puede calcularse como:
Ecuación (9)Delta \ A(dB) = 8,68 \frac{X}{2Z_{0}} \frac{X}{R_{p}} \cong 8,68 \frac{X}{2Z_{0}}\frac{I_{p}}{I_{1}}
Donde I_{p} es la corriente que circula a través de R_{p} (la resistencia no lineal). I_{1} es la corriente que circula a través de R_{1}. La ecuación 9 proporciona la relación del cambio de atenuación debido al cambio de corriente en I_{p}. Esta ecuación es precisa en un amplio intervalo de frecuencias. La relación entre la atenuación delta y un cambio en la corriente sigue siendo válida cuando la resistencia es un resistor no lineal. Por consiguiente, la ecuación 9 proporciona una buena estimación sobre cuánta corriente no lineal se requiere con fines de predistorsión o de postdistorsión.
Haciendo referencia a la figura 5, cuando la onda sinusoidal de tensión de entrada cambia de V_{1} a V_{2} a V_{3}, la corriente de salida cambia de I_{1} a I_{2} a I_{3}, respectivamente. La corriente no lineal utilizada para la corrección de tercer orden es:
Ecuación (10)I_{no \ lineal} \cong I_{1} - 2I_{2} + I_{3}
A partir de la ecuación 9, la corriente no lineal necesitada es:
Ecuación (11)Delta \ A_{corrección \ no \ lineal} (dB) \cong 8,68\frac{X I_{no \ lineal}}{2Z_{0} I_{salida}}
La corriente no lineal sólo será útil con fines de predistorsión y de postdistorsión. La ecuación 11 puede rescribirse de la siguiente manera:
Ecuación (12)Delta \ A_{corrección \ no \ lineal}(dB) = 8,68\frac{I_{no \ lineal \ ef}}{I_{salida}}
Ecuación (13)I_{no \ lineal \ ef} \cong \frac{I_{no \ lineal}}{R_{1}/(2Z_{0})}
Por consiguiente, en la ecuación 12, I_{no \ lineal \ ef} es la corriente no lineal efectiva que va al puerto 114 de salida, que se muestra en la figura 6. I_{salida} en la ecuación 12 es la corriente total que va al puerto 114 de salida. La ecuación 13 muestra que sólo una pequeña parte de la corriente no lineal de diodo se está utilizando de manera eficaz para la corrección.
La red 20 atenuadora en \pi tiene una pérdida baja de inserción y la caída de tensión de la tensión de entrada en R_{1} (mostrada en la figura 4) es proporcional a la tensión de entrada. Esta tensión puede utilizarse para excitar un par de diodos para que produzcan una corriente no lineal. La corriente no lineal que circula en los diodos hará que un atenuador proporcione menos atenuación para amplitudes de RF mayores (es decir, cuando la señal de entrada tiene una potencia mayor). Esto puede utilizarse para compensar la compresión de señal originada por la amplificación. Debido al valor relativamente alto de la resistencia no lineal del diodo, la adaptación de la red atenuadora permanece prácticamente inalterada. Esta adaptación no se cambiará, ni siquiera con la temperatura. Adicionalmente, la respuesta de frecuencia a través de bandas de frecuencia de múltiples octavas es favorable.
Haciendo referencia a la figura 6, se muestra la realización preferida del atenuador 100 para la predistorsión y la postdistorsión. El atenuador 100 de la presente invención incluye varios componentes adicionales que modifican un atenuador en \pi tradicional para conseguir un rendimiento significativamente mejor en un amplio intervalo de frecuencias y de temperaturas. El atenuador 100 tiene un puerto 101 de entrada, un puerto 114 de salida y un puerto 116 de control de polarización. El atenuador 100 puede utilizarse en una configuración de predistorsión con un amplificador o en una configuración de postdistorsión. Para una configuración de predistorsión, el puerto 114 de salida está conectado a la entrada de un amplificador. Para la configuración de postdistorsión tal como se muestra en la figura 6, una señal de salida generada por un amplificador se aplica al puerto 101 de entrada. El atenuador 100 incluye los resistores 105, 106, 107, 108, 112; los condensadores 102, 103, 104, 111, 113, 115; y los diodos 109, 110.
La función de los resistores 105, 106, 107, 108, 112 y de los condensadores 102, 103, 104, 111, 113, 115 es formar una red atenuadora en \pi modificada en comparación con la red 20 atenuadora en \pi mostrada en la figura 4. Los condensadores 102, 103, 104, 111, 113, y 115 también se utilizan el bloqueo de c.c. y para el acoplamiento de c.a. Desde un punto de vista de la c.a., la combinación en paralelo de los resistores 105 y 106 es funcionalmente equivalente al resistor R_{2} de la figura 4. Preferiblemente, los valores de los resistores 105 y 106 se deberían elegirse de tal manera que la combinación en paralelo sea equivalente al valor de la resistencia del resistor 112, (es decir, ((R_{105}*R_{106})/(R_{105} + R_{106})) = R_{112}). El resistor 108 es funcionalmente equivalente al resistor R_{1} de la figura 4; y la combinación en serie del resistor 112 y el condensador 11 es funcionalmente equivalente al resistor R_{3}) de la figura 4. El valor del resistor 107 no tiene efecto sobre la atenuación de señales de RF.
La otra función de los resistores 105, 106 y 107 es suministrar una polarización de c.c. a los diodos 109, 110. En primer lugar, los diodos 109, 110 se conectan en serie; y la combinación en serie se conecta en paralelo al resistor 107. Debido a que el resistor 107 tiene un bajo valor de resistencia y está en paralelo con los diodos 109, 110, la caída de tensión a través de los diodos 109, 110 vendrá determinada primordialmente por la resistencia del resistor 107. Si la circulación de corriente de c.c. en el resistor 107 es mucho mayor que la circulación de corriente en los diodos 109, 110, la caída de tensión de c.c. a través del diodo 109, 110 será muy estable y será insensible a la presencia o a la ausencia de una señal en el puerto 101 de entrada.
Las funciones integradas de atenuación de señal y de suministro de polarización a los diodos evitan cualquier efecto parásito debido a la introducción de sistemas de circuitos de polarización adicionales. Esto permite una respuesta de frecuencia elevada y una adaptación de impedancias favorable.
Desde una perspectiva de c.c., el resistor 107, en paralelo con los ondensadores 103 y 104, proporciona un circuito disipativo a los condensadores 103, 104. Por tanto, el resistor 107 descargará la carga eléctrica acumulada de los ondensadores 103, 104 conectados en cada ciclo de c.a.
El diodo 109 está conectado al resistor 108 a través del condensador 104, mientras que el diodo 110 está conectado al resistor 108 a través del condensador 103. El diodo 109 es responsable de la corrección de la distorsión de RF durante la parte negativa del ciclo de c.a., mientras que el diodo 110 tiene la misma función durante la mitad positiva del ciclo de c.a. La corriente no lineal del diodo 109 carga el condensador 104, y la corriente no lineal del diodo 110 carga el condensador 103. Debido a la configuración del circuito, la tensión producida en los condensadores 103 y 104 tiene el mismo valor pero signo diferente. La pequeña resistencia del el resistor 107 conectado a los condensadores 103, 104, descarga la carga eléctrica acumulada durante cada ciclo de c.a. Como resultado, no hay caída de tensión adicional de corriente continua a través de los condensadores 103, 104 debido a las señales de RF de entrada. Esto permite al diodo 109, 110 proporcionar la máxima corriente no lineal con el objetivo de la corrección.
La presente invención tiene varias ventajas especiales respecto a la técnica anterior. Debido a su estructura simétrica, el atenuador 100 sólo produce una distorsión de orden par. Por consiguiente, el circuito no degrada el rendimiento de segundo orden de un DNL. El atenuador 100 también utiliza dos resistencias 107, 108 bajas en serie. Desde una perspectiva de c.c., el resistor 107 mejora significativamente la eficacia de la corrección y reduce la susceptibilidad a los efectos de la temperatura ambiente. Desde una perspectiva de c.a., el resistor 108 prevé una corrección de la distorsión con bajas pérdidas de inserción. Debido al diseño del atenuador 100, la caída de tensión a través del resistor 108 carga completamente los diodos 109, 110, incluso durante el funcionamiento no lineal de los diodos 109, 110. Como resultado, se utiliza una corriente no lineal máxima con fines correctivos. Por último, el ajuste de fase adecuado de las señales de distorsión es inherente al diseño, evitándose así sistemas de circuitos de fase y líneas de retardo adicionales. Esto permite un diseño de circuitos que es mucho menos complejo y tiene como resultado un diseño compacto y robusto.
La tabla 1 proporciona un listado de los componentes mostrados en la figura 6. Sin embargo, un experto en la técnica reconocerá claramente que los valores mostrados en la tabla 1 únicamente tienen fines explicativos, y no debería considerarse que limitan la invención. Por ejemplo, el valor del resistor 108 puede oscilar desde aproximadamente 2\Omega a 30\Omega. Asimismo, el valor del resistor 107 puede oscilar desde aproximadamente 100\Omega a 3000\Omega.
TABLA 1
Componente Valor o identificación
102 0,1 \muf
103 0,1 \muf
104 0,1 \muf
105 6 K\Omega
106 6 K\Omega
107 330 \Omega
108 7,5 \Omega
109 HP HSMS-2822#L30
110 HP HSMS-2822#L30
111 0,1 \muf
112 3 K\Omega
113 0,1 \muf
114 75 \Omega
115 0, 1 \muf
Tal como se describió anteriormente, el atenuador 100 utiliza la corriente no lineal producida por los diodos 109, 110 para compensar la compresión de tensión originada por un DNL. Tal como se muestra, el atenuador 100 comprende capacitancia, resistencia y dos diodos. Los diodos son los únicos componentes que son sensibles al cambio de temperatura y los únicos componentes que requieren corrección durante el funcionamiento en un amplio intervalo de temperaturas. Existen tres factores que deben tenerse en cuenta al hacer funcionar el atenuador 100 en un amplio intervalo de temperaturas:
1) La corriente de funcionamiento de los diodos cambiará si la tensión de polarización permanece constante mientras cambia la temperatura ambiente. Con la misma oscilación de la tensión de entrada en el puerto 101 de entrada y la misma tensión depolarización, se creará más corriente no lineal de diodo a medida que aumente la temperatura ambiente.
2) Cuando aumente la temperatura ambiente, el diodo producirá menos corriente no lineal de corrección para la misma tensión de señal de entrada y la misma corriente de polarización de diodo.
3) Los DNL normalmente presentan más distorsión a medida que aumenta la temperatura ambiente. Por consiguiente, se requiere una corriente no lineal de diodo mayor para la corrección de la distorsión mayor.
Todos los efectos de temperatura experimentados por el atenuador 100 están relacionados con la tensión de polarización. Algunos de los efectos son aditivos, mientras que otros son sustractivos. Sin embargo, el resultado es que, para una temperatura dada, habrá una tensión óptima de polarización para producir la salida adecuada de corrección. La corrección adecuada de la temperatura se conseguirá cuando haya un cambio predefinido de la tensión de polarización respecto a la temperatura.
Haciendo referencia a la figura 7, se muestra la realización preferida del circuito 200 de compensación de la temperatura. El circuito 200 de compensación de la temperatura controla la polarización de los diodos 109, 110 (mostrados en la figura 6) para la compensación óptima de la distorsión. Tal como se muestra, el circuito 200 de compensación de la temperatura comprende dos transistores 206, 213; un condensador 216; nueve resistores 201, 202, 203, 204, 207, 209, 210, 214, 215; dos diodos 205, 208; y un termistor 211 de coeficiente de temperatura negativo.
El termistor 211 de coeficiente de temperatura negativo está acoplado en paralelo con el resistor 210 para formar una resistencia linealizada de temperatura, que está correlacionada con un cambio en la temperatura. El transistor 206 PNP proporciona una fuente de corriente constante, a través de su colector, a la combinación 210, 211 linealizadade resistores. La corriente constante proporcionada por el transistor 206 PNP induce un cambio de tensión linealizado a través de la combinación 210, 211 de resistores, a medida que cambia la temperatura. Al ajustar el valor del resistor 202 variable, la cantidad de corriente constante a través del transistor 206 PNP puede modificarse. Por tanto, la oscilación de la tensión con la temperatura puede modificarse. La corriente constante también pasa a través del resistor 209 variable, creando así una caída de tensión constante que se utiliza como punto inicial de polarización para el ajuste de la tensión de polarización. Al ajustar selectivamente la resistencia de los resistores 202 y 209, puede obtenerse cualquier combinación de oscilación de tensión y tensión de polarización inicial. Un transistor 213 NEN, que es un transistor seguidor de emisor, proporciona la tensión de polarización de control desde la línea 217, a través de la línea 116, al atenuador 100, tal como se muestra en la figura 7. Los dos diodos 205 y 208 se utilizan para compensar la tensión de unión de los dos transistores 206, 213, que cambia con la temperatura.
La tabla 2 proporciona un listado de los componentes mostrados en la figura 7. Sin embargo, un experto en la técnica reconocerá claramente que los valores mostrados en la tabla 2 únicamente tienen fines explicativos, y no debería considerarse que limitan la invención.
TABLA 2
Componente Valor de identificación
201 16 K\Omega
202 3,3 K\Omega
203 4,7 K\Omega
204 50 K\Omega
205 1N4148
206 2N3906
207 2 K\Omega
208 1N4148
209 1,5 K\Omega
210 2 K\Omega
211 DKE 402N10
212 100 \Omega
213 2N3904
214 100 \Omega
215 3K \Omega
216 50 \muf
Debería reconocerse que la presente invención proporciona un diseño de atenuador no lineal instantáneo de tensión controlada combinado con un suministro de polarización para una eficacia de corrección no lineal y una estabilidad de temperatura de polarización óptimas. Aunque no se emplee el circuito 200 de compensación de la temperatura tal como se describe en el presente documento, la realización preferida de la presente invención proporciona una adecuada corrección de la distorsión en un amplio intervalo de temperaturas. Cuando se utiliza el circuito 200 de compensación de temperatura, los resultados de la compensación de la distorsión pueden mejorarse adicionalmente. Por consiguiente, debe sopesarse un equilibrio entre el rendimiento del circuito de compensación y la complejidad del circuito.

Claims (5)

1. Circuito externo de control de distorsión para el uso en un sistema CATV para la atenuación selectiva de una señal CATV, que comprende:
un puerto (101) de entrada de señales;
un circuito no lineal acoplado a dicho puerto de entrada y que comprende:
una red atenuadora en \pi, modificada, que comprende unos primer y segundo resistores (105, 106) acoplados en paralelo; dichos primer y segundo resistores (105, 106) acoplados en serie con un tercer resistor (108) y un cuarto resistor (112); estando dicho cuarto resistor conectado a tierra;
unos primer y segundo diodos (109, 110), cada uno acoplado en paralelo con dicho tercer resistor (108);
un quinto resistor (107) que deriva ambos de los dos diodos (109, 110); y
un puerto (114) de salida para emitir dicha señal selectivamente atenuada desde dicho circuito no lineal; estando dicho puerto de salida acoplado al tercer resistor y al cuarto resistor,
por lo que dichos primer, segundo y quinto resistores (105, 106, 107) proporcionan una tensión de polarización de c.c. a través de dichos diodos (109, 110).
2. Circuito de control de distorsión según la reivindicación 1, que incluye además un circuito (200) de compensación de temperatura para ajustar selectivamente dicha tensión de polarización de c.c. en respuesta a un cambio en la temperatura ambiente.
3. Circuito de control de distorsión según la reivindicación 1, en el que dicho tercer resistor (108) genera una tensión proporcional a dicha señal de entrada; por lo que dicha tensión proporcional genera una corriente no lineal a través de al menos uno de dichos diodos (109, 110), generando así una resistencia no lineal para atenuar selectivamente dicha señal.
4. Circuito de control de distorsión según la reivindicación 2, en el que dicho circuito de compensación de la temperatura comprende:
un transistor (206) de fuente de corriente constante;
un segundo transistor (213) acoplado a la salida de dicho transistor de fuente de corriente, para emitir dicha tensión de polarización de c.c.;
un circuito de resistencia linealizada que tiene un termistor (211) acoplado en paralelo a un segundo resistor (210); y
un resistor (209) variable que acopla dicho transistor de fuente de corriente a dicho circuito de resistencia linealizada;
por lo que el circuito de resistencia linealizada está relacionado con un cambio en la temperatura del ambiente.
5. Circuito de control de distorsión según la reivindicación 1, según el cual dicho circuito no lineal proporciona atenuación selectiva de la señal basándose en la magnitud de la señal; por lo que se proporciona menos atenuación para magnitudes de señal más grandes y se proporciona más atenuación para magnitudes de señal más pequeñas.
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