ES2338406T3 - Procedimiento y dispositivo para regular la potencia de ondas milimetricas en un modulo emisor/receptor de banda v. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para la regulación de potencia de ondas milimétricas en un módulo emisor/receptor de banda V para una frecuencia en el entorno de 50 GHz y mayores, para el que la conmutación entre una vía de emisión (SP) y una vía de recepción (EP) se produce con ayuda de dos conmutadores de emisión/recepción MMIC unipolares de dos direcciones (MMIC1, MMIC2) y la regulación de la potencia de salida se produce a un nivel predeterminado a través de un sistema electrónico (E), caracterizado porque los conmutadores de emisión/recepción (MMIC1, MMIC2) son interruptores de diodos y en el caso de emisión uno de los conmutadores de emisión/recepción (MMIC2) se emplea como atenuador regulable (RD) y el otro conmutador de emisión/recepción (MMIC1) se emplea como detector (LD) para la potencia de salida.
Description
Procedimiento y dispositivo para regular la
potencia de ondas milimétricas en un módulo emisor/receptor de banda
V.
La invención se refiere a un procedimiento y a
un dispositivo para la regulación de potencia de ondas milimétricas
en un módulo emisor/receptor de banda V según el preámbulo de la
reivindicación 1.
La potencia de salida, en particular en aparatos
de comunicación móviles, debe ser lo más constante posible, y a
saber independiente de características individuales de los
componentes y aparatos producidos en gran cantidad de unidades.
Para frecuencias < 50 GHz, los atenuadores regulables se realizan
sobre MMICs (del inglés "Monolithic Microwave Integrated
Circuits", circuitos integrados de microondas monolíticos) con
diodos PIN (del inglés
"P-type-Intrinsic-N-type",
de semiconductores de tipo
p-intrínseco-tipo n) o como
interruptores MESFET (del inglés "Metal Semiconductor Field
Effect Transistor", transistor de efecto de campo de
metal-semiconductor). A partir del documento US
5.103.195 es conocido un atenuador regulable con interruptores MMIC
para una frecuencia de hasta 6 GHz. También son conocidos a partir
del estado de la técnica otros conceptos de regulación de potencia
para frecuencias más bajas. Un módulo emisor/receptor (módulo TR) de
banda V con potencia de salida regulada no se conoce sin embargo
actualmente. Tampoco se puede obtener un atenuador regulable para 60
GHz como circuito MMIC actualmente en el mercado. A partir del
documento US 4.837.530 es conocido un atenuador regulable para
DC-50 GHz como circuito MMIC.
El ajuste individual de los aparatos fabricados
es muy intensivo en costes; por ello sería deseable evitar éstos
mediante un diseño correspondiente. Al mismo tiempo deben ser
necesarios el menor número posible de componentes adicionales, ya
que éstos por un lado contribuyen por sí mismos a la dispersión
individualmente otra vez y por otro lado provocan costes.
Por parte de la empresa United Monolithic
Semiconductors S.A.S., 91401 Orsay Cedex France se ofrece bajo la
denominación de tipo "CHS2190a" un interruptor SPDT (del inglés
"Single Pole Double Throw", unipolar de dos direcciones) de
50-60 GHz para sistemas de comunicación, que ya ha
sido empleado hasta ahora como conmutador de emisión/recepción en
módulos emisores/receptores. A partir del documento US 5.878.331 A1
se conoce un circuito, en el que se emplean conmutadores de
emisión/recepción en módulos emisores/receptores. Otro conmutador de
emisión/recepción con un atenuador regulable es conocido a partir
del documento DE 196 44 448 A1. Constituye el objetivo de la
invención crear, empleando éste u otro interruptor correspondiente,
una regulación de potencia con las características citadas.
Conforme a la invención, esto se resuelve
mediante las características de las reivindicaciones 1 o
respectivamente 2.
El empleo del circuito MMIC SPDT como atenuador
regulable hace posible el ajuste de una potencia de emisión deseada
y la compensación de dispersiones de chip. Forma el componente
central para una regulación de potencia (elemento de ajuste).
Debido a la doble función del chip, resulta un ahorro de costes
considerable.
También el empleo del segundo circuito MMIC SPDT
como detector de potencia produce un ahorro de costes debido a la
doble función.
En conjunto, la regulación de potencia para todo
el módulo emisor/receptor lleva a un aumento de rendimiento del
módulo por compensación de dispersiones de chip y efectos de
temperatura. El empleo múltiple de los circuitos MMIC SPDT como
interruptor, atenuador y detector de potencia lleva a las citadas
ventajas.
Detalles de la invención resultan de las
reivindicaciones subordinadas y de la descripción, en la que se
trata un ejemplo de realización con ayuda del dibujo. Muestran
la figura 1 un diagrama de bloques de la
regulación de potencia de emisión según la invención
la figura 2 el diseño y la denominación de
terminales del circuito MMIC SPDT conocido
la figura 3 el diagrama de bloques de
principio
la figura 4 el conexionado externo y la
alimentación de corriente continua
la figura 5 el comportamiento de atenuación en
función de la tensión eléctrica de control
la figura 6 el empleo del circuito MMIC SPDT
como detector
la figura 7 la potencia de emisión máxima
disponible y regulada.
El circuito MMIC conocido puede operar conforme
a la invención o bien como interruptor de diodos Schottky de tipo
SPDT (del inglés "Single Pole Double Throw") o bien como
atenuador regulable mediante selección de otras tensiones
eléctricas de alimentación. Las figuras 2 y 3 muestran el diseño del
circuito MMIC SPDT y un diagrama de bloques. El número de
referencia 1 designa la entrada de alta frecuencia (puerta IN), el
número de referencia 9 la primera salida de alta frecuencia (puerta
O1) y el número de referencia 2 la segunda salida de alta
frecuencia (puerta O2). Los números de referencia
4-7 designan la polarización de los diodos
1-4. Con los números de referencia 3 y 8 se designa
respectivamente la conexión a masa.
En la operación de conmutación, la potencia de
entrada en la puerta IN es conmutada o bien hacia la puerta O1 o
bien hacia la puerta O2. Para la operación como atenuador variable,
la puerta O2 es cerrada de forma libre de reflexiones y la rama de
conmutación IN-O2 opera en dirección de paso. Entre
las puertas IN y O1 puede ajustarse a través de la tensión
eléctrica de alimentación de corriente continua una atenuación
variable entre 3,5 y 25 dB (figuras 4 y 5).
La figura 4 muestra un conexionado externo y una
alimentación de corriente continua. Los modos de operación son los
siguientes:
Rama de conmutación IN-O1 en
estado activado, rama de conmutación IN-O2 en estado
desactivado,
Terminales A1, A2: -2,5 V
Terminales B1, B2: 12 mA
Estado desactivado: rama de conmutación
cierra
Estado activado: rama de conmutación deja
paso
La alimentación externa de tensión eléctrica se
produce a través de resistencias en serie de un total de
aproximadamente 250 ohmios en serie hacia los terminales A1, A2, B1,
B2.
\vskip1.000000\baselineskip
Rama de conmutación IN-O1 como
detector, rama de conmutación IN-O2 en estado
desactivado:
Terminales A1, A2: 0V (1 kiloohmio en serie
hacia terminales)
Terminales B1, B2: 12 mA
\vskip1.000000\baselineskip
Rama de conmutación IN-O1 en
estado activado (puerta O1 cerrada de forma libre de reflexiones),
rama de conmutación IN-O2 en operación de
atenuación:
Terminales A1, A2: -2,5 V
Terminales B1, B2: 0-12 mA
(corresponde a 0-4 V tras la resistencia en serie de
250 ohmios)
Sobre el circuito MMIC SPDT están conectados
sobre cada rama de conmutación respectivamente dos pares de diodos
4/5 ó 6/7 entre la línea de alta frecuencia y masa. Al operar el
circuito MMIC SPDT como detector de potencia, se cierra una rama
(por ejemplo IN-O2), la segunda rama es conectada en
situación de paso con una tensión de polarización de 0 V. La
potencia de alta frecuencia que fluye por la rama activada es
rectificada en los diodos conectados en paralelo. La tensión
eléctrica rectificada medible en los terminales A1 o respectivamente
A2 es una medida para la potencia que pasa, como se representa en
la figura 6. Para la medición de la potencia se toma la tensión
eléctrica rectificada en el terminal A2. Una detección de potencia
en el circuito MMIC SPDT es posible para niveles P en el intervalo 3
dBm < P < 10 dBm.
\vskip1.000000\baselineskip
La figura 5 muestra el comportamiento de
atenuación en función de la tensión eléctrica de control. Aquí son
válidos los siguientes valores:
Terminales A1, A1: -2,5 V
Terminales B1, B2: tensión eléctrica de control
aplicada sobre una resistencia en serie de 250 ohmios
\vskip1.000000\baselineskip
Medición en el dispositivo de verificación de
obleas a 58 GHz
Potencia de entrada en la puerta IN, potencia de
salida en la puerta O2, la puerta O1 estaba cerrada con un atenuador
de 10 dB.
\vskip1.000000\baselineskip
La figura 6 muestra el empleo del circuito MMIC
SPDT como detector. En el diagrama se representa la tensión
eléctrica del detector en función de la potencia de salida medida.
Aquí son válidos:
Terminales A1, A2: 0 V suministrados a través de
una resistencia en serie de 1 kiloohmio
Tensión de control
Terminales B1, B2: 12 mA
\vskip1.000000\baselineskip
Medición en el dispositivo de verificación de
obleas a 58 GHz
Potencia de entrada en la puerta O1, potencia de
salida en la puerta IN, la puerta O2 estaba cerrada con un atenuador
de 10 dB.
Con los componentes descritos fue desarrollada
la regulación de potencia de emisión conforme a la invención para
un módulo emisor-receptor, tal como se muestra en el
diagrama de bloques de la figura 1 en forma montada. En el caso de
recepción, ambos circuitos MMIC SPDT (1 y 2) se emplean como
conmutadores. La potencia LO (Pin_LO) y la potencia de recepción
(Pin_RX) son conmutadas a través de la vía de recepción EP hacia el
mezclador M. En el caso de emisión, el circuito MMIC SPDT 2 actúa
como atenuador regulable RD en la vía de emisión SP y el circuito
MMIC SPDT 1 actúa como detector de potencia LD. El circuito
regulador de potencia es cerrado a través de un sistema electrónico
analógico E. DS es la tensión eléctrica del detector. RS es la
tensión eléctrica de regulación. A través del valor teórico en el
sistema electrónico E se ajusta el deseado nivel de salida. La
figura 7 muestra la potencia de salida medida en el analizador de
espectros para el caso F1 no regulado (potencia máxima disponible) y
para el caso F2 regulado (Pout = 5 dBm = const).
Claims (4)
1. Procedimiento para la regulación de potencia
de ondas milimétricas en un módulo emisor/receptor de banda V para
una frecuencia en el entorno de 50 GHz y mayores, para el que la
conmutación entre una vía de emisión (SP) y una vía de recepción
(EP) se produce con ayuda de dos conmutadores de emisión/recepción
MMIC unipolares de dos direcciones (MMIC1, MMIC2) y la regulación de
la potencia de salida se produce a un nivel predeterminado a través
de un sistema electrónico (E), caracterizado porque los
conmutadores de emisión/recepción (MMIC1, MMIC2) son interruptores
de diodos y en el caso de emisión uno de los conmutadores de
emisión/recepción (MMIC2) se emplea como atenuador regulable (RD) y
el otro conmutador de emisión/recepción (MMIC1) se emplea como
detector (LD) para la potencia de salida.
2. Módulo emisor/receptor para la banda V con
regulación de potencia de ondas milimétricas para una frecuencia en
el entorno de 50 GHz y mayores, que comprende una vía de emisión
(SP), una vía de recepción (EP), dos conmutadores MMIC unipolares de
dos direcciones (MMIC1, MMIC2) así como una disposición electrónica
(E) para el ajuste de la potencia de salida, caracterizado
porque los conmutadores de emisión/recepción (MMIC1, MMIC2) son
interruptores de diodos y la disposición electrónica (E) para el
ajuste de la potencia de salida está unida a los conmutadores de
emisión/recepción (MMIC1, MMIC2), en que en el caso de emisión uno
de los conmutadores de emisión/recepción (MMIC2) sirve como
atenuador regulable (RD) y el otro conmutador de emisión/recepción
(MMIC1) sirve como detector (LD) para la potencia de salida.
3. Módulo emisor/receptor según la
reivindicación 2, caracterizado porque un conmutador de
emisión/recepción (MMIC1, MMIC2) tiene dos ramas de conmutación
(IN-O1, IN-O2), en que en la
operación de conmutación la potencia de entrada en la entrada de
alta frecuencia (1, IN) puede ser conmutada opcionalmente hacia una
salida de alta frecuencia (9) en una rama de conmutación
(IN-O1) o hacia otra salida de alta frecuencia (2)
en otra rama de conmutación (IN-O2), y porque en la
operación como atenuador regulable una de las salidas de alta
frecuencia (9) está cerrada de forma libre de reflexiones y entre la
entrada de alta frecuencia (1, IN) y la otra salida de alta
frecuencia (2) puede ajustarse una atenuación variable a través de
la tensión eléctrica de alimentación.
4. Módulo emisor/receptor según la
reivindicación 2, caracterizado porque para el conmutador de
emisión/
recepción (MMIC1, MMIC2) que tiene dos ramas de conmutación (IN-O1, IN-O2), sobre cada rama de conmutación (IN-O1, IN-O2) están conectados entre la entrada de alta frecuencia (1, IN) y masa (8, 3) respectivamente dos pares de diodos (6, 7; 4, 5) conectados en paralelo, y porque en la operación como detector de potencia una de las ramas de conmutación (IN-O1, IN-O2) está cerrada y la otra rama de conmutación (IN-O2, IN-O1) está conectada con una tensión de polarización de 0 V en una situación de paso, porque una potencia de alta frecuencia que fluye a través de la otra rama de conmutación (IN-O2, IN-O1) es rectificada en los diodos (4, 5; 6, 7) y la tensión eléctrica rectificada medible sirve como medida para la potencia que pasa.
recepción (MMIC1, MMIC2) que tiene dos ramas de conmutación (IN-O1, IN-O2), sobre cada rama de conmutación (IN-O1, IN-O2) están conectados entre la entrada de alta frecuencia (1, IN) y masa (8, 3) respectivamente dos pares de diodos (6, 7; 4, 5) conectados en paralelo, y porque en la operación como detector de potencia una de las ramas de conmutación (IN-O1, IN-O2) está cerrada y la otra rama de conmutación (IN-O2, IN-O1) está conectada con una tensión de polarización de 0 V en una situación de paso, porque una potencia de alta frecuencia que fluye a través de la otra rama de conmutación (IN-O2, IN-O1) es rectificada en los diodos (4, 5; 6, 7) y la tensión eléctrica rectificada medible sirve como medida para la potencia que pasa.
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