ES2631505T3 - Detección del valor cuadrático medio verdadero con un circuito puente de transistores por debajo del umbral - Google Patents

Detección del valor cuadrático medio verdadero con un circuito puente de transistores por debajo del umbral Download PDF

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ES2631505T3 ES09781909.8T ES09781909T ES2631505T3 ES 2631505 T3 ES2631505 T3 ES 2631505T3 ES 09781909 T ES09781909 T ES 09781909T ES 2631505 T3 ES2631505 T3 ES 2631505T3
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Abstract

Un circuito detector configurado para llevar a cabo todas las etapas del procedimiento según la reivindicación 8, comprendiendo el circuito detector un circuito puente (100, 200, 300) de transistores por debajo del umbral, comprendiendo cada una de las cuatro ramas del circuito puente un transistor configurado para funcionar en una región por debajo del umbral sobre un intervalo predeterminado de niveles de señal de entrada, de tal modo que una señal de radiofrecuencia de entrada aplicada a un primer par de esquinas enfrentadas del circuito puente produce una señal de salida del puente en el par restante de esquinas enfrentadas, teniendo la señal de salida del puente un componente de baja frecuencia sustancialmente proporcional al cuadrado de la amplitud de la envolvente de la señal de radiofrecuencia de entrada.

Description

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DESCRIPCION
Deteccion del valor cuadratico medio verdadero con un circuito puente de transistores por debajo del umbral
La presente invencion se refiere en general a detectores de potencia, y mas particularmente se refiere a la deteccion del nivel de potencia o del nivel del valor cuadratico medio verdadero de una senal de radio frecuencia (RF).
ANTECEDENTES
Los detectores de radiofrecuencia, que incluyen dispositivos que pueden detectar el nivel de tension, el nivel de corriente o el nivel de potencia de una senal de radiofrecuencia (RF), se utilizan en aplicaciones de radio para diversos fines. Por ejemplo, un detector de RF puede ser utilizado para medir la potencia de salida de un amplificador de potencia de transmisor, o para estimar la intensidad de senal de una senal recibida. Un detector de la envolvente simple puede comprender tan solo un diodo y un condensador, o un rectificador de puente de cuatro diodos. Un diodo utilizado para aplicaciones de deteccion de potencia es habitualmente un diodo de union (tal como un diodo Schottky), fabricado con tecnologla de proceso CMOS estandar. Estos diodos de union presentan grandes caldas de tension directa y parametros de funcionamiento mal controlados, que limitan el margen dinamico y la precision de los detectores basados en diodos.
Los detectores de RF se pueden fabricar asimismo explotando la caracterlstica cuadratica de funcionamiento de un transistor, tal como un MOSFET. Un enfoque explota la relacion cuadratica entre la tension de entrada y la corriente de salida de un unico FET ligeramente saturado, seguido por un filtro de paso bajo. El documento US 3 321 707 A da a conocer una disposicion para compensar errores atribuibles a corriente a traves de un circuito de tension de un vatlmetro. El circuito de US 3 321 707 A comprende un par de puentes de diodos compuestos de rectificadores de diodos emparejados, seleccionados para proporcionar una relacion sustancialmente de ley cuadratica entre las tensiones suministradas a traves de las entradas y sus correspondientes corrientes de salida. Los detectores de potencia basados en amplificadores ligeramente saturados tienen un margen dinamico mas amplio que un simple detector basado en diodos, pero consumen mas superficie. Estos detectores de potencia tienen asimismo un llmite de frecuencia superior relativamente bajo.
Otro enfoque bien conocido es utilizar un par asimetrico de transistores como detector de senal de rectification. Los detectores de potencia de pares asimetricos son menos sensibles a la temperatura que los disenos de un solo diodo o de un solo transistor, pero tienen una tension de equilibrio de CC incorporada fundamental que limita el margen dinamico. Para mejorar el margen dinamico, los circuitos de indicador de intensidad de senal recibida (RSSI, received-signal-strength indicator) utilizan a menudo pares de transistores asimetricos acoplados a una serie de amplificadores limitadores. Otros circuitos extienden el margen dinamico de un detector utilizando un amplificador de ganancia variable, con bucles de retroalimentacion, para amplificar la senal de RF de tal modo que caiga dentro del margen dinamico limitado del detector. Por supuesto, cualquiera de estos enfoques para mejorar el margen dinamico requiere circuitos mas grandes y mas complicados, y una atencion mas exigente para disenar los detalles, especialmente cuando la frecuencia de funcionamiento deseada se aproxima a la frecuencia de corte de la tecnologla de semiconductores disponible.
Los circuitos detectores de rectificador de corriente o rectificador de tension simples estan seguidos generalmente por un filtro, para proporcionar una salida de CC suave (o de baja frecuencia). La salida de un filtro de este tipo es proporcional al valor medio de la senal de entrada de CA. Para formas de onda de perfil conocido, tal como una onda sinusoidal, esta salida proporciona toda la information que se necesita, dado que la relacion entre el valor medio y otros parametros, tales como el valor maximo o el valor cuadratico medio (RMS), es conocida. Sin embargo, en algunas aplicaciones se puede desear una medicion directa de la potencia RMS, incluso para formas de onda complejas en las que la relacion entre el nivel medio y el nivel RMS es desconocida. Algunos circuitos detectores de potencia que dependen de la caracterlstica cuadratica de un transistor permiten deteccion RMS. Por ejemplo, el detector de par asimetrico discutido anteriormente lleva a cabo de manera efectiva una operation de elevar al cuadrado, en base a una tension de entrada detectada, junto con una operacion de rectificacion, proporcionando de ese modo una salida proporcional a la potencia de la senal de entrada. El valor RMS se puede obtener tomando la ralz cuadrada de la potencia media. Los detectores que proporcionan una salida proporcional al nivel RMS de la senal de entrada son conocidos como detectores de RMS verdadero.
SUMARIO
Un circuito puente de transistores por debajo del umbral, que puede ser utilizado en un circuito detector de RMS verdadero de intervalo extendido, comprende cuatro ramas, comprendiendo cada rama un transistor configurado para funcionar en la region por debajo del umbral sobre un intervalo predeterminado de niveles de senal de entrada. En algunas realizaciones, los transistores tienen una tension umbral baja o despreciable, y la puerta del transistor esta acoplada en CC a la puerta del transistor en la rama opuesta. En otras realizaciones, los transistores son polarizados activamente para funcionar en un punto de funcionamiento deseado en la zona por debajo del umbral para el intervalo deseado de niveles de senal de entrada, y la puerta de cada transistor esta acoplada en CA a la puerta del transistor de la rama opuesta. En cada una de estas realizaciones, una senal de radiofrecuencia de entrada aplicada a un primer par de esquinas enfrentadas del circuito puente proporciona una senal de salida del
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puente al par restante de esquinas enfrentadas que tiene un componente de baja frecuencia sustancialmente proporcional al cuadrado de la amplitud de la envolvente de la senal de radiofrecuencia de entrada.
En algunas realizaciones, un circuito detector que incluye un circuito puente de transistores por debajo del umbral comprende ademas un circuito convertidor de CC en radiofrecuencia, configurado para convertir la senal de salida del puente en una segunda senal de radiofrecuencia que tiene una amplitud proporcional al nivel de senal de salida del puente y un amplificador de radiofrecuencia sustancialmente lineal configurado para amplificar la segunda senal de radiofrecuencia con una ganancia predeterminada. Estas realizaciones comprenden ademas un circuito rectificador configurado para convertir la segunda senal de radiofrecuencia amplificada en una senal detectada de baja frecuencia, proporcional a la envolvente de la segunda senal de radiofrecuencia amplificada.
En varias de estas realizaciones, el circuito convertidor de CC a radiofrecuencia comprende un circuito mezclador de frecuencias configurado para mezclar la senal de salida del puente con una senal de oscilador local con el fin de obtener la segunda senal de radiofrecuencia, teniendo la senal de oscilador local una frecuencia central que es diferente de la frecuencia central de la senal de radiofrecuencia de entrada. Otras realizaciones incluyen un amplificador imitador configurado para amplificar la senal de radiofrecuencia de entrada con el fin de obtener una senal de radiofrecuencia limitada en amplitud, y el circuito convertidor de CC en radiofrecuencia comprende un circuito mezclador de radiofrecuencias configurado para mezclar la senal de salida del puente con la senal de radiofrecuencia limitada en amplitud con el fin de obtener la segunda senal de radiofrecuencia. Algunas realizaciones de un circuito detector que incluye un circuito puente de transistores por debajo del umbral incluyen ademas un convertidor analogico a digital configurado para convertir la senal detectada de baja frecuencia en una senal de nivel de potencia muestreada, y un circuito de procesamiento digital configurado para calcular la ralz cuadrada de la senal de nivel de potencia muestreada con el fin de obtener una senal de valor cuadratico medio verdadero muestreada.
Se dan a conocer asimismo diversos procedimientos, que corresponden en general a los circuitos dados a conocer en la presente memoria. En una realizacion a modo de ejemplo, un procedimiento de detection del nivel de senal de una senal de radiofrecuencia comprende aplicar una senal de radiofrecuencia de entrada a un primer par de esquinas enfrentadas de un circuito puente de transistores por debajo del umbral, comprendiendo cada una de las cuatro ramas un transistor configurado para funcionar en la region por debajo del umbral sobre un intervalo predeterminado de niveles de senal de entrada. El procedimiento comprende ademas detectar un nivel de senal para la senal de radiofrecuencia de entrada en base a la senal de salida del puente tomada en el par restante de esquinas enfrentadas del circuito puente, teniendo la senal de salida del puente un componente de baja frecuencia sustancialmente proporcional al cuadrado de la amplitud de la envolvente de la senal de radiofrecuencia de entrada.
Por supuesto, la presente invention no se limita a las caracterlsticas y ventajas anteriores. Los expertos en la materia reconoceran caracterlsticas y ventajas adicionales tras la lectura de la siguiente description detallada, y tras la revision de los dibujos adjuntos.
BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS
La figura 1 es un diagrama esquematico de un circuito detector que comprende un circuito puente de transistores por debajo del umbral, segun algunas realizaciones de la invencion.
La figura 2 es un diagrama esquematico que muestra otra realizacion de un circuito puente de transistores por debajo del umbral.
La figura 3 es un diagrama de bloques de un circuito detector de potencia a modo de ejemplo.
La figura 4 es un diagrama de bloques que muestra una realizacion de un circuito detector del RMS verdadero, segun algunas realizaciones de la invencion.
La figura 5 es un diagrama esquematico que muestra una realizacion a modo de ejemplo de un circuito convertidor de CC a RF.
La figura 6 es un diagrama esquematico que muestra un circuito rectificador de RF a modo de ejemplo.
La figura 7 es un diagrama de flujo de proceso que muestra un procedimiento a modo de ejemplo para detectar el nivel de senal de una senal de radiofrecuencia.
La figura 8 muestra flujos de corriente en un modelo de un circuito puente de transistores por debajo del umbral.
Descripcion detallada
La figura 1 es un diagrama esquematico de un circuito puente 100 de transistores por debajo del umbral, segun algunas realizaciones de la presente invencion. El circuito puente 100 comprende cuatro ramas, comprendiendo cada rama un transistor configurado para funcionar en la region por debajo del umbral sobre un intervalo predeterminado de niveles de senal de entrada. La puerta de cada transistor T101 a T104 esta acoplada por CC a la puerta del transistor de la rama opuesta. Por lo tanto, la puerta G101 esta acoplada a G104, y la puerta G102 esta acoplada a G103. Tal como se explicara en mayor detalle a continuation, una senal de radiofrecuencia (RF) de entrada aplicada a un primer par de esquinas enfrentadas del circuito puente 100, en los terminales Ventrada+ y Ventrada-, produce una senal de salida del puente en el par restante de esquinas enfrentadas, que tiene un componente de baja frecuencia sustancialmente proporcional al cuadrado de la amplitud de la envolvente de la senal de RF de entrada.
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Los expertos en el diseno de circuitos de radiofrecuencia reconoceran que el circuito puente de transistores por debajo del umbral tiene una topologia que es algo similar a la de un mezclador pasivo, pero sin pares complementarios. Sin embargo, el principio de funcionamiento de este circuito, tal como se describira en detalle a continuacion, es muy diferente. El circuito puente de transistores por debajo del umbral rectifica de manera efectiva una senal de radiofrecuencia (RF) de entrada y genera una senal de CC de salida variable en el tiempo, que es proporcional al cuadrado de la senal de entrada. ("Senal de CC" tal como se utiliza en este contexto, significa simplemente una senal de baja frecuencia que sigue el nivel de la senal de RF de entrada. Por lo tanto, en este contexto, "CC" incluye senales de casi CC, y no indica que la senal sea absolutamente constante y no variable.) Por lo tanto, se lleva a cabo la parte mas dificil de las operaciones necesarias para obtener un valor RMS para la senal de RF de entrada, es decir:
1 T
Urms (1)
* 0
Cuando la tension de entrada aplicada entre los terminales Ventrada+ y Ventrada- del circuito puente de transistores por debajo del umbral de la figura 1 es positiva, los transistores de efecto campo T101 y T104 conducen, y fluye una corriente a traves de la salida del puente, por medio de la carga a Z100. Cuando la tension de entrada cambia de signo, los transistores T102 y T103 se activan. Por lo tanto, existe un proceso de rectification en el que la carga Z100 recibe corriente en respuesta a la senal de radiofrecuencia de entrada, de tal modo que el flujo de corriente a traves del la carga del circuito es unidireccional. Cuando el circuito de la figura 1 se utiliza como un circuito detector, los transistores T101-104 funcionan en la region por debajo del umbral sobre un intervalo predeterminado de niveles de senal de entrada, teniendo como resultado una corriente de salida que es proporcional al cuadrado de la amplitud de la envolvente de la senal de RF de entrada aplicada a Ventrada+ y Ventrada-.
En algunas realizaciones, obtener una respuesta de corriente adecuada desde el circuito puente por debajo del umbral sobre un intervalo esperado de niveles de senal de entrada se puede garantizar utilizando transistores de tension de umbral baja o cero, que estan disponibles en muchos procesos CMOS modernos. Se muestra una solution alternativa en el circuito de la figura 2, donde cada transistor del circuito puente 200 de transistores por debajo del umbral esta polarizado activamente, utilizando resistencias R201-R208. En el circuito de la figura 1, la puerta de cada transistor esta acoplada en CC a la puerta del transistor de la rama opuesta del puente. En el circuito de la figura 2, la puerta de cada transistor esta acoplada en CA a la puerta del transistor en la rama opuesta del puente, por medio de condensadores de acoplamiento C201-208.
El enfoque de polarization mostrado en la figura 2 hace posible utilizar transistores con tensiones umbral estandar, optimizando al mismo tiempo la extension del funcionamiento por debajo del umbral que se desee. Los expertos en la materia apreciaran que se pueden utilizar diversas configuraciones de polarizacion para polarizar los transistores de un puente de transistores por debajo del umbral a un punto de funcionamiento deseado por debajo del umbral; por lo tanto, el circuito representado en la figura 2 esta destinado a ser tan solo ilustrativo, y no limitativo. Ademas, aunque los diagramas esquematicos de la figura 1 y la figura 2 muestran MOSFET de canal n en modo mejorado, los expertos en la materia apreciaran que se pueden montar circuitos similares, con funcionamiento equivalente, utilizando transistores de tipos diferentes.
En cualquier caso, en el circuito de la figura 2, los transistores T101 y T103, asi como T102 y T104, conduciran simultaneamente. Sin embargo, la corriente a traves de la carga Z200 sigue siendo unidireccional, con un componente de baja frecuencia (es decir, proximo a CC) que es sustancialmente proporcional al cuadrado de la amplitud de la envolvente de la senal de radiofrecuencia de entrada. Esto se puede entender mediante el analisis del circuito de la figura 8, que, explotando la simetria de los circuitos de las figuras 1 y 2, modeliza las corrientes del circuito puente de transistores por debajo del umbral.
En general, la corriente por debajo del umbral de un transistor de efecto campo MOS se puede describir mediante
imagen1
donde Io es la corriente por debajo del umbral a Vgs = Vt, Vtermica es la tension termica, n es el factor de pendiente por debajo del umbral (en relation inversa con la oscilacion por debajo del umbral) y Vt es la tension umbral del transistor. La dependencia de la tension del drenaje de la ecuacion (2), que se puede obtener a partir de fisica basica de semiconductores, refleja un tipo de corriente de difusion que se origina en una action bipolar en el transistor MOS, y es consistente con modelos de simulation verificados experimentalmente para procesos de semiconductor utilizados actualmente.
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Las corrientes por debajo del umbral en el puente de transistores se pueden modelizar tal como se muestra en la figura 8, donde se puede mostrar que la corriente a traves de T801 es:
L=L
(1 ^ — V -V /-) ENTRADA T
■
f V )
1-exp
ENTRADA •exp z
-
2V termica J ^termica \ J
(3)
donde Ventrada es la amplitud de la tension de entrada entre VEntrada+ y Ventrada- De manera similar, se puede demostrar que la corriente a traves de T802 es
imagen2
Suponiendo que la tension de entrada es menor que la tension termica, las corrientes se pueden expandir utilizando una serie de Taylor, y la corriente total a traves de la carga Z800 se puede expresar como:
imagen3
Los expertos en la materia apreciaran que existe una diferencia significativa entre esta corriente, que se representa en la ecuacion (5), y la corriente que surge de la no linealidad en un solo dispositivo semiconductor, tal como un solo diodo o transistor. Tal como se puede ver a partir del analisis anterior, la operacion de resta entre las corrientes en T801 y T802 cancela los terminos constantes y lineales, eliminando por lo tanto las tensiones de equilibrio que surgen en otros detectores en base a no linealidades cuadraticas. Esto tiene como resultado que la region util de funcionamiento para el circuito puente de transistores por debajo del umbral es considerablemente mayor que para detectores cuadraticos convencionales.
Los expertos en la materia apreciaran asimismo que la senal de salida del puente discutida anteriormente es muy pequena, debido al funcionamiento por debajo del umbral de los transistores del puente. En algunas realizaciones de la invention, la senal se amplifica por lo tanto hasta niveles utiles convirtiendo la senal de salida del puente de baja frecuencia de nuevo en una senal de RF, y amplificando a continuation la nueva senal de RF utilizando amplificadores acoplados en CA. Este enfoque evita problemas de polarization de CC que podrfan surgir de amplificar directamente la senal de salida del puente de CC.
En la figura 3 se proporciona un diagrama de bloques que muestra este enfoque general. Un circuito puente 300 de transistores por debajo del umbral, que puede ser cualquiera de los circuitos mostrados en las figuras 1 o 2, o equivalentes de los mismos, esta seguido por un circuito convertidor de CC a RF 310, que convierte la senal de salida del puente desde una senal de baja frecuencia (casi CC) a una segunda senal de rF, que tiene una amplitud proporcional al nivel de senal de salida del puente. La salida de la segunda senal de RF desde el convertidor de CC a RF 310 es amplificada por el amplificador 320, que es un amplificador de RF lineal convencional. La ganancia del amplificador 320 se selecciona para amplificar la senal de salida del puente procedente del puente 300 a un nivel mas adecuado para la detection convencional mediante el circuito rectificador de RF 330, que convierte la salida de senal amplificada procedente del amplificador 320 en una senal de baja frecuencia (casi CC) que es proporcional a la envolvente de la segunda senal de radiofrecuencia amplificada. Por consiguiente, la ganancia y la configuration precisas del amplificador 320 dependen del intervalo previsto para la senal de salida del puente, dado un intervalo de funcionamiento de entrada deseado. En algunos casos, puede ser necesaria mas de una etapa de ganancia en el amplificador 320 para conseguir la ganancia deseada.
Tal como se discutira en mayor detalle a continuacion, el convertidor de CC a RF 310 en el circuito detector de la figura 3 puede comprender un circuito mezclador configurado de tal modo que la senal de salida del puente de CC (o casi CC) se mezcle con una senal del oscilador local (LO, local oscillator) a una segunda radiofrecuencia para obtener una salida de RF, tambien a la segunda radiofrecuencia. En esta configuracion, el nivel de la salida de RF esta determinado por el nivel de senal de salida del puente. En la configuracion de la figura 3, la senal de LO se genera a partir de la senal de RF de entrada, aplicando la senal de RF de entrada a un amplificador limitador 340. La salida del amplificador limitador 340 esta limitada en tension, de tal modo que la amplitud de salida no varfa apreciablemente sobre el intervalo previsto de niveles de senal de RF de entrada. Esto garantiza que el nivel de salida del convertidor 310 de CC a RF depende directamente del nivel de senal de salida del puente, y no esta afectado por variaciones en el nivel de senal de LO.
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La misma senal limitada en amplitud se utiliza asimismo en la figura 3 para proporcionar una entrada de conmutacion al rectificador de RF 330. En la figura 6 se da a conocer una realization a modo de ejemplo de un circuito rectificador 330, y se discute a continuation.
Un enfoque alternativo para accionar un convertidor 310 de CC a RF y un circuito rectificador de RF 330 se muestra en la figura 4. En esta configuration del circuito detector, la senal de Lo que acciona el convertidor 310 de CC a RF y el rectificador 330 es proporcionada por el circuito de oscilador local 410 que puede comprender, por ejemplo, un oscilador en anillo convencional u otra fuente de senal de radiofrecuencia. Una ventaja de esta configuracion es que la frecuencia de la segunda senal de radiofrecuencia, f2, se puede seleccionar para que sea diferente de la frecuencia de la senal de RF de entrada. En algunas realizaciones, f2 puede ser considerablemente menor que las frecuencias de senal de entrada, simplificando potencialmente el diseno del convertidor 310 de CC a RF, del amplificador lineal 320 y/o del rectificador de RF 330.
La figura 4 muestra dos etapas adicionales que se pueden incluir en circuitos detectores, segun algunas realizaciones de la presente invention. En particular, el rectificador de RF 330 esta seguido por un convertidor analogico a digital (A/D) 420, que convierte la salida de baja frecuencia del rectificador de RF 330 en una senal digital muestreada. Dada la operation de elevar al cuadrado del puente de transistores por debajo del umbral 300, la salida del A/D 420 es en la practica una senal de nivel de potencia muestreada, proporcional al nivel de potencia de la senal de RF de entrada. Esta senal de nivel de potencia muestreada es convertida en un valor RMS "verdadero" utilizando un circuito de ralz cuadrada 430, que puede comprender una tabla de consulta accesible para un multiprocesador programado adecuadamente, u otros medios convencionales para calcular un valor de ralz cuadrada.
La figura 5 proporciona un esquema a modo de ejemplo para un convertidor 310 de CC a RF, segun algunas realizaciones. Sin embargo, los expertos en la materia apreciaran que pueden ser utilizados otros circuitos para convertir una corriente de entrada de bajo nivel, baja frecuencia, en una senal de RF que tenga una amplitud proporcional al nivel de senal de entrada.
El convertidor 310 de CC a RF mostrado en la figura 5 comprende cuatro pares complementarios de transistores, T501-T504 y T501C-T504C, dispuestos en una topologla de mezclador pasivo. Tal como se ha indicado anteriormente, se puede generar una senal de RF saturada a partir de la senal de entrada de RF original, y utilizarse como senal de conmutacion en el convertidor, para convertir la senal de salida del puente en una senal de RF a traves de la carga Z500. En la figura 5, la senal de conmutacion esta designada como RFlimitada. Alternativamente, se puede generar una senal de oscilador local distinta a otra frecuencia (a menudo inferior), utilizando un simple oscilador en anillo. La election de la frecuencia es generalmente un compromiso entre la velocidad de la tecnologla y el tamano de los condensadores de acoplamiento de CA.
La figura 6 da a conocer un esquema a modo de ejemplo para un circuito rectificador de RF 330, segun algunas realizaciones. De nuevo, los expertos en la materia apreciaran que se pueden utilizar algunos otros circuitos, en este caso para convertir una senal de RF en una senal de salida de CC (o de variation lenta) con una amplitud proporcional al nivel de senal de RF.
El circuito rectificador de RF 330 a modo de ejemplo, mostrado en la figura 6, comprende asimismo cuatro pares complementarios de transistores, T601-T604 y T601C-T604C, una vez mas dispuestos en una topologla de mezclador pasivo. La senal de conmutacion, aplicada a las puertas de los pares de transistores complementarios, es la misma senal utilizada en el convertidor 310 de CC a Rf, en este caso designada RFlimitada. En los circuitos detectores mostrados en la figura 3 y la figura 4, la senal de conmutacion es la misma senal aplicada al convertidor 310 de CC a RF, aunque en algunas realizaciones puede ser utilizada una senal diferente, preferentemente a la misma frecuencia que la senal utilizada para accionar el convertidor 310 de CC a RF.
Teniendo presentes los anteriores circuitos a modo de ejemplo y sus variantes, en el diagrama de flujo de proceso de la figura 7 se muestra un procedimiento general de detection del nivel de senal de una senal de radiofrecuencia. El flujo de proceso se inicia en el bloque 710, con la aplicacion de una senal de RF de entrada a un primer par de esquinas enfrentadas de un circuito puente de transistores por debajo del umbral. Tal como se ha discutido anteriormente en el contexto de las figuras 1 y 2, cada una de las cuatro ramas del circuito puente por debajo del umbral comprende un transistor configurado para funcionar en la region por debajo del umbral, sobre un intervalo predeterminado de niveles de senal de entrada. Como resultado, la senal de salida del puente en el par restante de las esquinas enfrentadas del puente tiene un componente de baja frecuencia que es sustancialmente proporcional al cuadrado de la amplitud de la envolvente de la senal de radiofrecuencia de entrada. En otras palabras, la salida de senal del puente esta dominada por un componente de amplitud al cuadrado -cualquier dependencia lineal o de polarization de CC sobre el nivel de senal de radiofrecuencia de entrada se elimina sustancialmente.
Tal como se ha discutido anteriormente, la senal de salida del puente es relativamente debil, debido a que los transistores del circuito puente se hacen funcionar en modo por debajo del umbral. Por consiguiente, la salida del puente es convertida en una segunda senal de RF, tal como se muestra en el bloque 720, de tal modo que puede ser amplificada a un nivel mas adecuado para deteccion lineal. Esta amplification, realizada utilizando un
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amplificador de radiofrecuencia sustancialmente lineal, se muestra en el bloque 730. Tal como se ha comentado anteriormente con respecto a las figuras 3 y 4, se pueden utilizar diversos circuitos para convertir la senal de salida del puente en una senal de RF. En algunas realizaciones, esta conversion se lleva a cabo con un circuito mezclador, accionado mediante una senal de conmutacion generada amplificando la senal de RF de entrada con un amplificador limitador, para obtener una radiofrecuencia limitada en amplitud. Esta senal de conmutacion, que generalmente es insensible a variaciones de amplitud en el nivel de senal de entrada de RF, se mezcla con la senal de salida del puente para obtener la segunda senal de RF para amplification.
En otras realizaciones, la conversion de CC a RF mostrada en el bloque 720 se lleva a cabo utilizando un circuito mezclador accionado por una senal de oscilador local generada por separado, que tiene una frecuencia central que difiere de la frecuencia central de la senal de radiofrecuencia de entrada. En algunas de estas realizaciones, la frecuencia de la segunda senal de radio-frecuencia puede ser sustancialmente menor que la de la senal de radiofrecuencia de entrada.
Despues de la amplificacion, tal como se muestra en el bloque 730, la segunda senal de RF se convierte a una senal de baja frecuencia (CC o casi CC), tal como se muestra en el bloque 740. De nuevo, esta conversion se puede llevar a cabo utilizando un circuito mezclador, que puede ser accionado mediante la misma senal de conmutacion utilizada en la conversion de la senal de salida del puente en la segunda senal de RF. El resultado de esta conversion es una senal detectada de baja frecuencia que es proporcional a la amplitud de la segunda senal de RF, y por lo tanto proporcional al nivel de potencia de la senal de RF de entrada. Finalmente, la senal detectada es convertida en una senal de nivel de potencia muestreada, utilizando un convertidor A/D, y se calcula una senal RMS tomando la ralz cuadrada de la senal de nivel de potencia muestreada. Por lo tanto, la senal de RMS verdadero resultante es sustancialmente proporcional al nivel RMS de la senal de RF de entrada.
Teniendo presente la anterior gama de variaciones y aplicaciones, se debera entender que la presente invention no se limita la description anterior, ni esta limitada por los dibujos adjuntos. Por el contrario, la presente invencion esta limitada solamente por las siguientes reivindicaciones.

Claims (11)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
    45
    50
    55
    60
    65
    REIVINDICACIONES
    1. Un circuito detector configurado para llevar a cabo todas las etapas del procedimiento segun la reivindicacion 8, comprendiendo el circuito detector un circuito puente (100, 200, 300) de transistores por debajo del umbral, comprendiendo cada una de las cuatro ramas del circuito puente un transistor configurado para funcionar en una region por debajo del umbral sobre un intervalo predeterminado de niveles de senal de entrada, de tal modo que una senal de radiofrecuencia de entrada aplicada a un primer par de esquinas enfrentadas del circuito puente produce una senal de salida del puente en el par restante de esquinas enfrentadas, teniendo la senal de salida del puente un componente de baja frecuencia sustancialmente proporcional al cuadrado de la amplitud de la envolvente de la senal de radiofrecuencia de entrada.
  2. 2. El circuito detector segun la reivindicacion 1, en el que cada uno de los transistores comprende un transistor de efecto campo que tiene una tension umbral baja o despreciable, y en el que la puerta de cada transistor de efecto campo esta acoplada en CC a la puerta del transistor efecto campo de la rama opuesta.
  3. 3. El circuito detector segun la reivindicacion 1, en el que cada uno de los transistores comprende un transistor de efecto campo polarizado en CC para el funcionamiento por debajo del umbral, y en el que la puerta de cada transistor de efecto campo esta acoplada en CA a la puerta del transistor de efecto campo de la rama opuesta.
  4. 4. El circuito detector segun la reivindicacion 1, que comprende ademas:
    un circuito convertidor (310) de CC a radiofrecuencia configurado para convertir la senal de salida del puente en una segunda senal de radiofrecuencia que tiene una amplitud proporcional al nivel de senal de salida del puente;
    un amplificador de radiofrecuencia (320) configurado para amplificar la segunda senal de radiofrecuencia con una ganancia predeterminada; y
    un circuito rectificador (330) configurado para convertir la segunda senal de radiofrecuencia amplificada en una senal detectada de baja frecuencia proporcional a la envolvente de la segunda senal de radiofrecuencia amplificada.
  5. 5. El circuito detector segun la reivindicacion 4, en el que el circuito convertidor (310) de CC a radiofrecuencia comprende un circuito mezclador de frecuencias configurado para mezclar la senal de salida del puente con una senal de oscilador local con el fin de obtener la segunda senal de radiofrecuencia, teniendo la senal de oscilador local una frecuencia central que es diferente de la frecuencia central de la senal de radiofrecuencia de entrada.
  6. 6. El circuito detector segun la reivindicacion 4, que comprende ademas un amplificador limitador (340) configurado para amplificar la senal de radiofrecuencia de entrada con el fin de obtener una senal de radiofrecuencia limitada en amplitud, en el que el circuito convertidor (310) de CC a radiofrecuencia comprende un circuito mezclador de frecuencias configurado para mezclar la senal de salida del puente con la radiofrecuencia limitada en amplitud con el fin de obtener la segunda senal de radiofrecuencia.
  7. 7. El circuito detector segun la reivindicacion 4, que comprende ademas:
    un convertidor analogico a digital (420) configurado para convertir la senal detectada de baja frecuencia en una senal de nivel de potencia muestreada; y
    un circuito de procesamiento digital (430) configurado para calcular la ralz cuadrada de la senal de nivel de potencia muestreada con el fin de obtener una senal de valor cuadratico medio verdadero muestreada.
  8. 8. Un procedimiento de deteccion de un nivel de senal de una senal de radiofrecuencia, comprendiendo el procedimiento:
    aplicar (710) una senal de radiofrecuencia de entrada a un primer par de esquinas enfrentadas de un circuito puente de transistores por debajo del umbral, comprendiendo cada una de las cuatro ramas del puente un transistor configurado para funcionar en la zona por debajo del umbral sobre un intervalo predeterminado de niveles de senal de entrada, de tal modo que una senal de salida del puente en el par restante de esquinas enfrentadas del puente tiene un componente de baja frecuencia sustancialmente proporcional a la amplitud al cuadrado de la envolvente de la senal de radiofrecuencia de entrada; y
    detectar un nivel de senal para la senal de radiofrecuencia de entrada en base a la senal de salida del puente.
  9. 9. El procedimiento segun la reivindicacion 8, en el que la deteccion de un nivel de senal en base a la senal de salida del puente comprende:
    convertir (720) la senal de salida del puente en una segunda senal de radiofrecuencia que tiene una amplitud proporcional al nivel de senal de salida del puente;
    amplificar (730) la segunda senal de radiofrecuencia segun una ganancia predeterminada; y
    convertir (740) la segunda senal de radiofrecuencia amplificada en una senal detectada de baja frecuencia proporcional a la envolvente de la segunda senal de radiofrecuencia amplificada.
  10. 10. El procedimiento segun la reivindicacion 9, en el que convertir (720) la senal de salida del puente en una 5 segunda senal de radiofrecuencia comprende mezclar la senal de salida del puente con una senal de oscilador local
    para obtener la segunda senal de radiofrecuencia, teniendo la senal de oscilador local una frecuencia central que es diferente de la frecuencia central de la senal de radiofrecuencia de entrada.
  11. 11. El procedimiento segun la reivindicacion 9, que comprende ademas amplificar la senal de radiofrecuencia de 10 entrada, utilizando un amplificador mezclador, para obtener una senal de radiofrecuencia limitada en amplitud, en el
    que convertir (720) la senal de salida del puente en una segunda senal de radiofrecuencia comprende mezclar la senal de salida del puente con la radiofrecuencia limitada en amplitud para obtener la segunda senal de radiofrecuencia.
    15 12. El procedimiento segun la reivindicacion 9, que comprende ademas:
    convertir (750) la senal detectada de baja frecuencia en una senal de nivel de potencia muestreada, utilizando un convertidor analogico a digital; y
    calcular (760) la ralz cuadrada de la senal de nivel de potencia muestreada para obtener una senal de valor 20 cuadratico medio verdadero muestreada.
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