ES2809197T3 - Control del espectro de transmisión de RF pulsante para implementar en forma de pulso - Google Patents

Control del espectro de transmisión de RF pulsante para implementar en forma de pulso Download PDF

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Abstract

Dispositivo para la transmisión por radio de una señal emitida en forma de secuencia de pulsos, comprendiendo dicho dispositivo una parte (201) para generar dichos pulsos (301) en la frecuencia portadora, una cadena analógica para amplificar los pulsos antes de su transmisión (210) que comprende una pluralidad de etapas de amplificación sucesivas (211,212, 213, 214), un módulo (230) para generar una señal de control con forma trapezoidal (302), y caracterizado porque dicha señal de control se aplica como una tensión de polarización de un amplificador (213) de una etapa de la cadena de amplificación para cada uno de los pulsos.

Description

DESCRIPCIÓN
Control del espectro de transmisión de RF pulsante para implementar en forma de pulso
La invención se refiere al campo de las emisiones de RF (acrónimo para radiofrecuencias) pulsadas y, más específicamente, se refiere al control del espectro de transmisión de tales modulaciones. Se aplica en particular a las modulaciones de pulso utilizadas en el contexto de las comunicaciones IFF (acrónimo de "Interrogation Friend or Foe", o identificación de amigo o enemigo).
Las transmisiones IFF son transmisiones utilizadas en aeronáutica en el intervalo de frecuencia [1030 MHz - 1090 MHz] para permitir radares de aproximación, tanto civiles como militares, reconocer aviones "amigos" y determinar su rumbo y distancia. Las transmisiones IFF se basan en trenes de pulsos transmitidos a alta potencia. Las comunicaciones IFF pueden realizarse en diferentes modos (civil según el anexo 10 de la OACI (acrónimo en inglés de International Civil Aviation Organization) y militar según STANAG 4193 (acrónimo en inglés para los acuerdos de estandarización de la OTAN), y difieren dependiendo de si uno se encuentra en interrogación o en respuesta. La información se transmite variando el ancho de los pulsos, sus desviaciones relativas, y/o introduciendo una capa de modulación en los pulsos (típicamente modulación DPSK, por el acrónimo en inglés Diferencial Phase Shift Keying, o MSK para el acrónimo en inglés Minimal Shift Keying). Los anchos de los pulsos y las diferencias entre pulsos son típicamente del orden de unos pocos cientos de nanosegundos.
Las transmisiones IFF están sujetos a restricciones importantes, definidas entre otros por AIMS 03-1000b (acrónimo en inglés de identificación de Air traffic control radar beacon system Identification friend or foe, sistema de baliza de radar de control de tráfico aéreo amigo o enemigo, Sistema Mark XII/XIIA del Departamento de Defensa de los Estados Unidos), Anexo 10 de la OACI, tamaño IV, EUROCAE ED-73E (acrónimo en inglés de EUROpean Organisation for Civil Aviation Equipment, Organización Europea para el Equipo de Aviación Civil), o la norma de RTCA DO260B (acrónimo en inglés de Radio Technical Commission for Aeronautics, Comisión Radiotécnica para la Aeuronáutica). Estas normas definen, entre otras cosas, los modelos espectrales y temporales que deben cumplir los pulsos de las transmisiones IFF.
Por lo tanto, el problema planteado es el de la adecuación de la señal emitida a estos modelos, tanto en el dominio del tiempo como en el dominio de la frecuencia, para todos los modos IFF en todo el rango de temperatura de funcionamiento.
La figura 1 es una representación macroscópica de un transmisor IFF según el estado de la técnica. Tales transmisores 100 generalmente incluyen una parte digital 110 para generar y dar forma al tren de pulsos, y una parte analógica 120 para transponer y amplificar los pulsos, antes de su transmisión en la antena 130. La parte digital entrega una señal de IQ de banda base o frecuencia intermedia. Esta generación también se puede hacer de componentes analógicos, pero en este caso es más complejo de implementar y potencialmente más ruidoso, lo cual es un problema importante debido a la amplificación que sigue y que amplifica la señal útil y el ruido de manera indiferente. La parte analógica 120 de la amplificación del tren de pulsos realiza la conversión digital a analógica, la transposición de la señal a la frecuencia portadora y su amplificación antes de la transmisión. La amplificación de la señal se lleva a cabo mediante varias etapas de amplificación sucesivas 121, 122, 123, para aumentar gradualmente la amplitud y la potencia de los pulsos sin introducir ruido. Las primeras etapas usan amplificadores de baja potencia con bajo consumo y bajo ruido, y toman pulsos dinámicos bajos como entrada, mientras que, a la inversa, la última etapa usa un amplificador de alta potencia, Por lo general, un amplificador de clase C o clase AB se utiliza próximo a la saturación. El consumo de amplificadores va de la mano con la potencia que entregan.
El respeto de las restricciones del modelo espectral y temporal al nivel de la señal generada por la parte digital no plantea problemas particulares tan pronto como los componentes utilizados tengan la dinámica necesaria. Sin embargo, las sucesivas etapas de amplificación tienen el efecto de distorsionar la señal. En particular, tienden a rectificar los flancos de los pulsos, que tiene el efecto de degradar el espectro de la señal transmitida.
Para contener las emisiones en el modelo espectral deseado, se sabe que modula la tensión de alimentación de las últimas etapas de amplificación de la cadena de transmisión analógica, en particular durante los períodos correspondientes a los flancos de los pulsos. De este modo, la potencia de amplificación asociada con estos frentes se reduce y los aumentos de espectro están contenidos. Esta técnica se implementa en equipos antiguos que utilizan amplificadores bipolares de clase C, como, por ejemplo, la patente de los Estados Unidos 4.320.399. Sin embargo, es difícil de desarrollar y poco fiable, porque las corrientes de pulso y los voltajes de alimentación son muy altos (del orden de varias decenas de amperios para las corrientes, y típicamente 50 V para los voltajes). En efecto, los flancos de onda de los pulsos tienen una duración del orden de unas pocas decenas de nanosegundos y es difícil manejar con precisión altas corrientes y tensiones en intervalos de tiempo tan cortos. Además, si esta técnica es aplicable a amplificadores bipolares, su aplicación a otros tipos de amplificadores es más problemática, porque estos últimos están diseñados para operar con una tensión de alimentación dado: variar esta tensión de alimentación reduciría significativamente su eficiencia.
Esta técnica también tiene otros inconvenientes: al variar su tensión de alimentación, la eficiencia del amplificador de potencia se degrada. Por último, esta técnica es inestable cuando la temperatura de operación varía, por las características intrínsecas de los transistores bipolares.
Otra técnica es la que se usa, por ejemplo, en el contexto de los radares, que consiste en anticipar las deformaciones creadas en las etapas de potencia generando más frentes de ondas extendidas a partir de la generación de la señal IQ de banda base. La extensión adicional de los flancos de onda se realiza de modo que las deformaciones proporcionadas por las diferentes etapas de amplificación les den la forma inicialmente buscada. Sin embargo, esta técnica requiere una caracterización de las deformaciones proporcionadas por todas las etapas de amplificación combinadas, caracterización que también varía según la temperatura de funcionamiento. Además, si está adaptado para el mundo de los radares, en el que los pulsos están relativamente espaciados, no puede implementarse en el marco del IFF, debido a la pequeña diferencia entre los pulsos requeridos por ciertos modos que no permite una propagación significativa de los flancos de onda.
Por último, la técnica más extendida consiste en introducir un filtro paso banda en la cadena de transmisión, definido según el modelo espectral que se debe cumplir. Este filtrado generalmente se encuentra en la salida de la etapa de amplificación.
Aunque la introducción del filtrado de paso de banda permite garantizar el cumplimiento de las restricciones espectrales, esta técnica también presenta muchos inconvenientes:
• por definición, el filtro no tiene efecto por parte del espectro ubicado en la banda pasante del filtro y pueden producirse sobrepulsos del modelo espectral a pesar del filtrado,
• la energía de la parte del espectro ubicada fuera de la banda pasante del filtro se reflejará en el amplificador aguas arriba del filtro, que tiene el efecto de generar deformaciones locales de la forma de los pulsos que degradan el vector de error de la señal transmitida (en inglés Error Vector Magnitude, magnitud del vector error, o EVM) y, por lo tanto, degradan la relación señal/ruido de modulación de la señal transmitida. Este inconveniente está particularmente marcado para el modo 5 del IFF, utilizado en el ámbito militar. Este filtrado también reduce la fiabilidad de la etapa de potencia ubicada aguas arriba del filtro, que tendrá que absorber los reflejos de energía no transmitidos por el filtro,
• el filtro de paso de banda introduce pérdidas de potencia que deben compensarse con un aumento en la potencia de los amplificadores y, por lo tanto, en el consumo del equipo;
• la realización de un filtro de potencia analógico es complicado, caro y sensible a las variaciones de temperatura.
Además, el tamaño del conjunto de componentes que forman la cadena de amplificación debe revisarse para compensar la pérdida de potencia vinculada al filtrado. Esto se refiere, en particular, a la elección de amplificadores de potencia y aumenta el coste general de la cadena de transmisión.
La invención tiene como objetivo proponer un dispositivo de transmisión y un procedimiento asociado que permita garantizar el cumplimiento de un modelo espectral y fuertes restricciones sobre la duración de los flancos ascendentes y descendentes durante la transmisión de una señal pulsante. Esta solución está particularmente adaptada a las transmisiones IFF, para las cuales los pulsos están separados solo unos pocos cientos de nanosegundos, lo que no permite limitar el aumento del espectro al extender los flancos de los pulsos.
Para esto, la invención describe un dispositivo para la transmisión por radio de una señal transmitida en forma de una secuencia de pulsos. El dispositivo de transmisión según la invención comprende una parte para generar dichos pulsos en una frecuencia portadora y una cadena analógica para amplificar los pulsos antes de su transmisión que comprende una pluralidad de etapas de amplificación sucesivas. El dispositivo también comprende un módulo para generar una señal de control de forma sustancialmente trapezoidal, dicha señal de control se aplica como una tensión de polarización de un amplificador de una etapa de la cadena de amplificación para cada uno de los pulsos.
Ventajosamente, el amplificador al que se aplica la señal de control como tensión de polarización se encuentra en la penúltima etapa de la cadena de amplificación.
Según un modo de realización de la invención, la señal transmitida es una señal IFF.
Según un modo de realización de la invención, los pulsos generados son cuadrados.
Según un modo de realización de la invención, la señal de control con forma sustancialmente trapezoidal comprende una zona de subida de duración
Tr, un área de meseta de duración Tp, y un área de descenso de duración Tf. La longitud de los pulsos generados es al menos igual a Tr + Tp + Tf. Ventajosamente, las zonas de ruptura de dicha señal de control de forma sustancialmente trapezoidal se suavizan.
Según un modo de realización, el módulo de generación de señal de forma sustancialmente trapezoidal está adaptado para aplicar a la señal generada una distorsión previa a la señal según las características de las etapas de amplificación posicionadas después de la etapa de amplificación a la que se aplica como tensión de polarización.
Ventajosamente, el amplificador al que se aplica la señal de control como tensión de polarización es un amplificador de tipo LDMOS.
Por último, la invención también se refiere a un procedimiento para conformar una señal transmitida en forma de una secuencia de pulsos en un equipo de radio que comprende un módulo para generar dichos pulsos sobre frecuencia portadora y una cadena analógica para amplificar los pulsos antes de su transmisión que comprende una pluralidad de etapas de amplificación sucesivas. El procedimiento comprende las fases de:
• generación de una señal de control de forma sustancialmente trapezoidal, y
• aplicación de dicha señal de control como una tensión de polarización de un amplificador de una etapa de la cadena de amplificación para cada uno de los pulsos.
La invención se entenderá mejor y otras características y ventajas se apreciarán mejor tras la lectura de la siguiente descripción, aportada a título no limitativo y gracias a las figuras adjuntas entre las cuales:
• La figura 1 es una representación macroscópica de los diferentes componentes de un transmisor de radio IFF;
• la figura 2 muestra un diagrama de bloques de un dispositivo según una realización de la invención;
• La figura 3 representa un pulso generado y el control de polarización de un amplificador asociado en un transmisor según una realización de la invención;
• la figura 4 es un ejemplo que ilustra la ocupación espectral de una señal IFF en modo 4 interrogador, cuando es transmitida por un transmisor según el estado de la técnica y por un transmisor según una realización de la invención;
• la figura 5 representa un diagrama de estado correspondiente a un procedimiento de conformación de una señal emitida en forma de una secuencia de pulsos según la invención.
Los ejemplos y figuras presentados en el documento se proporcionan únicamente con fines ilustrativos. Por lo tanto, la invención no se limita a los ejemplos de implementación e ilustraciones representadas, sino dentro de su alcance según lo definido por las reivindicaciones.
El modelo espectral de las señales del tipo de pulso está vinculado principalmente a la estructura de los flancos ascendentes y descendentes de los pulsos. Para eliminar el uso de un filtro de paso de banda en la salida de la etapa de amplificación, es, por tanto, necesario dar forma a estos frentes de onda, para que el pulso transmitido sea compatible con el modelo espectral deseado.
La invención parte de la observación de que, cuando la conformación de los flancos del pulso se lleva a cabo tan pronto como se genera la señal, es ineficaz porque las diferentes etapas de la cadena de amplificación tienden a rectificar estos frentes y, por lo tanto, a aumentar el tamaño espectral. Asimismo, los resultados obtenidos están sujetos a variaciones en la temperatura de funcionamiento. Sería posible anticipar las rectificaciones de los flancos de onda vinculados a las etapas de amplificación aumentando su duración, pero esta técnica no se puede implementar cuando la diferencia entre dos pulsos sucesivos es pequeña y, por lo tanto, no es adecuada para transmisiones IFF. En efecto, en el IFF, el intervalo mínimo entre dos pulsos es 200 ns para el interrogador en modo 1 y 500 ns para el respondedor en modo S. Por otra parte, las duraciones de los flancos de todos los modos están limitadas por las normas de IFF: de 50 ns a 100 ns para los flancos ascendentes, y de 50 ns a 200 ns para los flancos descendentes.
Si es posible dar forma a los flancos de los pulsos ajustando la tensión de alimentación de los amplificadores, también es posible hacer lo mismo variando la tensión de polarización de estos amplificadores. La modulación de la tensión de polarización de los amplificadores no es una técnica de uso común, porque al hacerlo, la operación del amplificador ya no se realiza según una clase operativa dada, sino que pasa entre diferentes clases en función de la amplitud de la tensión de polarización aplicada sobre su red.
Sin embargo, el ajuste de la potencia de la señal transmitida operada variando la tensión de polarización del amplificador plantea el problema de usar el amplificador en clases operativas para las cuales no se ha diseñado. En particular, cuando la tensión de polarización hace que el amplificador funcione en la clase A, la intensidad de las corrientes de drenador hacen que sea probable que aumente significativamente la temperatura, lo que puede tener el efecto de dañar el componente. No obstante, este uso todavía es posible en el contexto de las modulaciones de pulso, donde el amplificador solo funciona a breves intermitencias.
Por lo tanto, la invención propone variar la tensión de polarización de uno de los amplificadores de la cadena de transmisión durante los períodos correspondientes a los flancos ascendentes y descendentes de los pulsos, con el fin de darles forma para respetar un modelo espectral dado.
Cuando esta modulación de la tensión de polarización de los amplificadores se aplica en las primeras etapas de la cadena de amplificación, no produce todos sus efectos, porque las etapas posteriores rectificarán los flancos de los pulsos y, por lo tanto, degradarán el tamaño espectral.
Cuando esta modulación de la tensión de polarización de los amplificadores se aplica a la última etapa de la cadena de amplificación, que generalmente es una etapa que comprende un amplificador de alta potencia, es difícil de implementar. En efecto, los transistores de potencia, tales como, por ejemplo, los transistores de tipo LDMOS (acrónimo del inglés Laterally diffused metal oxide semiconductor, semiconductor de óxidos metálicos con difusión lateral) que son particularmente adecuados para transmisiones de pulso, no permiten obtener una dinámica de control de alta ganancia ya que la tensión de polarización inyectada sobre la puerta se ve alterada por la señal de RF entrante en la puerta. Esta potencia de RF entrante suele ser lo suficientemente fuerte como para influir en la tensión de polarización y, por lo tanto, poner el amplificador en un modo de operación no deseado. El efecto de variar la tensión de polarización en la amplitud del control de ganancia se reduce y, por lo tanto, es incompatible con el funcionamiento eficiente de la función de conformación del pulso. De este modo, el amplificador al que se aplica la modulación de la tensión de polarización debe ubicarse, preferiblemente, en una etapa cuya potencia no sea demasiado alta.
Por lo tanto, la invención propone controlar el modelo espectral de la señal de pulso transmitida modulando la polarización de uno de los amplificadores de la cadena de amplificación. El amplificador que ofrece el mejor compromiso entre unir los flancos de los pulsos transmitidos a un modelo y la capacidad de controlar la tensión de polarización suele ser el anterior a la última etapa de amplificación de potencia. La invención propone modular la tensión de polarización de este amplificador mediante una señal de tipo trapezoidal diseñada en función de un modelo de tamaño espectral y temporal de la señal a transmitir.
La figura 2 muestra un diagrama de bloques de un dispositivo según una realización de la invención.
La señal IFF 221 en la entrada de la cadena de amplificación puede ser generada por un módulo 201 a partir de señales de modulación digital utilizando, por ejemplo, un generador IQ o un DSP (acrónimo en inglés de Digital Signal Processor, procesador de señal digital) acoplado a un convertidor digital/analógico (DAC), o directamente a analógico. Luego se transpone a una frecuencia portadora mediante un sintetizador y tiene la forma de una serie de pulsos de baja potencia. Cuando sea necesario, se añade una capa de modulación DPSK o MSK a los pulsos.
La cadena de amplificación 210 comprende en este ejemplo específico cuatro etapas de amplificación sucesivas: 211, 212, 213 y 214. Los primeros dos amplificadores 211 y 212 son amplificadores de bajo ruido y baja potencia, el tercer amplificador 213 es un amplificador de potencia media y el último amplificador 214 es un amplificador de alta potencia. El número de amplificadores utilizados se proporciona a modo de ilustración, la invención se aplica de forma idéntica independientemente del número de etapas de amplificación.
La señal IFF 221 generada por el módulo 201 se amplifica sucesivamente por las diversas etapas 210 de la cadena de amplificación antes de transmitirse por la antena 220. En el ejemplo, la modulación de la tensión de polarización se aplica al amplificador de potencia media 213, es decir, el amplificador ubicado inmediatamente aguas arriba del amplificador de alta potencia 214 al final de la cadena de amplificación. Su tensión de polarización se controla mediante la polarización de una señal de control generada por el generador 230, que puede generarse digitalmente y luego convertirse mediante un convertidor digital a analógico, o directamente a analógico. Tiene una forma sustancialmente trapezoidal y su estructura es una función del marco de tiempo deseado de los pulsos. Esta señal debe ser lo más libre de ruido posible, porque su contenido espectral se transpondrá alrededor de la portadora de la señal de RF y, por lo tanto, en el espectro de la señal transmitida. Ventajosamente, esta señal está libre de señales espurias (en inglés spurious) como productos de intermodulación de orden mayor que uno, para poder prescindir de la implementación de un filtro de paso de banda en la salida de la cadena de amplificación.
La señal de control de tensión de polarización se aplica al amplificador de potencia media para dar forma a cada uno de los pulsos y, en particular, a las porciones de los pulsos relacionadas con los flancos ascendentes y descendentes. Es esta sobremodulación de los pulsos lo que garantizará la adecuación de la señal transmitida a las restricciones normativas.
Como se ha indicado anteriormente, la modulación de la tensión de polarización puede realizarse en cualquier etapa de la cadena de amplificación, pero solo producirá completamente sus efectos en los flancos de los pulsos emitidos si el amplificador en cuestión está ubicado al final de la cadena de transmisión. Cuando el amplificador al final de la cadena de amplificación es un amplificador demasiado potente, puede implementarse ventajosamente en el amplificador ubicado aguas arriba de este último.
En una implementación de ejemplo descrita en la figura 2 y en el contexto de una transmisión IFF, este amplificador es el amplificador de potencia media 213, que puede ser, por ejemplo, un amplificador LDMOS. La elección del amplificador LDMOS proviene del hecho de que los amplificadores de esta familia son fáciles de controlar en ganancia por su polarización de puerta y esto con suficiente dinámica. No obstante, el amplificador podría ser de otro tipo, como, por ejemplo, un amplificador bipolar o GaN (acrónimo de nitruro de galio) con un control de polarización adecuado.
La tensión de polarización de puerta aplicada al transistor es del tipo de pulso, el transistor LDMOS funcionará en una clase operativa que va desde la clase C a la clase A, según la amplitud de polarización de puerta. Entre los pulsos, la polarización de puerta del transistor será de 0V, momento en el que estará en un estado no polarizado, su corriente de polarización de drenador será cero. Otra ventaja de los amplificadores LDMOS es que requieren una polarización de puerta positiva de baja amplitud entre 0 y 5 V. La generación de una señal con tal dinámica no plantea ningún problema en particular. La dinámica de la señal de control trapezoidal de la polarización de puerta del amplificador se elige en función del modelo espectral que se debe cumplir para la señal transmitida. Como parte de una señal IFF, el modelo espectral está definido hasta atenuaciones de - 80 dBc. La amplitud de la señal de polarización del amplificador de media tensión debe variar la ganancia del amplificador en un mínimo de veinte dB para producir un efecto óptimo en el tamaño espectral.
La etapa de potencia final 214 se estabiliza en ganancia y se usa, ventajosamente, cerca de su punto de compresión.
La figura 3 representa un pulso generado y el control de polarización de un amplificador asociado en un transmisor según una realización de la invención.
La señal 301 corresponde a la envolvente del pulso de RF, tal como lo genera la parte generadora de señal 201, y tal como aparece en la entrada del amplificador de potencia media 213, cuya tensión de polarización está controlada. Se divide en tres períodos: un primer período de duración Tr, correspondiente a su frente ascendente, un segundo período de Tp, correspondiente a la parte útil y plena potencia del pulso, y un tercer período de duración Tf, correspondiente al frente descendente del pulso.
Para cumplir con las restricciones relacionadas con la transmisión de una señal IFF, la duración Tr del frente ascendente debe estar entre 50 ns y 100 ns, y la duración Tf del frente descendente debe estar entre 50 ns y 200 ns. La duración Tp de la parte útil del pulso depende del modo de funcionamiento elegido.
La señal 301 se genera en forma de un pulso cuadrado cuya duración es igual a la suma de las duraciones Tr, Tp y Tf. Al generar un pulso cuadrado, no hay fenómenos de rectificación de los flancos en las sucesivas etapas de amplificación. Los pulsos resultantes de la sobremodulación de una puerta por la señal de polarización del amplificador tienen una forma que luego está directamente relacionada con la forma de la señal de polarización. Cuando los pulsos comprenden una parte útil modulada DPSK o MSK, esta parte útil debe estar desfasada para poder posicionarse en la zona correspondiente a la parte útil y de plena potencia del pulso transmitido, de duración Tp.
La señal 302 representa la señal trapezoidal usada para ajustar la tensión de polarización del amplificador de potencia media 213 para sobremodular los pulsos transmitidos. Esta señal debe estar sincronizada con el procesamiento de los pulsos por el amplificador de potencia media. La forma trapezoidal de la señal de control 302 comprende un área de meseta 311 correspondiente a la parte superior del trapecio, durante todo el período Tp relacionado con la parte útil del pulso, para que el amplificador entregue toda su potencia durante este período útil. También comprende una zona de ascenso 310 y una zona de descenso 312 en las que la señal sigue una pendiente lineal, garantizando así un ascenso/descenso gradual de la potencia del amplificador. El aspecto lineal de estos ascensos/descensos permite concentrar el espectro alrededor de la frecuencia portadora y, por lo tanto, respetar el modelo espectral impuesto.
Para que la señal transmitida presente un tamaño espectral óptimo, se deben evitar los saltos de pendiente cerca de la parte superior de los pulsos, porque estos crean discontinuidades que amplían el espectro. Para esto, las zonas de interrupción de la señal de control, es decir, las partes correspondientes a la unión entre el flanco ascendente 310 y la meseta del trapecio 311, así como la unión entre la meseta del trapecio 311 y el flanco descendente 312, pueden aplanarse para hacerse más gradual. El aplanamiento de la zona de ruptura ubicada entre el flanco ascendente y la meseta del trapecio se puede obtener mediante filtrado de paso bajo aplicado a la señal de control 302, cuando se genera de forma analógica, mediante el uso del condensador de unión de puerta-fuente del LDMOS asociado con la resistencia de la serie de salida de la memoria de generación, por ejemplo. El aplanamiento de la zona de ruptura entre la meseta del trapecio y el flanco descendente se puede lograr con una modulación adecuada de la corriente de descarga cuando la formación de la señal trapezoidal se genera de manera analógica utilizando generadores de corriente controlados. Cuando la señal trapezoidal se genera digitalmente, las uniones redondeadas se pueden modelar directamente a nivel del convertidor digital a analógico.
Como parte de las transmisiones IFF, cuando la modulación de la tensión de polarización del amplificador se aplica a la penúltima etapa de la cadena de amplificación, la señal de control 302 requiere un dispositivo de generación que tenga una banda pasante del orden de 10 MHz para cumplir con la forma deseada.
Ventajosamente, los pulsos 301 pueden ampliarse durante su generación más allá de las duraciones asociadas con los flancos ascendentes y descendentes, la señal 302 de control de la polarización del amplificador de potencia media que hace posible que estos pulsos vuelvan al marco de tiempo impuesto. Entonces, su duración total es superior a Tr + Tp Tf.
Ventajosamente, los parámetros que definen la señal 302 de control de la polarización del amplificador de potencia media (amplitud, pendientes, ...) también se puede ajustar según la temperatura de funcionamiento del transmisor, para compensar los efectos. También se pueden ajustar para anticipar las rectificaciones de los flancos que operarán en la última etapa de amplificación de potencia, caracterizando la respuesta del amplificador de potencia 214, aplicando a la señal de control trapezoidal una distorsión previa adecuada para compensar las distorsiones introducidas por esta última.
La figura 4 es un ejemplo que ilustra la ocupación espectral de una señal IFF en modo 4 interrogador, cuando es transmitida por un transmisor según el estado de la técnica y por un transmisor según una realización de la invención.
La curva 401 representa el modelo espectral que la señal transmitida debe satisfacer.
La curva 402 representa el espectro de una transmisión de IFF según el estado de la técnica, en el que la señal ha sido filtrada por un filtro de paso de banda de potencia colocado en la salida de transmisión. Se observa que el modelo espectral no se respeta alrededor de 1045 MHz, el espectro de la señal transmitida está fuera del modelo espectral.
La curva 403 representa el espectro de la misma transmisión de IFF, cuando ha sido generado por un transmisor según una realización de la invención, en el que la potencia de una etapa de amplificación ubicada aguas arriba de la etapa final de potencia ha sido modulada de modo que los pulsos transmitidos encajen en el modelo espectral 401. Se observa que el modelo espectral de la señal se respeta en toda la banda [830 MHz - 1230 MHz].
La invención responde bien a la necesidad deseada de una adecuación entre la señal transmitida y un modelo de frecuencia.
Por último, la figura 5 representa un diagrama de estado correspondiente a un procedimiento de conformación de una señal emitida en forma de una secuencia de pulsos según la invención, procedimiento que puede implementarse ventajosamente durante la transmisión de una señal IFF que tiene que satisfacer restricciones de tamaño del espectro y temporal. El procedimiento se implementa en un transmisor que comprende una parte dedicada a la generación de la señal y su transposición a la frecuencia portadora, y una cadena analógica para amplificar la señal en varias etapas antes de su transmisión. El procedimiento comprende una etapa 501, implementada por medio de la polarización de un equipo digital para generar la señal IQ y luego para la conversión digital/analógica, o directamente por medio de un conjunto analógico, para generar una señal de control de forma sustancialmente trapezoidal tal como las señales descritas en la figura 3 con referencia 302 y 303. También comprende una etapa 502 de modular los pulsos antes de su transmisión mediante la polarización de control de la tensión de polarización de uno de los amplificadores de la cadena de amplificación posicionados en una etapa que precede a la última etapa (es decir anterior a la etapa de potencia), preferentemente, la etapa colocada directamente antes de la última etapa. La señal de control debe aplicarse al amplificador de manera sincronizada con la amplificación de cada uno de los pulsos generados.
Esta etapa de control de la polarización del amplificador de potencia media permite sobremodular la señal antes de su transmisión, para que respete las limitaciones de tiempo durante los flancos ascendentes y descendentes del pulso, y las restricciones de tamaño espectral.
El dispositivo de transmisión y el procedimiento asociado, de una señal de tipo pulso según la invención difiere del estado de la técnica en que:
• permite garantizar el cumplimiento de las restricciones de conformación temporal de la señal impuestas por un modelo: de hecho, los tiempos de subida y bajada de los pulsos emitidos son ajustables, porque están directamente relacionados con los tiempos de subida y bajada de la señal de control trapezoidal generada. Esta propiedad garantiza el cumplimiento de los modelos de tiempo de transmisión;
• permite garantizar el cumplimiento de las restricciones de ocupación espectral impuestas por un modelo espectral: dando forma a los flancos ascendentes y descendentes de los pulsos lo más tarde posible en la cadena de amplificación, solo la última etapa es susceptible de rectificar estos flancos y, por lo tanto, degradar la ocupación espectral. Las degradaciones provocadas por este amplificador pueden ser, en cierta medida, caracterizadas y anticipadas modificando inversamente la estructura de los flancos ascendentes y descendentes de la señal de polarización trapezoidal del amplificador, lo cual es imposible cuando se trata de modelar los efectos combinados de varias etapas de amplificadores en cascada y variaciones de temperatura;
• no requiere el manejo de corrientes de altos niveles de potencia, a diferencia de las técnicas conocidas de variación de la tensión de alimentación de la última etapa de amplificación;
• no requiere la adición de un costoso filtro de paso de banda de potencia en términos de costes de fabricación, de energía consumida y sensible a las variaciones de temperatura, lo que hace que el dispositivo sea económico y fiable. La potencia de la etapa de salida se puede reducir tanto como sea posible;
• los pulsos no presentan deformaciones localizadas en la parte útil, a diferencia de los dispositivos que implementan funciones de filtrado de paso de banda en la salida de amplificación de potencia, que mejora la calidad de la señal transmitida y, en particular, la EVM;
• el dispositivo es compatible con cualquier tipo de etapa de amplificación de salida (amplificador clase C, de clase AB, potencia variable);
• el dispositivo puede combinarse con técnicas de control de potencia máxima actuando además sobre la amplitud del área plana de la señal de control trapezoidal.

Claims (9)

REIVINDICACIONES
1. Dispositivo para la transmisión por radio de una señal emitida en forma de secuencia de pulsos, comprendiendo dicho dispositivo una parte (201) para generar dichos pulsos (301) en la frecuencia portadora, una cadena analógica para amplificar los pulsos antes de su transmisión (210) que comprende una pluralidad de etapas de amplificación sucesivas (211,212, 213, 214), un módulo (230) para generar una señal de control con forma trapezoidal (302), y caracterizado porque dicha señal de control se aplica como una tensión de polarización de un amplificador (213) de una etapa de la cadena de amplificación para cada uno de los pulsos.
2. Dispositivo según la reivindicación 1, en el que el amplificador al que se aplica la señal de control como tensión de polarización se encuentra en la penúltima etapa (213) de la cadena de amplificación.
3. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, en el que la señal transmitida es una señal IFF.
4. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, en el que los pulsos generados son cuadrados (301).
5. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, en el que la señal de control con forma sustancialmente trapezoidal comprende una zona de elevación (310) de duración Tr, una zona de meseta (311) de duración Tp, y una zona de descenso (312) de duración Tf, y en el que la longitud de los pulsos generados (301) es al menos igual a Tr + Tp Tf.
6. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, en el que las zonas de ruptura de dicha señal de control con forma sustancialmente trapezoidal se aplanan.
7. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho módulo para generar (230) una señal de forma sustancialmente trapezoidal está adaptado para aplicar a la señal generada una distorsión previa a la señal según las características de las etapas de amplificación (214) ubicadas después de la etapa de amplificación (213) a la cual se aplica como tensión de polarización.
8. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el amplificador al que se aplica la señal de control como tensión de polarización es un amplificador de tipo LDMOS.
9. Procedimiento de conformación de una señal emitida en forma de una secuencia de pulsos en un equipo de radio que comprende un módulo (201) para generar dichos pulsos (301) sobre frecuencia portadora y una cadena analógica para amplificar los pulsos antes de su transmisión (210) que comprende una pluralidad de etapas de amplificación sucesivas (211, 212, 213, 214), comprendiendo el procedimiento una etapa de:
• generación de una señal de control con forma trapezoidal (302), y que se caracteriza por:
• aplicación de dicha señal de control como tensión de polarización de un amplificador (213) de una etapa de la cadena de amplificación para cada uno de los pulsos.
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