FI89110B - Effektdetektor - Google Patents

Description

1 89110

TehoniImaisin - Effektdetektor

Esillä oleva keksintö koskee tehonilmaisinta, jossa ilmais-5 tava signaali tuodaan ilmaisinelimen yhteen tuloon ja jossa on piiri lämpötilan muutosten aiheuttaman ilmaisinelimen kynnysjännitteen vaihtelun kompensoimiseksi.

Tehonilmaisimia käytetään muun muassa RF-signaalivahvistimi-10 en lähdön ohjauspiireissä. Aikaisemmin tehovahvistimissa oli vain yksi lähtöteho, joka valmistuksen yhteydessä säädettiin halutulle tasolle. Nykyään on tavallista, että radioliikennejärjestelmien radiokanavia käytetään useampia kertoja. Tämän takia, jotta kaksi samalla taajuudella olevaa 15 radiosignaalia eivät sekoittuisi, on toivottavaa, että voidaan valita useita lähtötehotasoja. Tällainen järjestelmä on toteutettu esimerkiksi siten, että on käytetty ilmaisin-diodia lähtötehon ilmaisuun ja lähtötehoon verrannollisen signaalin generoimiseksi virtavahvistinta ohjaavaan kompa-20 raattoriin, joka virtavahvistin ohjaa RF-signaalivahvistimen vahvistusta. Loppuasteen vahvistimien antama lähtöteho on verrannollinen vahvistimiin tuotuun ohjausvirtaan.

Suurtaajuustehovahvistimen tehotason ilmaisuun käytetään * *·· 25 tavallisesti tasasuuntausdiodia, jonka anodille ilmaistava suurtaaj uus jännite, esimerkiksi RF-jännite tuodaan ja jonka -·* katodilta saadaan tuotuun jännitteeseen verrannollinen ·:· tasasuunnattu jännite. Ilmaisimesta saatu jännite viedään vahvistimeen ja komparaattoriin, joka ohjaa virtavahvistin-30 ta, josta virta ohjataan loppupään vahvistimiin. Täten tehoilmaisimen lisäksi tehonsäätöön tarvitaan vahvistimia ohjaavan virran kehittävä ja säätävä piiri.

* · ’•j ' Jotta edellä mainittu diodi-ilmaisin toimisi myös pienillä 35 tehotasoilla, on tasasuuntausdiodi biasoitava jollakin tavalla, koska diodilla on tietty kynnysjännite. Tämä kyn-nysjännite on myös lämpötilasta riippuva, joten biasoinnissa 2 39110 on otettava huomioon myös lämpötilan aiheuttama kynnysjännitteen muutos.

Lämpötilan muutoksen aiheuttaman kynnysjännitteen muutoksen 5 kompensoimiseksi on tunnettua käyttää toista diodia, joka on biasoitu myötäsuuntaan ja jolta syötetään jännite vastuksen kautta ilmaisindiodille biasjännitteeksi. Ilmaisindiodin kynnysjännitteen vaihtelu lämpötilan muuttuessa kompensoituu toisen diodin yli olevan jännitteen muuttuessa samalla 10 tavalla, mikäli diodit ovat samassa lämpötilassa ja niillä on sama lämpötilakerroin.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on toteuttaa lämpöti-lakompensoitu ilmaisin, joka samalla toimii vahvistimena.

15 Keksinnölle on tunnusomaista se, että ilmaisinelimenä on transistori ja että piiri sisältää virtalähteen, joka kompensoi ilmaisintransistorin kynnysjännitteen muutokset lämpötilan mukaan ja jonka avulla ilmaisintransistori bia-soidaan.

20

Ilmaisimena toimiva transistori on biasoitu virtalähteen avulla toimimaan B-luokan vahvistimena ja siten puoliaalto-tasasuuntaajana. Ilmaisin on lämpötilakompensoitu ja toimii vahvistimena, jolla voidaan vahvistaa joko virtaa tai jänni-25 tettä, riippuen siitä mihin kohtaan piiriä lähtönäpä sijoitetaan.

Keksintöä selostetaan tarkemmin viittaamalla oheisiin kuviin, joista 30 kuva 1 esittää keksinnön mukaisen aktiivisen tehonilmaisi-men kytkentää ja kuva 2 tehonilmaisimen tulo-/lähtöjännitekäyrää.

35 Kuvassa 1 esitetyssä keksinnön mukaisessa aktiivisen tehoil-maisimen kytkennässä biaspiirin muodostava virtalähde on toteutettu kahden transistorin V2, V3 ympärille. Transis-toreiden V2 ja V3 muodostaman takaisinkytkennän avulla li 3 69110 jännite vastuksen R3 yli pidetään sellaisena, että transistori V3 ja siten myös transistori VI pysyy aktiivisen alueen rajalla. Lepovirta on näin ollen lähes nolla ja transistori on biasoitu toimimaan B-luokan vahvistimena. Täten ilmaisin-5 transistori VI on biasoitu toimimaan myös pienillä RF-te-hoilla. Optimaalisen tasapainon saavuttamiseksi transisto-reiden VI ja V3 tulee olla samaa tyyppiä. Transistorin VI lämpötilakompensointi on toteutettu transistorin V3 avulla. Kun transistorit VI ja V3 ovat samaa tyyppiä ja ne ovat 10 samassa lämpötilassa, niin lämpötilan muuttuessa transistorin V3 kynnysjännite muuttuu samassa suhteessa kuin transistorin VI kynnysjännite. Täten myös virtalähteen syöttämä virta muuttuu hieman lämpötilan muuttuessa ja pitää ilmai-sintransistorin VI samassa toimintapisteessä eli aktiivi-15 sen alueen rajalla eri lämpötiloissa. Vastuksen Rl avulla voidaan määrätä virtalähteen syöttämän eli transistorin VI kannalle kulkevan virran suuruus. Täten, jos vastukset R2 ja R5 valitaan samansuuruisiksi, transistorin VI kantavir-ran suuruuteen voidaan olennaisesti vaikuttaa vastuksella 20 Rl. Jos vastus Rl valitaan vastuksia R2 ja R5 oleellisesti suuremmaksi, on lähtösignaali lähes nolla, kun RF-signaali on nolla, eli transistori VI pysyy aktiivisen alueen rajalla kunnes kannalle tuodaan RF-signaali.

25 Mitattu RF-signaali tuodaan kuvan 1 mukaisesti transistorin VI kannalle ja ilmaistu signaali, joka on tasajännite, otetaan ulos transistorin VI emitteriltä. Kun transistorin VI kannalle tuodaan sinimuotoinen signaali, transistori VI toimii puoliaaltotasasuuntaajana eli johtaa positiivisilla 30 puolijaksoilla ja antaa lähtövirran nolla negatiivisilla puolijaksoilla. Tällöin, koska transistori VI johtaa RF-signaalin positiivisilla puolijaksoilla, se lataa kondensaattoria C2, jolloin lähtöön saadaan suurtaajuussignaaliin verrannollinen tasajännite DC-OUT. RF-signaalin pääsy bia-35 sointikytkentään on estetty impedanssin Z1 ja kondensaattorin Cl avulla. Impedanssina Z1 voi olla liuska tai vastus. RF-signaalin tulossa olevan kondensaattorin C3 tehtävänä on kytkeä suurtaajuussignaali ilmaisintransistorille VI.

4 89110 Käyttöjännitteeseen kytketyn kondensaattorin C4 tehtävänä on suodattaa häiriöt pois käyttöjännitteestä.

Kuvassa 2 on esitetty keksinnön mukaisen aktiivisen tehonil-5 maisimen tulojännitteen RF-IN ja lähtöjännitteen DC-OUT

suhdetta. Käyrästä on selvästi nähtävissä ilmaisintransisto-rin VI tila. Kun transistorin VI kannalle tuotu tulosignaali RF-IN on -20 dBm eli 0,1 mV, on transistorin antama lähtö-jännite DC-OUT lähes nollassa ja kasvaa tulojännitteen RF-10 IN kasvaessa. Transistori VI alkaa siis johtaa vasta kun kannalle tuodaan signaalia, koska se on biasoitu toimimaan B-luokassa.

Keksinnön mukaista aktiivista tehonilmaisinta voidaan käyt-15 tää myös jännitevahvistimena. Tämä tapahtuu ottamalla lähtö transistorin VI kollektorilta eikä emitteriltä. Tällöin jännitevahvistus on verrannollinen vastusten R4/R5 suhteeseen. Kun ilmaisinta käytetään virtavahvistimena, ei vastusta R4 periaatteessa tarvita, koska sen ainoa tehtävä tällöin 20 on rajoittaa transistorin VI kollektorivirtaa. Vastus R4 on laitettu piiriin varmuuden vuoksi, jotta piiriä voidaan tarvittaessa käyttää jännitevahvistimena muuttamalla läh-tönavan paikka transistorin VI kollektorille.

25 Keksinnön mukainen aktiivinen tehonilmaisin on puskuroitu ja kestää paremmin kuormitusta kuin passiivinen tehonilmaisin. Tästä johtuen ilmaisimen ympärille tarvittava piiri loppuasteen vahvistimien ohjaamiseksi virralla yksinkertaistuu, joten säästetään kustannuksia ja tilaa tehonsäätöpiirin 30 valmistuksessa. Lisäksi aktiivista tehonilmaisinta voi sovellutustarpeen mukaan käyttää joko virran tai jännitteen vahvistamiseen, joten keksinnön mukaisen ilmaisimen käyttöalue on laajempi kuin passiivisen ilmaisimen.

Il .

Claims (10)

1. Tehonilmaisin, jossa ilmaistava signaali (RF-IN) tuodaan ilmaisinelimen yhteen tuloon ja jossa on piiri lämpötilan muutosten aiheuttaman ilmaisinelimen kynnysjännitteen 5 vaihtelun kompensoimiseksi, tunnettu siitä, että ilmaisinelimenä on transistori (VI) ja että piiri sisältää virtalähteen, joka kompensoi ilmaisintransistorin (VI) kynnysjännitteen muutokset lämpötilan mukaan ja jonka avulla ilmaisintransistori (VI) biasoidaan. 10

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tehonilmaisin, tunnettu siitä, että ilmaisintransistori (VI) biasoidaan toimimaan B-luokassa.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen tehonilmaisin, tunnettu siitä, että ilmaistava signaali (RF-IN) tuodaan ilmaisintransistorin (VI) kannalle.

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen tehonil-20 maisin, tunnettu siitä, että virtalähde muodostuu ainakin kahdesta transistorista (V2, V3) ja ainakin yhdestä vastuksesta (Rl), ja nämä muodostavat takaisinkytkennän siten, että vastuksen (Rl) toinen pää on kytketty ensimmäisen transistorin (V2) kannalle ja toinen pää tämän (V2) ' - 25 kollektorille ja myös käyttöjännitteeseen (VCC), toisen transistorin (V3) kollektori on kytketty ensimmäisen transistorin (V2) kannalle ja ensimmäisen transistorin (V2) emitteri on kytketty toisen transistorin (V3) kannalle.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen tehonilmaisin, tunnettu siitä, että toisen transistorin (V3) kannan ja maapotentiaalin väliin on kytketty vastus (R3) ja virtalähde pitää jännitteen tämän vastuksen (R3) yli sellaisena, että transistori (V3) pysyy aktiivisen alueen rajalla.

5 89110

6. Patenttivaatimuksen 4 tai 5 mukainen tehonilmaisin, tunnettu siitä, että virtalähde syöttää virtaa ensimmäisen transistorin (V2) emitterin, toisen transistorin 35 6 89110 (V3) kannan ja vastuksen (R3) yhteisestä pisteestä ilmaisin-transistorin (VI) kannalle kannan ja mainitun yhteisen pisteen väliin kytketyn impedanssin (Zl) läpi.

7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen tehon- ilmaisin, tunnettu siitä, että virtalähteen ilmaisin-transistorin (VI) kannalle syöttämä virta vaihtelee lämpöti-lamuutosten mukaan pitäen ilmaisintransistorin (VI) aktiivisen alueen rajalla kun tulosignaali (RF-IN) on nolla ja tämä virran muutos kompensoi siten lämpötilan muutosten aiheuttamat ilmaisintransistorin (VI) kynnysjännitteen muutokset.

8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tehonilmaisin, tunnettu siitä, että sen lähtösignaali otetaan ilmaisintransistorin (VI) emitteriltä, kun sen halutaan vahvistavan virtaa.

9. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tehonilmaisin, tunnettu siitä, että sen lähtösignaali otetaan ilmaisintransistorin (VI) kollektorilta, kun sen halutaan vahvistavan jännitettä.

10. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen tehonilmaisin, tunnettu siitä, että sitä käytetään suurtaajuusvahvistimen tehonsäädön tehotason ilmaisemiseen.