NO326707B1 - Fremgangsmåte og innretning for regulering av millimeterbølgeeffekt for en V-bånd-T/R-modul - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte og en innretning for regulering av millimeterbølgeeffekt for en V-bånds T/R-modul som angitt i innledningen til det vedfølgende patentkrav 1.

Spesielt hos mobilkommunikasjonsutstyr bør utgangseffekten holdes så nær konstant som mulig, og riktignok uavhengig av individuelle egenskaper til de moduler og utstyr som produseres i store antall. Ved frekvenser under 50 GHz realiseres styrbare dempeledd på MMICer med PIN-dioder eller som MESFET-koblinger. I teknikkens stand er det også kjent andre effektreguleringskonsepter for lavere frekvenser. Fra tidligere er imidlertid ikke kjent en V-bånd T/R-modul med regulert utgangseffekt. Tidligere finnes heller ikke på markedet et regulerbart dempeledd for 60 GHz som en

MMIC.

Den individuelle innjustering av det ferdige utstyr er meget kostnadsintensiv, og derfor en hensikt å redusere disse med den tilsvarende utlegning. Samtidig skal færrest mulig tilleggskomponenter være påkrevd, da disse selv forårsaker på den ene siden individuelle variasjoner og på den andre siden kostnader.

US 5878331 beskriver en integrerts krets for radiobølgesvitsjing for en T/R-modul. Kretsen innbefatter en enkeltpolet, dobbeltomkastende vender med en vei for sending og mottak, en sendervei og en mottakervei. Enkeltpolete, dobbeltomkastende halvledersvitsjer inngår for atskillelse av senderveien og mottakerveien, og halvledersvitsjene styres av styreelektronikk.

Fra firmaet United Monolithic Semiconductors S.A.S., med adresse 91401 Orsay Cedex, Frankrike, tilbys under typebetegnelsen "CHS2190a" en 50-60 GHz SPDT - bryter for kommunikasjonssystemer, hvor forkortelsen SPDT står for "enkeltpolet dobbeltomkastende", som allerede tidligere har blitt benyttet for omveksling mellom sending og mottak i en sender/mottakermodul. Det er oppfinnelsens mål ved anvendelse av denne eller en tilsvarende bryter å tilveiebringe en effektregulering med de nevnte kjennetegn.

I henhold til oppfinnelsen løses dette ved at oppfinnelsen tilveiebringer en fremgangsmåte kjennetegnet ved de trekk som fremgår av det vedfølgende patentkrav 1, og en innretning kjenentegnet ved de trekk som fremgår av det vedfølgende patentkrav 2.

Ytterligere fordelaktige trekk ved oppfinnelsens innretning fremgår det vedfølgende patentkrav 3.

Utnyttelsen av en SPDT MMIC som regulerbart dempeledd muliggjør innstilling av en ønsket sendeeffekt og kompensasjon av brikkevariasjoner. Den danner kjernekomponenten for en effektregulering (justeringstrinn). På grunn av brikkens dobbeltfunksjon oppnås en betydelig kostnadsbesparelse.

Dessuten gir anvendelsen av den andre SPDT MMIC som effektdetektor på grunn av dobbeltfunksjonen en kostnadsbesparelse.

Samlet fører effektreguleringen for hele T/R-modulen til en økning i modulavkastningen gjennom kompensasjon av brikkevariasjoner og temperatureffekter. Flergangsbruken av disse SPDT MMIC som bryter, dempeledd og effektdetektor fører til de nevnte fordeler.

Detaljer ved oppfinnelsen fremgår av de vedfølgende krav, og fra beskrivelsen, i hvilken et utførelseseksempel forklares ved hjelp av tegningene. Tegningene viser:

Fig. 1, et blokkskjema for sendereffektreguleringen i henhold til oppfinnelsen,

fig. 2, utformingen og kontaktflateteiminalbetegningene til den kjente SPDT MMIC,

fig. 3 viser prinsippskjemaet,

fig. 4 viser den eksterne kretskoblingen og likespenningsforsyningen,

fig. 5 viser dempningsforholdene og deres avhengighet av styrespenningen,

fig. 6 viser anvendelsen av den nevnte SPDT MMIC som detektor,

fig. 7 viser den maksimale sendeeffekt som står til rådighet og den regulerte

sendereffekten.

Den kjente MMIC kan i henhold til oppfinnelsen drives enten som Schottky-diodebryter av typen SPDT eller ved valg av andre forsyningsspenninger som regulerbart dempeledd. Figurene 2 og 3 viser utformingen av den nevnte SPDT MMIC og et prinsippkoblingsskjema. Ved omvekslerdrift blir inngangseffekten på porten merket INN koblet gjennom enten til porten UTI eller UT2. For drift som variabelt dempeledd blir porten UT2 avsluttet refleksjonsfritt og kretsveien INN-UT2 drives i en gjennomlederretning. Mellom portene INN og UTI er det mulig gjennom likestrømsforsyningsspenningen å innstille en variabel dempning mellom 3,5 og 25 dB (se figurene 4 og 5).

Figur 4 viser den eksterne koblingen og likestrømsforsyningen. Driftstypene er de følgende:

Bryterdrift:

Koblingsveien INN-UT1 i PÅ-tilstand, koblingsveien INN-UT2 i AV-tilstand: Kontaktflateterminalene A1,A2: -2,5V

Kontaktflateterminalene B1,B2:12 mA

AV-tilstand: Koblingsveien sperret

PÅ-tilstand: Koblingsveien slipper gjennom

Den eksterne spenningstilførselen oppnås gjennom seriemotstander på ca. 250 ohm i serie med kontaktflateterminalene Al, A2, Bl, B2.

Detektordrift:

Koblingsveien INN-UT1 som detektor, koblingsveien INN-UT2 i AV-tilstand: Kontaktflateterminalene A1,A2: 0V, (lk ohm i serie til kontaktflateterminalene) Kontaktflateterminalene Bl,B2: 12 mA

Drift som variabelt dempeledd:

Koblingsveien INN-UT1 i PÅ-tilstand (Port UTI avsluttes refleksjonsfritt) Koblingsveien INN-UT2 i dempningsdrift:

Kontaktflateterminalene A1,A2: -2,5V

Kontaktflateterminalene B1,B2: 0-12 mA (tilsvarer 0-4V etter seriemotstand 250 ohm)

På den nevnte SPDT MMIC er på hver koblingsvei til enhver tid koblet to diodepar 4/5 henholdsvis 6/7 mellom HF-ledningen og jord. Ved drift av den nevnte SPDT MMIC som effektdetektor blir en koblingsvei sperret (for eksempel INN-UT2), idet den andre koblingsarmen blir koblet til gjennomgang med en forspenning lik 0V. Den HF-effekten som flyter gjennom PÅ-koblingsveien blir likerettet hos de parallellkoblede diodene. Den på kontaktflateterminalen Al henholdsvis A2 målbare likespenningen er et mål for den gjennomstrømmende effekten, slik det er fremstilt i figur 6. For effektmåling blir likespenningen tatt ut fra kontaktflateterminalen A2. En effektdeteksjon hos den nevnte SPDT MMIC er mulig for nivåer mellom 3dBm og lOdBm.

Figur 5 viser dempningsforholdene som funksjon av styringsspenningen. Der gjelder de følgende verdier:

Likestrømstilkobling og spenningsforsyning:

Kontaktflateterminalene A1,A1: -2,5V

Kontaktflateterminalene B1,B2: Styringsspenning tilført gjennom 250 ohm seriemotstand

HF-konfigurasjon:

Måling til skiveprobe ved 58 GHz

Inngangseffekt på port INN, utgangseffekt på port UT2, port UTI var avsluttet med et lOdB dempeledd.

Figur 6 viser anvendelsen av den nevnte SPDT MMIC som detektor. I diagrammet er detektorspenningen fremstilt som funksjon av den målte utgangseffekten. Der gjelder:

Likestrømstilkobling og spenningsforsyning:

Kontaktflateterminalene A1,A2: 0V tilført gjennom lk ohm seriemotstand Styringsspenning

Kontaktflateterminalene Bl, B2:12mA

HF-konfigurasjon:

Måling med skiveprobe ved 58 GHz.

Inngangseffekt på port UTI, utgangseffekt på port INN, port UT2 var avsluttet med et lOdB dempeledd.

Med de komponenter som har blitt beskrevet ble oppfinnelsens sendereffektregulering for sende/mottak-modulen utviklet, slik den er vist sammenstilt i blokkskjemaet i figur 1.1 mottakstilfellet blir begge SPDT MMIC (1 og 2) anvendt som brytere. LO-effekten (PinJLO) og mottakseffekten (Pin_RX) blir koblet til blanderen. I sendetilfellet fungerer SPDT MMIC 1 som styrbart dempeledd og SPDT MMIC 2 som effektdetektor. Effektstyringskretsen lukkes gjennom en analog elektronikk. Gjennom elektronikkens innstillingsverdi blir det ønskede utgangsnivået innstilt. Figur 7 viser utgangseffekten som målt på en spektrumanalysator for det uregulerte tilfellet (maksimal tilgjengelig effekt) og det regulerte tilfellet (Put=5dBm=konst.)

Claims (3)

1. Fremgangsmåte for millimeterbølgeeffektregulering hos en V-bånd-T/R-modul ved en frekvens i området 50 GHz og høyere, hvor sende- og mottaksveien skilles ved hjelp av to SPDT MMIC-svitsjer, karakterisert ved at i sendetilfellet blir en første av de to SPDT MMIC-svitsjene anvendt som regulerbart dempeledd og den andre av de to SPDT MMIC-svitsjene anvendt som detektor for utgangseffekten, og at ved bruk av en styringselektronikk oppnås reguleringen av utgangseffekten til et forutbestemt nivå.

2. Innretning for millimeterbølgeeffektregulering hos en V-bånd-T/R-modul ved en frekvens i området 50 GHz og høyere, med to SPDT MMIC-svitsjer for. skilling av en sendevei og mottaksvei, idet hver av de to SPDT MMIC-svitsjene ved bryterdrift oppviser to koblingsveier, ved at inngangseffekten på port INN er koblingsbar på valgbart vis til en av to porter UTI eller UT2, karakterisert ved at i sendetilfellet er en første av de to SPDT MMIC-svitsjene anvendbar som regulerbart dempeledd og den andre av de to SPDT MMIC-svitsjene er anvendbar som detektor for utgangseffekten, at ved drift som regulerbart dempeledd er den andre av de to portene UTI og UT2 refleksfritt avsluttet og mellom portene INN og den første av de to portene UTI og UT2 er en variabel dempning innstillbar gjennom en forsyningsspenning, og at en elektronisk innretning er tilveiebrakt for gjennomføring av reguleringen.

3. Innretning for millimeterbølgeeffektregulering hos en V-bånd-T/R-modul ved en frekvens i området 50 GHz og høyere, med to SPDT MMIC-svitsjer for skilling av en sendevei og mottaksvei, idet hver av de to SPDT MMIC-svitsjene ved bryterdrift oppviser to koblingsveier, ved at inngangseffekten på port INN er koblingsbar på valgbart vis til en av to porter UTI eller UT2, karakterisert ved at i sendetilfellet er en første av de to SPDT MMIC-svitsjene anvendbar som regulerbart dempeledd og den andre av de to SPDT MMIC-svitsjene er anvendbar som detektor for utgangseffekten, at ved de to SPDT MMIC-svitsjene er på hver koblingsvei to diodepar koblet mellom HF-ledningen og jord, at ved drift som effektdetektor er i den andre av de to SPDT MMIC-svitsjene den ene av de to koblingsveiene sperret og den andre koblet til en forspenning lik 0 V for gjennomgang, og den HF-effekten som strømmer gjennom den andre av de to koblingsveiene likerettes hos diodene og den målbare likerettede spenningen tjener som mål for den gjennomstrømmende effekten, og at til gjennomføring av reguleringen er en elektronisk innretning er tilveiebrakt for gjennomføring av reguleringen.