PL205863B1 - Sposób i urządzenie do regulacji mocy fal milimetrowych w module nadawczo-odbiorczym dla pasma V - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Wynalazek dotyczy sposobu i urządzenia do regulacji mocy fal milimetrowych w module nadawczo-odbiorczym dla pasma V.

Moc wyjściowa, zwłaszcza w urządzeniach telekomunikacji ruchomej powinna być możliwie stała, i to niezależnie od indywidualnych własności elementów konstrukcyjnych i urządzeń produkowanych w dużych ilościach. Dla częstotliwości do50GHz regulowane tłumiki wytwarza się przy użyciu układów typu MMIC (monolitycznych, mikrofalowych układów scalonych), z diodami PIN lub jako przełączniki typu MESFET (z tranzystorem polowym, metal-półprzewodnik). Ze stanu techniki, dla niższych częstotliwości znane są także inne rozwiązania regulacji mocy. Moduł nadawczo-odbiorczy (moduł TR) dla pasma V z regulowaną mocą wyjściową dotychczas jednak nie jest znany. Również regulowany tłumik dla 60 GHz wykonany jako układ typu MMIC nie jest obecnie dostępny na rynku.

Indywidualne nastawianie urządzeń jest bardzo kosztowne, dlatego pożądanym jest, aby uniknąć tego przez szczególne rozwiązanie. Jednocześnie pożądanym jest, aby konieczne było do tego możliwie mało dodatkowych elementów, gdyż już one same mają indywidualny rozrzut i wprowadzają dodatkowe koszty.

Firma United Monolithic Semiconductors S.A.S., 91401 Orsay Cedex France, z oznaczeniem typu „CHS 2190a wprowadziła na rynek pojedynczy przełącznik dwupozycyjny typu SPDT (Single Pole Double Throw) o zakresie 50-60 GHz, dla systemów komunikacyjnych, który dotychczas zastosowany został jako przełącznik NO (nadawanie-odbiór) w modułach NO.

Zadaniem wynalazku, przy zastosowaniu takiego lub odpowiadającego mu przełącznika, jest zapewnienie regulacji mocy o wspomnianych cechach.

Sposób regulacji mocy fal milimetrowych w module nadawczo-odbiorczym dla pasma V, dla częstotliwości w zakresie 50 GHz i wyższym, w którym przełącza się tor nadawczy i tor odbiorczy za pomocą dwóch przełączników nadawczo-odbiorczych w postaci pojedynczych przełączników dwupozycyjnych typu SPDT i reguluje się moc wyjściową do określonego poziomu za pomocą elektronicznego nastawnika, według wynalazku charakteryzuje się tym, że tor odbiorczy i tor nadawczy przełącza się za pomocą przełączników diodowych, a ponadto w przypadku nadawania pierwszy przełącznik odbiorczo-nadawczy stosuje się jako regulowany tłumik, a za pomocą drugiego przełącznika odbiorczo-nadawczego poddaje się detekcji moc wyjściową.

Urządzenie do regulacji mocy fal milimetrowych w module nadawczo-odbiorczym dla pasma V, dla częstotliwości w zakresie 50 GHz i wyższym, zawierające dwa pojedyncze przełączniki dwupozycyjne typu SPDT przyporządkowane odpowiednio, do toru nadawczego i do toru odbiorczego oraz elektroniczny nastawnik mocy wyjściowej, według wynalazku charakteryzuje się tym, że przełączniki nadawczo-odbiorcze stanowią przełączniki diodowe, przy czym elektroniczny nastawnik mocy wyjściowej jest połączony z przełącznikami nadawczo-odbiorczymi, a w przypadku nadawania pierwszy przełącznik nadawczo-odbiorczy stanowi regulowany tłumik, a drugi przełącznik nadawczo-odbiorczy stanowi detektor mocy wyjściowej.

Korzystnym jest, że układ przełączników nadawczo-odbiorczych zawiera dwa ramiona łączące, przy czym podczas przełączania toru nadawczego i odbiorczego wejście mocy jest przełączone do wyjścia w.cz. poprzez przyporządkowane ramię łączące, a w trybie pracy regulowanego tłumika, wyjście w.cz. jest zamknięte bezodbiciowo, a pomiędzy wyjściami w.cz. występuje zmienna tłumienność regulowana napięciem zasilania.

Korzystnym jest, że układ przełączników nadawczo-odbiorczych zawiera dwa ramiona łączące, a w każdym ramieniu łączącym układ jest zaopatrzony w dwie równolegle połączone pary diod, które są włączone pomiędzy wejście w.cz. i masę, przy czym w trybie pracy detektora mocy jedno z ramion jest zablokowane, a drugie z nich przy napięciu polaryzacji 0V stanowi tor przepustowy, przy czym moc w.cz. jest doprowadzona do prostowniczych diod, a wyprostowane napięcie stanowi miarę doprowadzonej mocy.

Zastosowanie układu typu SPDT MMIC jako regulowanego tłumika, umożliwia nastawianie żądanej mocy nadawania oraz kompensację rozrzutu wprowadzanego przez chipy. Tłumik ten stanowi podstawowy element do regulacji mocy (człon nastawczy). Ze względu na podwójną funkcję chipu powstaje znaczna oszczędność kosztów.

Również zastosowanie drugiego układu typu SPDT MMIC jako detektora mocy powoduje oszczędność ze względu na podwójną jego funkcję.

PL 205 863 B1

W sumie regulacja mocy dla całego modułu nadawczo-odbiorczego prowadzi do wzrostu wartości tego modułu, wskutek kompensacji rozrzutu chipów i zjawisk temperaturowych. Wielorakie wykorzystanie układu typu SPDT MMICS jako przełącznika, tłumika i detektora mocy, powoduje znaczne korzyści.

Przedmiot wynalazku zostanie bliżej objaśniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym pos. I przedstawia rozmieszczenie i oznaczenie elementów znanego układu typu SPDT MMIC, fig. 1 przedstawia schemat blokowy urządzenia do regulacji mocy nadawczej według wynalazku, fig. 2 - schemat ideowy układu SPDT MMIC, fig. 3 - zewnętrzne oprzewodowanie i zasilanie prądem stałym, fig. 4 - przebieg tłumienności w zależności od napięcia kontrolnego, fig. 5 - zastosowanie układu SPDT MMIC jako detektora, a fig. 6 przedstawia maksymalnie rozporządzalną i regulowaną moc nadawczą.

Znany układ MMIC, zgodnie z wynalazkiem pracuje albo jako przełącznik z diodami Schottky'ego, typu SPDT (Single Pole Double Throw), albo przez dobór innych napięć zasilania, jako regulowany tłumik.

Na pos. I przedstawiono rozmieszczenie elementów znanego układu SPDT MMIC. Wejście 1 jest połączone poprzez ramię łączące 01 z wyjściem mocy 9, oraz poprzez drugie ramię łączące 02 z drugim wyjś ciem mocy 2. Oznaczenia 4-7 oznaczają polaryzację dla czterech diod. Masa ukł adu ma oznaczenia 3 i 8.

Na fig. 1 uwidoczniono układ połączeń urządzenia według wynalazku. Zawiera ono dwa przełączane tory, tor nadawczy SP i tor odbiorczy EP z mieszaczem M oraz elektroniczny nastawnik mocy wyjściowej E.

Na fig. 2 przedstawione jest rozmieszczenie elementów układu SPDT MMICS. Przy pracy łączeniowej moc z wejścia w.cz. 1 doprowadzona jest albo do wyjścia 9 ramienia łączącego 01 albo do wyjścia w.cz. 2 ramienia łączącego 02. Przy pracy jako regulowany tłumik mocy wyjściowej ramię łączące 02 jest zamknięta bezodbiciowo, a ramię łączące 02 pracuje w kierunku przewodzenia. Pomiędzy wejściem 1 i wyjściowym ramieniem łączącym 01, za pomocą napięcia zasilania prądu stałego nastawia się zmienne tłumienie zawarte pomiędzy 3,5 i 25 dB (fig. 3 i 4).

Na fig. 3 przedstawione jest zewnętrzne oprzewodowanie i zasilanie prądem stałym. Rodzaje pracy są następujące:

Praca łączeniowa:

Ramię łączące IN-01 w stanie ON (włączonym), ramię łączące IN-02 w stanie OFF (wyłączonym) wejścia A1, A2: -2,5V wejścia B1, B2: 12 mA stan OFF (wyłączony): ramię łączące blokuje stan ON (włączony): ramię łączące przepuszcza

Zewnętrzne zasilanie napięciowe następuje poprzez rezystory szeregowe około 250 Ω włączone szeregowo do wejść A1, A2, B1, B2.

Praca detekcyjna:

Ramię łączące 01 jako detektor, ramię łączące 02 w stanie OFF (wyłączonym) wejścia A1, A2: OV (1 kΩ szeregowo z wejściem) wyjścia B1, B2: 12 mA Praca jako zmienny tłumik:

Ramię łączące 01 w stanie ON (włączonym) (wyjście w.cz. zamknięte bezodbiciowo).

Ramię łączące 02 pracuje jako tłumik wejścia A1, A2: - 2,5V wejścia B1, B2: 0-12 mA (odpowiada 0-4V na rezystorze szeregowym 250 Ω.

W układzie SPDT MMIC w każdym ramieniu łączącym, pomiędzy przewodem w.cz. i masą włączone są pary diod 4/5 względnie 6/7. Przy pracy układu SPDT MMICS jako detektora mocy jedno ramię jest zablokowane (na przykład ramię łączące 02), drugie ramię, przy napięciu polaryzacji OV, włączone jest na przewodzenie. Moc w.cz. płynąca poprzez ramię przewodzące jest prostowana przez równolegle połączone diody. Wyprostowane napięcie mierzone na wejściach A1 względnie A2 jest miarą przepływającej mocy, jak to przedstawiono na fig. 5. Do pomiaru mocy wyprowadzone jest wyprostowane napięcie z wejścia A2. Detekcja mocy przez układ SPDT MMIC możliwa jest dla poziomu 3dBm<P<10dBm. Na fig. 4 przedstawiony jest przebieg tłumienności w zależności od napięcia kontrolnego. Brane tu są przy tym pod uwagę następujące wartości:

Oprzewodowanie i zasilanie napięciowe dla prądu stałego: wejścia A1, A2 : - 2,5 V

PL 205 863 B1 wejścia B1, B2 : napięcie kontrolne przyłożone poprzez rezystor szeregowy 250Ω

Konfiguracja w. cz.:

Pomiar na próbniku płytek półprzewodnika przy 58 Ghz

Moc wejściowa przy wejściu, moc wyjściowa na wyjściu 02, i bramce 01 została zamknięta tłumikiem 10 dB.

Na fig. 5 przedstawione jest zastosowanie układu SPDT MMIC jako detektora. Na wykresie uwidoczniono napięcie detektora w zależności od mierzonej mocy wyjściowej.

Obowiązuje przy tym:

Oprzewodowanie i zasilanie napięciowe prądu stałego:

wejścia A1, A2 : 0V doprowadzone poprzez rezystor szeregowy 1 kΩ

Napięcie kontrolne wejścia B1, B2 : 12 mA Konfiguracja w. cz.:

Pomiar na próbniku płytek półprzewodnika przy 58 Ghz

Moc wejściowa przy bramce 01, moc wyjściowa przy bramce IN, bramka 02 została zamknięta tłumikiem 10 dB.

Za pomocą opisanych elementów zgodnie z wynalazkiem możliwa jest regulacja mocy nadawczej w module nadajnik - odbiornik, tak jak to przedstawiono na schemacie blokowym na fig. 1. W przypadku odbioru oba układy typu SPDT MMIC1 i MMIC2 zastosowane są jako przełączniki toru nadawczego i odbiorczego. Moc LO (Pin_ RX) przełączane są na mieszacz M.

W przypadku nadawania układ typu SPDT MMIC2 działa jako regulowany tłumik RD, a drugi układ typu SPDT MMIC1 jako detektor mocy LD. Obwód regulacji mocy zamknięty jest poprzez analogowy nastawnik elektroniczny E. DS. jest to napięcie detektora, a RS jest napięciem regulacyjnym nastawnika. Za pomocą określonej żądanej wartości w nastawniku elektronicznym nastawia się żądany poziom wyjściowy.

Na fig. 6 przedstawiona jest moc wyjściowa mierzona na analizatorze widma, dla przypadku braku regulacji (maksymalnie rozporządzalna moc), i dla przypadku stosowania regulacji (Pwyj = 5 dBm = const.).

Claims (4)

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób regulacji mocy fal milimetrowych w module nadawczo-odbiorczym dla pasma V, dla częstotliwości w zakresie 50 GHz i wyższym, w którym przełącza się tor nadawczy i tor odbiorczy za pomocą dwóch przełączników nadawczo-odbiorczych w postaci pojedynczych przełączników dwupozycyjnych typu SPDT (Single Pole Double Throw) i reguluje się moc wyjściową do określonego poziomu za pomocą elektronicznego nastawnika, znamienny tym, że tor odbiorczy (EP) i tor nadawczy (SP) przełącza się za pomocą przełączników diodowych (MMIC1, MMIC2), a ponadto w przypadku nadawania pierwszy przełącznik odbiorczo-nadawczy (MMIC2) stosuje się jako regulowany tłumik, a za pomocą drugiego przełącznika odbiorczo-nadawczego (MMIC1) poddaje się detekcji moc wyjściową.

2. Urządzenie do regulacji mocy fal milimetrowych w module nadawczo-odbiorczym dla pasma V, dla częstotliwości w zakresie 50 GHz i wyższym, zawierające dwa pojedyncze przełączniki dwupozycyjne typu SPDT (Single Pole Double Throw) przyporządkowane odpowiednio, do toru nadawczego i do toru odbiorczego oraz elektroniczny nastawnik mocy wyjściowej, znamienne tym, że przełączniki nadawczo odbiorcze (MMIC1, MMIC2) stanowią przełączniki diodowe, przy czym elektroniczny nastawnik (E) mocy wyjściowej jest połączony z przełącznikami nadawczo-odbiorczymi (MMIC1, MMIC2), a w przypadku nadawania pierwszy przełącznik nadawczo-odbiorczy (MMIC2) stanowi regulowany tłumik (RD), a drugi przełącznik nadawczo-odbiorczy (MMIC1) stanowi detektor (LD) mocy wyjściowej.

3. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że układ przełączników nadawczo-odbiorczych (MMIC1, MMIC2) zawiera dwa ramiona łączące (01, 02), przy czym podczas przełączania toru nadawczego i odbiorczego wejście mocy (1) jest przełączone do wyjścia w.cz. (9, 2) poprzez przyporządkowane ramię łączące (01, 02), a w trybie pracy regulowanego tłumika, wyjście w.cz. (2, 9) jest zamknięte bezodbiciowo, a pomiędzy wyjściami w.cz. (9 i 2) występuje zmienna tłumienność regulowana napięciem zasilania.

4. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że układ przełączników nadawczo-odbiorczych (MMIC1, MMIC2) zawiera dwa ramiona łączące (01, 02), a w każdym ramieniu łączącym (01, 02) jest

PL 205 863 B1 zaopatrzony w dwie równolegle połączone pary diod (6, 7; 4, 5), które są włączone pomiędzy wejście w.cz. (1) i masę (8, 3), przy czym w trybie pracy detektora mocy jedno z ramion (01, 02) jest zablokowane, a drugie z nich przy napięciu polaryzacji OV stanowi tor przepustowy, przy czym moc w.cz. jest doprowadzona do prostowniczych diod, a wyprostowane napięcie stanowi miarę doprowadzonej mocy.