Dispositivo de hiperfrecuencia de banda ancha de ganancia conmutable.

Dispositivo de hiperfrecuencia de banda ancha de ganancia conmutable que comprende una entrada E y una salida S de una señal de hiperfrecuencia, un amplificador distribuido en n células amplificadoras

(CI1, CI2, … CIi, … CIn) que comprende una línea de transmisión de entrada (Lg) de una señal de entrada (Ue) aplicada a la entrada E de la señal de hiperfrecuencia, teniendo dicha línea de transmisión de entrada uno de sus dos extremos (ec1) conectado a la entrada E de la señal de hiperfrecuencia, teniendo una línea de transmisión de salida (Ld) de dicha señal de entrada Ue amplificada un extremo (Sd) de salida del amplificador distribuido, pudiendo ponerse las células amplificadoras del amplificador distribuido bien en un estado amplificador o bien en un estado bloqueado, caracterizado porque comprende un conmutador de dos vías a una vía (C2) que comprende una entrada de control (Ct) conmutable, bien a una posición de no amplificación conectando por lo tanto la salida S de la señal de hiperfrecuencia al otro extremo (Em) de la línea de transmisión de entrada, para transmitir la señal de entrada (Ue) a dicha salida S, o bien a una posición de amplificación conectando dicha salida S de la señal al extremo (Sd) de salida del amplificador distribuido, para transmitir una señal de entrada (Ue) amplificada a la salida S de la señal de hiperfrecuencia, suministrando una unidad de control UC señales de control de la posición del conmutador de dos vías a una vía (C2) y del estado de las células amplificadoras.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E09168293.

Solicitante: THALES.

Nacionalidad solicitante: Francia.

Dirección: 45, RUE DE VILLIERS 92200 NEUILLY SUR SEINE FRANCIA.

Inventor/es: DUEME, PHILIPPE, PLAZE,JEAN-PHILIPPE, AURIC,CLAUDE.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION H — ELECTRICIDAD > CIRCUITOS ELECTRONICOS BASICOS > AMPLIFICADORES (medidas, ensayos G01R; amplificadores... > Amplificadores que tienen como elementos de amplificación... > H03F3/72 (Amplificadores controlados, es decir, amplificadores puestos en servicio o fuera de servicio por medio de una señal de control)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > CIRCUITOS ELECTRONICOS BASICOS > AMPLIFICADORES (medidas, ensayos G01R; amplificadores... > Amplificadores que tienen como elementos de amplificación... > H03F3/60 (Amplificadores en los cuales las redes de acoplamiento tienen constantes distribuidas, p. ej. con resonadores de guías de ondas (H03F 3/54 tiene prioridad))

PDF original: ES-2463667_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Dispositivo de hiperfrecuencia de banda ancha de ganancia conmutable La invención se refiere a un dispositivo activo de banda ancha para circuitos integrados de hiperfrecuencia que garantiza funciones de conmutación de ganancia.

Los canales de emisión y de recepción fabricados por ejemplo, con la tecnología MMIC (Monolithic Microwave Integrated Circuits, en inglés) , en general comprenden una o varias células de control de ganancia que permiten adaptar, por ejemplo, el nivel de salida deseado en el caso de un canal de emisión de radiofrecuencia y, en el caso de un canal de recepción, la ganancia del canal al nivel de la señal recibida.

En el documento de patente los EE.UU. 4.755.769 puede encontrarse un ejemplo de amplificador con control de ganancia.

En la práctica, se pretende controlar la ganancia del canal de emisión y/o de recepción con un mínimo de distorsión de la señal procesada por el canal y de degradación del factor de ruido.

Actualmente existen varias soluciones en el estado de la técnica de los circuitos integrados para regular el nivel de la señal en un canal de hiperfrecuencia:

-o bien mediante la utilización de un amplificador que se conmuta según si se desea o no una amplificación de la

señal en el canal, -o bien mediante la utilización de un atenuador que se activa o no según si es necesario o no debilitar la señal en el canal de hiperfrecuencia.

La selección de la amplificación o de la atenuación de la señal en el canal generalmente lleva a la inserción del amplificador o del atenuador entre dos conmutadores controlados simultáneamente lo que permite seleccionar una de entre dos vías para la señal, de modo a activar o no la función en cuestión.

Las figuras 1a y 1b muestran unos dispositivos electrónicos reguladores de ganancia en el estado de la técnica en un canal de hiperfrecuencias. Estos dispositivos reguladores de ganancia también se denominan respectivamente con el término de “contacto de ganancia” o “contacto de atenuación”.

La figura 1a muestra el caso de utilización de un amplificador de hiperfrecuencia G 10 entre dos conmutadores controlados simultáneamente lo que permite seleccionar para la señal, una de entre dos vías, un conmutador de entrada C1 y un conmutador de salida C2. Los puntos comunes 12 de los conmutadores C1, C2 están conectados respectivamente, uno a la entrada E del dispositivo y el otro a la salida S del dispositivo.

Los conmutadores C1 y C2, dispuestos en posición de amplificación, aplican respectivamente una señal de entrada Ue recibida en la entrada E del dispositivo electrónico regulador de ganancia, a una entrada eA del amplificador y una señal de salida Us suministrada por una salida sA del amplificador, a la salida S del dispositivo.

En posición de transmisión sin amplificación de la señal de entrada Ue hacia la salida S del dispositivo, los conmutadores C1 y C2 conectan directamente la entrada E a la salida S mediante un conductor 20, por lo tanto sin ninguna amplificación pero con pérdidas de transmisión añadidas por los conmutadores y las conexiones eléctricas.

La figura 1b muestra un dispositivo regulador de ganancia con los conmutadores C1, C2 tal como se representan en la figura 1a pero utilizando un atenuador Att 24 en lugar del amplificador G 10.

En el caso de que estos dispositivos reguladores de ganancia del estado de la técnica estén dispuestos cerca de una antena receptora, por ejemplo para atacar un receptor de radiofrecuencias, se prefiere el dispositivo amplificador de la figura 1a para no degradar el factor de ruido NF del receptor.

Sin embargo, la utilización de los conmutadores C1, C2 para realizar la función de la figura 1a conlleva, por las pérdidas de alta frecuencia que introducen, una degradación del factor de ruido NF del receptor. De hecho, siendo los conmutadores estructuras pasivas, las pérdidas del conmutador de entrada C1 (expresadas en dB) vienen a sumarse directamente al factor de ruido NF (en dB) del resto del dispositivo, es decir, del amplificador G 10 y del conmutador C2 conectado a la salida S del dispositivo.

Además, la utilización de dos conmutadores C1 y C2 para realizar estos dispositivos reguladores de ganancia lleva a un incremento de las pérdidas del canal de hiperfrecuencias sea cual sea la configuración del dispositivo (o recorrido realizado por la señal en el canal) ya sea una ganancia máxima o una ganancia mínima. De hecho, en el conjunto de los dos dispositivos que asumen las funciones reguladoras de ganancia de las figuras 1a y 1b, solamente las pérdidas de los conmutadores C1 y C2 en el modo de atenuación de la figura 1b pueden compensarse mediante una reducción equivalente del valor del atenuador Att, pero eso se hace entonces en detrimento de la diferencia de ganancia entre las dos vías conmutadas (vía de transmisión directa mediante el conductor 20 y vía de atenuación mediante el atenuador Att) .

La figura 1c muestra un dispositivo regulador de ganancia con los conmutadores C1, C2 tal como se representan en las figuras 1a y 1b que también constan de dos vías conmutadas. La primera vía contiene un amplificador G 10, la segunda un atenuador Att 24. Esta solución permite incrementar, si fuera necesario, la diferencia de ganancia entre los dos estados del dispositivo pero no cambia en nada el inconveniente del aumento del factor ruido debido a las pérdidas del conmutador de entrada C1.

En el caso de un canal de recepción de radiofrecuencias que utilice varios dispositivos reguladores de ganancia para gestionar la dinámica de la señal en el canal de radiofrecuencias, resulta necesario, al final, añadir uno o varios amplificadores adicionales para compensar el conjunto de pérdidas de estos dispositivos.

En el estado de la técnica de los receptores de radiofrecuencias, no existe una solución ideal para evitar una degradación del factor ruido.

No obstante, para obtener un buen factor de ruido NF, los canales de recepción del estado de la técnica normalmente constan de un amplificador de ruido débil (LNA) en la cabecera del canal de recepción, sin posibilidad de conmutarlo, lo que, en el caso de la recepción de fuertes niveles de señales, conlleva el inconveniente de que se introducen distorsiones de la señal recibida pero también una degradación de las características del receptor, incluso una destrucción del mismo.

Para atenuar los inconvenientes de los dispositivos reguladores de ganancia del estado de la técnica, la invención propone un dispositivo de hiperfrecuencia de banda ancha de ganancia conmutable que comprende una entrada E y una salida S de la señal de hiperfrecuencia, un amplificador distribuido en n células amplificadoras (CI1, CI2, … CIi, … CIn) que comprende una línea de transmisión de entrada (Lg) de una señal de entrada Ue aplicada a la entrada E de la señal de hiperfrecuencia, teniendo dicha línea de transmisión de entrada uno de sus dos extremos (ec1) conectado a la entrada E de la señal de hiperfrecuencia, teniendo una línea de transmisión de salida (Ld) de dicha señal de entrada Ue amplificada un extremo (Sd) de salida del amplificador distribuido, pudiendo ponerse las células amplificadoras del amplificador distribuido bien en un estado amplificador, o bien en un estado bloqueado, caracterizado porque comprende un conmutador de dos vías a una vía (C2) que comprende una entrada de control conmutable, bien en una posición de no amplificación conectando por lo tanto la salida S de la señal de hiperfrecuencia al otro extremo (Em) de la línea de transmisión de entrada (Lg) para transmitir la señal de entrada (Ue) a dicha salida S, o bien en una posición de amplificación conectando dicha... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Dispositivo de hiperfrecuencia de banda ancha de ganancia conmutable que comprende una entrada E y una salida S de una señal de hiperfrecuencia, un amplificador distribuido en n células amplificadoras (CI1, CI2, … CIi, … CIn) que comprende una línea de transmisión de entrada (Lg) de una señal de entrada (Ue) aplicada a la entrada E de la señal de hiperfrecuencia, teniendo dicha línea de transmisión de entrada uno de sus dos extremos (ec1) conectado a la entrada E de la señal de hiperfrecuencia, teniendo una línea de transmisión de salida (Ld) de dicha señal de entrada Ue amplificada un extremo (Sd) de salida del amplificador distribuido, pudiendo ponerse las células amplificadoras del amplificador distribuido bien en un estado amplificador o bien en un estado bloqueado, caracterizado porque comprende un conmutador de dos vías a una vía (C2) que comprende una entrada de control (Ct) conmutable, bien a una posición de no amplificación conectando por lo tanto la salida S de la señal de hiperfrecuencia al otro extremo (Em) de la línea de transmisión de entrada, para transmitir la señal de entrada (Ue) a dicha salida S, o bien a una posición de amplificación conectando dicha salida S de la señal al extremo (Sd) de salida del amplificador distribuido, para transmitir una señal de entrada (Ue) amplificada a la salida S de la señal de hiperfrecuencia, suministrando una unidad de control UC señales de control de la posición del conmutador de dos vías a una vía (C2) y del estado de las células amplificadoras.

2. Dispositivo de hiperfrecuencia según la reivindicación 1, caracterizado porque cada célula amplificadora comprende una entrada (ec1) y una salida (es1) de hiperfrecuencias de la señal amplificada, una entrada de control (cm1, cm2) que puede ponerse, bien en estado amplificador y suministrar una señal amplificada en la salida de hiperfrecuencias de la célula (sc2) , o bien en estado bloqueado para aislar la salida (es1) de la célula de su entrada (ec1) .

3. Dispositivo de hiperfrecuencia según una cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque comprende una impedancia terminal (Zg) y porque, cuando el conmutador de dos vías a una vía (C2) está en la posición de amplificación, las células amplificadoras se ponen en estado amplificador, estando conectado el otro extremo (Em) de la línea de transmisión de entrada (Lg) a un potencial de referencia (M) por medio de la impedancia terminal (Zg) y, cuando el conmutador está en la posición de no amplificación, las células amplificadoras se ponen en estado bloqueado, estando entonces desconectado el extremo (Em) de la línea de transmisión de entrada (Lg) de la impedancia terminal (Zg) .

4. Dispositivo de hiperfrecuencia según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque cada célula amplificadora está realizada a base de transistores tales como los transistores bipolares o los transistores de efecto de campo.

5. Dispositivo de hiperfrecuencia según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el conmutador (C2) está realizado por al menos dos transistores.

6. Dispositivo de hiperfrecuencia según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el conmutador (C2) está realizado con ayuda de dos transistores de efecto de campo (TECs) fríos, un TEC T1 conectado por su drenador D al otro extremo (Em) de la línea de transmisión de entrada (Lg) de la señal de entrada y por su fuente S a la salida S de la señal de hiperfrecuencias, un TEC T2 conectado por su drenador D al extremo (Sd) de la salida del amplificador distribuido y por su fuente S a dicha salida S de la señal de hiperfrecuencias y, porque un TEC T3 está conectado por su drenador al punto común entre el extremo (Em ) de la línea de transmisión de entrada (Lg) y el drenador del TEC T1 por medio de una impedancia terminal (Zg) de la línea de transmisión de entrada (Lg) y, por su fuente, a un potencial de referencia (M) .