DISPOSITIVO DE CONTROL DE AMPLITUD Y DE FASE DE UNA SEÑAL DE RADIOFRECUENCIA.

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Dispositivo de control de amplitud y de fase de una señal de radiofrecuencia.

La invención se refiere a un dispositivo de control digital de amplitud y de fase de una señal de radiofrecuencia, a un linealizador de predistorsión que comprende al menos un dispositivo tal, así como a un procedimiento de control digital de amplitud y de fase de una señal de radiofrecuencia.

La invención se aplica particularmente, pero de manera no limitativa, a los linealizadores de predistorsión de alta frecuencia utilizados aguas arriba de los tubos de ondas progresivas (TOP) o de los amplificadores en estado sólido (SSPA en inglés - Solid State Power Amplifier), para linealizarlos.

La utilización de un linealizador resulta necesaria por el hecho bien conocido para el experto, de que para obtener un buen rendimiento eléctrico de un amplificador, en particular de un amplificador de potencia, éste debe funcionar cerca de la saturación. Ahora bien, cerca de este punto de funcionamiento, la linealidad del amplificador está enormemente degradada con respecto a la linealidad de este mismo amplificador utilizado con señales de menor amplitud de la necesaria para llevar a éste al régimen de saturación.

Con el fin de aumentar la dinámica en régimen lineal de un amplificador, sin sacrificar el rendimiento eléctrico obtenido cerca de la saturación, es conocido utilizar un dispositivo de corrección de no-linealidades.

En hiperfrecuencia, se prefiere la utilización de un linealizador de predistorsión. El principio se basa en la extracción a un acoplador, de una parte de la señal antes de la amplificación de ésta, que es a continuación tratada por diferentes componentes electrónicos activos y pasivos para obtener una señal no-lineal de corrección, que tiene las mismas características de no-linealidad que las de la señal útil que se va a corregir, puesta en oposición de fase. El linealizador de predistorsión proporciona una señal de corrección con la señal que se va a amplificar a la entrada del amplificador de hiperfrecuencia de potencia del cual se desearían corregir las no-linealidades.

Clásicamente, estos linealizadores de predistorsión comprenden una vía llamada lineal que comprende un amplificador que funciona con señales débiles y una vía llamada no-lineal que comprende un amplificador generador de una distorsión no-lineal de la misma amplitud que la del amplificador de potencia que se va a linealizar.

Para estos linealizadores, es necesario prever un ajuste de la diferencia de fase y de la diferencia de amplitud de las señales que se propagan en las dos vías.

El buen funcionamiento del linealizador, es decir la obtención de una buena predistorsión está condicionada por un control muy fino de estas diferencias de amplitud y de fase.

Este control de amplitud y de fase es efectuado con la ayuda de circuitos de control analógicos o digitales.

El documento EP-A-0682406 describe un linealizador de predistorsión de banda ancha y auto compensado en temperatura para el amplificador de H.F.

Los circuitos de control analógicos permiten obtener una gran precisión, del orden de 1 grado de fase y de 0,1 dB de amplitud. Sin embargo presentan los inconvenientes usuales del analógico, principalmente son particularmente sensibles a las variaciones de temperatura, de nivel de potencia incidente, de tensión de activación y no permiten una automatización de las operaciones de puesta a punto y de las mediciones.

Además, en la mayoría de las aplicaciones, los circuitos aguas abajo o aguas arriba son circuitos digitales, de manera que es necesario prever un convertidor analógico/digital para la conexión.

Tratándose de los circuitos de control digitales, es conocido utilizar un desfasador digital variable para el control de fase, conectado en serie con un atenuador digital variable para el control de la amplitud. Así, en el caso de los linealizadores de predistorsión, la asociación de un desfasador de M bits que realiza la cobertura completa del plano de fase (360º) y de un atenuador de N bits que tiene una dinámica de control de la amplitud sobre A dB permite obtener una cobertura total de 360º de fase y A dB de amplitud con una revolución de 360º/2^M de fase y A/2^N dB de amplitud. El número de estados de control obtenidos sobre un plano de amplitud-fase es de 2^M+N uniformemente repartidos. La figura 1 muestra tal reparto en el caso en el que M = N = 5.

No obstante la precisión del control está limitada, puesto que está ligada directamente al valor de los bits de menor peso desde el atenuador y desfasador que es posible atender.

Por ejemplo, en el caso de los desfasadores digitales usuales de 6 bits que realizan una cobertura completa del plano de fase (360º), la precisión más fina que puede ser obtenida es de 5,625 grados. Igualmente, en el caso de los atenuadores digitales usuales de 6 bits que tienen una dinámica de control de amplitud sobre 32 dB, la precisión más fina que puede ser obtenida es de 0,5 dB.

Para mejorar esta precisión del control, se podría considerar aumentar el número de bits disponibles dividiendo el valor del bit de menor peso. Por ejemplo, un desfasador de 8 bits dispondría de una precisión cuatro veces mejor que un desfasador de 6 bits. Sin embargo los medios técnicos actualmente disponibles, particularmente en el dominio de las hiperfrecuencias, no permiten realizar, de manera reproductible, circuitos digitales que comprenden el número de bits suficiente para obtener esta precisión.

Además, en el caso de una realización específica de tal circuito, el coste que se debe prever es prohibitivo.

La invención se dirige por consiguiente a paliar los inconvenientes mencionados precedentemente.

Tiene por objeto un dispositivo y un procedimiento de control de una señal de radiofrecuencia que proporciona una precisión al menos equivalente a la que procuran los circuitos analógicos aprovechando las ventajas del digital, tales como particularmente:

- estabilidad en temperatura;

- funcionamiento en un amplio intervalo de frecuencia;

- muy baja sensibilidad a las variaciones no deseables de las tensiones de activación, debidas por ejemplo al envejecimiento o a las perturbaciones electromagnéticas;

- automatización simple de las operaciones de puesta a punto y de medición.

A este efecto, de acuerdo con un primer aspecto, la invención propone un dispositivo de control digital de amplitud y de fase de una señal de radiofrecuencia, que comprende:

- medios de reparto, que tienen una entrada y dos salidas y que permiten repartir la señal de radiofrecuencia en unas partes primera y una segunda de la señal,

- una primera vía de control digital de amplitud conectada a una salida de los medios de reparto y que comprenden un atenuador digital variable que permite controlar en amplitud una primera parte de señal;

- una segunda vía de control digital de fase conectada a la otra salida de los medios de reparto en paralelo a la primera vía de control digital y que comprende un desfasador digital variable que permite controlar en fase una segunda parte de señal; y

- medios de recombinación que tienen una salida y dos entradas conectadas a las salidas de las dos vías de control digital y que permiten recombinar las dos partes de la señal controladas.

Las contribuciones respectivas de las dos partes de la señal que atraviesan una y otra vías de control digital permiten obtener una cobertura mucho más reducida de fase y de amplitud conservando un número de estado idéntico a la configuración de serie de la técnica anterior. Se obtiene así una mayor precisión del orden de 2 grados de fase y 0,25 dB de amplitud, sin tener que modificar los circuitos digitales que existen en el mercado.

Además, las pérdidas de inserción global llevadas por tal dispositivo son inferiores a las que se obtienen con los dispositivos de la técnica anterior.

De acuerdo con un modo de realización, el dispositivo de control digital comprende, además, medios de atenuación, tales como por ejemplo un atenuador fijo, montados en serie sobre una al menos de las vías de control digital y destinados a ajustar la desviación entre las pérdidas de inserción respectivas del atenuador digital variable y del desfasador digital varia- ble.

De acuerdo con un segundo aspecto, la invención propone un linealizador de predistorsión que comprende:

- una vía lineal y una vía no-lineal conectadas...

1. Dispositivo de control digital de amplitud y de fase de una señal de radiofrecuencia, que comprende un atenuador digital variable y un desfasador digital variable, caracterizado porque comprende, además: