Procedimiento para la regulación de potencia de ondas milimétricas en un módulo emisor/receptor de banda V para una frecuencia en el entorno de 50 GHz y mayores,

para el que la conmutación entre una vía de emisión (SP) y una vía de recepción (EP) se produce con ayuda de dos conmutadores de emisión/recepción MMIC unipolares de dos direcciones (MMIC1, MMIC2) y la regulación de la potencia de salida se produce a un nivel predeterminado a través de un sistema electrónico (E), caracterizado porque los conmutadores de emisión/recepción (MMIC1, MMIC2) son interruptores de diodos y en el caso de emisión uno de los conmutadores de emisión/recepción (MMIC2) se emplea como atenuador regulable (RD) y el otro conmutador de emisión/recepción (MMIC1) se emplea como detector (LD) para la potencia de salida

Procedimiento y dispositivo para regular la potencia de ondas milimétricas en un módulo emisor/receptor de banda V.

La invención se refiere a un procedimiento y a un dispositivo para la regulación de potencia de ondas milimétricas en un módulo emisor/receptor de banda V según el preámbulo de la reivindicación 1.

La potencia de salida, en particular en aparatos de comunicación móviles, debe ser lo más constante posible, y a saber independiente de características individuales de los componentes y aparatos producidos en gran cantidad de unidades. Para frecuencias < 50 GHz, los atenuadores regulables se realizan sobre MMICs (del inglés "Monolithic Microwave Integrated Circuits", circuitos integrados de microondas monolíticos) con diodos PIN (del inglés "P-type-Intrinsic-N-type", de semiconductores de tipo p-intrínseco-tipo n) o como interruptores MESFET (del inglés "Metal Semiconductor Field Effect Transistor", transistor de efecto de campo de metal-semiconductor). A partir del documento US 5.103.195 es conocido un atenuador regulable con interruptores MMIC para una frecuencia de hasta 6 GHz. También son conocidos a partir del estado de la técnica otros conceptos de regulación de potencia para frecuencias más bajas. Un módulo emisor/receptor (módulo TR) de banda V con potencia de salida regulada no se conoce sin embargo actualmente. Tampoco se puede obtener un atenuador regulable para 60 GHz como circuito MMIC actualmente en el mercado. A partir del documento US 4.837.530 es conocido un atenuador regulable para DC-50 GHz como circuito MMIC.

El ajuste individual de los aparatos fabricados es muy intensivo en costes; por ello sería deseable evitar éstos mediante un diseño correspondiente. Al mismo tiempo deben ser necesarios el menor número posible de componentes adicionales, ya que éstos por un lado contribuyen por sí mismos a la dispersión individualmente otra vez y por otro lado provocan costes.

Por parte de la empresa United Monolithic Semiconductors S.A.S., 91401 Orsay Cedex France se ofrece bajo la denominación de tipo "CHS2190a" un interruptor SPDT (del inglés "Single Pole Double Throw", unipolar de dos direcciones) de 50-60 GHz para sistemas de comunicación, que ya ha sido empleado hasta ahora como conmutador de emisión/recepción en módulos emisores/receptores. A partir del documento US 5.878.331 A1 se conoce un circuito, en el que se emplean conmutadores de emisión/recepción en módulos emisores/receptores. Otro conmutador de emisión/recepción con un atenuador regulable es conocido a partir del documento DE 196 44 448 A1. Constituye el objetivo de la invención crear, empleando éste u otro interruptor correspondiente, una regulación de potencia con las características citadas.

Conforme a la invención, esto se resuelve mediante las características de las reivindicaciones 1 o respectivamente 2.

El empleo del circuito MMIC SPDT como atenuador regulable hace posible el ajuste de una potencia de emisión deseada y la compensación de dispersiones de chip. Forma el componente central para una regulación de potencia (elemento de ajuste). Debido a la doble función del chip, resulta un ahorro de costes considerable.

También el empleo del segundo circuito MMIC SPDT como detector de potencia produce un ahorro de costes debido a la doble función.

En conjunto, la regulación de potencia para todo el módulo emisor/receptor lleva a un aumento de rendimiento del módulo por compensación de dispersiones de chip y efectos de temperatura. El empleo múltiple de los circuitos MMIC SPDT como interruptor, atenuador y detector de potencia lleva a las citadas ventajas.

Detalles de la invención resultan de las reivindicaciones subordinadas y de la descripción, en la que se trata un ejemplo de realización con ayuda del dibujo. Muestran

la figura 1 un diagrama de bloques de la regulación de potencia de emisión según la invención

la figura 2 el diseño y la denominación de terminales del circuito MMIC SPDT conocido

la figura 3 el diagrama de bloques de principio

la figura 4 el conexionado externo y la alimentación de corriente continua

la figura 5 el comportamiento de atenuación en función de la tensión eléctrica de control

la figura 6 el empleo del circuito MMIC SPDT como detector

la figura 7 la potencia de emisión máxima disponible y regulada.

El circuito MMIC conocido puede operar conforme a la invención o bien como interruptor de diodos Schottky de tipo SPDT (del inglés "Single Pole Double Throw") o bien como atenuador regulable mediante selección de otras tensiones eléctricas de alimentación. Las figuras 2 y 3 muestran el diseño del circuito MMIC SPDT y un diagrama de bloques. El número de referencia 1 designa la entrada de alta frecuencia (puerta IN), el número de referencia 9 la primera salida de alta frecuencia (puerta O1) y el número de referencia 2 la segunda salida de alta frecuencia (puerta O2). Los números de referencia 4-7 designan la polarización de los diodos 1-4. Con los números de referencia 3 y 8 se designa respectivamente la conexión a masa.

En la operación de conmutación, la potencia de entrada en la puerta IN es conmutada o bien hacia la puerta O1 o bien hacia la puerta O2. Para la operación como atenuador variable, la puerta O2 es cerrada de forma libre de reflexiones y la rama de conmutación IN-O2 opera en dirección de paso. Entre las puertas IN y O1 puede ajustarse a través de la tensión eléctrica de alimentación de corriente continua una atenuación variable entre 3,5 y 25 dB (figuras 4 y 5).

La figura 4 muestra un conexionado externo y una alimentación de corriente continua. Los modos de operación son los siguientes:

Operación de conmutación

Rama de conmutación IN-O1 en estado activado, rama de conmutación IN-O2 en estado desactivado,

Terminales A1, A2: -2,5 V

Terminales B1, B2: 12 mA

Estado desactivado: rama de conmutación cierra

Estado activado: rama de conmutación deja paso

La alimentación externa de tensión eléctrica se produce a través de resistencias en serie de un total de aproximadamente 250 ohmios en serie hacia los terminales A1, A2, B1, B2.

Operación como detector

Rama de conmutación IN-O1 como detector, rama de conmutación IN-O2 en estado desactivado:

Terminales A1, A2: 0V (1 kiloohmio en serie hacia terminales)

Terminales B1, B2: 12 mA

Operación como atenuador variable

Rama de conmutación IN-O1 en estado activado (puerta O1 cerrada de forma libre de reflexiones), rama de conmutación IN-O2 en operación de atenuación:

Terminales A1, A2: -2,5 V

Terminales B1, B2: 0-12 mA (corresponde a 0-4 V tras la resistencia en serie de 250 ohmios)

Sobre el circuito MMIC SPDT están conectados sobre cada rama de conmutación respectivamente dos pares de diodos 4/5 ó 6/7 entre la línea de alta frecuencia y masa. Al operar el circuito MMIC SPDT como detector de potencia, se cierra una rama (por ejemplo IN-O2), la segunda rama es conectada en situación de paso con una tensión de polarización de 0 V. La potencia de alta frecuencia que fluye por la rama activada es rectificada en los diodos conectados en paralelo. La tensión eléctrica rectificada medible en los terminales A1 o respectivamente A2 es una medida para la potencia que pasa, como se representa en la figura 6. Para la medición de la potencia se toma la tensión eléctrica rectificada en el terminal A2. Una detección de potencia en el circuito MMIC SPDT es posible para niveles P en el intervalo 3 dBm < P < 10 dBm.

La figura 5 muestra el comportamiento de atenuación en función de la tensión eléctrica de control. Aquí son válidos los siguientes valores:

Conexionado y alimentación de tensión eléctrica de corriente continua

Terminales A1, A1: -2,5 V

Terminales B1, B2: tensión eléctrica de control aplicada sobre una resistencia en serie de 250 ohmios

Configuración de alta frecuencia

Medición en el dispositivo de verificación de obleas a 58 GHz

Potencia de entrada en la puerta IN, potencia de salida en la puerta O2, la puerta O1 estaba cerrada con un atenuador de 10 dB.

La figura 6 muestra el empleo del circuito MMIC SPDT como detector. En el diagrama se representa la tensión eléctrica del detector en función de la potencia de salida medida. Aquí son...

1. Procedimiento para la regulación de potencia de ondas milimétricas en un módulo emisor/receptor de banda V para una frecuencia en el entorno de 50 GHz y mayores, para el que la conmutación entre una vía de emisión (SP) y una vía de recepción (EP) se produce con ayuda de dos conmutadores de emisión/recepción MMIC unipolares de dos direcciones (MMIC1, MMIC2) y la regulación de la potencia de salida se produce a un nivel predeterminado a través de un sistema electrónico (E), caracterizado porque los conmutadores de emisión/recepción (MMIC1, MMIC2) son interruptores de diodos y en el caso de emisión uno de los conmutadores de emisión/recepción (MMIC2) se emplea como atenuador regulable (RD) y el otro conmutador de emisión/recepción (MMIC1) se emplea como detector (LD) para la potencia de salida.

2. Módulo emisor/receptor para la banda V con regulación de potencia de ondas milimétricas para una frecuencia en el entorno de 50 GHz y mayores, que comprende una vía de emisión (SP), una vía de recepción (EP), dos conmutadores MMIC unipolares de dos direcciones (MMIC1, MMIC2) así como una disposición electrónica (E) para el ajuste de la potencia de salida, caracterizado porque los conmutadores de emisión/recepción (MMIC1, MMIC2) son interruptores de diodos y la disposición electrónica (E) para el ajuste de la potencia de salida está unida a los conmutadores de emisión/recepción (MMIC1, MMIC2), en que en el caso de emisión uno de los conmutadores de emisión/recepción (MMIC2) sirve como atenuador regulable (RD) y el otro conmutador de emisión/recepción (MMIC1) sirve como detector (LD) para la potencia de salida.

3. Módulo emisor/receptor según la reivindicación 2, caracterizado porque un conmutador de emisión/recepción (MMIC1, MMIC2) tiene dos ramas de conmutación (IN-O1, IN-O2), en que en la operación de conmutación la potencia de entrada en la entrada de alta frecuencia (1, IN) puede ser conmutada opcionalmente hacia una salida de alta frecuencia (9) en una rama de conmutación (IN-O1) o hacia otra salida de alta frecuencia (2) en otra rama de conmutación (IN-O2), y porque en la operación como atenuador regulable una de las salidas de alta frecuencia (9) está cerrada de forma libre de reflexiones y entre la entrada de alta frecuencia (1, IN) y la otra salida de alta frecuencia (2) puede ajustarse una atenuación variable a través de la tensión eléctrica de alimentación.

4. Módulo emisor/receptor según la reivindicación 2, caracterizado porque para el conmutador de emisión/recepción (MMIC1, MMIC2) que tiene dos ramas de conmutación (IN-O1, IN-O2), sobre cada rama de conmutación (IN-O1, IN-O2) están conectados entre la entrada de alta frecuencia (1, IN) y masa (8, 3) respectivamente dos pares de diodos (6, 7; 4, 5) conectados en paralelo, y porque en la operación como detector de potencia una de las ramas de conmutación (IN-O1, IN-O2) está cerrada y la otra rama de conmutación (IN-O2, IN-O1) está conectada con una tensión de polarización de 0 V en una situación de paso, porque una potencia de alta frecuencia que fluye a través de la otra rama de conmutación (IN-O2, IN-O1) es rectificada en los diodos (4, 5; 6, 7) y la tensión eléctrica rectificada medible sirve como medida para la potencia que pasa.