Dispositivo de protección para aparatos de radiocomunicaciones.

Un dispositivo de protección para aparatos de radiocomunicaciones,

que comprende:

- una línea de transmisión (15) para señales de radiofrecuencia;

- un primer elemento conductor con forma de banda (22);

- primeros medios de polarización (30, 34, 38; 46, 50), configurados para polarizar el primer elemento conductor (22) a una primera tensión de polarización (Vmáx); y

- una pluralidad de primeros conmutadores controlados por tensión (26), conectados entre el primer elemento conductor (22) y la línea de transmisión (15).

Dispositivo de protecciïn para aparatos de radiocomunicaciones.

CAMPO TïCNICO

La presente invenciïn se refiere a un dispositivo de protecciïn para aparatos de radiocomunicaciones.

TïCNICA ANTECEDENTE

La figura 1 muestra un ejemplo de un aparato de radiocomunicaciones, en este caso concreto un transceptor de radiofrecuencia 1, que a continuaciïn se denominarï brevemente como "transceptor 1".

En detalle, el transceptor 1 comprende una fase transmisora 2 y una fase receptora 3, ambas de las cuales estïn elïctricamente conectadas a una fase de conmutaciïn 4, que, a su vez, estï elïctricamente conectada a una antena 5, a travïs de la cual el transceptor 1 se interconecta con el mundo exterior. La fase de conmutaciïn 4 puede funcionar en una primera condiciïn operativa o en una segunda condiciïn operativa, y puede estar controlada elïctricamente. En particular, en la primera condiciïn operativa, la fase de conmutaciïn 4 acopla la fase transmisora 2 a la antena 5, y desacopla la fase receptora 3 de la antena 5. En cambio, en la segunda condiciïn operativa, la fase de conmutaciïn 4 acopla la fase receptora 3 a la antena 5, y desacopla la fase transmisora 2 de la antena 5.

Los ejemplos adicionales de aparatos de radiocomunicaciones comprenden receptores de radiofrecuencia, transmisores de radiofrecuencia y transceptores de dïplex total. En particular, en comparaciïn con el transceptor 1, receptores de radiofrecuencia son sin la fase transmisora 2 y, por lo tanto, tambiïn sin la fase de conmutaciïn 4. En 25 cambio, los transmisores de radiofrecuencia son sin la fase receptora 3, asï como sin la fase de conmutaciïn 4, mientras que los full-duplex transceptores tienen, en lugar de la fase de conmutaciïn 4, un acoplador, o un circuito de suma, de tal manera que se permita una operaciïn simultïnea de la fase transmisora 2 y de la fase receptora 3. A continuaciïn, se harï una referencia general a los transceptores (no necesariamente los de dïplex total) , aunque la presente invenciïn encuentra aplicaciïn tambiïn en el caso de transmisores de radiofrecuencia y receptores de radiofrecuencia.

Una vez mïs de nuevo con referencia al transceptor 1, de acuerdo con las condiciones operativas de la fase de conmutaciïn 4, la antena 5 emite seïales electromagnïticas procedentes de la fase transmisora 2, o recibe seïales electromagnïticas dirigidas a la fase receptora 3. Para este fin, la antena 5 y, por lo tanto, el propio transceptor 1, se optimizan para funcionar en una banda operativa dada, es decir, para transmitir y recibir seïales electromagnïticas que tienen frecuencias comprendidas en la banda operativa.

De forma operativa, la antena 5 permite al transceptor 1 recibir y transmitir seïales ïtiles, es decir, seïales electromagnïticas generadas por otros transceptores y dirigidas al transceptor 1, o seïales electromagnïticas 40 generadas por el transceptor 1 y dirigidas a otros transceptores. Sin embargo, a travïs de la antena 5, el transceptor 1 puede alcanzarse por una perturbaciïn de un tipo electromagnïtico. En la prïctica, si la fase transmisora 2, la fase receptora 3 y la fase de conmutaciïn 4 se denominan en conjunto como "circuiterïa a proteger", presentan entre la antena 5 y la circuiterïa a proteger una conexiïn, que es elïctricamente equivalente a una lïnea de transmisiïn y comprende tïpicamente un tramo de cable coaxial. A travïs de dicha conexiïn, la perturbaciïn puede alcanzar y

daïar la circuiterïa a proteger.

A modo de ejemplo, en el caso en el que un rayo golpee la antena 5, el transceptor 1 es alcanzado por la perturbaciïn que tiene una duraciïn limitada (unos pocos microsegundos) , pero una gran amplitud y una frecuencia entre 1 MHz y 30 MHz, que puede quemar la fase transmisora 2 y la fase receptora 3, siendo la ïltima tïpicamente el

elemento mïs delicado de todo el transceptor 1.

Asimismo, incluso en ausencia de la perturbaciïn apropiada, el transceptor 1 puede daïarse en el caso de que la antena 5 reciba seïales electromagnïticas emitidas por una pluralidad de antenas externas que operan en las bandas operativas respectivas solapando, al menos parcialmente, la banda operativa del transceptor 1. De hecho,

en dichas condiciones, es posible que, aunque cada una de las seïales electromagnïticas recibidas por el transceptor 1 no tenga por sï misma una potencia suficiente para causar daïos, la potencia total asociada con las seïales electromagnïticas es tal que causa, con el tiempo, daïos al transceptor 1 debido a un exceso de temperatura.

Con el fin de proteger el transceptor 1, se conocen en la tïcnica sistemas electrïnicos de protecciïn, que generalmente se establecen entre la antena 5 y la fase de conmutaciïn 4. Como alternativa, en el caso de transmisores de radiofrecuencia o de receptores de radiofrecuencia, los sistemas electrïnicos de protecciïn se establecen, respectivamente, entre la antena y la fase transmisora, o bien entre la antena y la fase receptora.

Una vez mïs, a modo de ejemplo, la publicaciïn de patente Nï US2005/0063129 describe un circuito de protecciïn contra electricidad estïtica para un aparato de alta frecuencia que tiene un terminal de seïal diseïado para recibir una seïal de alta frecuencia y una seïal de corriente directa (CD) . En particular, el circuito de protecciïn comprende un elemento de corte de alta frecuencia, que tiene un primer terminal conectado al terminal de seïal, y un diodo Schottky, cuyo ïnodo estï conectado a tierra y cuyo cïtodo estï conectado a un segundo terminal del elemento de corte de alta frecuencia.

Una vez mïs, a modo de ejemplo, la publicaciïn de patente Nï WO2008/091254 describe un circuito de protecciïn de un mïdulo de conversiïn de frecuencia, que comprende una primera trayectoria de seïal, que se ajusta entre 15 una lïnea de transmisiïn y un primer potencial de referencia y tiene la funciïn de conducir sobretensiones negativas que se generan entre la lïnea de transmisiïn y el primer potencial de referencia. La primera trayectoria de seïal comprende un primer diodo y un primer diodo fijador; ademïs, se acopla un segundo potencial de referencia a una uniïn del primer diodo y del primer diodo fijador. Ademïs, el circuito de protecciïn comprende una segunda trayectoria de seïal, establecida entre la lïnea de transmisiïn y el primer potencial de referencia; la segunda trayectoria de seïal comprende un segundo diodo y un segundo diodo fijador y realiza la funciïn de conducir sobretensiones positivas que se generan entre la lïnea de transmisiïn y el primer potencial de referencia. Se acopla un segundo potencial de referencia a una uniïn del segundo diodo y del segundo diodo fijador.

En general, de acuerdo con la banda operativa del transceptor 1, estïn disponibles dos tipos diferentes de sistemas 25 electrïnicos de protecciïn.

En particular, en el caso en el que la banda operativa pertenece a la denominada banda de frecuencia ultra alta (UHF) , es decir, es mayor de centenares de megahercios, se usan sistemas electrïnicos de protecciïn para transceptores que operan en la banda UHF, que se denominarïn a continuaciïn como "sistemas de protecciïn

UHF".

Tïpicamente, los sistemas de protecciïn UHF prevïn la presencia de una lïnea corta. Por ejemplo, con referencia de nuevo al transceptor 1, la lïnea corta se inserta a lo largo de la conexiïn entre la antena 5 y la circuiterïa a proteger. A modo de ejemplo, en el caso en el que la conexiïn que se ha mencionado anteriormente se forma por un tramo de cable coaxial, la lïnea corta se aleja del cable coaxial.

En mïs detalle, la lïnea corta se cierra hacia tierra por medio de un cortocircuito, y tiene una longitud igual a λ/4, donde λ es una longitud de onda de diseïo, tïpicamente igual a la longitud de onda que corresponde a una frecuencia central de banda, que se sitïa en el centro de la banda operativa del transceptor 1.

De forma operativa, en la frecuencia central de banda, la lïnea corta es elïctricamente equivalente a un circuito abierto; por lo tanto, esto permite el paso de seïales electromagnïticas desde la antena 5 a la circuiterïa a proteger. En cambio, a frecuencias progresivamente inferiores a la frecuencia central de banda, la lïnea corta se asemeja progresivamente a un cortocircuito, de tal manera que los componentes espectrales de alta frecuencia (HF) de la 45 perturbaciïn, que normalmente tienen amplitudes mayores que los componentes a frecuencias mïs altas, se cortocircuitan a tierra, sin alcanzar la circuiterïa a proteger.

En la prïctica, los sistemas de protecciïn UHF se basan en el hecho de que las seïales electromagnïticas ïtiles y... [Seguir leyendo]

1. Un dispositivo de protecciïn para aparatos de radiocomunicaciones, que comprende:

- una lïnea de transmisiïn (15) para seïales de radiofrecuencia;

- un primer elemento conductor con forma de banda (22) ;

- primeros medios de polarizaciïn (30, 34, 38; 46, 50) , configurados para polarizar el primer elemento conductor (22) a una primera tensiïn de polarizaciïn (Vmïx) ; y

-una pluralidad de primeros conmutadores controlados por tensiïn (26) , conectados entre el primer 10 elemento conductor (22) y la lïnea de transmisiïn (15) .

2. El dispositivo de protecciïn de acuerdo con la reivindicaciïn 1, que comprende adicionalmente un lïnea de potencial de referencia regulada a un potencial de referencia, y en el que los primeros medios de polarizaciïn (30, 34, 38; 46, 50) comprenden un primer generador de tensiïn (30) , conectado a un primer extremo del primer elemento conductor (22) , y un primer conmutador de absorciïn (38; 46, 50) , conectado entre un segundo extremo del primer elemento conductor (22) y la lïnea de potencial de referencia.

3. El dispositivo de protecciïn de acuerdo con la reivindicaciïn 2, que comprende adicionalmente:

- un segundo elemento conductor con forma de banda (24) ;

- segundos medios de polarizaciïn (32, 36, 40; 48, 52) , que estïn configurados para polarizar el segundo elemento conductor (24) a una segunda tensiïn de polarizaciïn (Vmïn) e incluyen un segundo generador de tensiïn (32) , conectado a un primer extremo del segundo elemento conductor (24) , y un segundo conmutador de absorciïn (40; 48, 52) , conectado entre un segundo extremo del segundo elemento

conductor (24) y la lïnea de potencial de referencia; y

- una pluralidad de segundos conmutadores controlados por tensiïn (28) , conectados entre el segundo elemento conductor (24) y la lïnea de transmisiïn (15) .

4. El dispositivo de protecciïn de acuerdo con la reivindicaciïn 3, en el que la lïnea de transmisiïn (15)

comprende una trayectoria (16) de material conductor, y los primeros conmutadores controlados por tensiïn se forman por primeros diodos (26) , teniendo cada primer diodo (26) su ïnodo conectado a la trayectoria (16) y su cïtodo conectado al primer elemento conductor (22) ; y en el que los segundos conmutadores controlados por tensiïn se forman por segundos diodos (28) , teniendo cada segundo diodo (28) su cïtodo conectado a la trayectoria (16) y su ïnodo conectado al segundo elemento conductor (24) . 35

5. El dispositivo de protecciïn de acuerdo con la reivindicaciïn 4, en el que los primeros diodos (26) estïn conectados a la trayectoria (16) en primeros puntos respectivos (18) de la trayectoria (16) , dispuestos a cierta distancia entre sï a lo largo de la trayectoria (16) ; en el que los segundos diodos (28) estïn conectados a la trayectoria (16) en los segundos puntos respectivos (20) de la trayectoria (16) , dispuestos a cierta distancia entre sï a lo largo de la trayectoria (16) ; y en el que las distancias mutuas entre los pares de primeros puntos adyacentes (18) de la trayectoria (16) y entre los pares de segundos puntos adyacentes (20) de la trayectoria (16) son iguales entre sï pero a una diferencia de ï10%.

6. El dispositivo de protecciïn de acuerdo con la reivindicaciïn 5, en el que los primeros y segundos 45 puntos (18, 20) de la trayectoria (16) se disponen alternos a lo largo de la trayectoria (16) .

7. El dispositivo de protecciïn de acuerdo con la reivindicaciïn 6, en el que cada segundo punto (20) de la trayectoria (16) se dispone en una posiciïn central con respecto a un par respectivo de primeros puntos adyacentes (18) .

8. El dispositivo de protecciïn de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 4 a 7, en el que el primer y segundo conmutadores de absorciïn comprenden, respectivamente, un primer transorb (38) y un segundo transorb (40) , teniendo el primer transorb (38) su cïtodo conectado al primer elemento conductor (22) y su ïnodo conectado a la lïnea de potencial de referencia, teniendo el segundo transorb (40) su ïnodo conectado al segundo 55 elemento conductor (24) y su cïtodo conectado al lïnea de potencial de referencia.

9. El dispositivo de protecciïn de acuerdo con la reivindicaciïn 8, en el que el primer y segundo conmutadores de absorciïn comprenden adicionalmente un tercer transorb (46) y un cuarto transorb (48) ; teniendo el primer y el segundo transorbs (38, 40) una primera tensiïn de conducciïn (Vb1) , teniendo el primer y el cuarto

transorbs (46, 48) una segunda tensiïn de conducciïn (Vb2) diferente de la primera tensiïn de conducciïn (Vb1) .

10. El dispositivo de protecciïn de acuerdo con la reivindicaciïn 9, que comprende adicionalmente un

primer transistor (50) y un segundo transistor (52) de un tipo MOSFET, y en el que: 5

- el tercer transorb (46) tiene su cïtodo conectado al primer elemento conductor (22) y su ïnodo conectado a un primer terminal de conducciïn del primer transistor (50) ;

- el cuarto transorb (48) tiene su ïnodo conectado al segundo elemento conductor (24) y su cïtodo conectado a un primer terminal de conducciïn del segundo transistor (52) ; y

- un segundo terminal de conducciïn del primer transistor (50) y un segundo terminal de conducciïn del segundo transistor (52) estïn conectados a la lïnea de potencial de referencia.

11. El dispositivo de protecciïn de acuerdo con la reivindicaciïn 10, que comprende adicionalmente un nodo de control (TX/RX) y un inversor (54) , teniendo el primer transistor (50) un terminal de control conectado al

nodo de control (TX/RX) , teniendo el inversor (54) un terminal de entrada conectado al nodo de control (TX/RX) y un terminal de salida conectado a un terminal de control del segundo transistor (52) .

12. El dispositivo de protecciïn de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 4 a 11, en el que la trayectoria (16) tiene una forma sinusoidal. 20

13. El dispositivo de protecciïn de acuerdo con la reivindicaciïn 12, en el que el primer y el segundo elementos conductores (22, 24) se disponen en lados opuestos con respecto a la trayectoria (16) .

14. El dispositivo de protecciïn de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 4 a 13, en el que el 25 primer y el segundo diodos (26, 28) son diodos Schottky.

15. El dispositivo de protecciïn de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 3 a 14, que comprende adicionalmente:

- una pluralidad de primeros condensadores de referencia (42) , conectados entre el primer elemento conductor (22) y la lïnea de potencial de referencia; y

- una pluralidad de segundos condensadores de referencia (44) , conectados entre el segundo elemento conductor (24) y la lïnea de potencial de referencia.

16. Un aparato de radiocomunicaciones que comprende un dispositivo de protecciïn (10) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones, y que comprende adicionalmente una antena (5) y al menos una unidad electrïnica seleccionada entre una fase de transmisiïn (2) y una fase de recepciïn (3) , estando el dispositivo de protecciïn (10) conectado entre la antena (5) y la unidad electrïnica.

17. El aparato de radiocomunicaciones de acuerdo con la reivindicaciïn 16, en el que la lïnea de transmisiïn (15) estï conectada a una lïnea externa para seïales de radiofrecuencia (Tin, Tout) , que tiene una primera impedancia caracterïstica (Z0) , teniendo la lïnea de transmisiïn (15) una segunda impedancia caracterïstica (Z∞) , al menos igual a dos veces la primera impedancia caracterïstica (Z0) .