ES2278884T3 - Dispositivo de regulacion del control de la potencia de un emisor. - Google Patents

Abstract

Dispositivo (1) de emisión de señales de radiofrecuencia que comprende medios de amplificación (2) de potencia destinados a amplificar la potencia de una señal (Sin) de radiofrecuencia recibida en una entrada de los citados medios de amplificación (2), medios de control (11) de la ganancia de los citados medios de amplificación (2) que suministran una señal de control (Vcont) en una entrada (5) de control de una tensión de polarización de los citados medios de amplificación (2) de potencia para regular la citada ganancia, de manera que la potencia de la señal de salida (Sout) de los citados medios de amplificación (2) de potencia tiende hacia un valor nominal deseado (Vref), operando los citados medios de control (11) comparando una señal de mando (Vpe) obtenida a partir de una señal de medición (Vdet) de la potencia de salida de los citados medios de amplificación con el citado valor nominal deseado (Vref) para suministrar la citada señal de control (Vcont) destinada a controlar la evolución de la ganancia de los medios de amplificación, caracterizado porque el citado dispositivo comprende además: - medios de ajuste (10) que reciben en la entrada la citada señal de control (Vcont) y que suministran una señal de ajuste (Vatt), y - un sumador (8) para suministrar la citada señal de mando (Vpe) que resulta de la suma de la señal de medición (Vdet) y de la señal de ajuste (Vatt), estando los citados medios de ajuste (10) concebidos para tener un tiempo de respuesta inferior al tiempo de respuesta de los citados medios de amplificación (2) de potencia de manera que la citada señal de mando (Vpe) sea apta para activar más rápidamente los citados medios de control (11).

Description

Dispositivo de regulación del control de la potencia de un emisor.

La presente invención se refiere al dominio de las transmisiones de señales de radiofrecuencia y se refiere más particularmente a un dispositivo de emisión de señales de radiofrecuencia que comprende medios de amplificación de potencia destinados a amplificar la potencia de la señal de radiofrecuencia recibida en una entrada de los citados medios de amplificación, medios de control de la ganancia de los citados medios de amplificación para regular la citada ganancia de manera que la potencia de la señal de salida de los citados medios de amplificación tienda hacia un valor nominal deseado.

En un sistema de telecomunicaciones que une un terminal móvil a una estación de base, es preciso asegurar una calidad de servicio mínima. Por ejemplo, en el caso de una transmisión de señales numéricas, esta condición requiere que la tasa de errores binarios sea siempre inferior a una tasa requerida. Para satisfacer esta condición en recepción, se asegura que en cada instante, la relación de señal a ruido recibido sea superior a un valor predeterminado.

El problema que trata de resolver la invención es atribuir, a cada comunicación, desde el terminal hasta la estación de base a la que está asociado, una toma de potencia que sea tal que está potencia sea justo la necesaria para que relación de señal a ruido responda a las especificaciones. Así, las comunicaciones tendrán una calidad de servicio requerida que garantiza una tasa de errores binarios inferior a un límite predeterminado sin consumo excesivo de potencia. En efecto, la potencia emitida debe ser justo la necesaria, pues la potencia disponible en el terminal es limitada.

Para permitir un aumento de la potencia de la señal que se va a emitir, el terminal móvil está provisto de un amplificador de potencia ("power amplifier" en lengua inglesa). En comunicación, este amplificador de potencia tiene por objetivo emitir a una potencia suficiente para que la estación de base correspondiente pueda recibir de manera correcta según las especificaciones en vigor. Por ejemplo, cuando esta estación de base se encuentra a una distancia del terminal tal que recibe poco o no recibe las informaciones de comunicación del terminal, la estación emite una indicación al terminal de emitir a una potencia superior determinada por la estación.

A partir de esta potencia que se va a emitir, una tabla de correspondencia, registrada por ejemplo en una memoria del terminal, hace corresponder esta potencia con un valor predeterminado. La señal que se va a emitir es proporcionada en la entrada del amplificador y un bucle recoge entonces la señal de salida del amplificador de potencia para compararla con el citado valor predeterminado. Mientras éste no se haya alcanzado, el comparador actúa sobre el amplificador de potencia para incrementar su potencia de salida.

O bien, el aumento de potencia del amplificador es diferente de un amplificador a otro, según los componentes los constituyen, que la deriva que puede sufrir, ...

Este hecho debe, por consiguiente, someterse a la existencia de plantillas temporales definidas en especificaciones y estipulan límites en los cuales debe mantenerse el aumento de potencia del amplificador. Así, si el aumento de potencia se efectúa con demasiada lentitud, puede entonces producirse una pérdida de informaciones, mientras que un aumento rápido de potencia, a su vez, demasiado rápido engendraría una ocupación espectral importante que se haría a expensas de las comunicaciones de los otros terminales.

En consecuencia, a partir de lo que acaba de ser enunciado, en los terminales de la técnica anterior el aumento de potencia del amplificador de potencia dura un momento que es no solamente determinable sino que puede ser demasiado largo para que la calidad de servicio requerida se complete.

La presente invención tiene por objeto remediar el problema establecido anteriormente en el terminal, y se dirige al objetivo de un acceso rápido a la potencia deseada como consecuencia de un estímulo de señal de entrada a la entrada del amplificador de potencia determinado.

Se conoce del documento EP 0 434 294 un dispositivo de emisión de señales de radiofrecuencia que comprende medios de amplificación de potencia destinados a amplificar la potencia de una señal de radiofrecuencia recibida en una entrada de los citados medios de amplificación, medios de control de la ganancia de los citados medios de amplificación que suministran una señal de control en una entrada de control de una tensión de polarización de los citados medios de amplificación de potencia, para regular la citada ganancia de manera que la potencia de la señal de salida de los citados medios de amplificación de potencia tienda hacia un valor nominal deseado, operando los citados medios de control comparando una señal de mando obtenida a partir de una señal de medición de la potencia de salida de los citados medios de amplificación con el fin de suministrar la citada señal de control destinada a controlar la evolución de la ganancia de los medios de amplificación. De acuerdo con la presente invención, el dispositivo presenta además las características especificadas en la parte caracterizadora de la reivindicación 1.

Así, el dispositivo de acuerdo con la invención, que comprende medios de ajuste además del bucle de regulación de la técnica anterior y que reacciona más rápidamente a la señal de entrada del amplificador de potencia, permite alcanzar con mayor rapidez un nivel de potencia deseado en la emisión. La función de transferencia del amplificador de potencia está modificada en este sentido.

De acuerdo con un modo de realización, los medios de ajuste no comprenden más que elementos pasivos. Así, las repuestas a un estímulo de señal de entrada no pueden derivar más que muy poco, puesto que los citados medios de control usuales comprenden elementos activos cuyas respuestas son susceptibles de derivar.

De acuerdo con un modo de realización, los medios de ajuste comprenden un puente de resistencias.

De acuerdo con un modo de realización, los medios de ajuste comprenden un circuito de RC integrador.

De acuerdo con un modo de realización, el dispositivo de acuerdo con la invención está integrado en un aparato numérico que pertenece al grupo [teléfono móvil; asistente numérico personal; ordenador portátil].

La invención se comprenderá mejor con la lectura de la descripción que sigue y con el examen de las figuras que la acompañan. Éstas no se presentan más que a título indicativo y en absoluto limitativo de la invención. Las figuras muestran:

- Figura 1: un modo de realización de un dispositivo de acuerdo con la invención,

- Figura 2: las curvas de tensión en los bornes de los medios de ajuste así como en los bornes del amplificador con y sin los medios de ajuste.

El dispositivo 1 de acuerdo con un modo de realización de la invención, representado en la figura 1, se ilustra beneficiándose de los diferentes componentes funcionales de la invención.

Un amplificador de potencia 2 recibe una señal de entrada Sin destinada a ser amplificada. Esta señal proviene de bloques de tratamiento aguas arriba. Por ejemplo, en el marco de un teléfono móvil, la palabra, transmitida en ondas acústicas, es convertida en una señal analógica y después numérica. Ésta sufre una modulación, y después una transposición de frecuencia que porta la señal en banda de base a una frecuencia más alta. Esta señal debe, como se ha visto precedentemente, sufrir una amplificación de potencia de manera que pueda ser recibida por la estación de base comunicante, no representada.

La señal Sout de salida del amplificador se dirige entonces a una antena 3 para la unión hacia la estación de base.

La señal Sout es igualmente transmitida a un bucle 4 por una de las ramas por medio de una salida 6 del amplificador que da salida a la señal Sout.

El bucle 4 está igualmente ramificado en una entrada 5 del amplificador, entrada que recibe el control de la tensión de polarización del amplificador.

La señal Sout que entra en el bucle por el punto 6 es transmitida a un circuito de detección 7 de detección de la potencia que sale por el amplificador 2. Este circuito de detección está, por una parte, ligado en la salida a un circuito sumador 8, y por otra parte a un microcontrolador 9 cuya función será explicada a continuación. Otra entrada del sumador recibe una señal que proviene de la salida de un circuito de ajuste 10 que comprende un circuito R1C1 de atenuación.

Una salida del sumador que suma las tensiones en los bornes de las entradas del sumador está unida a una primera entrada de un bloque 11 comparador, conocido en sí. Este bloque comprende usualmente dos resistencias R1, una de ellas, la unida a la citada primera entrada, respectivamente unida a un borne de entrada de un amplificador operacional 12, mientras que la segunda resistencia R está unida a una capacidad 13’. La otra extremidad de esta capacidad está unida a la salida del amplificador operacional 12. El otro borne de entrada del amplificador está unido a la masa. La segunda resistencia está unida, en su otra extremidad, a un segundo borne de entrada del bloque 11. Este segundo terminal de entrada está unido a una salida de un convertidor 14 numérico-analógico cuya entrada está unida a una salida del microcontrolador 9. Éste está igualmente unido a una memoria 15.

La salida del amplificador 12 está unida a la salida 13 del bloque 11 comparador. Ésta está por una parte ramificada en la entrada del circuito 10 y por otra parte en la entrada 5 de control de la tensión de polarización del amplificador de potencia 2.

El dispositivo 1 de acuerdo con la invención funciona de la manera siguiente:

Cuando el terminal que comprende el dispositivo de acuerdo con la invención está en modo de emisión, una señal Sin que se va a amplificar es proporcionada en la entrada del amplificador 2. El amplificador amplifica entonces esta señal mediante "bursts" (para evitar cualquier calentamiento principalmente). La norma define intervalos inferiores y superiores de evolución de esta potencia en el curso del tiempo, formando así las plantillas de la norma.

Si el terminal debe emitir a 33 dBm por ejemplo, el circuito de detección 7 recoge la señal Sout y la suministra al microcontrolador 9. La memoria 15 comprende por otra parte una tabla de correspondencia que hace corresponder una pluralidad de valores de potencia para emitir con una pluralidad respectiva de valores numéricos. Así, en tal caso, a la potencia que se va a emitir de 33 dBm corresponde un valor numérico predeterminado. Este valor es convertido en una señal analógica de referencia por el convertidor 14 que aplica una tensión Vref de referencia a uno de los terminales de entrada del bloque comparador 11.

En tanto que la tensión Vpe en el segundo borne de entrada del bloque 11 comparador es inferior a Vref en el primer terminal, el bloque 11 suministra en su salida 13 una tensión Vcont positiva y creciente, de manera que pueda jugar sobre la tensión de polarización del amplificador 2 y sobre la tensión en los bornes del bloque 10. A la vista de los tiempos de respuesta del bloque 10 y del amplificador de potencia 2, como se verá en lo que sigue, el bloque 10 responde primero a la referencia Vcont (el bloque 10 es más rápido y Vatt evoluciona en primer lugar), y después el amplificador 2 responde a la referencia (con una respuesta más lenta; por consiguiente, Vdet evoluciona en segundo lugar). La respuesta Vpe evoluciona, por consiguiente, con un tiempo de respuesta primero por el efecto de Vatt y después por el efecto acumulado de Vdet+Vatt, esto hasta alcanzar Vref.

Como se ha explicado anteriormente, en la técnica anterior, sólo el bloque comparador 11 está dispuesto en el bucle para ajustar a la potencia deseada. Sin embargo, el bloque 11, en esta configuración de la técnica anterior, no está sujeto más que a la orden de la señal de salida Sout del amplificador de potencia. A la vista de la parte introductiva de la presente solicitud de patente, comprendiendo el amplificador de potencia elementos activos cuya respuesta en frecuencia y/o en el tiempo puede variar, se sigue que si la respuesta del amplificador de potencia no es suficientemente rápida, la señal que sale no va a activar con suficiente rapidez el bloque 11.

De acuerdo con la invención, esto se resuelve gracias a la célula R1C1, que tiene una función de transferencia de constante de tiempo

1/(1+jR1C1w)

adaptada para introducir una tensión suplementaria sobre el sumador 8 de manera que la tensión Vpe sea amplificada con mayor rapidez e independientemente de los elementos activos del amplificador 2. Para ser eficaz, el tiempo de respuesta de impulsión de la célula de filtro constituida de R1 y C1 debe ser inferior al tiempo de respuesta del amplificador de potencia.

De esta manera, la tensión Vcont en la salida del comparador 11 es igualmente amplificada con relación a una tensión Vdet sin la tensión Vatt, lo que influye sobre el amplificador de potencia para dar salida a una señal Sout de potencia incrementada amplificada de manera mayor que si la célula R1C1 fuese inexistente.

La figura 2 ilustra el interés de tal montaje. Se ilustra en ella la evolución de las tres tensiones Vdet, Vatt y Vpe durante la fase de desencadenamiento de la emisión de una señal de entrada del amplificador de potencia hasta el régimen estacionario. Se ilustra así una primera curva 16 de evolución de la tensión Vdet detectada en la salida del amplificador de potencia. Una segunda curva 17 de evolución de la tensión Vatt de la célula R1C1 se ilustra creciente de manera más reactiva temporalmente con relación a la curva 16. De esta manera, la tensión Vpe, curva 18, que es la suma de las dos últimas tensiones, se incrementa mucho más rápidamente que sin la tensión Vatt. Esto es debido a que se añade la célula R1C1 y se comprende por la nueva función de transferencia del conjunto, que puede escribirse:

Vpe = Vdet+Vatt = [Hdet.Hpa+1 /(1+jR1C1w)].Vcont

Se ha de entender que la invención no está limitada a los modos de realización descritos anteriormente. Así, en lugar o además del circuito R1C1 integrador, se puede colocar un puente de resistencias. El dispositivo 1 está particularmente adaptado para ser integrado en un aparato numérico que pertenece al grupo [teléfono móvil; asistente numérico personal; ordenador portátil].

Claims (5)

1. Dispositivo (1) de emisión de señales de radiofrecuencia que comprende medios de amplificación (2) de potencia destinados a amplificar la potencia de una señal (Sin) de radiofrecuencia recibida en una entrada de los citados medios de amplificación (2), medios de control (11) de la ganancia de los citados medios de amplificación (2) que suministran una señal de control (Vcont) en una entrada (5) de control de una tensión de polarización de los citados medios de amplificación (2) de potencia para regular la citada ganancia, de manera que la potencia de la señal de salida (Sout) de los citados medios de amplificación (2) de potencia tiende hacia un valor nominal deseado (Vref), operando los citados medios de control (11) comparando una señal de mando (Vpe) obtenida a partir de una señal de medición (Vdet) de la potencia de salida de los citados medios de amplificación con el citado valor nominal deseado (Vref) para suministrar la citada señal de control (Vcont) destinada a controlar la evolución de la ganancia de los medios de amplificación, caracterizado porque el citado dispositivo comprende además:

- medios de ajuste (10) que reciben en la entrada la citada señal de control (Vcont) y que suministran una señal de ajuste (Vatt), y

- un sumador (8) para suministrar la citada señal de mando (Vpe) que resulta de la suma de la señal de medición (Vdet) y de la señal de ajuste (Vatt),

estando los citados medios de ajuste (10) concebidos para tener un tiempo de respuesta inferior al tiempo de respuesta de los citados medios de amplificación (2) de potencia de manera que la citada señal de mando (Vpe) sea apta para activar más rápidamente los citados medios de control (11).

2. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque los medios de ajuste (10) no comprenden más que elementos pasivos.

3. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque los medios de ajuste (10) comprenden un puente de resistencias.

4. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque los medios de ajuste (10) comprenden un circuito RC integrador.

5. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque está integrado en un aparato numérico que pertenece al grupo [teléfono móvil; asistente numérico personal; ordenador portátil].