Brevet FR2792473A1 — publié le 20001020

SYSTEME ET PROCEDE PERMETTANT UNE COMMANDE PRECISE DE GAIN D'AMPLIFICATEUR RF PAR RAPPORT A LA TEMPERATURE La présente invention se rapporte d'une façon générale à des systèmes et des procédés de commande de gain d'amplificateur, et plus particulièrement, à des systèmes et des procédés destinés à commander avec précision le gain d'une chaîne d'amplificateurs RF par rapport à la température. Des principes destinés à permettre une commande de gain par rapport à la température d'amplificateurs et de dispositifs de linéarisation de canaux RF ont utilisé jusqu'ici des procédés de compensation par thermistance relativement complexes, qui nécessitent une habilité spéciale de réglage, et ont eu des difficultés à satisfaire des spécifications de performances rigoureuses. C'est un but de la présente invention de réaliser des systèmes et des procédés améliorés destinés à commander avec précision le gain d'une chaîne d'amplificateurs RF par rapport à la température. - La présente invention réalise des systèmes et des procédés qui commandent avec précision le gain d'un amplificateur RF, tel qu'un amplificateur de canal RF, par exemple, par rapport à des températures variables. Les systèmes et les procédés surveillent la température de l'amplificateur RF et commandent avec précision le courant de diode dans des diodes PIN en vue de commander avec précision le gain de l'amplificateur RF. Un exemple de système comprend un circuit de porteuse RF qui comprend l'amplificateur de porteuse RF et la pluralité de diodes PIN. Un circuit d'interface 20 comprend un amplificateur opérationnel de commande de courant qui fournit en sortie un courant en vue de commander la valeur d'atténuation fournie par les diodes PIN et un amplificateur opérationnel de capteur de 2 2792473 température qui régule l'amplificateur opérationnel de commande de courant en vue de fournir en sortie la même intensité de courant pour des températures de fonctionnement variables. Un circuit de commande de gain RF comprend un convertisseur numérique-analogique qui génère une tension précise qui est convertie en un courant précis en vue de commander avec précision le gain de l'amplificateur de porteuse RF, un circuit qui génère une tension de référence destinée au convertisseur numérique-analogique, qui varie en fonction de la tension de sortie produite par l'amplificateur opérationnel de capteur de température, et un circuit qui ajuste la valeur d'atténuation fournie par les diodes PIN. Un exemple de procédé destiné à commander avec précision le gain d'un amplificateur RF par rapport à la température comprend les étapes suivantes. La température de fonctionnement de l'amplificateur RF est détectée. Une tension de référence est générée en réponse à une tension de sortie correspondant à la température de fonctionnement détectée. Une tension précise est générée en réponse à la tension de référence. La tension précise est-convertie en un courant précis. Le courant précis est appliqué à l'amplificateur RF en vue de commander le gain de celui-ci. La présente invention a pour objet un système commandant avec précision le gain d'un amplificateur RF par rapport à la température comprenant: un circuit de porteuse RF comprenant l'amplificateur de porteuse RF et un atténuateur à diodes PIN comportant une pluralité de diodes PIN, un circuit d'interface comprenant un amplificateur opérationnel de commande de courant qui fournit en sortie un courant en vue de commander la valeur de l'atténuation fournie par les diodes PIN et un amplificateur de capteur de température qui régule l'amplificateur opérationnel de commande de courant en vue de fournir en sortie la même intensité de courant 3 2792473 pour toutes les températures de fonctionnement variables, et un circuit de commande de gain RF comprenant un convertisseur numérique-analogique, un circuit relié entre le convertisseur numérique-analogique et l'amplificateur opérationnel de commande de courant et l'amplificateur opérationnel de capteur de température, qui ajuste la valeur d'atténuation fournie par les diodes PIN, qui génère une tension de référence destinée au convertisseur numérique-analogique, qui varie en fonction de la tension de sortie produite par l'amplificateur opérationnel de capteur de température, et dans lequel le convertisseur numérique-analogique génère une tension précise qui est convertie en un courant précis par l'amplificateur opérationnel de commande de courant en vue de commander avec précision le gain de l'amplificateur de porteuse RF. De façon avantageuse, le circuit d'interface comprend en outre un amplificateur opérationnel de commande de courant comprenant une diode de commande de courant qui fournit en sortie une intensité de courant souhaitée en vue de commander la valeur de l'atténuation fournie par les diodes PIN et un amplificateur opérationnel de capteur de courant comprenant une diode de commande de capteur de température qui amène l'amplificateur opérationnel de commande de courant à fournir en sortie la même intensité de courant pour toutes les températures de fonctionnement variables, et la diode de commande de courant, la diode de commande de capteur de température et les diodes PIN sont disposées très près les unes des autres de sorte qu'elles subissent pratiquement la même température. De préférence, l'amplificateur opérationnel de commande de courant comprend une diode de commande de courant qui commande l'intensité de courant fournie en sortie par l'amplificateur opérationnel de commande de courant par rapport aux températures variables. De façon préférée, l'amplificateur opérationnel de capteur de température comprend une diode de commande de capteur de température qui amène l'amplificateur opérationnel de commande de courant à fournir en sortie la même intensité de courant pour des températures de fonctionnement variables. Plus particulièrement le circuit dans le circuit de commande de gain RF comprend: des premier, second, et troisième amplificateurs opérationnels de commande reliés à l'amplificateur opérationnel de commande de courant et à l'amplificateur opérationnel de capteur de température, le second amplificateur opérationnel de commande comprenant des première et seconde résistances afin d'ajuster la valeur d'atténuation fournie par les diodes PIN, et le troisième amplificateur opérationnel de commande 34 comprenant des troisième et quatrième résistances qui génèrent une tension de référence destinée au convertisseur numérique- analogique qui varie en fonction de la tension de sortie produite par l'amplificateur opérationnel de capteur de température. La présente invention réalise également un procédé destiné à commander avec précision le gain d'un amplificateur RF par rapport à la température comprenant les étapes consistant à détecter la température de fonctionnement de l'amplificateur RF, à générer une tension de référence en réponse à une tension de sortie correspondant à la température de fonctionnement détectée, à générer une tension précise en réponse à la tension de référence, à convertir la tension précise en un courant précis, et à appliquer le courant précis à l'amplificateur RF en vue de commander le gain de celui- ci. De façon préférée, l'étape de détection comprend la détection de la température de fonctionnement de l'amplificateur RF en utilisant un circuit de détection de température comprenant l'amplificateur opérationnel de capteur de température et la diode de commande de capteur de température. De façon avantageuse, l'étape de génération de tension de référence comprend la génération d'une tension de référence en réponse à une tension de sortie générée par le circuit de détection de température. De préférence, l'étape de génération de tension précise comprend la génération 43 d'une tension précise en utilisant un convertisseur N/A en réponse à la tension de référence. Plus particulièrement, l'étape de conversion comprend la conversion de la tension précise en un courant précis en utilisant un amplificateur opérationnel de commande de courant. De façon préférée, l'étape d'application comprend l'application du courant précis à une pluralité de diodes PIN d'un circuit de commande de gain relié à l'amplificateur RF en vue de commander l'atténuation fournie par les diodes PIN et de commander le gain de l'amplificateur RF. Les diverses caractéristiques et divers avantages de la présente invention peuvent être plus facilement compris en faisant référence à la description détaillée suivante prise conjointement aux figures des dessins annexés, dans lesquelles des références numériques identiques désignent des éléments structurels identiques, et dans lesquelles: La figure 1 illustre un exemple de système, conformément aux principes de la présente invention, afin de commander avec précision le gain d'un amplificateur RF par rapport à la température, et La figure 2 illustre un exemple de procédé, conformément aux principes de la présente invention. En se référant aux figures des dessins, la figure 1 illustre un exemple de système 10, conformément aux principes de la présente invention, destiné à permettre 6 2792473 une commande de gain précise d'un amplificateur de porteuse RF 12 par rapport à la température. Des détails de la conception du système 10 devront être évidents en soi d'après un examen de la figure 1, et donc le circuit représenté sur la figure 1 ne sera pas décrit en détail. Un circuit de porteuse RF 11 comprend l'amplificateur de porteuse RF 12 qui comprend des amplificateurs de porteuse à circuit intégré hyperfréquence monolithique (MMIC) RF d'entrée et de sortie 12a, 12b et un atténuateur à diodes PIN 14 relié entre les amplificateurs de porteuse MMIC RF d'entrée et de sortie 12a, 12b. L'atténuateur à diodes PIN 14 est utilisé en vue de commander le gain RF de l'amplificateur de porteuse RF 12. L'atténuateur à diodes PIN 14 contient une pluralité de diodes PIN 15. Afin de commander la valeur d'atténuation fournie par les diodes PIN 15, elles sont reliées à un amplificateur opérationnel de commande de courant 21 qui fait partie d'un circuit d'interface 20. L'amplificateur opérationnel de commande de courant 21 fournit l'intensité nécessaire de courant en vue de commander l'atténuation fournie par les diodes PIN 15. Le courant fourni par les diodes PIN 15 est non linéaire par rapport à la tension de commande fournie par l'amplificateur opérationnel de commande de courant 21. En outre, la quantité de non-linéarité varie en fonction de la température. L'amplificateur opérationnel de commande de courant 21 fournit en sortie une tension de commande qui est convertie en un courant en vue de commander les diodes PIN 15. La tension de commande doit être commandée de sorte qu'elle permette de fournir la même intensité de courant pour toutes les températures de fonctionnement variables. L'amplificateur opérationnel de commande de courant 21 comprend une diode de commande de courant (D1) 22 dans une boucle de contre réaction qui remplit cette fonction. 7 2792473 Le circuit d'interface 20 comprend un amplificateur opérationnel de capteur de température 23 qui comprend une diode de capteur de température (D2) 24. La diode de capteur de température (D2) 24 est un capteur de température qui fait varier la tension de sortie de l'amplificateur opérationnel 23 selon la température de la diode de capteur de température (D2) 24. La diode de commande de courant (Dl) 22 et la diode de capteur de température (D2) 24 dans le circuit d'interface 20, et les diodes PIN 15 dans le circuit de porteuse RF 11 sont physiquement conditionnées très près les unes des autres. Par conséquent les températures subies par les diodes 22, 24 et les diodes PIN 15 sont presque exactement les mêmes. Pour cette raison, les températures des diodes PIN 15 sont surveillées par la diode de capteur de température (D2) 24. Un circuit de commande de gain RF 30 est réalisé, lequel comprend un convertisseur numérique-analogique (N/A) 31, des premier, second et troisième amplificateurs opérationnels de commande 32, 33, 34 qui sont reliés au convertisseur N/A 31, à l'amplificateur opérationnel de commande de courant 21 et à l'amplificateur opérationnel de capteur de température 23 de la manière indiquée sur la figure 1. Le second amplificateur opérationnel de commande 33 comporte des première et seconde résistances (Ri, R2) 35, 36 qui sont utilisées en vue d'ajuster la valeur d'atténuation fournie par les diodes PIN 15 de manière à compenser le gain des amplificateurs de porteuse RF 12a, 12b vis-à-vis des variations de température. Le convertisseur N/A 31 comporte une pluralité de signaux d'entrée de commande numérique (BITS 1 à 4) qui génèrent une tension en échelon de façon à faire varier en échelon le gain de l'amplificateur de porteuse RF 12. Le troisième amplificateur opérationnel de commande 34 comprend des troisième et quatrième résistances (R3, 8 2792473 R4) 37, 38 qui sont utilisées en vue de générer une tension de référence destinée au convertisseur N/A 31. La tension de référence varie en fonction de la tension de sortie produite par l'amplificateur opérationnel de capteur de température 23. Le convertisseur N/A 31 génère une tension précise qui est convertie en un courant précis par l'amplificateur opérationnel de commande de courant 21 en vue de commander avec précision le gain de l'amplificateur de porteuse RF 12. En se référant à présent à la figure 2, elle illustre un exemple de procédé 40, conformément aux principes de la présente invention. L'exemple de procédé commande avec précision le gain d'un amplificateur RF 12 par rapport à la température, lequel amplificateur RF 12 comprend un circuit de commande de gain comprenant une pluralité de diodes PIN 15. L'exemple de procédé 40 comprend les étapes suivantes. La température de fonctionnement de l'amplificateur RF 12 est détectée en 41 en utilisant un circuit de détection de température comprenant l'amplificateur opérationnel de capteur de température 23 et la diode de capteur de température (D2) 24. Une tension de référence est générée en 42, en réponse à une tension de sortie générée par le circuit de détection de température. Une tension précise est générée en 43 par le convertisseur N/A 31 en réponse à la tension de référence. La tension précise est convertie en 44 en un courant précis par l'amplificateur opérationnel de commande de courant 21. Le courant précis est appliqué en 45 à une pluralité de diodes PIN 15 du circuit de commande de gain en vue de commander l'atténuation fournie par celles-ci. Ainsi, des systèmes et procédés destinés à permettre une commande de gain précise d'un amplificateur RF par rapport à la température ont été décrits. Il doit être compris que les modes de réalisation décrits sont simplement illustratifs de certains des nombreux modes de 9 2792473 réalisation spécifiques qui représentent des applications des principes de la présente invention. Evidemment, de nombreux autres agencements peuvent être facilement imaginés par l'homme de l'art sans s'écarter de la portée5 de l'invention. 2792473 REVENDICATIONS 1. Système commandant avec précision le gain d'un amplificateur RF par rapport à la température comprenant : un circuit de porteuse RF (11) comprenant l'amplificateur de porteuse RF (12) et un atténuateur à diodes PIN (14) comportant une pluralité de diodes PIN , un circuit d'interface (20) comprenant un amplificateur opérationnel de commande de courant (22) qui fournit en sortie un courant en vue de commander la valeur d'atténuation fournie par les diodes PIN (15) et un amplificateur opérationnel de capteur de température (23) qui régule l'amplificateur opérationnel de commande de courant (22) en vue de fournir en sortie la même intensité de courant pour des températures de fonctionnement variables, et un circuit de commande de gain RF (30) comprenant un convertisseur numérique-analogique, un circuit relié entre le convertisseur numérique-analogique (31), l'amplificateur opérationnel de commande de courant (21) et l'amplificateur opérationnel de capteur de température (23), qui ajuste la valeur de l'atténuation fournie par les diodes PIN (15), qui génère une tension de référence destinée au convertisseur numérique-analogique (31) qui varie en fonction de la tension de sortie produite par l'amplificateur opérationnel de capteur de température (23), et dans lequel le convertisseur numérique- analogique (31) génère une tension précise qui est convertie en un courant précis par l'amplificateur opérationnel de commande de courant (21) en vue de commander avec précision le gain de l'amplificateur de porteuse RF (12). l 2792473 2. Système selon la revendication 1, dans lequel le circuit d'interface (20) comprend en outre un amplificateur opérationnel de commande de courant (21) comprenant une diode de commande de courant (22) qui fournit en sortie une intensité de courant souhaitée en vue de commander la valeur de l'atténuation fournie par les diodes PIN (15) et un amplificateur opérationnel de capteur de température (23) comprenant une diode de commande de capteur de température (24) qui amène l'amplificateur opérationnel de commande de courant (21) à fournir en sortie la même intensité de courant pour des températures de fonctionnement variables, et dans lequel la diode de commande de courant (22), la diode de commande de capteur de température (24) et les diodes PIN (15) sont disposées très près les unes des autres de sorte qu'elles subissent pratiquement la même température. 3. Système selon la revendication 1, dans lequel l'amplificateur opérationnel de commande de courant (21) comprend une diode de commande de courant (22) qui commande l'intensité de courant fournie en sortie par l'amplificateur opérationnel de commande de courant (21) par rapport aux températures variables. 4. Système selon la revendication 1, dans lequel l'amplificateur opérationnel de capteur de température (23) comprend une diode de commande de capteur de température (24) qui amène l'amplificateur opérationnel de commande de courant (21) à fournir en sortie la même intensité de courant pour des températures de fonctionnement variables. 5. Système selon la revendication 1, dans lequel les circuits dans le circuit de commande de gain RF (30) comprennent: 12 2792473 des premier, second, et troisième amplificateurs opérationnels de commande (32), (33), (34) reliés à l'amplificateur opérationnel de commande de courant (21) et à l'amplificateur opérationnel de capteur de température (23), le second amplificateur opérationnel de commande (33) comprenant des première et seconde résistances (35), (36) afin d'ajuster la valeur de l'atténuation fournie par les diodes PIN (15), et le troisième amplificateur opérationnel de commande (34) comprend des troisième et quatrième résistances (37), (38) qui génèrent une tension de référence destinée au convertisseur numérique-analogique (31), qui varie en fonction de la tension de sortie produite par l'amplificateur opérationnel de capteur de température (23). 6. Système commandant avec précision le gain d'un amplificateur RF par rapport à la température comprenant : un circuit de porteuse RF comprenant l'amplificateur de porteuse RF et un atténuateur à diodes PIN comportant une pluralité de diodes PIN, un circuit d'interface comprenant un amplificateur opérationnel de commande de courant comprenant une diode de commande de courant qui fournit en sortie une intensité de courant souhaitée en vue de commander la quantité d'atténuation fournie par les diodes PIN et un amplificateur opérationnel de capteur de température comprenant une diode de capteur de température (D2) qui amène l'amplificateur opérationnel de commande de courant à fournir en sortie la même intensité de courant pour des températures de fonctionnement variables, dans lequel la diode de commande de courant, la diode de commande de capteur de température et les diodes 13 2792473 PIN sont disposées très près les unes des autres de sorte qu'elles subissent pratiquement la même température, et un circuit de commande de gain RF comprenant un convertisseur numérique-analogique, des premier, second et troisième amplificateurs opérationnels de commande, reliés à l'amplificateur opérationnel de commande de courant et à l'amplificateur opérationnel de capteur de température, le second amplificateur opérationnel de commande comprenant des première et seconde résistances afin d'ajuster la valeur d'atténuation fournie par les diodes PIN, le troisième amplificateur opérationnel de commande comportant des troisième et quatrième résistances qui génèrent une tension de référence destinée au convertisseur numérique-analogique qui varie en fonction de la tension de sortie produite par l'amplificateur opérationnel de capteur de température, et dans lequel le convertisseur numérique-analogique génère une tension précise qui est convertie en un courant précis par l'amplificateur opérationnel de commande de courant en vue de commander avec précision le gain de l'amplificateur de porteuse RF. 7. Procédé destiné à commander avec précision le gain d'un amplificateur RF par rapport à la température, comprenant les étapes consistant à: détecter (41) la température de fonctionnement de l'amplificateur RF, générer (42) une tension de référence en réponse à une tension de sortie correspondant à la température de fonctionnement détectée, générer (43) une tension précise en réponse à la tension de référence, convertir (44) la tension précise en un courant précis, et appliquer (45) le courant précis à l'amplificateur RF en vue de commander le gain de celui-ci. 14 2792473 8. Procédé selon la revendication 7 dans lequel l'étape de détection comprend la détection de la température de fonctionnement de l'amplificateur RF en utilisant un circuit de détection de température comprenant l'amplificateur opérationnel de capteur de température et la diode de commande de capteur de température. 9. Procédé selon la revendication 7, dans lequel l'étape de génération de tension de référence comprend la génération d'une tension de référence en réponse à une tension de sortie générée par le circuit de détection de température. 10. Procédé selon la revendication 7, dans lequel l'étape de génération de tension précise comprend la génération (43) d'une tension précise en utilisant un convertisseur N/A 31 en réponse à la tension de référence. - 11. Procédé selon la revendication 7, dans lequel l'étape de conversion comprend la conversion de la tension précise en un courant précis en utilisant un amplificateur opérationnel de commande de courant. 12. Procédé selon la revendication 7, dans lequel l'étape d'application comprend l'application du courant précis à une pluralité de diodes PIN d'un circuit de commande de gain relié à l'amplificateur RF en vue de commander l'atténuation fournie par les diodes PIN et de commander le gain de l'amplificateur RF.