Conjugador de fase EER para sistemas retrodirectivos

A simple retrodirective solution based on a heterodyne technique, without requiring a complex local oscillator (LO) distribution network, is presented in this paper. The system employs the TM20 mode of an orthogonal dual-feed square patch to receive a spatially distributed LO, containing the amplitude and phase components of the spectrally efficient wireless modulation format to be automatically retransmitted back to the interrogation position. The core of this solution is a phase conjugator, which employs the Envelope Elimination and Restoration (EER) principle, taking advantage oh the conversion gain modulation capability of drain-controlled active gate mixers. I. INTRODUCCIÓN Las agrupaciones retrodirectivas de antenas constituyen una solución prometedora para aplicaciones inalámbricas de bajo coste que precisan de una alta velocidad de respuesta, frente a los estructuralmente complejos y energéticamente ineficientes sistemas adaptativos, basados en engorrosos algoritmos de procesado digital de señales. En la solución heterodina propuesta por Pon en [1], la condición requerida para obtener un comportamiento retrodirectivo (la conjugación de fase), se logra seleccionado el producto más bajo de banda lateral resultante de la mezcla de la señal de interrogación con un oscilador local (OL) sintonizado al doble de su frecuencia. A pesar de las ventajas y la simplicidad que brinda esta técnica, su aplicación en los modernos sistemas inalámbricos aún es limitada, principalmente debido a los rigurosos requerimientos en términos de linealidad que presentan los modernos formatos de modulación multinivel y multiportadora, los cuales deben atravesar un proceso de conjugación de fase que es, intrínsecamente, no lineal. En varios trabajos se han tratado estos problemas. Por ejemplo, en [2] el mezclador conjugador de fase es simplemente sustituido por un detector de ángulo de arribo y un desfasador, mientras que en [3] se sugiere un sistema de modulación IQ modificado usando PLLs. En este trabajo se propone una solución similar a la presentada por los autores en [4], pero haciendo uso también del modo TM20 de una antena parche cuadrada, acoplada por dos ranuras ortogonales, con el objetivo de recibir una señal de OL espacialmente distribuida, que contiene la información de amplitud y fase de un formato de modulación espectralmente eficiente. Esta señal sería reenviada posteriormente en la dirección de interrogación. II. DESCRIPCIÓN GENERAL DEL SISTEMA En la Fig.1 se muestra un diagrama del sistema sugerido, integrando en su estructura el transpondedor propuesto. La señal de interrogación a 960 MHz con polarización vertical (PV) es recibida gracias al modo TM10 de cada parche alimentado ortogonalmente. La señal de OL a 1920 MHz es espacialmente distribuida con la misma polarización desde el foco del array, siendo en este caso recibida usando el modo TM20. Un diplexor permite separar ambas señales a puertos físicamente aislados. Inicialmente, un retardo adecuado es introducido entre los elementos (LO), como en una estructura reflectarray clásica [6]. Posteriormente, mientras se recibe la señal de interrogación a través del puerto INT, se le aplica una técnica de eliminación y restauración de envolvente (EER) [5] a la señal de OL. En [4], los autores demuestran la capacidad de modulación que presentan los mezcladores activos por puerta, con una ganancia de conversión muy lineal. Esto hace posible la recombinación de la envolvente compleja en los mezcladores. La señal de respuesta es retransmitida por el puerto RESP (modo TM10), usando polarización horizontal (PH) e incorporando la modulación digital deseada. Fig. 1. Diagrama del sistema retrodirectivo propuesto III. CONJUGADOR DE FASE EER En la Fig.2, se puede observar el núcleo del conjugador de fase propuesto: el mezclador activo por puerta. En la fotografía, los puertos correspondientes a las diferentes señales han sido marcados para que puedan ser identificados con claridad.