FR2930088A1 - Dispositif de controle d'une chaine d'amplification en puissance, fonctionnant notamment dans le domaine des hyperfrequences - Google Patents

Abstract

L'invention vise un dispositif de contrôle (DIS) d'une chaîne d'amplification en puissance (HPA), ledit dispositif de contrôle (DIS) comprend un composant actif (AMOP) dont le point de polarisation est fonction de la valeur de la puissance qu'il reçoit en entrée, et qui est configuré de façon à délivrer audit amplificateur de puissance (HPA), une puissance d'entrée ayant une valeur inférieure à un seuil critique.

Description

DISPOSITIF DE CONTROLE D'UNE CHAINE D'AMPLIFICATION EN PUISSANCE, FONCTIONNANT NOTAMMENT DANS LE DOMAINE DES HYPERFREQUENCES.

L'invention porte sur la protection de composants de puissance sensibles aux phénomènes de surcompression au sein des chaînes d'amplification de puissance. Les composants de puissance concernés sont les de puissance utilisés dans le domaine des hyperfréquences large bande (classe 1 GHz-20GHz). L'injection de signaux de type hyperfréquence à une forte puissance est susceptible de mettre ces composants en surcompression, ce qui peut leur être dommageable. Le risque encouru est la casse de ces derniers, entraînant des coûts de réparation élevés.

De façon à éviter ces casses, on utilise généralement un moyen de limitation (diode, ...) en entrée de des composants sensibles à la surcompression, de façon que la puissance d'entrée de dépasse par un certain seuil, au-dessus duquel ils risquent de se détériorer. Les moyens de limitation couramment utilisés sont des circuits passifs qui entrainent une diminution du gain bas-niveau de la chaîne d'amplification. Un but de l'invention est notamment de proposer une solution à ces problèmes. Selon un aspect, il est proposé un dispositif de contrôle d'une chaîne d'amplification en puissance.

Selon une caractéristique générale de cet aspect, le dispositif comprend un composant actif dont le point de polarisation est fonction de la valeur de la puissance qu'il reçoit en entrée, et qui est configuré de façon à délivrer audit amplificateur de puissance, une puissance d'entrée ayant une valeur inférieure à un seuil critique.

En d'autres termes, la puissance de sortie du dispositif de contrôle délivrée en entrée de l'amplificateur de puissance est bridée, de façon que le seuil critique de celui-ci ne soit pas atteint. Un dispositif de contrôle selon cet aspect, a pour avantage de ne pas atténuer la puissance des signaux transmis à l'amplificateur de puissance, en raison de l'incorporation d'un composant actif. Le dispositif de contrôle est par ailleurs simple à réaliser, peu encombrant et fiable. Selon un mode de réalisation, ledit composant actif est un amplificateur de moyenne puissance (autrement dit un amplificateur de moyenne puissance de classe AB) couplé en amont de la chaîne d'amplification en puissance, comprenant une entrée alimentée par une tension d'alimentation délivrée par une borne d'alimentation, ledit dispositif de contrôle comprenant en outre un élément résistif connecté entre la borne d'alimentation et ladite entrée de amplificateur de moyenne puissance.

Par exemple, ledit amplificateur de moyenne puissance peut comprendre un transistor de type à effet de champ. De préférence, la valeur de l'élément résistif est fonction du seuil critique. Selon un mode de réalisation, la chaîne d'amplification en 20 puissance peut être apte à amplifier des signaux dont la fréquence appartient au domaine des hyperfréquences. Selon un autre aspect, il est proposé un circuit électronique comprenant une chaîne d'amplification en puissance dont le point de polarisation est fonction de la valeur de la puissance reçue en entrée. 25 Selon une caractéristique de cet aspect, le circuit incorpore un dispositif de contrôle de la chaîne d'amplification en puissance tel que décrit ci-avant. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée d'un mode de réalisation de l'invention 30 nullement limitatif, et des dessins annexés sur lesquels : la figure 1 représente un circuit électronique incorporant un dispositif de contrôle d'une chaîne d'amplification en puissance selon l'invention, et la figure 2 représente plus en détail un mode de réalisation du 5 dispositif de contrôle. On se réfère à la figure 1. Celle-ci illustre un circuit CIR incorporant un dispositif de contrôle DIS d'une chaîne d'amplification en puissance, ici un amplificateur de puissance (High Power Amplifier en langue anglaise), référencé HPA. En amont du dispositif de contrôle DIS, est couplée une 10 première portion de circuit CIR1 et en sortie de l'amplificateur de puissance HPA est couplée une deuxième portion de circuit CIR2. L'amplificateur HPA est relié d'une part à une borne d'alimentation délivrant une tension d'alimentation VdHPA et d'autre part à une tension de référence VgHPA• L'amplificateur de puissance HPA est commandé par un 15 courant de commande idHpA. L'amplificateur de puissance HPA comprend une borne d'entrée EN couplée à la sortie d'un autre amplificateur de type de moyenne puissance, référencé AMOP. L'amplificateur de moyenne puissance AMOP est ici de classe AB, 20 impliquant que son point de polarisation (couple tension, courant) dépend de la puissance reçue en entrée. II est relié d'une part à une borne d'alimentation délivrant une tension d'alimentation V+ et d'autre part à une tension de référence VgAMOP• L'amplificateur de moyenne puissance AMOP est commandé par un courant de commande idAMop dépendant de la tension 25 VgAMOP. ILe dispositif de contrôle DIS est configuré de façon que la puissance qu'il délivre sur la borne d'entrée EN de l'amplificateur de puissance HPA ne dépasse par un seuil critique pouvant entraîner sa détérioration. Plus précisément, la valeur de la résistance R est choisie de façon à diminuer de 30 façon plus dynamique la valeur de la tension VdAMOP sur l'entrée ENAMOP de l'amplificateur de moyenne puissance AMOP.

On se réfère à présent à la figure 2 qui illustre plus précisément un mode de réalisation de l'amplificateur de moyenne puissance AMOP, jouant de rôle de module d'anti-sursaturation vis-à-vis de l'amplificateur HPA. Dans cet exemple (très simplifié), celuiùci est formé à l'aide d'un transistor à effet de champ dit JFET ( Junction Field Effect en langue anglaise), dont la grilleä la source et le drain sont respectivement référencés G, S et D. La puissance délivrée en sortie de l'amplificateur de moyenne puissance AMOP est fonction de la tension de drain VD du transistor. La valeur de la tension de drain VD est fonction de la valeur du courant de drain idAMop.

Grâce au phénomène d'auto-polarisation se produisant lorsque la puissance d'entrée d'un signal hyperfréquence SE est suffisante, la tension de grille (ici VgAMOP) évolue de telle manière que le courant IdAMop augmente. Par conséquent, en insérant un moyen résistif (ici une résistance R) en amont du drain D, on diminue la valeur de la tension de drain (ici VdAMOP) et donc la valeur de la puissance délivrée en entrée de l'amplificateur HPA. La valeur de la résistance R est ajustée en fonction de la puissance maximum qu'on souhaite ne pas dépasser en entrée de l'amplificateur HPA. Par exemple, pour une valeur de tension d'alimentation V+ égale à 5V, une puissance maximale en entrée de l'amplificateur de puissance HPA peut être bridée à 17dBm. Pour ce faire, le courant IdAMop en régime statique est réglé à 50mA en ajustant la tension VgAMOP. La valeur de la résistance R est de 300. La tension VdAMOP vaut alors 3.5V. Cette tension permet de limiter la puissance de saturation en sortie du driver à 17dBm sans diminuer le gain bas niveau (12 dB dans cette application). Lorsque la puissance du signal hyperfréquence augmente anorrnalement à l'entrée de l'amplificateur de puissance AMOP, la tension VdAMOP chute ce qui permet de protéger également l'amplificateur de moyenne puissance AMOP, ce dernier étant alors sous-alimenté.

Quand la puissance hyperfréquence à l'entrée de l'amplificateur de moyenne puissance AMOP retrouve son niveau nominal, le phénomène d'auto-polarisation disparaît. Le courant IdAMOP et la tension VdAMOP retrouvent également leurs valeurs nominales. La chaîne d'amplification de puissance trouve alors ses performances optimales.

Claims (6)

1. REVENDICATIONS1. Dispositif de contrôle (DIS) d'une chaîne d'amplification en puissance (HPA), ledit dispositif de contrôle (DIS) étant caractérisé par le fait qu'il comprend un composant actif (AMOP) dont le point de polarisation est fonction de la valeur de la puissance qu'il reçoit en entrée, et qui est configuré de façon à délivrer audit amplificateur de puissance (HPA), une puissance d'entrée ayant une valeur inférieure à un seuil critique.
2. 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel ledit composant actif (AMOP) est un amplificateur de moyenne puissance (AMOP) couplé en amont de la chaîne d'amplification en puissance (HPA), comprenant une entrée (ENAMOP) alimentée par une tension d'alimentation (V+) délivrée par une borne d'alimentation, ledit dispositif de contrôle (DIS) comprenant en outre un élément résistif (R) connecté entre la borne d'alimentation et ladite entrée de amplificateur de moyenne puissance (AMOP).
3. 3. Dispositif selon la revendication précédente dans lequel ledit amplificateur de moyenne puissance (AMOP) comprend un transistor de type à effet de champ.
4. 4. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 3, dans lequel la 20 valeur de l'élément résistif (R) est fonction du seuil critique.
5. 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la chaîne d'amplification en puissance (HPA) est apte à amplifier des signaux dont la fréquence appartient au domaine des hyperfréquences.
6. 6. Circuit électronique (CIR) comprenant une chaîne 25 d'amplification en puissance (HPA) dont le point de polarisation est fonction de la valeur de la puissance reçue en entrée, caractérisé par le fait qu'il incorpore un dispositif de contrôle (DIS) de la chaîne d'amplification en puissance selon l'une des revendications précédentes. 30