An UHF reflection coefficient measurement block based on injection locking and quadrature amplitude demodulation

Abstract

Nos sistemas de comunicação modernos, a mobilidade e portabilidade dos dispositivos são uma tendência. Para fins médicos, ha ainda dispositivos implantados que se comunicam através de uma interface de radiofreqüência (RF). Todos esses dispositivos fazem uso de antenas, cuja impedância de entrada varia com a proximidade de outros objetos, tais como a cabeça do usuário. Esta variação pode ser problemática para o amplificador de potencia, o qual e parte fundamental na interface de radiofreqüência. Por isso, e de grande interesse para a indústria encontrar possibilidades para a proteção dos amplificadores de potencia de RF contra a variação de impedância de carga. Uma abordagem possível para proteger o amplificador de potencia e feita utilizando um sistema automático de adaptação de impedâncias, o qual ajusta dinamicamente a rede de adaptação entre o amplificador de potencia e a antena, de acordo com a variação de impedância. Para ajustar a rede de adaptação corretamente, e importante obter informações acerca da impedância de entrada da antena. Uma boa maneira de fazer isso e através da medição do coeficiente de reflexão da carga do amplificador de potencia. Existe na literatura diferentes maneiras de medir componentes do coeficiente de reflexão da carga ou medir o coeficiente total na forma polar usando detectores com diodos. Para esse método, geralmente, faz-se necessário o uso de técnicas de linearização, especialmente quando o sistema esta submetido a fortes variações na potencia de entrada, como se pode esperar no caminho da transmissão. Este trabalho explora a utilização de uma combinação da técnica do injection locking e da demodulação em quadratura para superar este problema. Um sistema completo de medição do coeficiente de reflexão foi projetado, avaliado por meio de simulações com o softwareKeysight ADS (Advanced Design System) e, em seguida, implementado. Medições em uma placa de circuito impresso mostram as funções básicas do sistema, enquanto que ao mesmo tempo, abrem caminho para um futuro projeto em circuito integrado. Um erro absoluto médio de 0,044 a 30 dBm e 0,024 em níveis mais baixos de potencia (11 dBm, 18 dBm, 24 dBm) foi encontrado nas simulações de computador. Nas medições, um erro absoluto médio de 0,146 e um erro absoluto máximo de 0,28 foi obtido.