<Desc/Clms Page number 1>
BESCHRIJVING behorende bij een UITVINDINGSOCTROOIAANVRAGE ten name van
DEVLOO, Frans, Victor voor : "Goifgeleider hoogfrequente convertor"
<Desc/Clms Page number 2>
Deze uitvinding betreft een hoogfrequente convertor, van het type dat een ingangsversterkertrap bevat, een golfgeleider hoogdoorlaatfilter, een lokale frequentie-oscillatortrap en eventueel een middenfrequente versterkerstrap.
De ontwikkeling van de telecommunicaties en in het bijzonder het opduiken van de direkte transmissiesatelieten heeft namelijk de enorme toename van ultrahoge frequentie-ontvangtoestellen en recenter van de hyperfrequente ontvangtoestellen voor gevolg had.
Deze vermenigvuldiging stelt het probleem van de interferenties die door de werking van de frequentieconvertortrappen van de veelvuldige ontvangers verwerkt worden, waarvan de lokale frequentie-oscillator, naast zijn nominale frequentie, talrijke harmonischen veroorzaakt, waarvan zekere hetzij rechtstreeks, hetzij door zweving, de naburige ontvangtoestellen kunnen storen.
Het probleem wordt bijzonder moeilijk met de direkte ontvangstsatelieten, die in de 10-12 GHz band werken en waarvan de ontvangers met een hoogfrequente convertor werken, die een lokale frequentie-oscillator voor de eerste menger bij ongeveer 10 GHz omvat. Als het lokale oscillatorsniveau voldoende is, zal hij zich voor het naburig station als een storingsapparaat gedragen. Daarnaast zal men geconfronteerd zijn met de intermodulatieprodukten van talrijke zenders die een draaggolf tussen 9,9 en 10, 1 GHz leveren.
Daar de nuttige signalen van uiterst zwak niveau zijn, is het van het allergrootste belang zo goed mogelijk de parasitaire straling van de lokale oscillator te vermijden, die namelijk het verblinden van een ontvanger voor gevolg zou kunnen hebben door zijn ingangstrap te oversturen.
<Desc/Clms Page number 3>
Bijgevolg bestaat een uitgesproken nood aan de opvatting van een hoogfrequente convertor die een maximale verzwakking van de spiegelfrequenties en van de lokale oscillatorfrequentie verzekert, al wordt de nuttige frequentieband zo weinig mogelijk verzwakt en een eenvoudige en een compacte opstelling van het geheel mogelijk maakt.
Tot dit doel bezit de hoogfrequente convertor volgens de uitvinding ingangsversterkerstrappen, een oscillator/menger en eventuele middenfrequentversterker op een dubbelzijdige print verwezenlijkt. waarvan de rugzijde een vol metalen vlak vormt, waarbij die trappen met een lineaire verdeling in opeenvolging opgesteld worden en een open metalen golfgeleider uit één stuk op voornoemde metalen rugzijde gesoldeerd. volgens de lineaire opstelling van de trappen, om zodoende een compact geheel te vormen.
In een bijzondere uitvoeringsvorm van de uitvinding, worden de verscheidene trappen als onderscheidene prints gerealiseerd waarvan het star aaneensluiten, minstens voor een deel door de golfgeleider, die op hun rugzijden gesoldeerd is, verzekerd is.
Andere details en bijzonderheden van de uitvinding zullen volgen uit de hierna volgende beschrijving, die enkel bij wijze van voorbeeld gegeven wordt, zonder beperking en met referentie naar de toegevoegde tekeningen.
Figuur 1 is een vereenvoudigd bovenaanzicht van de verscheidene elementen van een hoogfrequente convertor volgens de uitvinding.
Figuur 2 is een vereenvoudigd aanzicht in doorsnede volgens de lijn A-A van figuur 1 van de hoogfrequente convertor volgens de uitvinding.
In die figuren verwijzen dezelfde referenties naar analoge of identieke elementen.
De hoogfrequente convertor volgens de uitvinding, die op figuren 1 en 2 in zijn structuurelementen schematisch voorgesteld is, omvat een ingangsversterkerstrap, die op een print 7 gerealisserd is, een lokale frequentie-oscillatortrap en een menger op een print 12 gerealiseerd en een versterkerstrap van de resulterende middenfrequentie, die op een print 9 gerealiseerd is.
<Desc/Clms Page number 4>
De ingangsversterkerstrap 7 wordt aan de menger/oscillator 12 door middel van een golfgeleiderhoogdoorlaatfilter 2 gekoppeld, die als doel heeft de nuttige frequenties afkomstig van de ingangsversterker 7 met een minimale verzwakking door te laten en toch de spiegelfrequenties en de lokale oscillatorfrequentie maximaal te verzwakken.
Anders zouden ze de ingangsschakelingen bereiken, naar de zender gestraald worden en/of in de naburige ontvangers aanzienlijke storingen veroorzaken.
Het is immers moeilijk dergelijke parasitaire straling bij gebruikte frequenties, die tussen 10 en 12 GHz liggen in het geval van sateliettransmissies met direkte ontvangst bij voorbeeld te vermijden.
Om het nagestreefd resultaat te bekomen, worden in de convertor volgens de uitvinding, de prints 7,9 en 12 als dubbelzijdige prints gerealiseerd, waarvan de rugzijde een vol metalen vlak vormt, waarbij de overeenstemmende convertortrappen een lineaire verdeling in opeenvolging hebben. Op voornoemde metalen rugzijde wordt, volgens de uitvinding, een filtergolfgeleider gesoldeerd, die door een metalen doosvormig onderdeel 15 gevormd wordt (figuur 2). Dit onderdeel wordt bijvoorbeeld vanaf een passende metaalfolie bekomen, bij voorbeeld uit koper, die behoorlijk uitgesneden en opgevouwd wordt.
De loodrecht opgevouwde wanden aan de bodem van het doosje worden onderling gesoldeerd in hun ontmoetingszones en ze worden via hun vrije randen aan voornoemd metaal van de rugzijde gesoldeerd.
De golfgeleider 2 wordt als ingang aan de uitgang van de versterker 7 door middel van een koppelingselement 3 gekoppeld en, analoog, wordt hij als uitgang aan de ingang-van de menger/oscillatortrap 12 door middel van een koppelingselement 1 gekoppeld. Die koppelingselementen 3 en 1 doorlopen het substraat van de overeenstemmende print, zonder contact met het metaal van de rugzijde, die bij voorbeeld op deze plaats een cirkelvormig gat vertoont, waarvan de diameter groter is dan de afmeting van het betreffend koppelingselement.
Op analoge wijze wordt een golfgeleider 4, via dewelke het ontvangstsignaal aan de convertor toegevoegd wordt, aan de ingangsversterker 7 door een koppelingselement 5 dat het substraat doorloopt, gekoppeld. De ingangsversterker 7 wordt op zijn beurt aan het koppelingselement 3 via een golfgeleider 6, in"stripline"techniek gekoppeld,
<Desc/Clms Page number 5>
waarvan de wanden in de langsrichting 14 op geschikte massadelen van de versterkersprint 7 gesoldeerd zijn, die een efficiënte afscherming vormen en het geheel voor alle frequenties afschermen.
Referenties 8,10, 11 en 13 hebben betrekking op metalen onderdelen die een afscherming vormen tussen de verscheiden delen van de convertor.
In een zeer voordelige uitvoeringsvorm van de uitvinding, vormen de printen van de ingangsversterker 7, van de oscillator/menger 12 en van de middenfrequente versterker onderscheiden printplaatjes. Dit biedt voordelen voor de realisatie en laat ook nog toe voor elke print het meest geschikte substraat te kiezen zonder dat voor heel de convertor het substraat met de door één van de schakelingen de hoogst vereiste kwaliteit aangenomen mag worden. Aanzienlijke besparingen bij de fabricage kunnen bijgevolg via deze oplossing gemaakt worden.
In die uitvoeringsvorm met onderscheidene printplaatjes, vormt het doosvormig onderdeel 15 van de filtergolfgeleider dat van één stuk gemaakt is en op de rugzijde van de printen gesoldeerd, een verbindingselement dat een uitstekende stijfheid aan het geheel verzekert.
Uit de vorige beschrijving blijkt dat de realisatie van een hoogfrequente convertor volgens de uitvinding een uitstekende bescherming tegen de parasitaire stralingen verzekert, dankzij de continue metalisatie op de rugzijde van de printen, en meer in het bijzonder de constructie van de hoogdoorlaatfilter die een mechanisch en elektrisch geheel vormt met het metaal van de rugzijde, en het volledig gesloten geheel van de verschillende trappen.
De golfpijpfilter is zo mechanisch gedimensioneerd dat zijn karakteristiek zich gedraagt als een hoogdoorlaatfilter welke de nuttige frequenties in de doorlaatband met een minimum doorlaatverlies overdraagt, anderzijds de lokale oscillatorfrequentie en de spiegelfrequenties maximaal onderdrukt.
In een praktisch voorbeeld van realisatie van zo een convertor, heeft men bij de ingangsgolfgeleider een oscillator-
EMI5.1
stralingsvermogen van maximaal-80 dBm en een verzwakking van de spiegelfrequenties die de referentie met-80 dB overtreffen, vastgesteld. Dit vormt waarden die de beste waarden ruim overtreffen die met de vorige
<Desc/Clms Page number 6>
realisaties verkregen werden.
Het is wel te verstaan dat deze uitvinding geenszins beperkt is tot de hierboven beschreven uitvoeringsvormen en dat er heel wat veranderingen kunnen aangebracht worden zonder buiten het kader van dit octrooi te vallen.
<Desc / Clms Page number 1>
DESCRIPTION associated with an Invention Patent Application in the name of
DEVLOO, Frans, Victor for: "High-frequency converter guide"
<Desc / Clms Page number 2>
This invention relates to a high-frequency converter of the type containing an input amplifier stage, a waveguide high-pass filter, a local frequency oscillator stage, and optionally an intermediate frequency amplifier stage.
Indeed, the development of telecommunications and in particular the emergence of direct transmission satellites has resulted in the enormous increase in ultra-high frequency receivers and more recently in the hyper-frequency receivers.
This multiplication poses the problem of the interferences processed by the operation of the frequency converter stages of the multiple receivers, the local frequency oscillator of which, in addition to its nominal frequency, produces numerous harmonics, some of which, either directly or by floating, the neighboring receivers can disturb.
The problem becomes particularly difficult with the direct reception satellites, which operate in the 10-12 GHz band and whose receivers operate with a high-frequency converter, which includes a local frequency oscillator for the first mixer at about 10 GHz. If the local oscillator level is sufficient, it will behave like a disturbance device for the neighboring station. In addition, one will be confronted with the intermodulation products of numerous transmitters which supply a carrier between 9.9 and 10.1 GHz.
Since the useful signals are of an extremely weak level, it is of utmost importance to avoid as far as possible the parasitic radiation from the local oscillator, which could result in dazzling a receiver by overdriving its input stage.
<Desc / Clms Page number 3>
Consequently, there is a clear need for the conception of a high-frequency converter which ensures maximum attenuation of the mirror frequencies and of the local oscillator frequency, although the useful frequency band is attenuated as little as possible and allows a simple and compact arrangement of the whole.
For this purpose, the high-frequency converter according to the invention has input amplifier stages, an oscillator / mixer and any intermediate frequency amplifier realized on a double-sided board. the back of which forms a solid metal surface, said steps having a linear distribution arranged in succession and a single piece open metal waveguide soldered onto said metal back. according to the linear arrangement of the stairs, in order to form a compact whole.
In a particular embodiment of the invention, the various stages are realized as distinct prints, the rigid joining of which is ensured, at least in part, by the waveguide soldered on their back sides.
Other details and particularities of the invention will follow from the following description which is given by way of example only, without limitation and with reference to the accompanying drawings.
Figure 1 is a simplified plan view of the various elements of a high-frequency converter according to the invention.
Figure 2 is a simplified sectional view taken on the line A-A of Figure 1 of the high-frequency converter according to the invention.
In those figures, the same references refer to analogous or identical elements.
The high-frequency converter according to the invention, which is schematically represented in FIGS. 1 and 2 in its structural elements, comprises an input amplifier stage realized on a print 7, a local frequency oscillator stage and a mixer realized on a print 12 and an amplifier stage of the resulting center frequency, which is realized on a print 9.
<Desc / Clms Page number 4>
The input amplifier stage 7 is coupled to the mixer / oscillator 12 by means of a waveguide high-pass filter 2, the purpose of which is to transmit the useful frequencies from the input amplifier 7 with a minimum attenuation, while at the most attenuating the mirror frequencies and the local oscillator frequency.
Otherwise they would reach the input circuits, be beamed to the transmitter and / or cause significant interference in the neighboring receivers.
Indeed, it is difficult to avoid such parasitic radiation at frequencies used between 10 and 12 GHz in the case of satellite transmissions with direct reception, for example.
In order to achieve the desired result, in the converter according to the invention, prints 7,9 and 12 are realized as double-sided prints, the back of which forms a solid metal surface, the corresponding converter stages having a linear distribution in sequence. According to the invention, a filter waveguide, which is formed by a metal box-shaped part 15, is soldered on said metal back side (Figure 2). This part is obtained, for example, from a suitable metal foil, for example from copper, which is properly cut and folded.
The perpendicularly folded walls at the bottom of the box are soldered together in their meeting zones and soldered to the aforementioned metal from the back via their free edges.
The waveguide 2 is coupled as an input to the output of the amplifier 7 by means of a coupling element 3 and, analogously, it is coupled as an output to the input of the mixer / oscillator stage 12 by means of a coupling element 1. Those coupling elements 3 and 1 pass through the substrate of the corresponding print, without contact with the metal of the back side, which for example has a circular hole at this location, the diameter of which is greater than the size of the coupling element concerned.
Analogously, a waveguide 4, through which the receive signal is added to the converter, is coupled to the input amplifier 7 by a coupling element 5 which traverses the substrate. The input amplifier 7 is in turn coupled to the coupling element 3 via a waveguide 6, in "stripline" technique,
<Desc / Clms Page number 5>
the walls of which are soldered in the longitudinal direction 14 on suitable earth parts of the amplifier board 7, which form an efficient shielding and shield the whole for all frequencies.
References 8, 10, 11 and 13 refer to metal parts that form a shield between the various parts of the converter.
In a very advantageous embodiment of the invention, the circuit boards of the input amplifier 7, of the oscillator / mixer 12 and of the intermediate frequency amplifier form separate printed circuit boards. This offers advantages for the realization and also makes it possible to choose the most suitable substrate for each print without the substrate having the highest quality required by one of the circuits being accepted for the entire converter. Significant manufacturing savings can therefore be made through this solution.
In that embodiment with several printed circuit boards, the box-shaped part 15 of the one-piece filter waveguide soldered to the back of the boards forms a connecting element ensuring excellent rigidity to the whole.
From the previous description, it appears that the realization of a high-frequency converter according to the invention ensures excellent protection against the parasitic radiation, thanks to the continuous metalization on the back of the boards, and more particularly the construction of the high-pass filter, which provides a mechanical and electrical completely with the metal of the back, and the completely closed whole of the different steps.
The waveguide filter is mechanically dimensioned to behave like a high-pass filter that transmits the useful frequencies in the passband with a minimum pass loss, while suppressing the local oscillator frequency and mirror frequencies to the maximum.
In a practical example of the realization of such a converter, an oscillator waveguide is used at the input waveguide.
EMI5.1
emissivity of up to -80 dBm and attenuation of the mirror frequencies exceeding the reference by -80 dB. This forms values that far exceed the best values with the previous ones
<Desc / Clms Page number 6>
realizations were obtained.
It is to be understood that this invention is by no means limited to the above-described embodiments and that many changes can be made without departing from the scope of this patent.