DE2354262A1

DE2354262A1 - Misch- oder modulationsanordnung in form eines hochfrequenzbandfilters

Info

Publication number: DE2354262A1
Application number: DE19732354262
Authority: DE
Inventors: Klaus Dr Rer Nat Loehn
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1973-10-30
Filing date: 1973-10-30
Publication date: 1975-05-07
Also published as: CA1050120A; JPS5346609B2; GB1477350A; NL7414041A; JPS5075715A; FR2249487B1; US3947782A; FR2249487A1; IT1024696B

Description

HIILIPS PAIENIVERWALTUiTG GMBH, 2 HAMBURG 1 , STEIITDAMM 94

"Misch- oder- Modulati ons an Ordnung in Form eines Hochfrequenzbandfilters"

Die Erfindung bezieht sich auf eine Misch- oder Modulationsanordnung in Form eines Hochfrequenz-Bandfilters, wie näher im Oberbegriff des Patentanspruchs beschrieben.

Oben genannte Hochfrequenzbandfilter sind aus zahlreichen Veröffentlichungen bekannt, z.B. aus der US-PS 3 43.5 385 als auch aus der US-PS 3 368 169 sowie aus der Literaturstelle "microwave journal" September 1970, S. 68 bis 70. Dort sind die Verkopplungen zwischen zwei Leitern mit Hilfe eines Ferritwerkstoffes, einer sogenannten YIG-Kugel in einem sogenannten YIG-Filter, gezeigt. Eine z.B. koaxial geführte Leitung wird zur Yer-

PHD 73-196 - 2 -

50981 970911

kopplung mit der anderen in ein Gehäuse geführt, dessen Wandungen den Außenleiter darstellen, in dem der Innenleiter an die YIG-Kugel herangeführt ist bzw. diese teilweise umgibt. Die YIG-Kugel liegt gleichzeitig in einem entsprechend ausgerichteten magnetischen Feld, und zwar einem magnetischen Gleichfeld, das derart stark ist, daß eine magnetische Resonanz bei der gewünschten Durchlaß-' frequenz auftritt.

Eine besondere Bauweise zeigt die US-PS 3 400 343 durch die Bildung von zwei gegeneinander getrennten Verkopplungsräumen mit je einer YIG-Kugel. Die beiden Verkopplungsräume sind durch einen Koppelleiter miteinander verbunden, der in jedem Verkopplungsraum senkrecht zu den miteinander zu koppelnden Leitungen liegt. Eine weitere derartige Ausführung zeigt die DT-OS 2 142 748 mit Darstellung des magnetischen Kreises zur Aufbringung des magnetischen Gleichfeldes. Bei dieser Anordnung sind die Leitungen an dem Gehäuse des Bandfilters bereits als Mikrostripleitungen ausgeführt, d.h. der Innenleiter ist auf einem entsprechenden Substrat angeordnet und der Außenleiter bildet eine großflächige Elektrode. Die zu verkoppelnden Leiter liegen senkrecht zu den Mikrostripleitungen und werden in die Verkopplungsräume-im -Gehäuse -durch -die -gi?oß-f lächige Elektrode hindurch— geführt, die gleichzeitig ein Teil der Seitenwandung des Gehäuses des Hochfrequenzbandfilters bildet.

509819/0911.

Eine weitere Anordnung ist aus der DT-OS 2 119 210 bekannt. Hier ist eine Dioden-Misch-Schaltung "beschrieben, bestehend aus vier in einem geschlossenen Ring in Reihe geschalteten Dioden, die in entsprechender Weise mit einem Oszillator verbunden werden sollen, und zwar wiederum durch ein» sogenanntes YIG-Filter. Die Erfindung geht von diesem bekannten Stand der Technik aus. Sie macht sich die Tatsache zunutze, daß in dem -verwendeten YIG-Filter bei Einspeisung der einen Spannung, nämlich der mit der zu übertragenden sogenannten Zwischenfrequenz im Gegentakt und der Einspeisung einer weiteren Spannung mit der sogenannten Oszillatorfrequenz im Gleichtakten der bekannten Anordnung eine Trennung erfolgt. Während sich nämlich die hochfrequenten Magnetfelder des Gegentaktsignals in der YIG-Kugel gleichsinnig überlagern und so ein gemeinsames hochfrequentes Magnetfeld in einer Richtung erzeugen, heben sich die Gleichtaktanteile des Oszillators in der YIG-Kugel im Mittel auf. Aus diesem Grunde ist das Gegentaktsignal, also die symmetrisch eingespeiste Zwischenfrequenz,in der Lage, die sogenannte YIG-R.esonanz anzuregen und das Gleichtakt signal, nämlich das Signal mit der Spannung von der Oszillatorfrequenz, nicht.

Die Aufgabe der Erfindung bestand darin, eine besonders einfeLche Bauform für die eingangs genannte Misch- oder Modulationsanordnung in Form eines Hochfrequenz-Bandfilters anzugeben.

5 0 9 8 19/0911

Die Lösung "besteht in Maßnahmen, wie näher im Kennzeichen des Patentanspruches ausgeführt.

Die Ein- sowie die Auskopplung des Gegentaktsignals, also der. sogenannten Zwischenfrequenz, erfolgt also in an sich bekannter V/eise. Auch die Kopplung der beiden YIG-Kugeln in den beiden Verkopplungsräumen ist auch an sich bekannt, nur die Einspeisung der einzumischenden Oszillatorfrequenz ist dem Fachmann freigestellt und wird hier in einer besonders günstigen Weise gezeigt. An sich ist die Wirkung der Anordnung nach der Erfindung eine Umkehrung des Prinzips, wie es in der DT-OS 2 119 210 gezeigt ist.

Ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Gegenstandes nach

der Erfindung im Prinzip,
Fig. 2 eine v/eitere Erläuterung des Gegenstandes der Erfindung

unter Aufnahme von Schaltungseinzelheiten, Fig. 3 eine beispielsweise räumliche Ausführung des Gegenstandes nach der Erfindung.

In Fig. 1 wird bei 1 eine Spannung eingekoppelt, die der zu übertragenden Frequenz,hier beispielsweise der Zwischenfrequenz, entspricht. Diese Zwischenfrequenz kann bei 2 wieder abgenommen werden. 3 und 4 sollen schematisch die Verkopplungsräume dar-

509819/0911

stellen, die durch einen Koppelleiter 5 miteinander verbunden sind. In dem Verkopplungsraum 3 wird noch eine Spannung mit einer Oszillatorfrequenz in Richtung des Stromweges 6 eingekoppelt und in dem Verkopplungsraum 4 ebenfalls eine Spannung mit einer Oszillatorfrequenz in Richtung des Stromweges 7. Dabei kann z.B. die Oszillatorfrequenz für den Stromweg 6 eine abstimmbare Oszillatorfrequenz sein,und die in den Stromweg 7 eingekoppelte Spannung kann eine feste Oszillatorfrequenz aufweisen.

Fig. 2 zeigt nun nähere Erläuterungen. Die Eingangsseite ist wieder mit 1 versehen. Hier wird also die Spannung mit der Zwischenfrequenz als Gegent;raktsignal eingekoppelt. Der dritte Leiter, also der gemeinsame Bezugspunkt, z.B. Masse, ist bei 8 angedeutet. Wie in Fig. 1 bereits im Prinzip angedeutet, kann das Zwischenfrequenzsignal als Gegentakt signal bei 2 wieder abgenommen werden. Auch hier ist der dritte Leiter der gemeinsame Bezugspunkt, z.B. Masse, und mit 8 bezeichnet.. In der Ausführung nach dem Gegenstand der Erfindung sind die Leiter 1 und die Leiter 2 als Mikrostripleitungen ausgeführt, zwischen die die Diodenringe 9 im Eingang und 10 im Ausgang geschaltet sind. Die entsprechenden anderen Ausgänge der Diodenringe 9 und 10, nämlich die Leiter 11 und 12 im Eingang sowie 13 und 14 im Ausgang, sind nun in ihrem ersten Teil wiederum Mikrostripleitungen, dann aber Leiter, die in das Innere des Gehäuses des Hoch-

509819/0911

frequenz-Bandfilters führen und an ihrem Ende eine Koppelschleife bilden, die für die Eingangsseite mit 15 und für die Ausgangsseite mit 16 bezeichnet ist. Diese Koppelschleifen liegen nun im Verkopplungsraum, wie noch näher anhand der Fig. 3 gezeigt werden wird, um den Koppelkörper 17 "bzw. 18 herum. Dieser Koppelkörper ist also der Körper aus dem magnetischen Werkstoff, z.B. eine YIG-Kugel. Ebenfalls um die YIG-KugeHn im Verkopplungsraum herum ist . der Koppelleiter 19 geführt. Dieser Koppelleiter 19 besteht zwischen . den beiden Verkopplungsräumen aus einer Doppelleitung und die Enden dieser Doppelleitung sind an jeder Seite durch eine Schleife miteinander verbunden. Diese Schleife ist auf der · Eingangsseite mit 20 und auf der Ausgangsseite mit

21 bezeichnet. Auch diese Schleifen, liegen wiederum um die Koppelkörper 17 und 18, also um die YIG-Kugeln herum, liegen aber senkrecht zu den zu koppelnden Leitungen, also zu den in das Gehäuse hineinragenden Enden der Leiter 11 und 12 bzw. 13 und 14, und die Schleifen 20 und 21 liegen in der Ebene des magnetischen Gleichfeldes, das hier mit H_ bezeich-

Cl

net ist, und links und rechts in der Figur 2 mit den Pfeilen

22 bezeichnet wurde'.

Die oben bei 6 und 7 in Fig. 1 gezeichneten Stromwege sind in Fig. 2 die Anschlüsse 6 und 7, denn hier werden die Oszillatorfrequenzen, z.B. des abstimmbaren Oszillators 23 im Eingang und des festen Oszillators 24 im Ausgang eingekoppelt,und zwar genau auf der Hälfte der Schleife, die von den Leitern 11 und

509819/091 1

bzw. 13 und 14 gebildet,in dem Verkopplungsraum angeordnet "sind. 8 sind wieder die gemeinsamen Bezugspunkte auch für die Oszillatorspannungen, und es ist nunmehr erkennbar, daß die Oszillatorspannungen unsymmetrisch eingekoppelt werden^ also als Gleichtaktsignal, und die Zwischenfrequenzspannung als Gegentaktsignal eingekoppelt und auch als Gegentaktsignal ausgekoppelt werden.

Fig. 3 zeigt nun eine bauliche Ausführung. Die oben genannten Anschlüsse 1 im Eingang liegen links in der Fig. 3» während rechts oben in der Fig. 3 die Ausgänge 2 für die Zwischenfrequenzspannung eingezeichnet sind. Die entsprechenden Leitungszüge der Mikrostripleitungen sind im Eingang bis zu dem Ringmischer 9 mit 1' und im Ausgang bis zu dem Ringmischer 10 mit 2' bezeichnet; die entsprechenden senkrecht in das Gehäuse eindringenden zu koppelnden Leiterstücke; wieder,wie in Fig. 2,im Eingang mit 11 und 12 und im Ausgang mit 13 und 14. Die.Enden dieser Leiter sind mit im Verkopplungsraum liegenden schleifenförmigen Teilen verbunden. Dieser schleifenförmige Teil zur Verbindung der Leiter 11 und ist auf der Eingangsseite wiederum mit 15 und auf der Ausgangsseite mit 21 bezeichnet. Auch* die."Koppelkörper tragen die gleichen Bezugszeichen: 17 ist der Koppelkörper im Eingang und 18 der im Ausgang des Verkopplungsraums,.die Koppelleitung ist wiederum mit 19 bezeichnet und znigt an ihren Enden wieder die zwei Schleifen, bezeichnet mit 20 und 21. Die

5098 19/0911

Anschlußpunkte für die Oszillatorspanhung sind ebenfalls im Eingang mit 6 und im Ausgang wieder mit 7 bezeichnet, die entsprechend zugehörigen Klemmen mit 6¹ und 7^f. In die Fig. 3 ist nun noch der magnetische Kreis eingezeichnet, und zwar bestehend aus den beiden Polplatten 25 und 26, zwischen die die beiden Enden der Polplatten verbindend die Dauermagneten

27 und 28 eingeschaltet sind. Diese Dauermagneten 27 und

28 tragen eine Magnetisierung, wie durch die Pfeile 29 und

30 dargestellt, so daß in dem Ve rkopp lungs raum ein magnetisches Gleichfeld mit einer Richtung vorliegt, wie durch den Pfeil

31 angedeutet. Die Mikrostripleitungen liegen, wie bereits in der DT-OS 2 142 748 gezeigt, auf einem Substratkörper, z.B. AIpO^. Dieser Substratkörper ist hier mit 32 bezeichnet. Aus Übersichtlichkeitsgründen nicht mit eingezeichnet ist,daß auf den Substratkörpern 32, jeweils auf der nach innen liegenden Seite, eine Metallschicht liegt, die die zweite großflächige Elektrode bildet und z.B. durch eine Metallisierung auf der Substratschicht 32 gebildet werden kann. Diese muß selbstverständlich entsprechende Durchlässe für die Leiter 11, . 12, 13, 14 sowie 6 und 7 aufweisen.

Für ein derartiges Bauteil kann z.B. die Zwischenfrequenz im GHz-Bereich liegen und etwa 2 GHz betragen. Dann stellt die Anordnung also eine Misch- oder Modulationsanordnung für Frequenzen im GHz-Bereich dar. Sie besteht aus einem Ringmischer, mindestens einem Oszillator und einem YIG-Filter mit zwei Verkopplungsräumen. Die Zwischenfrequenz, also der modulierte Träger, wird symmetrisch, also im Gegentakt,

509819/0911

aus einem Ringmischer im Eingang entnommen und dem ersten Verkopplungsraum zugeführt und kann symmetrisch, d.h. im Gegentakt,aus dem zweiten Verkopplungsraum des YIG-Filters -wieder entnommen werden, während die Spannung mit der Oszillatorfrequenz, die z.B. die Trägerfrequenz sein kann, unsymmetrisch, d.h. im Gleichtakt in den betreffenden Verkopplungsraum des YIG-Filters eingespeist wird, wobei das YIG-Filter dann eine entsprechende Trennung vornimmt.

Die Anordnung nach der Erfindung kann als Mehrfachumsetzer auch in sogenannten IC-Fernsehtunern verwendet werden. Die Auskopplung der Zwischenfrequenz ist dabei optimal. Durch die unmittelbare Ankopplung des Filters ergibt sich eine optimale Bandbreite und eine sehr einfache Bauform.

Patentanspruch:

- 10 -

509819/0911

Claims

PATENTANSPRUCH:

Misch- oder Modulationsanordnung in Form eines Hochfrequenz-Bandfilters, bestehend aus einem Gehäuse mit zwei Weicheisen-Polplatten, zwischen denen senkrecht deren Enden verbindend zwei Dauermagneten und in dem derart gebildeten Raum zwei Verkopplungsräume in einem zwischen den Polplatten liegenden Block mit entsprechenden Durchführungen für die zu koppelnden Leiter angeordnet sind, bei dem sich ferner in beiden Verkopplungsraumen je ein Koppelkörper aus ferromagnetischem Werkstoff befindet,die durch das durch die Dauermagneten erzeugte magnetische Gleichfeld mit· einer derartigen Stärke vormagnetisiert sind, daß magnetische Resonanz bei der gewünschten Durchlaßfrequenz auftritt und senkrecht zum Gleichfeld die beiden Verkopplungsräume verbindend und an den beiden Koppelkörpern vorbeiführend ein Koppelleiter angeordnet ist, zu dem und ebenfalls zum Gleichfeld senkrecht in den Verkopplungsraumen liegend je an einem Koppellcörper vorbei die zu koppelnden Leiter geführt sind, deren eine. Enden senkrecht auf je einer Mikrostripleitung befestigt sind, die ihrerseits auf einem entsprechenden Träger aufgebracht sind und den sogenannten Innenleiter darstellen, während der zugehörige Außenleiter als großflächige den Träger tragende und senkrecht zu den Polplatten liegende, eine Seitenwandung des Gehäuses bildende erste Elektrode ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die auf dem Träger der ersten

. - 11 -

509819/0911

Elektrode angeordneten Mikrostripleitungen die zu übertragende Spannung auf der gewünschten Frequenz (Zwischenfrequenz) führen und je aus einem Leiterpaar bestehen, von deren einen Enden je ein zu koppelnder Leiter in den zugehörigen Kopplungsraum und dort eine Schleife bildend führt und daß auf der halben Leiterlänge mindestens des einen Leiters in dem einen Verkopplungsraum ein Zusatzleiter elektrisch angeschlossen ist, der zu einer zweiten Mikrostripleitung führt, die über einen Träger auf einer parallel zur ersten Elektrode liegenden und die gegenüberliegende Seitenwandung des Gehäuses bildenden zweiten großflächigen Elektrode angeordnet ist und eine Spannung auf einer Oszillätorfrequenz führt, und der Koppelleiter zwischen den Verkopplungsräumen als Doppelleitung ausgeführt ist, deren Enden in jedem Verkopplungsraum durch eine den Koppelkörper umfassende Schleife verbunden sind, deren jede in der Ebene des magnetischen Gleichfeldes liegt.

50 98 19/0911

Leerseite