DE2649233C3 - Frequenzverknüpfungsschaltung - Google Patents

Description

Bei der vorliegenden Erfindung handelt es sich um eine Frequenzverknüpfungsschaltung in Form einer ebenen Übertragungsschaltung (»Microstrip« oder »Stripline«), die sich für einen Frequenzumsetzer verwenden läßt

Es ist bekannt, daß sich eine kombinierende Filterschaltung in Form einer ebenen Übertragungsschaltung herstellen läßt, indem man auf der Rückseite eines Substrats eine leitende Masseebene und auf der Vorderseite ein leitfähiges Leitermuster vorsieht Das Eingangssignal wird an ein Eingangstor der Übertragungsschaltung gelegt, wobei das Eingangstor durch die leitende Masseebene und den Eingangspunkt des leitenden Musters gebildet wird, da das Eingangssignal

über der leitenden Masseebene und dem Eingangspunkt des leitenden Musters anliegt Entsprechend wird das Ausgangssignal am Ausgangstor der Übertragungsschaltung abgenommen.

Es ist ferner bekannt, daß sich 3-dB-Hybridringe als

w Frequenzverknüpfungsschaltungen für Frequenzumsetzer in hybridintegrierten Mikrowelienschaltungen einsetzen lassen, die ein HF- mit einem Pumpsignal verknüpfen. Der Frequenzumsetzer mit einem 3-dB-Hybridring, den man auch als Balancemischer bezeichnet,

•t5 erfordert zwei an die entsprechenden Leistungsteilertore des 3-dB-Hybridrings angeschlossene Mischdioden. Diese beiden Mischdioden müssen in ihren Eigenschaften sehr genau übereinstimmen und es ist bei dieser Art eines Frequenzumsetzers nicht leicht, ein Spiegelfre quenz-Sperrfilter hinzuzufügen, das die Mischverluste gering hält. Weiterhin werden bei hohen Frequenzen — beispielsweise 10 GHz — die Teilungsverluste sehr hoch und die Trennung zwischen dem HF-Eingangstor und dem Pumpsignaltor nimmt infolge der Unstetigkeiten der Leitungszweige ab.

Ein weiterer Weg, zwei Frequenzen zu verknüpfen, ist die Verwendung eines 4-Tor-Richtkopplers. In diesem Fall ist bei der Verwendung als Frequenzumsetzer nur eine Mischdiode erforderlich. Der Richtkoppler leidet

w) jedoch unvermeidbar unter Übertragungsverlusten infolge der Leistungsaufteilung zu den Koppeltoren.

Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Frequenzverknüpfungsschaltung in Form einer ebenen Übertragungsschaltung mit

i<^r> einem 4-Tor-Richtkoppler anzugeben, die mit einer einzigen Mischdiode als Frequenzumsetzer verwendet werden kann und bei der die Teilungsverluste bei sehr hohen Frequenzen und die Übertragungsverluste gering

Es sind nach der vorliegenden Erfindung zwei Filter an jeweils die Koppeltore des 4-Tor-Richtkopplers angeschlossen, d, h. das Vorwärts- und das Rückwärtskoppeltor. Dieser Richtkoppler ist ein Grundkoppler (»prototype«), d, h. er hat keinen Leistungsabsorptionsanschluß und keinen Absorber und verbraucht also keine Leistung. Die anderen Tore des Richtkopplers sind ein Eingangstor und ein Ausgangstor. Das Signal der ersten Frequenz wird an das Eingangstor des Kopplers gelest, das Signal der zweiten Frequenz an das Filter, das am Rückwärtskoppeltor des Kopplers liegt. Die beiden Filter sperren jeweils das Signal der ersten Frequenz und lassen das Signal der zweiten Frequenz durch. Das an das Vorwärtskoppeltor angeschlossene Filter ist mit einem angepaßten Abschluß belastet; das durch dieses Filter laufende Signal der zweiten Frequenz wird also von diesem Abschluß bzw. der Last absorbiert. Ein Teil der Energie des Signals der zweiten Frequenz wird auf das Ausgangstor des Kopplers gekoppelt, wenn das Signal der zweiten Frequenz vom Rückwärtskoppeltor zum Vorwärtskoppeltor des Kopplers läuft, da der Richtkoppler dual arbeitet. Das Signal der ersten Frequenz und ein Teil des Signals der zweiten Frequenz erscheinen also gemeinsam am Ausgangstor des Kopplers. Indem man die Länge der Übertragungsleitung zwischen dem Vorwärtskoppeltor des Kopplers und einem der Filter sowie die Länge der Übertragungsleitung zum Rückwärtskoppeltor des Kopplers ändert, läßt sich das Durchlaßband für das Signal der ersten Frequenz vom Eingangs- zum Ausgangstor ändern und so der Betriebsfrequenzbereich einstellen.

Verwendet man die Frequenzverknüpfungsschaltung nach der vorliegenden Erfindung als Frequenzumsetzer, dient ein HF-Signal als Signal erster Frequenz und ein Pumpsignal als Signal der zweiten Frequenz. Weiterhin wird eine Mischdiode an das Ausgangstor (Verknüpfungstor) des Kopplers angeschlossen, wenn es sich um eine Abwärtsumsetzung handelt. Im Durchlaßband ist der Verlust des HF-Signals sehr gering, da der im Koppler abgespaltene Teil des HF-Signals von den Filtern reflektiert wird und am Ausgangstor wieder erscheint. Handelt es sich bei dem Richtkoppler um ein paralleles Paar gekoppelter Mikrostreifenleitungen, läßt sich durch Einstellen der Längen der Übertragungsleitungen auch das Sperrband für das HF-Signal variieren. Indem man durch Längeneinstellung der Übertragungsleitungen das Sperrband so legt, daß es die Spiegelfrequenz enthält, und das Durchlaßband so legt, daß es die HF-Frequenz enthält, kann die Frequenzverknüpfungsschaltung nach der vorliegenden Erfindung auch als Spiegelfrequenzsperre arbeiten.

Der größte Teil des Pumpsignals wird von dem angepaßten Abschluß (Last) hinter einem der Filter absorbiert. Folglich ist der Einfluß beispielsweise des Eingangstors des Kopplers (HF-Eingangstor) und der Mischdiode auf die Pumpsignalquelle sehr gering, weshalb die Pumpsignalquelle sehr stabil arbeiten kann. Diese Besonderheit ist sehr wesentlich, da sich ein geeigneter Leistungspegel von 20... 100 mW sehr leicht aus einer Gunn- oder Impatt-Diode als Pumpquelle erreichen läßt und man den Kopplungsfaktor des Richtkopplers verhältnismäßig hoch — beispielsweise 10 dB - wählen läßt. Die verhältnismäßig feste Kopplung vermindert den Einfluß der an die Koppeltore angeschlossenen Beschallung auf das HF-Signa!. Dieser Umstand erlaubt weittolerierte Abmessungen der Leitungsführung, so daß die Schaltungen sich leicht herstellen lassen.

Weiterhin tragen die beiden Filter zur Unterdrückung von im Pumpsignal enthaltenen Störkomponenten bei. Das unbelastete Q des Filters bei Resonanz ist nicht unbedingt hoch; auch bei niedriger Leerlaufgüte lassen die Verluste am Filter infolge der geringen Leerlaufgüte sich durch Erhöhung der Pumpquellenleistung ausgleichen.

ίο Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung soll nun anhand der Zeichnungen ausführlich beschrieben werden.

F i g. 1 ist eine Draufsicht der Frequenzverknüpfungsschaltung in erster Ausführungsform;
F i g. 1A ist eine schematisierte Schnittdarstellung der Frequenzverknüpfungsschaltung der Fig. I in der Schnittebene A-A'der Fig. I und zeigt zusätzlich einen Abschirmdeckel, der für die Frequenzverknüpfungsschaltung verwendet wird;

Fig.2 ist ein Diagramm des Frequenzganges der Frequenzverknüpfungsschaltung nach Fig. 1;

F i g. 2A ist ein der F i g. 2 entsprechendes Diagramm, für das die Filter der F i g. 1 durch andere Filter ersetzt wurden;

Fig.3 ist die Ersatzschaltung zur Erläuterung der Funktion der Frequenzverknüpfungsschaltung nach Fig. 1;

F i g. 4 ist eine Draufsicht eines weiteren Beispiels der Frequenzverknüpfungsschaltung;

jo Fig.5 ist eine Ersatzschaltung zur Erläuterung der Funktionsweise der Frequenzverknüpfungsschaltung der F i g. 4 und

Fig.6 ist eine Draufsicht einer Frequenzumsetzerschaltung unter Verwendung der Frequenzverknüp-)5 fungsschaltungder Fig. 1.

In der Fig. 1 und IA bezeichnet das Bezugszeichen 10 eine Frequenzverknüplungsschaltung in Form einer ebenen Übertragungsschaltung, deren Leiterführung einen ersten Kopplerzweig 11 (zwischen den Punkten 29 und 30) sowie einen zweiten Kopplerzweig 12 (zwischen den Punkten 31 und 32) eines 4-Tor-Richtkopplers mit parallelen gekoppelten Mikrostreifenleitirigen sowie die Scheibenresonatoren 14, 15 als erstes bzw. zweites Filter aufweist. Diese Figur zeigt als ebene Übertragungsleitung eine Mikrostreifenleitung auf einem dielektrischen Substrat 16 mit einer leitenden Masseebene 17 auf der Rückseite sowie einem Leitermuster 18 auf der zur Rückseite parallelen Vorderseite. Die Leiterführung kann auf das Substrat 16 nach herkömmlichen Aufdampf- oder Siebdruckverfahren aufgebracht werden. Im gezeigten Querschnitt dieser Verknüpfungsschaltung besteht dieses Leitermuster 18 aus dem Resonator 14 und der Übertragungsleitung 19, die an die Zweigleitung 11 des Koppiers τ» angeschlossen ist. Die andere in F i g. 1 gezeigten Elemente sind ebenfalls Teil des Leitermusters.

Die Mikrostreifenleitung läßt sich in eine leitende Abschirmung aus zwei trennbaren Teilen aufnehmen. Der erste Teil bildet einen Kanal 20, auf dessen M) Innenfläche die Masseebene 17 liegt und dessen Seitenwände di- Breite des Kanals bestimmen. Der andere Teil, ein Deckel 21, paßt auf den Kanal 20 auf und ist auf ihm auf herkömmliche Weise festgelegt, um das Gehäuse und einen rechteckigen Querschnitt auszubil- h, den. Die Abschirmung ist zum Betrieb der Erfindung nicht immer erforderlich. Mikrostreifenleitungen mit Substraten niedriger Dielektrizitätskonstante sind jedoch sinnvollerweise abzuschirmen, um Strahlungsver-

luste an den in Resonanz befindlichen Elementen zu verhindern. Folglich wurden der Kanal 20 und der Deckel 21 der Vollständigkeit halber angegeben.

Die Scheibenresonatoren 14, 15 haben die gleiche Resonanzfrequenz O)₂. Die Übertragungsleitungen 22, 23, d. h. die erste bzw. die zweite Übertragungsleitung, die mit ihren Enden an den zweiten Zweig 12 des Richtkopplers 13 angeschlossen sind, sind an ihren entgegengesetzten beiden Enden 24,25 kapazitiv an die Scheibenresonatoren 14 bzw. 15 angekoppelt. Weiterhin sind die Übertragungsleitungcn 26, 27 ebenfalls kapazitiv an den Enden 55, 56 an die Scheibenresonatoren 14, 15 gekoppelt. Eine Signalquelle 57, die ein Signal mit der zweiten Frequenz (1)2 in einem zweiten Frequenzbereich abgibt, ist an die Übertragungsleitung 26 angeschlossen und gibt das Signal der zweiten Frequenz auf den ersten Resonator (Filter) 14. Hin Signnl niner ersten Frequenz ωι in einem ersten Frequenzbereich ist über die Übertragungsleitung 28 an das Eingangstor 29 des Kopplcrs gelegt. Der zweite Frequenzbereich ist vom ersten getrennt. Eine Übertragungsleitung 27 ist mit einem Ende 56 an den zweiten Resonator (Filter) 15 und auch an eine Last 58 gekoppelt, die das Signal der zweiten Frequenz absorbiert.

Die Scheibenresonatoren 14, 15 arbeiten als Bandfilier mit der Mittenfrequenz ω₂. Diese Filter dienen dazu ein Signal der Frequenz ωι durchzulassen an>i ein Signal der Frequenz M\ zu sperren. Folglich lassen die Scheibenresonatoren sich durch andere Resonatorarten — beispielsweise Ringresonatoren und Resonatoren aus λ/2-Übertragungsleitungen mit der Resonanzfrequenz ü)2 ersetzen. Weiter können als Filier auch zwei- oder mehrteilige Bandfilter der Mittenfrequenz 0)2 oder auch Sperrfilter für die Frequenz o)i verwendet werden. Anstelle der kapazitiven Kopplung zwischen jedem Resonator und seiner Übertragungsleitung kann man auch eine induktive Kopplung verwenden. Die Übertragungsleitungen 19, 28 sind an den ersten Kopplerzweig 11 am Kopplerausgangstor 30 bzw. dem Kopplereingangstor 29 angeschlossen. Die erste und die zweite Übertragungsleitung 22 bzw. 23, die zwischen dem Ende (Tor) 32 des zweiten Kopplerzweiges 21 und dem Scheibenresonator 14 und zwischen dem Ende (Tor) 31 des zweiten Kopplerzweiges 12 und dem Scheibenresonator 15 liegen, sind mit entsprechend gewählter elektrischer Länge ausgeführt, wie unten erläutert (durch Veränderung der elektrischen Längen läßt sich das Durchlaßband für das Signal der ersten Frequenz leicht einstellen).

Die Funktionsweise der Frequenzverknüpfungsschaltung läßt sich weiter unter Bezug auf die F i g. 1 und 2 erläutern, für die angenommen sein soll, daß ein Signal Si einer Frequenz ωΐ über die Übertragungsleitung 28 angelegt wird, die an das Eingangstor 29 zur Zuführung von S, gelegt ist, und ein Signal S₂ mit einer Frequenz ω₂ mit einer Übertragungsleitung 26 von der Signalquelle 57 zugeführt wird. Die vier Tore des 4-Tor-Richtkopplers 13 lassen sich wie folgt benennen: Koppler-Eingangstor 29, Koppler-Ausgangstor 30, Vorwärtskoppeltor 31 und Rückwärtskoppeltor 3Z Die elektrischen Längen des ersten und des zweiten Kopplerzweiges 11, 12 werden im allgemeinen zu einer Viertelwellenlänge im gewählten Frequenzband gewählt. Das auf der Leitung 26 angelegte Signal S₂ durchläuft der. ersten Resonator 14, die erste Übertragungsleitung 22, den zweiten Kopplerzweig 12, die zweite Übertragungsleitung 23, den zweiten Resonator 15 und die Übertragungsleitung 27 (in dieser Reihenfolge) und wird schließlich von dem angepaßten Abschluß (Last 58) absorbiert.

Der Richtkoppler 13 mit dem ersten und dem zweiten Koppelzweig 11 bzw. 12 arbeitet so, daß ein Teil des am Eingangstor 29 liegenden Eingangssignals 5_t beim Durchlauf zum Ausgangstor 30 auf das Vorwärtskoppeltor 31 überkoppelt, während keine Kopplung vom Eingangstor 29 auf das RUckwärtskoppeltor 32 vorliegt.

Das Ausmaß der Verkopplung hängt vom Kopplungsfaktor des Richtkopplers ab. Wenn das Signal 5; des zweiten Kopplerzweiges 12 vom Rückwärtskoppellor

32 zum Vorwärtskoppeltir 31 läuft, koppelt ein Teil der Energie des Signals S; auf das Ausgangstor 30 über, es

1·' besteht jedoch keine Kopplung vom Rückwärtskoppeltor 32 zum Eingangstor 29, da der Richtkoppler 13 zwei körperliche Symmctricebenen besitzt und die Signalkopplung dual verläuft. Das ^Ή Si, das den ei>ien Kopplerzweig 11 durchläuft, erscheint auch am Kopplerausgangstor 30, so daß man das Atisgangstor 30 als da? \\ rknüpfungstor bezeichnen kann.

Die F i g. 2 zeigt den Frequenzgang für das Signal Si vom Koppler-Eingangstor 29 zum Koppler-Ausgangstor 30. Die gestrichelte Linie zeigt dabei den :> Übcrtragungsverlust bei direkt angepaßt abgeschlossenen Koppeltoren 31,32. Dieser Verlust wird verursacht durch den übergekoppelten Energieanteil de^r Signals Si, der in den Abschlüssen verlorengeht. Die durchgezogene Kurve zeigt den in Praxis auftretenden Frequenzin gang der in F i g. 1 gezeigten Verknüpfungsschaltung. In der Fig. 2 ist angenommen, daß -.kr Frequenzband A das für das Signal Si gewünschte Frequenzband ist, wo die Übertragung im Durchlaßbereich stattfindet, während das Frequenzband B das gewünschte Frequenz-J-' band für das Signal S2 ist; das Band Cist dasjenige Band wo eine Sperrung stattfinden soll. Der in der Praxis auftretende Frequenzgang wird unten ausführlich erläutert.

Das Filter (Resonator), das nur einen Frequenzbe reich um ω₂ durchläßt und Signale mit anderer Frequen?

— wie beispielsweise Si — sperrt, ist im Bereich von ω angepaßt und hat außerhalb des Bereichs von ω₂ durch Leerlauf- oder Kurzschlußverhalten einen Blindwider stand. Im Fall von Fig. 1 ist für die Impedanz am Ende

■»ϊ 24 der ersten Übertragungsleitung 22 zum Resonatoi

(Filter) 14 und die Impedanz der zweiten Übertragungs leitung 23 am Ende 25 zum Resonator (Filter) 15 fast eir Leerlauf zu erwarten. Außerhalb des Bereiches von ω läßt die Verknüpfungsschaltung in F i g. 1 sich für da:

w einfallende Signal (erstes Signal), das über die Übertragungsleitung 28 ankommt, durch die Schaltung

der Fig.3 ersetzen, die aus einer Übertragungsleitung

33 besteht, die an einen Leitungsresonator 34 angekop pelt ist. Die Länge des Resonators 34 ist dabei die

■" Gesamtlänge der ersten und der zweiten Übertragungsleitung 22, 23 und des zweiten Kopplerzweiges 12. Be einer Frequenz, bei der die elektrische Länge de! Leitungsresonators 34 gleich der Hälfte der Wellenlän ge des einfallenden (ersten) Signals oder ein ganzzahli

"·> ges Vielfaches dieser Länge beträgt, arbeitet dei Leitungsresonator 34 in Resonanz und absorbier Energie dieser Frequenz. Auf diese Weise entstehen du Einbrüche 35 und 36 im Frequenzgang der F i g. 2.

Im Frequenzband B läßt das Filter in F i g. 1 dei

• 5 Frequenzbereich um ω₂ durch und die Tore 31. 32 sine angepaßt abgeschlossen. Der Frequenzgang entsprich also hier der gestrichelten Linie der F i g. 2. Bequemer weise handelt es sich hier um ein Verlustband für da

erste Signal Die Frequenzen außerhalb des Bandes Ii sowie die Finbruehsstellen 35, 36 stellen jedoch Durchlaßbänder für das erste Signal dar. Indem man die l.;inge der ersten und der zweiten Übertragungsleitung 22, 23 variiert, läßt sich auch der Durchlaßbereich im Frequenzgang verschieben. Man kann also einfach durch Einstellen der Längen der ersten und der zweiten Hber'^ragungsleitung 22, 23 dafür sorgen, daß die Finbruchsstellen des Frequenzganges nicht in den Frequenzbereich A fallen. Das Signal S\ (erstes Signal) im Frequenzband A durchläuft folglich die Verknüpfungsschaltung ohne Verlust und adüiert sich am Ausgangstor 30 zu einem Teil des zweiten Signals S'.>.

Indem man weiterhin die Länge der Übcrtragungsleitiingen 22, 23 entsprechend einstellt, kann man dii· Finbruchsstelle 35 und den DurchlaßbereiJi gleichzeitig in das Frequenzband ("bzw. das Frequenzband A legen. Dies ist besonders nützlich für die Spicgclfrequcnzrückgewinnung in einet Frequenzumsetzcrschaliung mit der Verknüpfungsschaltung nach der i-Tlindung, wenn die ';;<icgelfrequcnz im Frequenzbereich C'liegt.

Verwendet man als Filter Sperrfilter im Bereich um (i)i. nimmt der Frequenzgang die in Fig. 2A gezeigte Form an. die sich von der oben beschriebenen etwas unterscheidet. Beispielsweise können Handsperren die in der Fig. 3 gezeigten Leiterbahnen haben. In Fig. 2A erscheint kein F.inbruchsbereich außer im Frequenzband A. so daß die Gesamtlänge der ersten und der zweiten Übertragungsleitung 22, 23 und des zweiten Kopplcrzweiges 12 so gewählt werden muß, daß die Finhruchsstelle nicht in das Band A fällt. Für Frequenzen außerhalb des Bereichs A liegt also ein Dämpfungsbcreich vor.

Der Richtkoppler 13 mit parallelen gekoppelten Mikrostrcifcnleitern läßt sich durch einen Hybrid-Riehtkoppler 37 nach F i g. 4 ersetzen. Wie in I" ig. 4 dargestellt, wird das erste Signal S< mit der Frequenz ωι mit der Übertragungsleitung 28 angelegt. Die vier Tore des 4-Tor-Richtkopplers 37 lassen sich entsprechend dessen Funktionsweise wie folgt bezeichnen: Koppler-Fingangstor 38, Koppler-Ausgangstor 39, Vorwärtskoppeltor 40, Rückwärtskoppeltor 41. In diesem Fall sei also angenommen, daß das zweite Signal S? mit der I-requenz gj? mit der Übertragungsleitung 26 angelegt wird und das F.nde der Übertragungsleitung 27 durch eine Last 58 abgeschlossen ist, da sich hier die Lage des Vor- und des Rückwärtskoppeltors im Vergleich zu denen der F i g. 1 umkehren. Das erste und das zweite Filter (Resonator) 14, t5 arbeiten so, wie für die F i g. 1 beschrieben. Das Signal S? durchläuft also den ersten Resonator 14. die erste Übertragungsleitung 22, den zweiten Kopplerzweig 42, die zweite Übertragungsleitung 23, den zweiten Resonator 15 und die Übertragungsleitung 27 (in dieser Reihenfolge) und wird von dem Abschluß (Last 58) am Ende der Übertragungsleitung 27 absorbiert.

Ein Teil der Energie des Signals 52 wird abgespalten und koppelt auf das Ausgangstor 39 über. Bei der Frequenz ωι des ersten Signals Si laufen die Enden 24, 25 der Übertragungsleitung nahezu leer, wie oben zu F i g. 1 beschrieben; deshalb läßt die Ersatzschaltung der Verknüpfungsschaltung für das Signal Si der Frequenz ωι, die von der Frequenz o>2 getrennt ist, sich darstellen, wie es die F i g. 5 zeigt In der F i g. 5 ist die elektrische Länge des ersten und des zweiten Kopplerzweiges 44, 42 und der anderen Zweige 43,45 so gewählt, daß sie für das gewünschte Frequenzband eine Viertelwellenlange beträgt. Wählt man nun die Länge der ersten und der

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zweiten Übertragungsleitung 22, 23, so, daß die Impedanz am Vor- und am Rückwärtskoppeltor 40, 41 jeweils einen Kurzschluß darstellt, stellen die Zweige 43, 45 gegenüber dem F.ingangs- und dem Ausgangstor 38, bzw. 39 jeweils einen Leerlauf dar. Die Ersatzschaltung vereinfacht sich also dahingehend, daß sie nur noch die Übertragungsleitiingen 19, 28 und den ersten Kopplerzweig 44 enthält. Der Wellenwiderstand des ersten Kopplerzweiges 44 ist fast gleich dem der Übertragungsleitungen 19, 28, wenn der Kopplungsfaktor verhältnismäßig hoch ist — beispielsweise 1OdB. Bei einem derart hohen Kopplungsfaktor unterliegt das erste Signal .S'i zwischen dem Fingangstor 38 und dem Ausgangstor 39. d. h. dem Verknüpfungstor, keinen wesentlichen Ubertragungsverliisten.

Die F i g. b zeigt eine l'rcquenziimsctzsclv.ltung mit der Frequenzvcrknüpfungsschaltung der Fig. I, wobei angenommen sei. daß um [H-Signal mit der Übertragungsleitung 28 und ein l'umpsignal mit der Übertragungsleitung 2β angelegt werden. Ausguiigssumg is; die übertragungsleitung 27 mit einem rcflexionsfreicn Abschluß (Last) 58 belastet — beispielsweise einen Dünnschichtwiderstand. Das HF-Signal und ein Teil des Pumpsignals gelangen vom Ausgangstor 30 der Schaltung geineinsam über die Übertragungsleitung 19 auf ein Mischelement (Mischdiode) 52, ein Filter 53 sowie eine Ausgangslcitung 54. Da das verknüpfte Signal die Hl--Komponente und die Pumpkomponente enthält, erfolgt im Mischer 52, bei dem es sich, wenn es sich um eine Abwärtsmischung handelt, um eine Schottky-Diode handeln kann, eine Überlagerung. Das Ausgangssignal (Produkt) des Mischers 52 wird auf ein Filter 5} gegeben, bei dem es sich um einen herkömmlichen Tiefpaß wie beispielsweise ein Filter mit konzentrierten Elementen handeln kann, das die Aiisgangszwischenfrequenz auf die Ausgangsleitung 54 gibt. Infolge der Selektivität der Finbruchsstelle im Frequenzgang hinsichtlich des Il ['-Signals (vgl. die obige Beschreibung der F ι g. 1 und 2) kann sowohl ein einfaches als auch ein doppeltes Seitenband auf den Mischer 52 gegeben werden, so daß die Frequenzum setzerschaltung sowohl als Ein- als auch als Doppelseitenband-Abwärtsmischer arbeitet. Da die Verknüpfungsschaltung dual arbeitet, läßt sich natürlich auch eine Aufwärtsmischling erreichen, indem man anstelle der Schottky-Diode ein geeignetes anderes Mischelcment einsetzt — beispielsweise eine nichtlineare Widerstandsdiode oder eine nichtlineare Kapazität wie beispielsweise eine Varaktordiode. In diesem Fall legt man die Pumpsignalquelle an die Übertragungsleitung 19. wo eine Überlagerung (bzw. parametrische Verstärkung im Fall einer Varaktordiode) im Mischer 52 mit dem ZF-Eingangssignal auf der Leitung 54 zu einem Doppelseitenband-Produkt auf der Leitung 19 stattfindet. Auf der Übertragungsleitung nimmt man das Ein- oder Doppelseitenbandprodukt ab.

Wie sich aus der obigen Beschreibung ergibt, wird in der Frequenzverknüpfungsschaltung nach der Erfindung ein 4-Tor-Grundrichtkoppler mit einem Eingangstor, einem Ausgangstor, einem Vorwärtskoppeltor und einem Rückwärtskoppeltor eingesetzt. Ein Signal einer ersten Frequenz wie beispielsweise ein HF-Signal in einem ersten Frequenzbereich wird auf das Eingangstor gegeben und auf das Ausgangstor übertragen. Ein erstes Filter, das die erste Frequenz sperrt und ein Signal einer zweiten Frequenz — wie beispielsweise ein Pumpsignal in einem vom ersten getrennten zweiten Frequenzbereich durchläßt, ist an das Rückwärtskoppeltor ange-

schlossen, während das entgegengesetzte F.nde des Filters das Eingangstor für das Signal mit der /weiten Frequenz ist. Ein zweites Filter, das auf die gleiche Weise arbeitet wie das erste Filter, ist an das Vorwärtskoppeltor angeschlossen, wobei das andere Ende des zweiten Filters das Ausgangstor für das Signal der zweiten Frequenz darstellt und mit einem angepaßten Abschluß belastet ist, der das Signal der zweiten Frequenz absorbiert. Ein Teil der Energie des Signals der zweiten Frequenz koppelt auf das Koppler-Ausgangstor und wird dort mit dem Signal der ersten Frequenz verknüpft. Die Filter sind jeweils in geeigneter Entfernung vom Vor- und Rückwärtskoppel·

tor über Übertragungslcitungen angeordnet, so daU der Verlust für das S.gnal der ersten Frequenz sehr gering sein kann. Der Richtkoppler mit den beiden Filtern, wie er oben erwähnt ist, arbeitet bei abgeschlossenem Ausgang für das Signal der zweiten Frequenz als 3-Tor und ist besonders geeignet für die Frequenzumsetzung mit gutem Mischverlust und guter Tortrennung. Indem man weiterhin die Länge der ersten und der zweiten Übertragungsleitung entsprechend wählt, kann jede außerhalb des ersten und des zweiten Frequenzbereichs liegende und am Koppler-Eingangstor für das Signal der ersten Frequenz erscheinende Signal am Durehgiing zum Koppler-Ausgangstor gehindert werden.

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Claims (5)

Patentansprüche:

1. Frequenzverknüpfungsschaltung in Form einer ebenen Übertragungsschaltung, die in einem gewählten Frequenzbereich arbeitet und gekennzeichnet ist durch

einen 4-Tor-Richtkopp|er mit einem Koppler-Eingangstor zur Aufnahme eines Signais mit einer ersten Frequenz in einem ersten Frequenzbereich, mit einem Koppler-Ausgangstor, das über einen ersten Kopplerzweig an dem Koppler-Eingangstor liegt und das Signal der ersten Frequenz über diesen ersten Kopplerzweig aufnimmt, mit einem Vorwärtskoppeltor, das mit dem ersten Kopplerzweig gekoppelt ist und einen Teil des Signals der ersten Frequenz aufnimmt, und mit einem Rückwärtskoppeltor, das über einen zweiten Kopplerzweig an das Vorwärtskoppeltor angeschlossen und auch mit dem ersten Koppelzweig verkoppelt ist, eine erste «übertragungsleitung, die mit einem Ende an das Rückwärtskoppeltor des Kopplers angeschlossen ist,

ein erstes Filter, das an das andere Ende der ersten Übertragungsleitung angeschlossen ist und ein Signal einer zweiten Frequenz aus einer Signalquelle aufnimmt, das sich in einem zweiten, vom ersten getrennten Frequenzbereich befindet, dnß das erste Filter das Signal der ersten Frequenz sperrt und das Signal der zweiten Frequenz auf die erste Übertragungsleitung und damit zum Rückwärtskoppekor des Koppler, durchläßt, daß ein Teil des Signals der zweiten Frequenz auf das Koppler-Ausgangstor übertragen und der andere feil des Signals der zweiten Frequenz über den zweiten Zweig des Kopplers auf das Vorwärtskof^eltor des Kopplers übertragen wird,

einer zweiten Übertragungsleitung, die mit einem Ende am Vorwärtskoppeltor des Kopplers liegt und zum anderen Ende den Teil des Signals der ersten Frequenz vom Vorwärtskoppeltor des Kopplers durchläßt,

und mit einem zweiten Filter, das am anderen Ende der zweiten Übertragungsleitung liegt und das Signal der ersten Frequenz sperrt und das Signal der zweiten Frequenz durchläßt, daß das zweite Filter auch an eine Last angeschlossen ist, der durch das Vorwärtskoppeltor des Kopplers und die zweite Übertragungsleitung eintreffende Teil des Signals der ersten Frequenz von dem zweiten Filter über die zweite Übertragungsleitung zum Vorwärtskoppeltor reflektiert wird und der andere Teil des Signals der zweiten Frequenz, der über den zweiten Kopplerzweig, das Vorwärtskoppeltor des Kopplers und die zweite Übertragungsleitung läuft, vom zweiten Filter durchgelassen und von der Last absorbiert wird, derart, daß der Durchlaßbereich der Verknüpfungsschaltung für das Signal der ersten Frequenz sich durch Ändern der Länge des ersten und der zweiten Übertragungsleitung verschieben läßt.

2. Schaltung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Richtkoppler um ein verkoppeltes Paar paralleler Streifenleitungen handelt.

3. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Längen der ersten und der zweiten Übertragungsleitung so gewählt sind, daß ein Signal mit einer Frequenz außerhalb des ersten und des zweiten Frequenzbereichs, das an das Koppler-Eingangstor für das Signal der ersten Frequenz gelegt wird, am Auftreten am Koppler-Ausgangstor gehindert wird.

4, Schaltung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Richtkoppler um einen Hybrid-Leitungskoppler handelt.

5. Schaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der ersten und der zweiten Übertragungsleitung so gewählt sind, daß ein Signal mit einer Frequenz außerhalb des ersten und des zweiten Frequenzbereichs, das man an das Koppler-Eingangstor für das Signal der ersten Frequenz legt, am Auftreten am Koppler-Ausgangstor gehindert wird.