DE3709169A1

DE3709169A1 - Antenna coupler

Info

Publication number: DE3709169A1
Application number: DE19873709169
Authority: DE
Inventors: Paul Bamberg; Harald Dipl Ing Schneider; Horst Dipl Ing Ahlfaenger
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1987-03-20
Filing date: 1987-03-20
Publication date: 1988-09-29

Abstract

A tunable antenna coupler for connecting a transmitter and at least one receiver to an antenna (8) is described. It consists of two hybrid couplers (1, 2), two tunable band-stop filters (3, 4) and two phase rotators (5, 6). The antenna (8) and the transmitter are connected to the first hybrid coupler (1) and the receiver or receivers are connected to the second hybrid coupler (2). One band-stop filter (3; 4) each and one phase rotator (5; 6) each are connected in series with one another between the hybrid couplers (1, 2). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen Antennenkoppler wie im Hauptanspruch beansprucht.The invention relates to an antenna coupler as in Main claim claimed.

Aus der DE-OS 27 11 476 ist ein Funksende/Empfangsgerät mit einem Antennenkoppler, dort Richtungsgabel genannt, bekannt, der die Antenne mit dem Sender und dem Empfänger des Funkgeräts verbindet. Angaben zur Realisierung dieser Richtungsgabel werden nicht gemacht.DE-OS 27 11 476 is a radio transceiver with an antenna coupler, called direction fork there, known of the antenna with the transmitter and the receiver of the radio connects. Information on the realization of this Directional forks are not made.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Realisierung für einen Antennenkoppler zum Verbinden eines Senders und mindestens eines Empfängers mit einer Antenne anzugeben.The invention has for its object a Realization for an antenna coupler to connect a Transmitter and at least one receiver with an antenna specify.

Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt mit den im Hauptanspruch genannten Mitteln. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen enthalten.The task is solved with the im Main claim means. Beneficial Further training is contained in the subclaims.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigt:The invention is based on a Exemplary embodiment explained. It shows:

Fig. 1 ein Blockschaltbild des neuen Antennenkopplers. Fig. 1 is a block diagram of the new antenna coupler.

Fig. 2 ein Schaltbild eines im Antennenkoppler verwendbaren Sperrfilters. Fig. 2 is a circuit diagram of a notch filter which can be used in the antenna coupler.

Der Antennenkoppler enthält gemäß Fig. 1 zwei 90°/3dB-Hybridkoppler 1, 2, zwei Sperrfilter 3, 4 und zwei Phasendrehglieder 5, 6. Für die Hybridkoppler 1, 2 ist beispielsweise der Typ QHF2-.053 GC der Firma Merrimac geeignet. An den zweiten Anschluß des Hybridkopplers 1 ist das Sperrfilter 3 und an den dritten Anschluß des Hybridkopplers 1 ist das Sperrfilter 4 angeschlossen. Den Sperrfiltern 3, 4 ist je ein Phasendrehglied 5, 6 nachgeschaltet, wobei das dem Sperrfilter 3 nachgeschaltete Phasendrehglied 5 eine um 180° größere Phasenverschiebung bewirkt, als das andere Phasendrehglied 6. Das Phasendrehglied 5 ist an den zweiten Anschluß des Hybridkopplers 2 und das Phasendrehglied 6 an den dritten Anschluß des Hybridkopplers 2 angeschlossen. Der vierte Anschluß des Hybridkopplers 2 ist durch eine Impedanz 7 abgeschlossen, am ersten Anschluß des Hybridkopplers 2 sind, gegebenenfalls über einen Breitbandverstärker und einen Leistungsteiler, ein oder mehrere Empfänger anschließbar. An den ersten Anschluß des Hybridkopplers 1 ist eine Antenne 8, und an den vierten Anschluß des Hybridkopplers 1 ein Sender anschließbar.According to FIG. 1, the antenna coupler contains two 90 ° / 3dB hybrid couplers 1 , 2 , two blocking filters 3 , 4 and two phase rotators 5 , 6 . For the hybrid couplers 1 , 2 , for example, the type QHF2-.053 GC from Merrimac is suitable. To the second terminal of the hybrid coupler 1 is the rejection filter 3 and to the third terminal of the hybrid coupler 1 the notch filter 4 is connected. The blocking filters 3 , 4 are each followed by a phase shifter 5 , 6 , the phase shifter 5 following the blocking filter 3 causing a phase shift 180 ° greater than the other phase shifter 6 . The phase rotator 5 is connected to the second connection of the hybrid coupler 2 and the phase rotator 6 is connected to the third connection of the hybrid coupler 2 . The fourth connection of the hybrid coupler 2 is terminated by an impedance 7 , one or more receivers can be connected to the first connection of the hybrid coupler 2 , optionally via a broadband amplifier and a power divider. An antenna 8 can be connected to the first connection of the hybrid coupler 1 and a transmitter can be connected to the fourth connection of the hybrid coupler 1 .

Beim Senden wird das am vierten Anschluß des Hybridkopplers 1 zugeführte Sendesignal in zwei gleichgroße Teilsignale aufgeteilt, wobei die Phase des ersten Teilsignals um -90° und die des zweiten Teilsignals nicht verschoben wird. Die Teilsignale gelangen dann zu den Sperrfiltern 3, 4 und werden, da diese auf die jeweilige Sendefrequenz abgestimmt sind, in den Hybridkoppler 1 zurückreflektiert, der beide Teilsignale seinem ersten Anschluß und somit der Antenne 8 zuführt, wobei das erste Teilsignal keine und das zweite Teilsignal eine Phasenverschiebung von -90° erfährt. During transmission, the transmission signal fed to the fourth connection of the hybrid coupler 1 is divided into two partial signals of the same size, the phase of the first partial signal not being shifted by -90 ° and that of the second partial signal. The partial signals then arrive at the blocking filters 3 , 4 and, since these are matched to the respective transmission frequency, are reflected back into the hybrid coupler 1 , which feeds both partial signals to its first connection and thus to the antenna 8 , the first partial signal being none and the second partial signal experiences a phase shift of -90 °.

Da Filterschaltungen nie ideal sind, gelangten Bruchteile des Sendesignals, beispielsweise -45 dB, durch die Sperrfilter 3, 4 und die Phasendrehglieder 5, 6 hindurch zum Hybridkoppler 2. Dabei erfährt die Phase des ersten Signals eine Verschiebung von +180°, die Phase des zweiten Signals erfährt keine Veränderung. Der Hybridkoppler 2 führt das erste Signal mit einer Phasenverschiebung von -90° und das zweite Signal ohne Phasenverschiebung einer an seinem vierten Anschluß angeschlossenen Impedanz 7, beispielsweise einem 50 Ohm-Widerstand zu, sodaß in der Impedanz 7 die Reste des Sendesignals vernichtet werden. An den ersten Anschluß des Hybridkopplers 2 und zurück in den vierten Anschluß des Hybridkopplers 1 kann im Idealfall aufgrund der Phasenbeziehungen kein Sendesignal gelangen.Since filter circuits are never ideal, fractions of the transmission signal, for example -45 dB, passed through the blocking filters 3 , 4 and the phase rotators 5 , 6 to the hybrid coupler 2 . The phase of the first signal experiences a shift of + 180 °, the phase of the second signal does not change. The hybrid coupler 2 supplies the first signal with a phase shift of -90 ° and the second signal without phase shift to an impedance 7 connected to its fourth connection, for example a 50 ohm resistor, so that the remainder of the transmission signal is destroyed in the impedance 7 . Ideally, due to the phase relationships, no transmission signal can reach the first connection of the hybrid coupler 2 and back to the fourth connection of the hybrid coupler 1 .

Während dem Senden ist gleichzeitig auch der Empfang von Signalen möglich, sofern deren Frequenz nicht mit der jeweiligen Sendefrequenz identisch ist. Wegen der nichtidealen Filterschaltungen muß in der Praxis zwischen einem Sende- und einem Empfangssignal allerdings ein Frequenzunterschied von ca. 10% vorhanden sein. Die Empfangssignale werden von der Antenne 8 dem ersten Anschluß des Hybridkopplers 1 zugeführt, und durch diesen in zwei gleich starke Signale aufgeteilt, wobei die Phase des ersten Signals nicht und die der des zweiten Signals um -90° verschoben wird. Die Empfangssignale passieren die Sperrfilter 3, 4 und die Phasendrehglieder 5, 6, wobei die Phase des ersten Signals um +180° verschoben wird, und gelangen zum Hybridkoppler 2, der das erste Signal mit einer Phasenverschiebung von -90° und das zweite Signal ohne Phasenverschiebung dem 4. Anschluß zuführt, sodaß am ersten Anschluß praktisch das ganze, lediglich um die unvermeidlichen Dämpfungsverluste verminderte Empfangssignal auftritt. Zum vierten Anschluß des Hybridkopplers 2 kann im Idealfall aufgrund der Phasenbeziehungen kein Empfangssignal gelangen. During the transmission, the reception of signals is also possible, provided that their frequency is not identical to the respective transmission frequency. In practice, however, because of the non-ideal filter circuits, there must be a frequency difference of approximately 10% between a transmitted and a received signal. The received signals are fed from the antenna 8 to the first connection of the hybrid coupler 1 , and are divided by this into two signals of equal strength, the phase of the first signal not being shifted and that of the second signal being shifted by -90 °. The received signals pass the blocking filters 3 , 4 and the phase rotators 5 , 6 , the phase of the first signal being shifted by + 180 °, and reaching the hybrid coupler 2 , which has the first signal with a phase shift of -90 ° and the second signal without Phase shift leads to the 4th connection, so that practically the entire reception signal, reduced only by the inevitable attenuation losses, occurs at the first connection. Ideally, no reception signal can reach the fourth connection of the hybrid coupler 2 due to the phase relationships.

Zur Verwendung des Antennenkopplers in einem Funk-Sende/Empfangsgerät, das eine automatische Kanalwahleinrichtung enthält und/oder das nach dem Frequenzsprungverfahren arbeitet, muß die Sperrfrequenz der Sperrfilter 3, 4 innerhalb von Mikrosekunden umschaltbar sein.To use the antenna coupler in a radio transceiver which contains an automatic channel selection device and / or which works according to the frequency hopping method, the blocking frequency of the blocking filters 3 , 4 must be switchable within microseconds.

Fig. 2 zeigt ein Schaltbild der abstimmbaren Sperrfilter 3, 4 in PI-Schaltung. Es enthält zwei Parallelkreise, die aus einer Parallelschaltung eines Kondensators C ₃ mit einer Reihenschaltung aus einer Spule L ₁ und einer Parallelschaltung einer Spule a L ₁ mit einer Serienschaltung aus einer abstimmbaren Kapazität C ₁ und einem Widerstand r bestehen, und einen Serienkreis aus einem Kondensator C ₄ und einer Spule L ₂, die induktiv mit einem Resonanzkreis gekoppelt ist, der aus einer abstimmbaren Kapazität C ₂ und drei parallelgeschalteten Spulen L ₂I, L ₂II und L ₂III besteht. Die Spulen L ₂II und L ₂III sind über je einen Schalter zu- oder wegschaltbar, und dienen zur Erweiterung des Bereichs der möglichen Sperrfrequenzen auf beispielsweise 30-80 MHz. Die abstimmbaren Kapazitäten C ₁, C ₂ bestehen aus je zwölf binär gestuften Kondensatoren, die über PIN-Dioden zu- oder wegschaltbar sind. Fig. 2 shows a circuit diagram of the tunable notch filter 3, 4 in PI circuit. It contains two parallel circuits consisting of a parallel connection of a capacitor C ₃ with a series connection of a coil L ₁ and a parallel connection of a coil a L ₁ with a series connection of a tunable capacitance C ₁ and a resistor r , and a series circuit consisting of a capacitor C ₄ and a coil L ₂ , which is inductively coupled to a resonant circuit consisting of a tunable capacitor C ₂ and three coils L ₂ I, L ₂ II and L ₂ III connected in parallel. The coils L ₂ II and L ₂ III can be switched on or off via a switch, and are used to expand the range of possible blocking frequencies to, for example, 30-80 MHz. The tunable capacitances C ₁ , C ₂ each consist of twelve binary-stage capacitors, which can be switched on or off via PIN diodes.

Claims

1. Antenna coupler for connecting a transmitter and at least one receiver to an antenna ( 8 ) consisting of two hybrid couplers ( 1 , 2 ), two blocking filters ( 3 , 4 ) and two phase shifters ( 5 , 6 ), the antenna ( 8 ) and the Transmitter with the first hybrid coupler ( 1 ) and the receiver (s) with the second hybrid coupler ( 2 ) are connected, and a blocking filter ( 3 ; 4 ) and a phase shifter ( 5 ; 6 ) are connected in series between the hybrid couplers ( 1 , 2 ) are.

2. Antenna coupler according to claim 1, characterized in that the blocking filter ( 3 , 4 ) are tunable, and that the antenna ( 8 ), the hybrid coupler ( 1 , 2 ) and the phase rotating elements ( 5 , 6 ) the tuning range of the blocking filter ( 3 , 4 ) are broadband accordingly.

3. Antenna coupler according to claim 2, characterized in that the blocking filter ( 3 , 4 ) is tuned by connecting and / or disconnecting binary-stepped capacitors.

4. Antenna coupler according to claim 3, characterized characterized in that the connection and / or disconnection of the Capacitors using fast PIN diode switches he follows.