DE3909685C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Frequenzumsetzer für Satellitenempfangs- Gemeinschaftsanlagen.

Bekanntermaßen können über einen Satelliten mehrere Programme gleichzeitig mittels unterschiedlich polarisierter Wellen übertragen werden. In den Antennenempfangsanlagen werden die unterschiedlich, in der Regel orthogonal zueinander bzw. auch rechts- bzw. linksdrehend polarisierten elektromagnetischen Wellen entsprechend ihrer unterschiedlichen Polarisation zunächst getrennt.

Da auf Grund internationaler Verträge die zulässige Zwischenfrequenz 0,8 GHz beträgt, wird daraus unmittelbar ersichtlich, daß der insgesamt zur Verfügung stehende über Satelliten ausgestrahlte breite Frequenzbereich von 10.95 bis 12,5 GHz insgesamt oder zu dem größten Teil nicht ohne weiteres empfangen werden kann. Hierzu bedarf es spezifischer technischer Maßnahmen.

Ein Frequenzumsetzer für eine Einzelempfangsanlage ist beispielsweise aus der EP 03 00 173 A2 bekannt geworden. Hier wird der gesamte über Satellit empfangene Frequenzbereich zunächst über eine Frequenzweiche auf zwei verschiedene Signalwege aufgespalten, wobei in jedem Signalweg ein Frequenzumsetzer mit einem Mischer und einem Lokaloszillator in dem einen Signalweg von 10,0 GHz und in dem anderen Signalweg von 10,75 GHz vorgesehen ist. Durch einen nachfolgenden in jedem Signalweg in Reihe zu dem Mischer geschalteten Ionenschalter kann gezielt das jeweils umzusetzende Frequenzband ausgewählt und in eine einzige Ableitung eingespeist werden, weshalb sich eine derartige Frequenzumsetzung immer nur für Einzelempfangsanlagen eignet.

Darüber hinaus ist auch ein weitgehend funktionstechnisch ähnlicher Frequenzumsetzer ebenfalls für eine einzelne Empfangsanlage vorgeschlagen worden, bei zwischen einem Vor- und einem Zwischenfrequenzverstärker ein Mikrowellenkonverter mit umschaltbarem Lokaloszillator vorgesehen ist. Der Lokaloszillator kann beispielsweise von 10,0 bis 11,45 GHz umgeschaltet werden. Dadurch ergibt sich eine Frequenzumsetzung, bei der beispielsweise bei Zuschaltung des Lokaloszillators von 10,0 GHz ein Frequenzband mit 0,8 GHz, nämlich von 10,95 bis 11,75 GHz umgesetzt wird in einen Zwischenfrequenzbereich von 0,95 GHz bis 1,75 GHz. Zur Entsendung eines benachbarten versetzten Frequenzbandes kann beispielsweise 12,5 GHz bis 12,75 GHz empfangen werden, so wird nach Umschaltung des Lokaloszillators auf 11,55 GHz eine Frequenzumschaltung auf den Bereich von 0,95 GHz bis 1,20 GHz ermöglicht. Natürlich kann bei entsprechender Wahl des geeigneten Lokaloszillators auch das verbleibende Frequenzband von 11,75 GHz bis 12,5 GHz zumindest ansatzweise so umgesetzt werden, daß an der alleinigen Ausgangsleitung bei entsprechender Umschaltung des Lokaloszillators ein Frequenzband im angesprochenen Bereich bis zu maximal 0,8 GHz ansteht. Aber auch diese Schaltung weist den Nachteil auf, daß gleichwohl zwei Mikrowellenkonverter zur Umschaltung der beiden Lokaloszillatoren benötigt werden, und daß - da die Einstellung immer nur auf einen Ausgang erfolgt - auch diese Anlage grundsätzlich nur als Einzelanlage geeignet ist und betrieben werden kann.

Die vorstehend gemachten Ausführungen gelten gleichermaßen auch für das aus der DE 39 03 262 A1 bekannte Empfangssystem.

Von daher ist auch eine andere Konverterschaltung bekannt geworden, die für Gemeinschaftsanlagen geeignet ist, und bei der unterschiedliche hochfrequente vom Satelliten empfangene Frequenzbereiche gleichzeitig empfangen werden können. Dabei wird beispielsweise nach dem Trennen der unterschiedlichen Polaritäten bezüglich jeder polarisierten Welle eine Frequenzweiche oder ein Diplexer benötigt, um beispielsweise das vom Satelliten ausgestrahlte Frequenzspektrum von 10,95 GHz bis 11,7 GHz in dem einen Zweig mit einem fest integrierten Mikrowellenkonverter mit einem Lokaloszillator mit beispielsweise 10,0 GHz und in einen zweiten Ast beispielsweise ein Frequenzspektrum von 12,5 GHz bis 12,75 GHz mit einem dort vorgesehenen Mikrowellenkonverter mit einem Lokaloszillator mit 11,55 GHz getrennt umzusetzen. Dadurch steht am ersten Zweig an der ersten Ableitung eine Zwischenfrequenz von 0,95 bis 1,70 GHz und am zweiten Ast, d.h. also zweiten Ableitung eine Zwischenfrequenz von 0,95 bis 1,2 GHz an. Über die beiden benötigten Ausgangsleitungen kann dann in einer Gemeinschaftsanlage simultan sowohl das vorstehend genannte erste als auch das zweite Frequenzband des vom Satelliten ausgestrahlten Hochfrequenz-Signalspektrums empfangen werden.

Diese Anlage ist aber relativ teuer. So betragen die Kosten für eine Frequenzweiche zur Aufspaltung der Frequenzbänder im Gigahertzbereich einige Hundert DM. Vor allem aber treten bei dieser Schaltungsanordnung ständig störende Mischprodukte auf, wobei auch bei äußerst problematischen Spiegel­ frequenzfiltern die Frequenzen der Lokaloszillatoren der Mi­ krowellenkonverter nicht völlig unterdrückt werden können. Zudem ist diese Lösung mit einer Dämpfung behaftet. Beim erwähnten Ausführungsbeispiel werden zwischen den beiden Mikrowellenkonvertern, die in je einem Zweig angeordnet sind, ein Mischprodukt bestehend aus der Differenz der Frequenz der beiden Lokaloszillatoren von 1,55 GHz auf, also eine Frequenz, die unmittelbar in dem in die Ge­ meinschaftsanlage eingespeisten Zwischenfrequenzbereich liegt und sich äußerst störend auswirkt. Diese Störungen erster Ordnung sind also äußerst nachteilhaft und können grund­ sätzlich nicht unterdrückt werden.

Demgegenüber ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Frequenzumsetzer für Satellitenempfangs-Gemeinschaftsanlagen zu schaffen, der sehr viel einfacher aufgebaut ist und der sehr viel kostengünstiger zur Verfügung gestellt werden kann. Dabei soll der Frequenzumsetzer insbesondere auch so konzipiert sein, daß störende Mischprodukte erheblich einfacher und besser als bei vergleichbaren Lösungen unterdrückt werden können, ohne daß dies zu einer beachtlichen Kostenverteuerung führt.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß entsprechend den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Durch die vorliegende Erfindung wird eine Möglichkeit geschaffen, daß unterschiedliche versetzt zueinander liegende Frequenzbereiche in einem gemeinsamen Zwischenfrequenzbereich so umgesetzt werden, bei der die durch die vorhandenen Lokaloszillatoren der Mikrowellenkonverter verursachten störenden Mischprodukte weitgehend unterdrückt und vermieden, wobei der Frequenzumsetzer gegenüber dem Stand der Technik bei weitem kostensgünstiger herstellbar ist. Dabei ist der Frequenzumsetzer vor allem für Gemeinschaftsantennenanlagen geeignet, bei der die vom Satelliten empfangenen unterschiedlichen Frequenzbereiche simultan, also gleichzei­ tig über die zumindest beiden Leitungen der Gemeinschafts­ antennenanlage empfangen werden können.

Erfindungsgemäß wird der gesamte vom Satelliten empfangene Frequenzbereich über einen ersten gemeinsamen Mikrowellen­ konverter zu einer niedrigen Frequenz umgesetzt. Daran schließt sich eine Frequenzaufspaltung mittels einer Frequenzweiche an. In dem ersten Signalweg der Frequenzweiche wird eine Zwischenfre­ quenz von beispielsweise 0,95 bis 1,75 GHz eingespeist, wobei die in den zweiten Signalweg eingespeiste Frequenz beispielsweise einen Ausschnitt aus dem Bereich von 1,75 GHz bis 2,75 GHz betragen kann. Bereits daraus ist ersichtlich, daß die Unko­ sten für eine derartige Frequenzweiche im Zwischenfrequenz­ bereich beispielsweise mindestens um einen Faktor 100 niedri­ ger als bei einer Frequenzweiche sind, die im Gigahertz-Bereich wie beim Stand der Technik arbeitet.

In dem zweiten Signalweg findet dann erfindungsgemäß eine Doppelumsetzung dergestalt statt, daß praktisch nur Mischprodukte zwischen den einzelnen Frequenzen der Lokal­ oszillatoren auftreten und entstehen, die entweder außerhalb der in die Gemeinschaftsanlage eingespeisten Zwischenfre­ quenz liegen oder aber nur als Störung zweiter Ordnung auf­ treten, die erheblich schwächer sind. Die Doppelumsetzung kann dabei mittels auf dem Markt erhältlicher billiger Mi­ krowellenkonverter erfolgen, durch die eine Umsetzung zu­ nächst nach oben und dann wieder nach unten vornehmbar ist.

Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich nachfolgend aus dem anhand einer Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel.

Die beispielsweise über eine nicht näher dargestellte Para­ bolantenne empfangenen, gegebenenfalls orthogonal zueinan­ der polarisierten Wellen werden entsprechend ihren unter­ schiedlichen Polarisationen aufgespalten. Bezüglich jeder dieser Polarisation findet dann eine Trennung der Frequenz­ bereiche statt. Dies ist in einem Ausführungsbeispiel in der Zeichnung dargestellt.

Über eine Eingangsleitung 1 steht beispielsweise der gesamte von einem Satelliten empfangene Frequenzbereich von 10,95 bis 12,75 GHz an.

Mit einem ersten Vorverstärker 3 und einem nachfolgenden Zwischenverstärker 5 ist ein Konverter 7 in Reihe ge­ schaltet, der beispielsweise mit einem Lokaloszillator von 10 Gigahertz ausgestattet sein kann.

Dem Zwischenverstärker 5 nachgeschaltet ist eine Frequenzwei­ che (Diplexer) 9, über die das über die Eingangsleitung 1 eingespeiste, vom Satelliten empfangene, umgesetzte Frequenz­ band in einem ersten Signalweg 11 und einem zweiten Signalweg 13 aufgespalten wird.

Die Frequenzweiche 9 arbeitet derart, daß bei dem Lokaloszillator des Konverters 7 von 10,0 GHz in dem ersten Signalweg 11 der empfangene Ausschnitt von 10,95 GHz bis 11,75 GHz in die Zwischenfrequenz von 0,95 GHz bis 1,75 GHz umge­ setzt ansteht. Der Frequenzbereich entspricht also dem inter­ national zugelassenen Zwischenfrequenzband von 0,8 GHz.

In dem zweiten Signalweg 13 wird über die Frequenzweiche 9 z. B. der empfangene Frequenzbereich von z. B. 12,5 bis 12,75 GHz mit einer Zwischenfrequenz von 2,5 GHz bis 2,75 GHz eingespeist. Beispielsweise durch Hintereinander­ schaltung eines ersten die Zwischenfrequenz wieder hoch um­ setzenden Konverter 15 mit einem Lokaloszillator von beispielsweise 9,225 GHz und einem zweiten die höhere Zwischen­ frequenz wieder nach unten umsetzenden zweiten Konverter 17 mit einem Lokaloszillator von beispielsweise 10,775 GHz ergibt sich somit auf Grund der dadurch bedingten Differenz zwischen dem zweiten und dritten Konverter 15 bzw. 17 von 1,55 GHz eine weitere Frequenzumsetzung des Frequenzbandes von 2,5 GHz bis 2,75 GHz zu einer endgültigen Zwischenfre­ quenz von 0,95 GHz bis 1,2 GHz. Somit liegt also am Ausgang des zweiten Signalweges 13 ein Frequenzbereich an, der mit dem an dem ersten Signalweg 11 anstehenden Fre­ quenzband mit einer max. Breite von 0,8 GHz übereinstimmt.

Im vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel wird also in der ersten Signalweg das Satelliten-Frequenzband von 10,95 bis 11,7 GHz und in dem zweiten Signalweg 13 das Frequenz­ band 12,5 GHz bis 12,75 GHz des vom Satelliten ausgestrahlten Frequenzspektrums empfangen. Durch entsprechende andere Abstimmung der Frequenzweiche 9 und unterschiedlich wähl­ barer Lokaloszillatoren im zweiten und dritten Konverter 15 bzw. 17 kann beispielsweise auch das an dem zweiten Signalweg 13 anstehende Frequenzspektrum größer gewählt werden, da die Obergrenze in Anbetracht der zur Verfügung stehenden Zwi­ schenfrequenz bis auf 1,75 GHz angehoben werden kann.

Das erläuterte Ausführungsbeispiel zeigt aber auch, daß durch die Lokaloszillatoren bedingte Mischprodukte erster Ordnung, die äußerst störend sind und grundsätzlich nicht unterdrückt werden können, nicht auftreten.

Bei der vorstehend genannten Frequenz-Umsetzung treten also nur störende Mischprodukte zweiter Ordnung auf, wobei ein Mischprodukt entsprechend der Frequenzdifferenz zwi­ schen dem Lokaloszillator des ersten Konverters 7 und dem Lo­ kaloszillator des zweiten bzw. dritten Konverters 15 bzw. 17 entsteht. Die jeweilige Differenz zwischen 10,0 GHz und 9,225 GHz des zweiten Konverters 15 bzw. 10,775 GHz des dritten Konverters 17 ergibt dabei jeweils ein Mischprodukt von 0,775 GHz, also eine Frequenz, die unterhalb des in den beiden Ab­ leitungen 11 bzw. 13 anliegenden Frequenzbandes liegt und somit nicht stören kann.

Ein Mischprodukt zweiter Ordnung, das sich aus der Differenz der Lokaloszillatoren des zweiten und dritten Konverters 15 bzw. 17 ergibt, beträgt 1,55 GHz. Dieses Störprodukt würde zwar an sich in dem zweiten Signalweg 13 im maximal möglichen Zwischenfrequenz-Spektrum von 0,8 GHz liegen, das theoretisch bis 1,75 GHz reichen kann. Das Band kann aber so gelegt werden, daß der empfangene Zwischenfrequenzbereich, wie er­ läutert, bei 1,20 GHz endet, so daß auch dieses Stör-Mischpro­ dukt außerhalb des Frequenzspektrums liegt. Im übrigen wird hierdurch faktisch auch keine Einschränkung der vom Satelli­ ten ausgestrahlten Programme bewerkstelligt, da die ausge­ strahlten Programme in den anhand des Ausführungsbeispieles erläuterten versetzt zueinander liegenden Frequenzbändern ausgestrahlt werden.

Ohne daß dies näher dargestellt ist, kann natürlich bei der Doppelumsetzung zwischen dem zweiten und dritten Kon­ verter auch noch ein Hohlleiter-Bandpaßfilter in Reihe ge­ schaltet sein.

Nur der Vollständigkeit halber wird noch erwähnt, daß na­ türlich in dem zweiten Signalweg 13 anstelle des dort gezeigten Doppelumsetzers auch nur ein Konverter vor­ gesehen sein kann, dessen Lokaloszillator eine Frequenz von 1,55 GHz zur Umsetzung des Frequenzbereiches von 2,5 GHz bis 2,75 GHz (wie es an der Frequenzweiche 9 in der zweiten Ab­ zweigleitung 13 ansteht) in den Zwischenfrequenzbereich von 0,95 GHz bis 1,2 GHz aufweist. Aus wirtschaftlichen Gründen ist dies allerdings weniger zu realisieren als die vorgeschla­ gene Doppelumsetzung.

Claims (7)

1. Frequenzumsetzer für Satellitenempfangs-Gemeinschaftsanlagen, bei dem versetzt zueinander liegende Teil-Frequenzbänder des gesamten vom Satelliten empfangenen Frequenzbandes, welches eine größere Frequenzbandbreite aufweist als die maximal zulässige Zwischenfrequenz-Bandbreite, jeweils auf den zulässigen Zwischenfrequenz-Bandbereich umgesetzt werden, durch

• - einen ersten Konverter (7) zur Frequenzumsetzung des gesamten vom Satelliten empfangenen Frequenz- Bandbereiches hin zu einer niedrigeren Zwischenfrequenz,
• - eine zu dem Konverter (7) nachgeordnete Frequenzweiche (9) zur Trennung der umgesetzten Zwischenfrequenz in zwei versetzt zueinander liegenden Teil-Frequenzbändern entsprechende Zwischenfrequenz-Bandbereiche,
• - wobei in einem ersten der Frequenzweiche (9) nachgeordneten Signalweg (11) der dort eingspeiste erste Zwischenfrequenz- Bereich innerhalb des maximal zulässigen Zwischenfrequenz-Bandbereiches liegt,
• - und wobei in einem zweiten der Frequenzweiche (9) nachgeordneten Signalweg (13) eine weitere Konverterschaltung (15, 17) zur Umsetzung der in diesen Signalweg (13) eingespeisten und zum ersten Zwischen­ frequenz-Bandbereich versetzt liegende zweite Zwischenfrequenz-Bereich in den zulässigen Zwischenfrequenz-Bandbereich vorgesehen ist.

2. Frequenzumsetzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in dem zweiten der Frequenzweiche (9) nachgeordneten Signalweg (13) vorgesehene weitere Konverterschaltung (15, 17) aus einem Doppelumsetzer mit einer gegensinnigen Frequenzumsetzung besteht.

3. Frequenzumsetzer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz der Frequenz des Lokaloszillators des ersten gemeinsamen Konverters (7) und des in dem zweiten Signalweg (13) vorgesehenen zweiten bzw. dritten Lokaloszillators des zweiten bzw. dritten Konverters (15, 17) jeweils außerhalb des zulässigen Zwischenfrequenz-Bandbereiches liegt.

4. Frequenzumsetzer nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lokaloszillatoren des zweiten und dritten Konverters (15, 17) auf der gleichen Frequenz arbeiten und daß das in dem zweiten Signalweg (13) umgesetzte, vom Satelliten empfangene Teil-Frequenzband so abgestimmt und ausgewählt ist, daß die Differenz der Frequenzen der Lokaloszillatoren des zweiten und dritten Konverters (15, 17) außerhalb des in diesem Zweig anstehenden Zwischenfrequenz-Bandbereiches liegt.

5. Frequenzumsetzer nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz des Lokaloszillators des zweiten Konverters (15) niedriger als die Frequenz des Lokaloszillators des dritten Konverters (17) ist.

6. Frequenzumsetzer nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz des ersten Lokaloszillators des ersten Konverters (7) in der Mitte zwischen der Frequenz des zweiten bzw. dritten Lokaloszillators des zweiten bzw. dritten Konverters (15, 17) liegt.

7. Frequenzumsetzer nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzen der Lokaloszillatoren des zweiten und dritten Konverters (15, 17) oberhalb des zulässigen Zwischenfrequenz- Bandbereiches liegen, vorzugsweise um den Faktor 2, 3, 4 oder insbesondere 5 höher liegen.