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Die
Erfindung betrifft einen Empfänger
mit Linearitätskompensierung
im Empfangsband.
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Der
gegenwärtige
Stand der Technik gestattet die Verwendung integrierter Frequenz-Tuner,
anders gesagt, Tuner die wie Integrierte Schaltungen hergestellt
werden. Ein Problem taucht bei der Verwendung integrierter Schaltungen
mit Tunern auf, die rauscharme Verstärker und Basisbandtransposition einschließen. Das
Satellitenzwischenfrequenzband liegt zwischen 950 und 2150 MHz (Endwerte
eingeschlossen) und rauscharme Verstärker sind dafür bekannt,
nicht über
das gesamte Zwischenfrequenzband linear zu sein. Für herkömmliche
Tuner in der Form von diskreten Bauelementen ist eine Kompensation
in dem Schaltkreis der Frequenztransposition möglich. Unglücklicherweise ist es nicht
möglich, eine
solche Kompensation in eine integrierte Schaltung einzubauen. Eine
solche Weglassung kann unter bestimmten Einsatzbedingungen einen
Signalverlust in dem Transpositionsschaltkreis bewirken.
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Die
Erfindung schlägt
eine Lösung
des obigen Problems durch Einsatz eines Schaltkreises zur Linearitätskompensierung
vor, der vor dem Tuner eingesetzt wird. Der Kompensierungsschaltkreis
bietet eine Charakteristik, die das Inverse der Charakteristik des
rauscharmen Verstärkers
ist, um den Linearitätsfehler
vorweg auszugleichen.
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Die
Erfindung ist ein Empfänger
für Zwischenfrequenzbandsignale,
der umfasst: einen Eingangsanschluss, der zum Empfang von Signalen
des Zwischenfrequenzbandes über
ein Koaxialkabel vorgesehen ist, Filter und Anpassungseinrichtungen,
die Signale mit einer innerhalb des Zwischenfrequenzbandes liegenden
Frequenz durchlassen und die Impedanzen liefern, die zum Koaxialkabel
passen, ein als integrierte Schaltung hergestellter Abstimmkreis mit
einem eingeschlossenen rauscharmen Verstärker, wobei der Abstimmschaltkreis
mit den Filter- und Anpasseinrichtungen verbunden ist, und eine
Kompensierungsschaltung, die an der Verbindung zwischen dem Abstimmkreis
und den Filtereinrichtungen liegt, und diese Kompensierungsschaltung
eine Durchgangscharakteristik hat, die das Inverse der Durchgangscharakteristik
des rauscharmen Verstärkers
in dem Zwischenfrequenzband entgegengesetzt ist.
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Vorzugsweise
ist die Kompensierungsschaltung ein Dipol, der parallel zwischen
den Eingang des Abstimmkreises und Erde angeordnet wird. Der Dipol umfasst
in Reihenschaltung einen Widerstand, einen Induktor und einen Kondensator.
Der Induktor wird unter Verwendung einer Mikrostreifenleitung hergestellt.
Die Durchgangscharakteristik der Kompensierungsschaltung liefert
Kompensierung, die größer als die
Durchgangscharakteristik des rauscharmen Verstärkers in dem Zwischenfrequenzband
ist.
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Die
Erfindung wird besser verstanden werden, und andere Merkmale und
Vorteile werden sich beim Lesen der folgenden Beschreibung mit Bezug auf
die beigefügten
Zeichnungen herausstellen, in denen:
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1 einen
Empfänger
gemäß der Erfindung
darstellt,
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2 die
Verstärkungskennlinie
des Signals am Ausgang zeigt, das durch den integrierten Tuner mit
und ohne Korrektur verstärkt
wurde,
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3 die
Antwortcharakteristik des Dipols zeigt, der als die Kompensierungsschaltung
dient, die in der beschriebenen Schaltungslösung beschrieben wird.
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1 zeigt
einen Satellitenempfänger 1,
der z.B. ein auch als Set-Top-Box bekannter TV Dekoder ist. In dem
beschriebenen Beispiel enthält
der Empfänger 1 drei
Buchsen 2 bis 4 für externe Anschlüsse, andere
Buchsen können
nach dem Stand der gegenwärtigen
Technik hinzugefügt
werden. Eine erste Buchse 2 wird zur Verbindung eines Koaxialkabels 5 benutzt,
um ein z.B. von dem LNB (Low Noise Block) einer Satellitenantenne
kommendes Antennensignal zu empfangen. Eine zweite Buchse 3 dient
zur Verbindung mit einer Benutzervorrichtung, z.B. ein TV-Gerät, um sie
mit einem geeigneten Signal zu versorgen. Eine dritte Buchse 4 wird
zur Einspeisung des Antennensignals in einen anderen Empfänger benutzt,
der in der Anlage steht.
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Die
erste Buchse 2 ist innerhalb des Empfängers einerseits mit einem
Eingang eines Bandpassfilters 6 und andererseits mit anderen
(nicht dargestellten) Schaltungen verbunden, die z.B. dazu dienen, eine
Spannungsversorgung zu liefern und Befehle an den LNB zu senden
und, wo vorgesehen, einen Satelliten-Rück-Kanal zu steuern. Das Bandpassfilter 6 selektiert
das Satelliten Zwischenfrequenzband zwischen den eingeschlossenen
(Grenzwerten) 950 bis 2150 MHz und leitet das gefilterte Signal
zu einem integrierten Tuner 7. Die Verbindung zwischen
dem Filter 6 und dem Tuner 7 geschieht über eine
Kompensierungsschaltung 8.
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Der
Tuner 7 ist eine integrierte Schaltung, die z.B. unter
der Bezeichnung STV399 von STMicroelectronics oder unter der Bezeichnung
TDA8262 von Philips verkauft wird. Der Tuner 7 enthält einen rauscharmen
Verstärker 70,
der das Eingangssignal verstärkt
und es an einen Splitter 71 weiterleitet, der das Signal
an zwei Ausgänge
verteilt. Ein erster Ausgang des Splitters 71 ist mit einem
Ausgang des Tuners 7 verbunden, der wiederum mit der dritten
Buchse 4 verbunden ist. Ein zweiter Ausgang des Splitters 71 leitet
das verstärkte
Signal an eine Tranpositionsschaltung 72. Die Transpositionsschaltung 72 transponiert
einen Kanal aus dem Zwischenfrequenzband in das Basisband und liefert
zwei Signale I und Q an zwei Ausgänge des Tuners. Die Transpositionsschaltung
ist kein Gegenstand der vorliegenden Erfindung und wird daher nicht
detaillierter beschrieben, und Fachleute können auf die technischen Handbücher für die oben
erwähnten
Schaltungen Bezug nehmen.
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Eine
Demodulationsschaltung 9 empfängt die Signale I und Q und
demoduliert sie, dekodiert sie und leitet einen Bitstrom, der den übertragenen
Daten entspricht an einen Ausgang. Die Demodulationsschaltung 9 ist
eine Schaltung, die nach dem Stand der Technik bekannt ist. Eine
Verarbeitungsschaltung 10 erhält den von der Demodulationsschaltung 9 kommenden
Bitstrom, setzt ihn in ein mit dem Gerät des Benutzers kompatibles
Signal um, und leitet das kompatible Signal zur zweiten Buchse 3.
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Die
Arbeitsweise des Empfängers 1 ist
mit Ausnahme der Kompensierungsschaltung 8 allgemein bekannt. 2 zeigt
zwei Kurven, die die Signalübertragungscharakteristiken
zwischen der ersten Buchse 2 und der dritten Buchse 4 darstellen.
Die Kurve 101 zeigt die Verstärkung zwischen den beiden Buchsen 2 und 4,
wenn die Kompensierungsschaltung 8 entfernt ist. Diese
Kurve 101 zeigt, dass in dem Zwischenfrequenzband der Verstärkungsunterschied
ungefähr
4 dB beträgt.
Die Kompensierungsschaltung 8 wird hinzugefügt, um diese
Durchgangscharakteristik anzugleichen, um die Kurve 102 zu
erhalten, die keinen Verstärkungsunterschied
von mehr als kleiner 2 dB in diesen Zwischenfrequenzband zeigt.
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Die
Kompensierungsschaltung 8 hat eine Durchgangscharakteristik,
die das Inverse zu der des Verstärkers 70 ist,
um die Durchgangscharakteristik zu korrigieren. In dem beschriebenen
Beispiel wurde entschieden, die Kompensierungsschaltung 8 unter Verwendung
eines Dipols herzustellen, der parallel zwischen der Erde des Empfängers 1 und
dem Eingang des Tuners 7 angeordnet ist. Die Funktion des Dipols
ist es, einen störenden
Teil des Signals zu unterdrücken
während
dem Maximum des Nutzsignals ein Durchgang ohne Dämpfung ermöglicht wird. Z.B. ist der Dipol
ein RLC-Schwingkreis, der mit anderen Worten einen Widerstand 80,
einen Induktor 81 und einen Kondensentor 82 umfasst.
In unserem Beispiel ist der Induktor vom Typ einer koplanaren Mikrostreifenleitung,
mit anderen Worten umgeben von einer Grundplatte 83.
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3 zeigt
den Reflektionskoeffizienten der Welle in dem Dipol, der als gleich
20 log (Veingehende Welle/Vreflektierte
Welle) ausgedrückt
wird. Dieser Reflektionskoeffizient wird zur Kurve 101 mit
einem Faktor addiert, der von dem Zusammenpassen der Impedanz zwischen
der Leitung und der frequenzabhängigen Impedanz
des Dipols abhängt.
In dem beschriebenen Beispiel werden die Komponenten wie folgt berechnet:
der Widerstand wird ausgewählt,
dass er gleich dem Nennwert der Impedanz der Verbindungsleitung
des Filters 6 und dem Tuner 7 ist. Die Mikrostreifenleitung 81 wird
so ausgelegt, dass sie gleich einem Viertel der Wellenlänge ist,
die der Frequenz F1 entspricht, wobei die Frequenz F1 dem Reflektionsminimum
des Dipols entspricht; der Kondensator 82 wird so ausgelegt,
dass der RLC-Kreis ein Reflektionsmaximum bei der Frequenz F2 ein
wenig oberhalb des Zwischenfrequenzbandes hat, typischerweise bei
2200 MHz. Die Kopplung zwischen Dipol und der Leitung zu erhöhen oder
zu verringern, – das
bedeutet den Einfluss zu erhöhen
oder zu verringern, den der Dipol auf die gesamte Durchgangscharakteristik
hat –,
ermöglicht
es, den Wert des Widerstandes 80 um den Nennwert der Leitungsmpedanz
herum um +/– 30%
unter Beibehaltung eines guten Stehwellenverhältnisses zu variieren.
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Durch
Einstellung der Dipolkopplung ist es möglich, eine Durchgangscharakteristik
der Kompensierungsschaltung zu erhalten, die eine größere Kompensierung
als erforderlich liefert, um die Durchgangscharakteristik des rauscharmen
Verstärkers
in dem Zwischenfrequenzband auszugleichen. Dies bedeutet, dass zusätzlich auch
Verluste durch das Koaxialkabel 5 ausgeglichen werden können, wenn
es sehr lang ist.
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Wie
von Fachleuten erkannt werden kann, liefert das Hinzufügen des
Dipols auch eine stärkere Unterdrückung von
Frequenzen außerhalb
des Zwischenfrequenzbandes und verbessert so die gesamte Filtercharakteristik.
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Andere
Varianten der Erfindung sind möglich.
Es ist möglich,
eine andere Art von Induktor als die in dem bevorzugten Beispiel
beschriebene Mikrostreifenleitung zu benutzen. Es ist auch möglich, herkömmlichere
Filtereinrichtungen als einen Dipol einzusetzen, dies aber erzeugt
zusätzliche
Verluste.
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Obschon
die Erfindung einen Satellitenempfänger betrifft, kann das gleiche
Problem weniger kritisch im Fall eines Empfängers auftreten, der mit einem
Kabelverteilnetzwerk verbunden ist. Die Erfindung ist nicht auf
Satellitenempfänger
beschränkt.