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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf elektronische Signal-Multiplexer
bzw. -Mehrfachkoppler und genauer auf einen modularen Multiplexer,
welcher einen aneinandergrenzenden Mehrkanalausgang aufweist.
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Zu lösendes Problem
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Bei
bzw. in herkömmlichen
kurzgeschlossenen Verteiler-Multiplexern beginnen, da bzw. wenn die
Anzahl der Kanäle
gesteigert wird, die Multiplexer, an Verteilerresonanzen zu leiden,
deren Anzahl mit der Anzahl der Kanäle zunimmt. Dieses Resonanzproblem
macht ein Vorhersagen und ein physikalisches Verwirklichen von Mehrkanal-Multiplexern schwierig.
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Ähnlich wie
bei Hybridrichtungs/Verteiler-Multiplexern, worin ungerade/gerade
(nicht aneinandergrenzende) Multiplexer Richtungsfilter aufweisen,
welche zwischen Kanälen
(in der Frequenz) angeordnet sind, sind diese Multiplexer auch durch
Verteilerresonanzen gemeinsam mit den Filterhohlraum bzw. -resonatorstörungen begrenzt.
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Weiters
brauchen, wenn die Antennentechnologie eines geformten Reflektors
zu Nutze gemacht wird, die geformten Reflektoren eine immer ansteigende
Anzahl von fortgesetzten bzw. aneinander angrenzend gemultiplexten
bzw. mehrfachgekoppelten Kanälen.
Jedoch nimmt, wie oben angemerkt, bei kurzgeschlossenen Verteiler-Multiplexern
die Kanalleistung ab, je mehr Kanäle zu einem Ausgabeverteiler
hinzugefügt
werden. Gegenwärtig
beträgt
die größte Kapazität auf einem
Verteiler-Multiplexer am C-Band 12 Kanäle.
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Es
ist deshalb ein Problem in der Technik, die Anzahl von Kanälen in Mehrkanal-Multiplexern
zu erhöhen,
ohne die Verteilerresonanzen und Filterresonatorstörungen zu
erhöhen.
Der Artikel, "Breitbandiges
periodisches Filter vom Übertragungstyp" von Takao Itanani,
veröffentlicht
in Electronics and Communication in Japan, Teil 1, Band 74, Nr.
9 auf Seiten 100–110
offenbart ein periodisches verzweigendes Filter vom Übertragungstyp,
welches als der Multiplexer/Demultiplexer für Kommunikationssatelliten
verwendet wird.
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Es
ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen modularen Multiplexer
bzw. Mehrfachkoppler zur Verfügung
zu stellen, welcher eine große
Anzahl von Ausgangs- bzw. Ausgabekanälen mit einem aneinandergrenzenden
Ausgang aufweist.
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Es
ist ein anderes Ziel der Erfindung, einen modularen Multiplexer
zur Verfügung
zu stellen, welcher eine große
Anzahl von Ausgabekanälen
mit einem Minimum von unerwünschten
Verteilerresonanzen und Filterresonatorstörungen aufweist.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung beinhaltet einen modularen Multiplexer bzw.
Mehrfachkoppler, welcher einen aneinandergrenzenden bzw. zusammenhängenden
Mehrkanalausgang aufweist, umfassend:
wenigstens zwei aneinandergrenzende
bzw. zusammenhängende
Mehrkanal-Mehrfachkopplermittel
für ein
entsprechendes Ausgeben von hohen und niedrigen aneinandergrenzenden
bzw. zusammenhängenden
Bereichen von Paßbandfrequenzen;
Diplexermittel
zum Empfangen der aneinandergrenzenden hohen und niedrigen Bereiche
von Paßbandfrequenzen
und umfassend ein Hochfrequenz-Paßbandfilter
mit hoher Schwächung
bzw. Dämpfung, wie
beispielsweise 30 dB Schwächung,
an der höchsten
Frequenz des Bereichs von Tiefpaßbandfrequenzen, und ein Niedrigfrequenz-Paßbandfilter mit
hoher Dämpfung,
wie beispielsweise 30 dB Dämpfung,
an der niedrigsten Frequenz des Bereichs von Hochpaßbandfrequenzen;
und
störungsfreie
Richtungsfiltermittel zum Empfangen der Ausgabe der Diplexermittel
und um ein Überkreuzungs-
bzw. Verbindungsband der Diplexermittel zu füllen, und um eine aneinandergrenzende
Mehrkanalausgabe zur Verfügung
zu stellen.
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Die
bevorzugte Ausführungsform
des modularen bzw. Modul-Multiplexers der Erfindung besteht im wesentlichen
aus vier Komponenten: 1.) einem Mehrfachkoppler bzw. Multiplexer
mit 12 aneinandergrenzenden Kanälen,
vorzugsweise einem Hybridrichtungs- und Verteilertyp-Mehrfachkoppler,
welcher aber auch ein kurz-geschlossener Mehrfachkoppler sein könnte, um
Frequenzen im wesentlichen im Bereich von 3,7 GHz bis 4,2 GHz abzudecken;
2.) einem Mehrfachkoppler mit 6 aneinandergrenzenden Kanälen, welcher
Frequenzen im wesentlichen im Bereich von 3,42 GHz bis 3,62 GHz
umspannt; 3.) einem Diplexer, welcher aus einem Chebyshev-Filter mit
6 Abschnitten, mit einem Paßband
von Frequenzen im wesentlichen im Bereich von 3,4 bis 3,620 GHz
und etwa 30 dB Dämpfung
bei 3,7 GHz, und einem Chebyshev-Filter mit 8 Abschnitten besteht, welches
Frequenzen im wesentlichen im Bereich von 3,7 GHz bis 4,2 GHz durchläßt und etwa
30 dB Dämpfung
bei 3,62 GHz zur Verfügung
stellt; und 4.) einem störungsfreien
Richtungsfilter, welches ein Paar von quasi-elliptischen Filtern
umfassen kann, welche das Überkreuzungsband
ohne Einfluß auf
die vorhergehenden Komponenten füllen.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
ein darstellendes Diagramm, welches allgemein die vier Komponenten
illustriert, welche den modularen bzw. Modul-Mehrfachkoppler der vorliegenden
Erfindung darstellen bzw. ausbilden.
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2 ist
eine grafische Darstellung, welche die Ausgabe bzw. den Ausgang
eines Multiplexers bzw. Mehrfachkopplers mit 19 Kanälen im C-Band mit aneinandergrenzendem
Ausgang in Übereinstimmung
mit der Erfindung darstellt bzw. illustriert.
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Detaillierte
Beschreibung der Erfindung
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Ein
Modul-Mehrfachkoppler bzw. modularer Multiplexer in Übereinstimmung
mit der Erfindung besteht aus vier Komponenten, wie in den funktionellen Blockdarstellungen
bzw. Darstellungen des funktionellen Blocks in 1 zu
sehen ist. Die erste Komponente ist ein aneinandergrenzender Mehrfachkoppler 10,
vorzugsweise ein 12 Kanal Hybridrichtungs- und Verteilertyp-Mehrfachkoppler,
wobei jedoch ein kurzgeschlossener Mehrfachkoppler ebenfalls verwendet werden
kann. Dies ist ein "Hoch-Mehrfachkoppler", welcher höhere Frequenzen,
z. B. im wesentlichen im Bereich von 3,7 GHz bis 4,2 GHz, abdeckt.
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Die
zweite Komponente ist ein aneinandergrenzender Mehrfachkoppler 20,
vorzugsweise aus 6 Kanälen
und niedrigere Frequenzen umspannend, z. B. im wesentlichen im Bereich
von 3,42 GHz bis 3,62 GHz. Dies ist der "Niedrig- bzw. Tief-Mehrfachkoppler" des Satzes von zwei
Multiplexern.
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Die
dritte Komponente ist ein Diplexer 30. Er beinhaltet vorzugsweise
ein Chebyshev-Filter 31 mit 6 Abschnitten mit einem Paßband von
Frequenzen im wesentlichen im Bereich von 3,4 bis 3,620 GHz. Er weist
auch eine ungefähr
30 dB Dämpfung
bei 3,7 GHz auf und ist der "Nieder"-Frequenzkanal auf
dem Diplexer. Der "Hoch"-Frequenzkanal auf
dem Diplexer kann ein Chebyshev-Filter 32 mit
8 Abschnitten sein, welches Frequenzen im wesentlichen im Bereich
von 3,7 GHz bis 4,2 GHz durchläßt und 30
dB Dämpfung
bei 3,62 GHz zur Verfügung
stellt. Die 30 dB-Dämpfungspunkte
der zwei Filter dienen zur Störungsunterdrückung. Diese
Störungen
sind Resonatorarten bzw. Hohlraummoden (TM), welche typischerweise
bei 3,61 GHz für
den Hoch-Mehrfachkoppler 10 und
3,7 GHz für
den Tief-Mehrfachkoppler 20 existieren. Diese Störungsunterdrückungseigenschaft
vermeidet die Notwendigkeit zur Neukonstruktion der existierenden
Filterresonatoren von dem gegenwärtigen Hoch-Q-Entwurf.
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Die
vierte Komponente ist ein störungsfreies Richtungsfilter 40,
welches ein Paar von quasi-elliptischen Filtern 41 und 42 des
Typs umfassen kann, wie er in U.S. Patent Nr. 4,780,694 geoffenbart
ist, welches auf denselben Zessionar wie die vorliegende Anwendung übertragen
ist. Diese abschließenden bzw.
Abschlußfilter
füllen
das Überkreuzungsband ohne
jede Auswirkung auf die vorangegangen Komponenten.
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Während die
erste Komponente vorzugsweise 12 Kanäle aufweist und die dritte
Komponente Filter mit 6 Abschnitten und 8 Abschnitten aufweist,
wird sich verstehen, daß diese
Komponenten nicht auf diese Zahlen begrenzt sind.
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2 ist
eine grafische Darstellung bzw. ein Plot des Logarithmus der Signalstärke über der
Frequenz, welcher) den Ausgang bzw. die Ausgabe eines Multiplexers
bzw. Mehrfachkopplers mit 19 Kanälen
im C-Band mit aneinandergrenzendem Ausgang in Übereinstimmung mit der Erfindung
illustriert. Wie darin zu sehen ist, entsprechen die unteren sechs
Kanäle
(CH1–CH6)
der zweiten Komponente 20 von 1. Die oberen
zwölf Kanäle (CH8–CH19) entsprechen
der ersten Komponente 10 in 1 überein.
Der dazwischenliegende Kanal CH7 entspricht dem einen der Richtungsfilter,
z. B. 41, in der vierten Komponente 40. Ein zusätzliches
Filter, z. B. 42, kann leicht in der vierten Komponente 40 hinzugefügt werden,
um die verbleibende Lücke
(zwischen CH6 und CH7) abzudecken, wie dies in 1 gezeigt
wird, woraufhin ein 20-Kanal-Ausgang resultiert. Alternativ kann
die Bandbreite des einzelnen Filter 41 erhöht werden,
um die verbleibende Lücke
zu füllen.
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Die
Erfindung ist entworfen, um vollen Nutzen aus der Technologie einer
geformten bzw. gestalteten Reflektorantenne zu ziehen. Geformte
Reflektoren benötigen
eine stetig ansteigende Anzahl von aneinandergrenzend mehrfachgekoppelten
Kanälen. Die
Komplexität
von traditionellen, z. B. kurzgeschlossenen Mehrfachkopplern steigt
an und die Kanalleistung sinkt, je mehr Kanäle zu einem Ausgangsverteiler
hinzugefügt
werden, so daß gegenwärtig die
größte Kapazität auf einem
Verteiler-Mehrfachkoppler 12 Kanäle
im C-Band bei 3 bis 4 GHz Frequenz-Paßband beträgt. Während dieses Paßband für die bevorzugte
Ausführungsform
ausgewählt
wurde, ist die Erfindung nicht auf dieses Band begrenzt und kann
auf andere Frequenzbänder
angewendet werden.
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Der
Modul-Mehrfachkoppler der Erfindung verwendet existierende Mehrfachkoppler
bzw. Multiplexer niedriger Ordnung, d. h., mit weniger Kanälen und
kombiniert sie mit einem Diplexer, während die Richtungsfilter zur
vollständigen
aneinander-grenzenden Frequenzabdeckung hinzugefügt wird. Dieser Zugang eines
modularen "Bausteins
bzw. Baublocks" erlaubt
eine größere Flexibilität bei vielen
Anwendungen, z. B. Flugzeug- bzw. einer Raumschiffhülle. Die
kleineren Mehrfachkoppler können
nahe ihren SSPA's
oder TWTA's angeordnet
werden, um den Bedarf an langen Strecken von hochverlustigen Koaxialkabeln
zu reduzieren.
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Die
Erfindung erlaubt auch eine aneinandergrenzende Breitbandabdeckung,
um störungsfrei aufgrund
der Störungsunterdrückungseigenschaft des
Diplexers zu sein. Nur die Richtungsfilter müssen störungsfrei sein. Auch maximale
Leistungspegel werden nicht in diesem System bis zu dem letzten Richtungsfilterabschnitt
erreicht.
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Es
wird beispielsweise überlegt,
daß eine Anwendung
der Erfindung in derzeitigen kommerziellen C- und Ku-Band-Ausgabe-Mehrfachkoppler-Produktleitungen
die Errichtung von Ausgabe-Mehrfachkopplern mit höchster verfügbarer Kapazität erlauben wird.
Auch kann die Erfindung Verwendung in neuen Raumfahrzeugen finden,
welche C- und/oder Ku-Band-Kanäle
verwenden. Ein Mehrfachkoppler mit 19 aneinandergrenzenden Kanälen im C-Band wurde tatsächlich zusammengebaut.