EP0374427A1 - Microwave device for the correction of the group propagation time - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a device for correcting group proporation time at microwave.
- Microwave telecommunications devices using filter elements, amplifiers, mixers, etc. introduce a distortion of the group propagation time.
- group proporation time or T.P.G.
- the value of the delay due to an element having a transfer function this delay being proportional to the derivative of the phase with respect to the frequency.
- this delay has, as a function of the frequency, a shape of a bell curve, and its maximum is located at the cut-off frequency of the filter.
- Such a correction must be capable, as a function of the frequency, of correcting the phase of the microwave wave without modifying its amplitude, which would be a source of bit errors in the case of digital transmission.
- the commonly adopted solution generally consists in making the microwave frequency reflect on an unsuitable complex impedance, the phase curve of this complex impedance as a function of the frequency being the curve complementary to the propagation time curve of group to correct.
- the delay curve added to this variation curve of the T.P.G., gives a uniform delay curve as a function of the frequency.
- a first form of TPG corrector of known type is that which uses a 3 dB 90 ° coupler and two strictly identical complex impedances.
- This known corrector is shown schematically in Figure 1 attached. It uses a 3 dB 90 ° coupler, referenced 5.
- the input microwave signal E is applied to the input door 1 of the coupler 5. It leaves it on doors 3 and 4 of this coupler, respectively offset by 0 degrees and 90 degrees.
- These two waves are reflected respectively on the complex impedances 6 and 7 of value jX, with phase curve complementary to that to be corrected, to finally recombine in phase on the output gate 2 of the coupler 5 (microwave output S), and in phase opposition on the input door 1 of this coupler.
- This first form of known corrector has the following drawbacks: . the two complex impedances 6 and 7 must be of strictly identical complex values jX, otherwise the waves no longer recombine in phase opposition on the input gate 1, so that the corrector does not act as a all-pass cell in transmission; . the coupler must be perfect as regards the symmetry of the coupling and the precision of its phase shift by 90 degrees, otherwise the corrector does not act as a all-pass cell; . the adjustment of this corrector is difficult: the two complex impedances 6 and 7 must have the same adjustment in amplitude and in frequency, otherwise the corrector does not again act as a all-pass cell.
- T.P.G. uses a ferrite microwave circulator and a single complex correction impedance.
- the diagram of this corrector is also recalled in Figure 2 attached.
- the input microwave frequency E is applied to the door 10 of the circulator 8. It leaves it on the second door 11, is reflected on the complex impedance 9, of value jX, again enters the circulator 8 through this door 11, and leaves in S on the third door 12 of this circulator.
- This other known corrector has the following drawbacks: . its adjustment is difficult for low amplitudes of TPG, because a ferrite circulator has a fairly large clean TPG; . such a circulator is difficult to integrate with circuits in microstrip technology, especially if the frequency of the microwave wave is of the order of Gigahertz; . the cost of a ferrite circulator is quite high, which is a serious issue the price of a GPT corrector of this type.
- the invention aims to remedy these drawbacks.
- a microwave propagation group time corrector which uses a complex impedance to, by reflection of the microwave wave on this complex impedance, carry out a correction of T.P.G. without affecting the amplitude transmission curve.
- This corrector uses a power divider, for example of the Wilkinson type, which has a power input and two outputs isolated from each other.
- the aforementioned complex impedance is connected to the "input" door of this divider, while the microwave input wave is applied to one of the two "output” doors of this same divider and the output wave is taken on its other "exit" door.
- the reference 13 designates a power divider of the Wilkinson type.
- This divider 13 has, in a manner well known per se, an "entry” door 14 and two “exit” doors 15 and 16.
- the entry door 14 is connected to the two exit doors 15 and 16 respectively by two quarter-wave lines 17 and 18, and the two output gates 15 and 16 are connected to each other by a balancing resistor 19.
- a microwave wave which would be applied to the input 14 of the Wilkinson divider 13 leaves it symmetrically divided , and attenuated by 3 dB, at 15 and 16.
- these outputs 15 and 16 are isolated from each other, that is to say that a wave applied at 15 can theoretically only exit at 14 and not in 16, and vice versa.
- the power divider 13 is used in a very particular way. Its gate 14, which is normally the entrance gate, is not used here as well, but it is connected to a complex impedance 20, the value jX of which is adjusted to allow the realization of the correction of group time desired.
- the microwave wave E to be corrected is applied to the door 15, therefore to one of the two "exit" doors of the divider. It comes out, as in the aforementioned case of using a ferrite circulator, through door 14, is reflected on the complex impedance 20 which corrects it in phase, is reintroduced into the divider by this door 14, and comes out , symmetrically attenuated by 3 dB, through doors 15 and 16, the corrected useful wave S being taken on door 16 as indicated in the drawing.
- FIG. 4 shows a practical example of embodiment of the complex impedance 20, applied to a T.P.G. corrector. operating in the 2 Gigahertz band.
- This complex impedance is composed of a transmission line 23 and two adjustable capacitors 21 and 22 placed at its two ends, including an upstream capacitor 21 used for adjusting the amplitude of the delay, and a downstream capacitor 22 which is used for adjusting the frequency of the delay introduced by this corrector.
- the TPG corrector just described has the following advantages: . it has a great ease of adjustment, on the one hand by the fact that it uses a single complex impedance, and on the other hand by the fact that, the power divider being passive, it brings very little residual TPG, which which facilitates adjustment for small delays; . it has a flat amplitude transmission curve: there are no signals on the recombination input whose phases depend on the setting; . its integration is easy, because a power divider is easily achievable in microstrip technology for example, and this integration is facilitated by the small size of the power divider; . its cost price is low, because it uses a single complex impedance and, moreover, a single component constituted by a resistor.
Landscapes
- Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)
- Microwave Amplifiers (AREA)
- Amplifiers (AREA)
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- Waveguide Connection Structure (AREA)
Abstract
Description
La présente invention se rapporte à un dispositif de correction de temps de propogation de groupe en hyperfréquence.The present invention relates to a device for correcting group proporation time at microwave.
Les dispositifs de télécommunication en hyperfréquence utilisant des éléments filtres, amplificateurs, mélangeurs,... , introduisent une distorsion du temps de propogation de groupe. On appelle "temps de propogation de groupe", ou T.P.G., la valeur du retard dû à un élément ayant une fonction de transfert, ce retard étant proportionnel à la dérivée de la phase par rapport à la fréquence. Pour un filtre passe-bas par exemple, ce retard a en fonction de la fréquence, une forme de courbe en cloche, et son maximum est situé à la fréquence de coupure du filtre.Microwave telecommunications devices using filter elements, amplifiers, mixers, etc., introduce a distortion of the group propagation time. We call "group proporation time", or T.P.G., the value of the delay due to an element having a transfer function, this delay being proportional to the derivative of the phase with respect to the frequency. For a low-pass filter for example, this delay has, as a function of the frequency, a shape of a bell curve, and its maximum is located at the cut-off frequency of the filter.
Dans le cas des transmissions par faisceaux hertziens numériques en particulier, il est important, pour éviter les erreurs-bits, de pouvoir corriger ce temps de propagation de groupe. La correction s'effectue généralement en fréquence intermédiaire, ou quelquefois en bande de base lorsque la distorsion est symétrique. Dans le cas où la démodulation est effectuée directement en hyperfréquence, en l'absence de fréquence intermédiaire, il s'avère nécessaire de corriger le temps de propagation de groupe directement en hyperfréquence.In the case of transmissions by digital radio-relay systems in particular, it is important, in order to avoid bit errors, to be able to correct this group propagation time. The correction is generally carried out at intermediate frequency, or sometimes in baseband when the distortion is symmetrical. In the case where demodulation is carried out directly at microwave, in the absence of an intermediate frequency, it turns out to be necessary to correct the group propagation time directly at microwave.
Une telle correction doit être capable, en fonction de la fréquence, de corriger la phase de l'onde hyperfréquence sans modification de son amplitude, ce qui serait source d'erreurs-bit dans le cas d'une transmission numérique. La solution couramment adoptée consiste d'une manière générale à faire se réfléchir l'onde hyperfréquence sur une impédance complexe non adaptée, la courbe de phase de cette impédance complexe en fonction de la fréquence étant la courbe complémentaire de la courbe du temps de propagation de groupe à corriger. La courbe de retard, additionnée à cette courbe de variation du T.P.G., donne une courbe de retard uniforme en fonction de la fréquence.Such a correction must be capable, as a function of the frequency, of correcting the phase of the microwave wave without modifying its amplitude, which would be a source of bit errors in the case of digital transmission. The commonly adopted solution generally consists in making the microwave frequency reflect on an unsuitable complex impedance, the phase curve of this complex impedance as a function of the frequency being the curve complementary to the propagation time curve of group to correct. The delay curve, added to this variation curve of the T.P.G., gives a uniform delay curve as a function of the frequency.
Une première forme de correcteur de T.P.G. de type connu est celle qui utilise un coupleur 3 dB 90° et deux impédances complexes rigoureusement identiques. Ce correcteur connu est représenté schématiquement sur la figure 1 annexée. Il utilise un coupleur 3 dB 90°, référencé 5. Le signal hyperfréquence d'entrée E est appliqué sur la porte d'entrée 1 du coupleur 5. Il en sort sur les portes 3 et 4 de ce coupleur, respectivement déphasé de 0 degrés et de 90 degrés. Ces deux ondes se réfléchissent respectivement sur les impédances complexes 6 et 7 de valeur jX, à courbe de phase complémentaire de celle à corriger, pour finalement se recombiner en phase sur la porte de sortie 2 du coupleur 5 (sortie hyperfréquence S), et en opposition de phase sur la porte d'entrée 1 de ce coupleur.A first form of TPG corrector of known type is that which uses a 3 dB 90 ° coupler and two strictly identical complex impedances. This known corrector is shown schematically in Figure 1 attached. It uses a 3 dB 90 ° coupler, referenced 5. The input microwave signal E is applied to the input door 1 of the
Cette première forme de correcteur connu présente les inconvénients suivants :
. les deux impédances complexes 6 et 7 doivent être de valeurs complexes jX rigoureusement identiques, sinon les ondes ne se recombinent plus en opposition de phase sur la porte d'entrée 1, de sorte que le correcteur n'agit pas comme une cellule passe-tout en transmission ;
. le coupleur doit être parfait en ce qui concerne la symétrie du couplage et la précision de son déphasage de 90 degrés, sinon le correcteur n'agit pas comme une cellule passe-tout ;
. le réglage de ce correcteur est difficile : les deux impédances complexes 6 et 7 doivent avoir le même réglage en amplitude et en fréquence, sinon le correcteur n'agit là encore pas comme une cellule passe-tout.This first form of known corrector has the following drawbacks:
. the two
. the coupler must be perfect as regards the symmetry of the coupling and the precision of its phase shift by 90 degrees, otherwise the corrector does not act as a all-pass cell;
. the adjustment of this corrector is difficult: the two
Une autre forme de correcteur de T.P.G. de type connu utilise un circulateur hyperfréquence à ferrite et une seule impédance complexe de correction. Le schéma de ce correcteur est lui-aussi rappelé sur la figure 2 annexée.Another form of T.P.G. of known type uses a ferrite microwave circulator and a single complex correction impedance. The diagram of this corrector is also recalled in Figure 2 attached.
L'onde hyperfréquence d'entrée E est appliquée sur la porte 10 du circulateur 8. Elle en sort sur la deuxième porte 11, se réfléchit sur l'impédance complexe 9, de valeur jX, pénètre à nouveau dans le circulateur 8 par cette porte 11, et en sort en S sur troisième porte 12 de ce circulateur.The input microwave frequency E is applied to the
Cet autre correcteur connu présente les inconvénients suivants :
. son réglage est difficile pour de faibles amplitudes de T.P.G., car un circulateur à ferrite possède un T.P.G. propre assez important ;
. un tel circulateur est difficilement intégrable avec des circuits en technologie microruban, surtout si la fréquence de l'onde hyperfréquence est de l'ordre du Gigahertz ;
. le coût d'un circulateur à ferrite est assez important, ce qui grève le prix d'un correcteur de T.P.G. de ce type.This other known corrector has the following drawbacks:
. its adjustment is difficult for low amplitudes of TPG, because a ferrite circulator has a fairly large clean TPG;
. such a circulator is difficult to integrate with circuits in microstrip technology, especially if the frequency of the microwave wave is of the order of Gigahertz;
. the cost of a ferrite circulator is quite high, which is a serious issue the price of a GPT corrector of this type.
L'invention vise à remédier à ces inconvénients. Elle se rapporte à cet effet à un correcteur de temps de propagation de groupe en hyperfréquence qui utilise une impédance complexe pour, par réflexion de l'onde hyperfréquence sur cette impédance complexe, effectuer une correction de T.P.G. sans affecter la courbe de transmission de l'amplitude. Ce correcteur utilise un diviseur de puissance, par exemple de type Wilkinson, qui possède une entrée de puissance, et deux sorties isolées l'une de l'autre. L'impédance complexe précitée est branchée sur la porte "d'entrée" de ce diviseur, tandis que l'onde hyperfréquence d'entrée est appliquée sur une des deux portes "de sortie" de ce même diviseur et que l'onde de sortie est prise sur son autre porte "de sortie".The invention aims to remedy these drawbacks. To this end, it relates to a microwave propagation group time corrector which uses a complex impedance to, by reflection of the microwave wave on this complex impedance, carry out a correction of T.P.G. without affecting the amplitude transmission curve. This corrector uses a power divider, for example of the Wilkinson type, which has a power input and two outputs isolated from each other. The aforementioned complex impedance is connected to the "input" door of this divider, while the microwave input wave is applied to one of the two "output" doors of this same divider and the output wave is taken on its other "exit" door.
L'invention sera bien comprise, et ses avantages et autres caractéristiques ressortiront, au cours de la description suivante d'un exemple non limitatif de réalisation de ce correcteur de temps de propagation de groupe en hyperfréquence, en référence au dessin schématique annexé dans lequel :
- - Figure 3 est un schéma électrique de ce correcteur de T.P.G. ; et
- - Figure 4 montre un exemple d'impédance complexe utilisable.
- - Figure 3 is an electrical diagram of this TPG corrector; and
- - Figure 4 shows an example of usable complex impedance.
En se référant à la figure 3, la référence 13 désigne un diviseur de puissance du type Wilkinson. Ce diviseur 13 possède, de manière en soi bien connue, une porte "d'entrée" 14 et deux portes "de sortie" 15 et 16. La porte d'entrée 14 est reliée aux deux portes de sortie 15 et 16 respectivement par deux lignes quart d'onde 17 et 18, et les deux portes de sortie 15 et 16 sont reliées entre elles par une résistance d'équilibrage 19. Une onde hyperfréquence qui serait appliquée sur l'entrée 14 du diviseur de Wilkinson 13 en sort symétriquement divisée, et atténuée de 3 dB, en 15 et 16. En revanche, ces sorties 15 et 16 sont isolées l'une de l'autre, c'est à dire qu'une onde appliquée en 15 ne peut théoriquement sortir qu'en 14 et non pas en 16, et vice-versa.Referring to FIG. 3, the
Ici, le diviseur de puissance 13 est utilisé de façon très particulière. Sa porte 14, qui est normalement la porte d'entrée, n'est pas ici utilisée ainsi, mais elle est reliée à une impédance complexe 20, dont la valeur jX est ajustée pour permettre de réaliser la correction de temps de groupe souhaitée. L'onde hyperfréquence E à corriger est appliquée sur la porte 15, donc sur une des deux portes "de sortie" du diviseur. Elle sort, comme dans le cas précité d'utilisation d'un circulateur à ferrite, par la porte 14, se réfléchit sur l'impédance complexe 20 qui la corrige en phase, est réintroduite dans le diviseur par cette porte 14, et en ressort, symétriquement atténuée de 3 dB, par les portes 15 et 16, l'onde utile corrigée S étant prise sur la porte 16 comme indiqué sur le dessin.Here, the
La figure 4 montre un exemple pratique de réalisation de l'impédance complexe 20, appliquée à un correcteur de T.P.G. fonctionnant dans la bande des 2 Gigahertz. Cette impédance complexe est composée d'une ligne de transmission 23 et de deux capacités ajustables 21 et 22 placées à ses deux extrémités, dont une capacité amont 21 servant au réglage de l'amplitude du retard, et une capacité aval 22 qui sert au réglage de la fréquence du retard introduit par ce correcteur.FIG. 4 shows a practical example of embodiment of the
Le correcteur de T.P.G. qui vient d'être décrit présente les avantages suivants :
. il possède une grande facilité de réglage, d'une part par le fait qu'il utilise une seule impédance complexe, et d'autre part par le fait que, le diviseur de puissance étant passif, il apporte très peu de T.P.G. résiduel, ce qui facilite le réglage pour les retards faibles ;
. il possède une courbe de transmission plate en amplitude : il n'y a pas sur l'entrée de recombinaison de signaux dont les phases dépendent du réglage ;
. son intégration est aisée, car un diviseur de puissance est facilement réalisable en technologie microruban par exemple, et cette intégration est facilitée par le faible encombrement du diviseur de puissance ;
. son prix de revient est faible, car il utilise une seule impédance complexe et, en outre, un seul composant constitué par une résistance.The TPG corrector just described has the following advantages:
. it has a great ease of adjustment, on the one hand by the fact that it uses a single complex impedance, and on the other hand by the fact that, the power divider being passive, it brings very little residual TPG, which which facilitates adjustment for small delays;
. it has a flat amplitude transmission curve: there are no signals on the recombination input whose phases depend on the setting;
. its integration is easy, because a power divider is easily achievable in microstrip technology for example, and this integration is facilitated by the small size of the power divider;
. its cost price is low, because it uses a single complex impedance and, moreover, a single component constituted by a resistor.
L'inconvénient dû au fait qu'une partie de l'énergie est réfléchie vers la porte 15 est aisément surmontable grâce aux techniques d'intégration actuelles. En amont de cette entrée 15, on peut par exemple placer un petit atténuateur 5 dB, précédé d'un petit amplificateur.The drawback due to the fact that part of the energy is reflected towards the
Comme il va de soi, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation qui vient d'être décrit et, par exemple, un diviseur de puissance autre que le diviseur de Wilkinson pourrait aussi bien être utilisé.It goes without saying that the invention is not limited to the embodiment which has just been described and, for example, a power divider other than the Wilkinson divider could as well be used.
Claims (3)
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| FR8814027 | 1988-10-27 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PUAI | Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase |
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