EP0962031B1 - Anordnung zur entzerrung eines frequenzsignals, insbesondere für eine satellitenkommunikationsanlage - Google Patents
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- H01P9/003—Delay equalizers
Definitions
- the invention relates to an arrangement for equalization a frequency signal, in particular for a satellite communication system, with a channel filter and an equalizer downstream of the channel filter.
- the disadvantage here is that there are so-called runtime differences between the low, middle and high-frequency signal components within a narrowband Frequency band is coming. These runtime differences lead in the subsequent composition and amplification of the signals to signal distortions.
- the equalizer consists of an at least partially superconducting reflection equalizer, which is preferable a planar circulator and a superconducting one Reflection filter can, due to the used Components in superconducting planar technology minimum installation space equalization of the signals and there is a reduction in the group duration.
- the reflection filter will be the low frequency and higher-frequency signal components of the transmission Signals of a certain frequency band superimposed in such a way that their term is the term of the medium frequency Signal components is approximated so that the Variation in group duration drastically reduced is.
- FIG. 1 shows an arrangement 10 for equalizing a Frequency signal shown schematically.
- the order 10 has a channel filter 12 at its input terminal 14 a frequency signal is present.
- On one Output terminal 16 of the channel filter 12 is an equalizer 18 connected.
- the equalizer 18 has one Circulator 20 and a reflection filter 22.
- the Circulator 20 is connected to a first connection 24 connected to the output terminal 16 of the channel filter 12.
- a second port 26 of the circulator 20 is connected to the reflection filter 22 and at one Output terminal 28 is the equalized frequency signal on.
- the channel filter 12 is for example an 8-circuit filter.
- the reflection filter 22 is, for example, a microstrip or Coplanar filter while the circulator 20 is a Y microstrip circulator is.
- the reflection filter 22 has a coupling line 30 on that with the terminal 26 of the circulator 20th connected is. Furthermore, at least one pair is with each other coupled planar resonators 32 are provided.
- the coupling line 30 is to the circulator 20, in particular its connection 26, adapted to the resistance. This adjusts the opening width of the connection 26 to the opening width of the coupling line 30, so that with regard to reflection behavior an optimal connection transition is achieved becomes. This avoids reflection losses.
- the arrangement 10 shown in FIG. 1 shows the following Function:
- a frequency signal present at input terminal 14 is band limited by the channel filter 12 means that only a narrow frequency band is filtered out.
- the input signal is, for example in the gigahertz range (microwave), for example from 3.4 to 4.2 GHz.
- This input signal becomes through the channel filter 12 the narrow frequency band filtered out.
- the filtering takes place according to the Design of the channel filter 12.
- This narrow frequency band the output terminal 28 of the arrangement 10 subsequent amplifiers can be supplied.
- the individual frequencies of the filtered narrow Frequency bands have due to their different Frequency a different term, so that their reinforcement and subsequent reassembly to the amplified output signal Signal corruption would result. That's how they are low and high frequency signal components of the at the output connection 16 applied frequency signal is known slower than the medium frequency Signal components. Overall, there is a difference in group transit times from about 20 to 40 ns.
- the group runtime is an example Frequency components of the input terminal 14 Frequency signal plotted against the frequency.
- the upper solid line shows the group duration in the channel filter 12. It becomes clear that between the low frequency range at 3.885 GHz and the higher frequency range at 3.920 GHz as well the middle frequency range at about 3,900 to 3.905 GHz, a runtime difference of approximately 15 ns (from about 28 to about 42 ns).
- the individual signal components are in the circulator 20 fed.
- the signals are from the Planar resonators 32 reflect and over the coupling line 30 and the terminal 26 in turn Resonator of the circulator 20 supplied. From there a reflection at the output terminal 28 of the Circulator 20
- the Equalizer 18 which consists of the circulator 20 and the Reflection filter 22, is designed such that the term of the low-frequency and higher-frequency Frequency signals are less than the transit time of the medium-frequency signal components.
- the runtime of the equalizer shows 18 an increasing parabola in the areas on, in which the transit times in the channel filter 12 a descending parabola.
Landscapes
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- Waveguide Connection Structure (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Entzerrung
eines Frequenzsignals, insbesondere für eine Satellitenkommunikationsanlage,
mit einem Kanalfilter und
einem dem Kanalfilter nachgeschalteten Entzerrer.
Es ist bekannt, bei der Übertragung von Informationen
über eine Satellitenverbindung die Informationen in
hochfrequente Signale umzuwandeln und diese zu übertragen.
Um eine Vielzahl von Informationen gleichzeitig
übertragen zu können, werden mehrere auswählbare
Frequenzbänder des gesamten für eine Übertragung geeigneten
Frequenzspektrums zur Übertragung einer Information
verwendet. Diese hochfrequenten Signale
werden von einer Bodenstation zu einem Satelliten und
von diesem zu Empfängern übertragen. In den Satelliten
erfolgt hierbei eine Umsetzung und Verstärkung
der übertragenen Signale. Da an sich notwendige
breitbandigen Verstärker nicht realisierbar sind,
werden die Signale in relativ schmale Frequenzbänder
zerlegt, diese Signale verstärkt und anschließend zu
dem Ausgangssignal zusammengesetzt und dann übertragen.
Hierbei ist nachteilig, daß es zu sogenannten Laufzeitunterschieden
zwischen den nieder-, mittel- und
hochfrequenten Signalanteilen innerhalb eines schmalbandigen
Frequenzbandes kommt. Diese Laufzeitunterschiede
führen bei der anschließenden Zusammensetzung
und Verstärkung der Signale zu Signalverfälschungen.
Um diese Laufzeitunterschiede auszugleichen, ist es
bekannt, die Signale über einen Entzerrer zu führen,
der einen Zirkulator aufweist. In dem Zirkulator wird
das zu übertragende Signal eingekoppelt und durch gesteuerte
Reflexionen innerhalb des Zirkulators einem
Ausgangsanschluß zugeführt. Hierdurch wird die Gruppenlaufzeit
des Signals reduziert, das heißt, die
Übertragungszeit der nieder-, mittel- und hochfrequenten
Signalanteile eines Signals erfolgt in einem
kürzeren Zeitabstand. Aus C. M. Kudsia, Synthesis of
Optimum Reflection-Type Microwave Equalizers, RCA
Review, September 1997, Seite 571 ff, ist beispielsweise
die Verwendung eines Mikrowellenentzerrers in
Satellitenkommunikationsanlagen bekannt. Üblicherweise
werden hierbei Hohlleiterresonatoren oder dielektrische
Resonatoren mit nachgeschaltetem, kurzgeschlossenem
Zweikreisfilter eingesetzt. Diese Resonatoren
haben den Nachteil, daß sie relativ groß bauen
und somit der Verwendung einer Vielzahl dieser Resonatoren
in Satellitenkommunikationsanlagen, insbesondere
im Satellit selber, Grenzen gesetzt sind.
Mansour R. R. et al.: "C-Band externally-equalized
superconductive input channel filters", 1994 IEEE
International Microwave Symposium-Digest, Bd. 1, 23. - 27.
Mai 1994, San Diego (US), S. 187 - 190, beschreibt
Filteranordnungen mit Laufzeitentzerrern, welche teilweise
dielektrisch gefüllte Hohlleiter aufweisen.
Darüber hinaus ist allgemein bekannt, Filter in einer
supraleitenden Planartechnik herzustellen. Diese weisen
gegenüber bekannten Filtern und Entzerrern eine
erhebliche Platz- und Gewichtsersparnis auf.
Die erfindungsgemäße Anordnung mit den im Anspruch 1
genannten Merkmalen bietet den Vorteil, daß neben einer
Platz- und Gewichtsreduzierung eine weitere Verkürzung
der Gruppenlaufzeit erreicht wird. Dadurch,
daß der Entzerrer aus einem zumindest teilweise
supraleitenden Reflexions-Entzerrer besteht, der vorzugsweise
einen Planarzirkulator und ein supraleitendes
Reflexionsfilter aufweist, kann aufgrund der verwendeten
Bauteile in supraleitender Planartechnik auf
geringstem Einbauraum eine Entzerrung der Signale und
eine Verringerung der Gruppenlaufzeit erfolgen. Über
das Reflexionsfilter werden die niederfrequenten und
höherfrequenten Signalanteile des zu übertragenden
Signals eines bestimmten Frequenzbandes derart überlagert,
daß deren Laufzeit der Laufzeit der mittelfrequenten
Signalanteile angenähert wird, so daß die
Variation der Gruppenlaufzeit drastisch verringert
ist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben
sich aus den in den Unteransprüchen genannten
Merkmalen.
Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel
anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
- Figur 1
- eine schematische Ansicht einer Anordnung zur Entzerrung eines Frequenzsignals;
- Figur 2
- die Darstellung der Gruppenlaufzeit der einzelnen Bestandteile der Anordnung gemäß Figur 1 und
- Figur 3
- die Darstellung einer Gruppenlaufzeit der gesamten Anordnung gemäß Figur 1.
In Figur 1 ist eine Anordnung 10 zur Entzerrung eines
Frequenzsignals schematisch dargestellt. Die Anordnung
10 besitzt ein Kanalfilter 12, an dessen Eingangsanschluß
14 ein Frequenzsignal anliegt. An einem
Ausgangsanschluß 16 des Kanalfilters 12 ist ein Entzerrer
18 angeschlossen. Der Entzerrer 18 weist einen
Zirkulator 20 und ein Reflexionsfilter 22 auf. Der
Zirkulator 20 ist mit einem ersten Anschluß 24 mit
dem Ausgangsanschluß 16 des Kanalfilters 12 verbunden.
Ein zweiter Anschluß 26 des Zirkulators 20 ist
mit dem Reflexionsfilter 22 verbunden und an einem
Ausgangsanschluß 28 liegt das entzerrte Frequenzsignal
an.
Sowohl das Kanalfilter 12, der Zirkulator 20 und das
Reflexionsfilter 22 sind in einer supraleitenden Planartechnik
ausgeführt. Da Aufbau und Wirkungsweise
von in supraleitender Planartechnik ausgebildeten
Bauelementen allgemein bekannt sind, soll hier nicht
näher darauf eingegangen werden. Das Kanalfilter 12
ist beispielsweise ein 8-Kreisfilter. Das Reflexionsfilter
22 ist beispielsweise ein Mikrostreifen- oder
Koplanarfilter, während der Zirkulator 20 ein Y-Mikrostreifenleitungszirkulator
ist.
Das Reflexionsfilter 22 weist eine Einkoppelleitung
30 auf, die mit dem Anschluß 26 des Zirkulators 20
verbunden ist. Ferner ist wenigstens ein Paar miteinander
verkoppelter Planarresonatoren 32 vorgesehen.
Die Einkoppelleitung 30 ist zu dem Zirkulator 20,
insbesondere dessen Anschluß 26, widerstandsangepaßt.
Hierdurch erfolgt eine Anpassung der Öffnungsweite
des Anschlusses 26 zu der Öffnungsweite der Einkoppelleitung
30, so daß hinsichtlich eines Reflexionsverhaltens
ein optimaler Anschlußübergang erzielt
wird. Hierdurch werden Reflexionsverluste vermieden.
Die in Figur 1 dargestellte Anordnung 10 zeigt folgende
Funktion:
Ein am Eingangsanschluß 14 anliegendes Frequenzsignal
wird durch das Kanalfilter 12 bandbegrenzt, das
heißt, lediglich ein schmales Frequenzband wird herausgefiltert.
Das Eingangssignal liegt beispielsweise
im Gigahertzbereich (Mikrowelle), beispielsweise von
3,4 bis 4,2 GHz, an. Aus diesem Eingangssignal wird
durch das Kanalfilter 12 das schmale Frequenzband
ausgefiltert. Die Filterung erfolgt entsprechend der
Auslegung des Kanalfilters 12. Dieses schmale Frequenzband
soll einem den Ausgangsanschluß 28 der Anordnung
10 nachfolgenden Verstärker zugeführt werden.
Die einzelnen Frequenzen des ausgefilterten schmalen
Frequenzbandes besitzen aufgrund ihrer unterschiedlichen
Frequenz eine unterschiedliche Laufzeit, so
daß ihre Verstärkung und anschließende Wiederzusammensetzung
zu dem verstärkten Ausgangssignal zu
Signalverfälschungen führen würde. So sind die
nieder- und höherfrequenten Signalanteile des am Ausgangsanschluß
16 anliegenden Frequenzsignals bekanntermaßen
langsamer als die mittelfrequenten
Signalanteile. Insgesamt ergibt sich ein Gruppenlaufzeitunterschied
von zirka 20 bis 40 ns.
In Figur 2 ist beispielhaft die Grupppenlaufzeit der
Frquenzanteile des am Eingangsanschluß 14 anliegenden
Frequenzsignals über der Frequenz aufgetragen. Die
obere durchgezogene Linie verdeutlicht die Gruppenlaufzeit
im Kanalfilter 12. Es wird deutlich, daß
zwischen dem niedrigen Frequenzbereich bei 3,885 GHz
und dem höheren Frequenzbereich bei 3,920 GHz sowie
dem mittleren Frequenzbereich bei zirka 3,900 bis
3,905 GHz ein Laufzeitunterschied von zirka 15 ns
(von zirka 28 bis zirka 42 ns) besteht.
Die einzelnen Signalanteile werden in den Zirkulator
20 eingespeist. Über den Zirkulator 20 werden die
Frequenzsignale an den Anschluß 26 geleitet und von
dort über die Einkoppelleitung 30 den Planarresonatoren
32 zugeführt. Die Signale werden von den
Planarresonatoren 32 reflektiert und über die Einkoppelleitung
30 und den Anschluß 26 wiederum dem
Resonator des Zirkulators 20 zugeführt. Von dort erfolgt
eine Reflexion an den Ausgangsanschluß 28 des
Zirkulators 20.
Für die nieder-, mittel- und hochfrequenten Anteile
der Teilsignale ergeben sich unterschiedliche Reflexionsbedingungen
in dem Reflexionsfilter 22. Hierdurch
ergibt sich eine Gruppenlaufzeit der einzelnen
teilfrequenten Signale, wie sie beispielsweise mit
der gepunkteten Linie in Figur 2 dargestellt ist. Der
Entzerrer 18, der aus dem Zirkulator 20 und dem
Reflexionsfilter 22 besteht, ist derart ausgebildet,
daß die Laufzeit der niederfrequenten und höherfrequenten
Frequenzsignale geringer ist als die Laufzeit
der mittelfrequenten Signalanteile. Über das Frequenzband
betrachtet weist die Laufzeit des Entzerrers
18 eine ansteigende Parabel in den Bereichen
auf, in denen die Laufzeiten im Kanalfilter 12 eine
absteigende Parabel aufweisen. Andererseits weist die
Laufzeit im Entzerrer 18 in dem Frequenzbereich eine
abfallende Parabel auf, in dem die Laufzeit im Kanalfilter
eine ansteigende Parabel aufweist. Aufgrund
dieser Auslegung ergibt sich das in Figur 3 dargestellte
Signal der Gruppenlaufzeit über der Frequenz.
Durch Überlagerung der Laufzeiten der einzelnen
Frequenzanteile ergibt sich ein parabelförmiger
Verlauf über der Frequenz, der einen Gruppenlaufzeitunterschied,
das heißt, der Abstand von der langsamsten
Laufzeit zur schnellsten Laufzeit, von zirka
3 ns (von zirka 38 bis zirka 41 ns) zeigt.
Es wird deutlich, daß die Gruppenlaufzeitunterschiede
als Funktion der Frequenz der gesamten Anordnung 10
drastisch reduziert sind. Je nach Bandbreite des Frequenzsignals
können Gruppenlaufzeiten von unter 2 ns
erzielt werden. Diese Laufzeitunterschiede innerhalb
eines Kanals führen zu keiner signifikanten Signalverfälschung
bei einer nachfolgenden Verstärkung und
Zusammensetzung der Ausgangsinformation. Neben der
drastischen Verringerung der Gruppenlaufzeit wird
gleichzeitig durch einen Aufbau der Anordnung 10 in
supraleitender Planartechnik eine Platz- und Gewichtsersparnis
erreicht. Derartige Anordnungen 10
sind geeignet, in Satelliten einer Satellitenkommunikationsanlage
eingesetzt zu werden.
Claims (6)
- Anordnung zur Entzerrung eines Frequenzsignals, insbesondere für eine Satellitenkommunikationsanlage, mit einem Kanalfilter (12) und einem dem Kanalfilter nachgeschalteten Entzerrer (18), wobei der Entzerrer ein zumindest teilweise supraleitender Reflexions-Entzerrer ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Kanalfilter (12) und der Entzerrer (18) planar sind und daß der Reflexions-Entzerrer ein als Mikrostreifenfilter oder als Koplanarfilter ausgebildetes supraleitendes Reflexionsfilter (22) aufweist.
- Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Entzerrer (18) einen Planarzirkulator (20) aufweist.
- Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Planarzirkulator (20) ein Mikrostreifenzirkulator ist.
- Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einkopplung des Reflexionsfilters (22) am Zirkulator (20) über eine Einkoppelleitung (30) erfolgt.
- Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einkoppelleitung (30) widerstandsangepasst ist.
- Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Reflexionsfilter (22) wenigstens einen Planarresonator (32) aufweist.
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