EP1741195A1 - Terminal utilisateur bi-directionnel de large diffusion a frequences d"emission configurables - Google Patents

Terminal utilisateur bi-directionnel de large diffusion a frequences d"emission configurables

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Publication number
EP1741195A1
EP1741195A1 EP05733569A EP05733569A EP1741195A1 EP 1741195 A1 EP1741195 A1 EP 1741195A1 EP 05733569 A EP05733569 A EP 05733569A EP 05733569 A EP05733569 A EP 05733569A EP 1741195 A1 EP1741195 A1 EP 1741195A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
frequency
slots
rejector
waveguide
outdoor unit
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP05733569A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Dominique Lo Hine Tong
Jean-Yves Le Naour
Corinne Nicolas
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
THOMSON LICENSING
Original Assignee
Thomson Licensing SAS
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Filing date
Publication date
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Publication of EP1741195A1 publication Critical patent/EP1741195A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/005—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission adapting radio receivers, transmitters andtransceivers for operation on two or more bands, i.e. frequency ranges
    • H04B1/0096—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission adapting radio receivers, transmitters andtransceivers for operation on two or more bands, i.e. frequency ranges where a full band is frequency converted into another full band

Definitions

  • the invention relates to a bi-directional user terminal for wide distribution with configurable transmission frequencies.
  • FIG. 1 illustrates an example of a conventional architecture of a conversion and transmission block (hereinafter BUC, from the English Block Up Conversion) in Ka band placed in an outdoor unit (hereinafter ODU, of English OutDoor Unit) transmission.
  • An RF signal for example in the 0.95-1.45GHz band coming from an indoor unit (hereinafter LDU, from the English InDoor Unit), is transposed into the Ka band by implementing a subharmonic mixer 101 and a local oscillator 102 operating in Ku band.
  • a very selective bandpass filter 103 is necessary to eliminate in particular the residual component in Ka band equal to twice the frequency of the local oscillator which should not be radiated by the terminal.
  • One or the other of the frequency bands being allocated to the user according to his need and / or his geographical location.
  • the emission bands correspond to local oscillator frequencies of the BUC of 13,725 GHz and 14,275 GHz respectively.
  • the annoying components to be filtered are then 27.45 and 28.55 GHz.
  • FIG. 2 illustrates the frequency planes corresponding to the two frequencies transmitted in the Ka band (low band and high band) and it can be seen that the double frequency of the local oscillator for the high band is located in the low band.
  • An approach conventionally implemented in this case is to propose two distinct types of terminals capable of covering one or the other of the frequency bands, this at the expense of the cost of the terminal with management of several versions of products.
  • the invention provides a scalable product for achieving a single circuit very easily configurable in the factory for a lower manufacturing cost.
  • the minimization of industrialization costs is achieved by increasing production volumes which are automatically multiplied by two.
  • the same product can be used by several operators.
  • the invention is an outdoor unit of a reception terminal including a return channel.
  • the return channel includes a local oscillator providing a signal with a defined frequency.
  • a transposition means transposes a signal to be transmitted using the signal supplied by the local oscillator.
  • a bandpass filtering means allows the transposed signals located in a transmission bandwidth.
  • a rejector filter means rejects at least one frequency situated in the transmission bandwidth, the rejector filter means being neutralized when neither the defined frequency of the oscillator and neither a frequency multiple of the defined frequency is located in the transmission bandwidth.
  • the rejector filter consists of resonant cavities coupled to a waveguide by means of a slot.
  • the rejection filter is neutralized by neutralizing said slots.
  • the slots are neutralized by welding conductive pads to the slots.
  • the outdoor unit includes a dielectric substrate placed between an upper cover and a lower cover.
  • the waveguide is placed in the lower cover and the resonant cavities are placed in the upper cover, the coupling being made by means of a slot placed in at least one ground plane integral with the subtrate, said ground plane being located between the waveguide and the resonant cavities.
  • FIG. 1 shows an architecture of BUC according to state of the art
  • - Figure 2 shows the transmission frequency plans of a system using two sub-bands
  • - Figure 3 shows an exemplary embodiment of a BUC according to the invention
  • - Figure 4 shows the frequency plans used according to the configuration of the terminal
  • - Figure 5 shows a preferred embodiment of the filters used in the example of Figure 3
  • - Figures 6 and 7 show the two possibilities of configuration of the rejector filter tape implemented in Figure 5.
  • FIG. 3 illustrates the architecture of a BUC according to the invention capable of covering the two aforementioned frequency bands 28.4-28.6GHz and 29.5-30 GHz.
  • the BUC receives an RF signal in the intermediate band, for example in the 0.95-1.45GHz band, coming from an indoor unit (not shown) via a coaxial cable 201.
  • the BUC comprises a subharmonic mixer 202 and a local oscillator 203.
  • a first amplifier 204 amplifies the signal leaving the mixer 202 and supplies it to filtering means.
  • the filtering means are made up according to the invention of a rejector filter 205 and a bandpass filter 206.
  • a second amplifier 207 placed after the filtering means amplifies the filtered signal to supply it to the antenna 208.
  • the local oscillator 203 is a dielectric resonator oscillator which can provide a signal either at the frequency of 13.725 GHz or at the frequency of 14.275 GHz.
  • the oscillator can be of the mono-frequency type with adjustment of the frequency to one or the other of the two frequencies.
  • the filtering means must be produced so that the two frequency bands can pass while rejecting the parasitic harmonic corresponding to twice the frequency of the local oscillator with strong attenuation.
  • filtering means are generally installed on the circuit when it is a filter produced in micro-ribbon technology and possibly in the shielding covers if technology using guides is used. 'wave.
  • the use of such technologies for filters requires having a circuit specific to each filter, which does not make it possible to optimize manufacturing costs.
  • the bandpass filter 206 has a bandwidth which allows both the high band (29.5-30 GHz) and the low band (28.4-28.6GHz) to pass.
  • the rejector filter 205 is tuned to twice the frequency of the local oscillator when the latter is positioned to transpose into the high band, i.e. the frequency of 28.55 GHz located in the bandwidth of the band pass filter 206.
  • Neutralization means will make it possible to neutralize or not the rejector filter 205 according to the desired operating frequency range.
  • FIG. 4 schematically shows the operation in the two configuration cases.
  • the template 401 of the bandpass filter 206 combines with the template 402 of the rejector filter 205 in order to eliminate the leakage of local oscillator 403 placed in the bandwidth of the bandpass filter 206.
  • the low band 404 can pass and the local oscillator leak 405 is rejected by the bandpass filter 206.
  • FIG. 5 shows an exemplary embodiment of the waveguide filters in exploded view.
  • FIGS. 6 and 7 show in detail the means for neutralizing the rejector filter 205.
  • a dielectric substrate 501 is provided, on its lower surface, with a ground plane 502 and, on its upper surface, with a circuit in micro technology ribbon which is not shown so as not to overload unnecessarily the figures.
  • the substrate 501 is placed between an upper cover 503 and a lower cover 504 which shields the circuit placed on the substrate 501.
  • the substrate 501 is a conventional substrate adapted to the operating frequency.
  • the covers 503 and 504 are metal covers or covers made of conductive or metallized plastic and are produced for example by molding. As known, waveguide elements can be produced in the covers which then come into contact with the substrate.
  • the lower cover 504 comprises a waveguide 505 in which cavities 506 coupled by irises 507 form the bandpass filter 206.
  • the waveguide 505 is closed by the ground plane 502.
  • the coupling of the guide wave is provided by two coupling zones where slots 508 are formed in the ground plane 502.
  • Microstrip lines 509 are placed above the slots 508 to ensure coupling, according to a technique known to the micro-circuit ribbon placed on the substrate 501.
  • the rejector filter 205 consists of resonant cavities 510 located in the upper cover 503 and coupled to the waveguide 505 by means of coupling slot 511.
  • a reduced ground plane 512 is placed on the upper surface of the substrate 501 to ensure the electrical tightness of the resonant cavities 510.
  • the coupling slots 511 are produced by perforating the substrate 501 and ground planes 502 and 512 then a metallization 514 of these slots is carried out according to a known technique. The systematic production of the slots makes it possible to have exactly the same circuit to be produced independently of the operating frequency band.
  • the sizing of the bandpass filter 206 and the rejector filter 205 is done according to a known technique in order to obtain the desired filtering characteristics.
  • Neutralization of the rejector filter 205 is then done by neutralizing the coupling between the waveguide and the resonant cavities by welding sealing plugs 513 to the coupling slots 511 as shown in FIG. 7.
  • the pellets d obturafion 513 are simple conductive pads of very low cost.
  • a pellet 513 is placed on each side of the substrate 501 but a pellet 513 placed on one side may be sufficient.
  • the configuration is done very simply by adding or not adding the pads 513 as shown in detail A of FIGS. 6 and 7.
  • the filtering constraints are more reduced, it is possible to use a bandpass filter produced in another technology. If, on the other hand, another technology is used for the rejector filter 205, then appropriate neutralization means should be used. In the preferred example, a subharmonic mixer is used and the oscillator leakage is then twice the oscillation frequency. If a conventional mixer is used, the oscillator leakage is located at the frequency of the oscillator. The frequency rejected by the rejector filter should be tuned to the frequency of the oscillator or to a multiple of this frequency depending on the type of mixer used.

Landscapes

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Abstract

L'invention propose un produit évolutif permettant de réaliser un unique circuit très facilement configurable en usine pour un moindre coût de fabrication. La minimisation des coûts d'industrialisation se fait par l'augmentation des volumes de production. Une unité extérieure d'un terminal de réception incluant une voie de retour, comporte un moyen de filtrage passe­bande (206) qui laisse passer les signaux transposés situés dans une bande passante d'émission (401), et un moyen de filtrage réjecteur (205) qui rejette au moins une fréquence située dans la bande passante d'émission (401), le moyen de filtrage réjecteur étant neutralisé lorsque ni la fréquence définie de l'oscillateur et ni une fréquence multiple de la fréquence définie n'est située dans la bande passante d'émission.

Description

Description Terminal utilisateur bi-directionnel de large diffusion à fréquences d'émission configurables.
[001] L'invention se rapporte à un terminal utilisateur bi-directionnel de large diffusion à fréquences d'émission configurables.
[002] La figure 1 illustre un exemple d'architecture classique de bloc de conversion et d'émission (ci-après BUC, de l'anglais Block Up Conversion) en bande Ka placé dans une unité extérieure (ci-après ODU, de l'anglais OutDoor Unit) de transmission. Un signal RF, par exemple dans la bande 0.95-1.45GHz issu d'une unité intérieure (ci-après LDU, de l'anglais InDoor Unit), est transposé en bande Ka en mettant en œuvre un mélangeur sous-harmonique 101 et un oscillateur local 102 opérant en bande Ku. Un filtrage passe bande 103 très sélectif est nécessaire pour éliminer en particulier la composante résiduelle en bande Ka égal à deux fois la fréquence de l'oscillateur local qui ne doit pas être rayonnée par le terminal.
[003] Pour des raisons de mise en œuvre, les opérateurs souhaitent une application en bande Ka avec une émission large bande sélectionnable dans deux bandes de fréquenc es, par exemple la bande des 28.4-28.6GHz et la bande des 29.5-30 GHz. L'une ou l'autre des bandes de fréquence étant affectée à l'utilisateur suivant son besoin et/ou sa situation géographique. Dans le cas d'un tel déploiement, les bandes d'émission correspondent à des fréquences d'oscillateur local du BUC respectivement de 13.725 GHz et 14.275 GHz. Les composantes gênantes à filtrer sont alors 27.45 et 28.55 GHz. La figure 2 illustre les plans de fréquence correspondant aux deux fréquences émises en bande Ka (bande basse et bande haute) et l'on peut voir que la fréquence double de l'oscillateur local pour la bande haute se situe dans la bande basse. Une approche classiquement mise en œuvre dans ce cas est de proposer deux types de terminaux distincts capables de couvrir l'une ou l'autre des bandes de fréquence, ceci au détriment du coût du terminal avec gestion de plusieurs versions de produits.
[004] L'invention propose un produit évolutif permettant de réaliser un unique circuit très facilement configurable en usine pour un moindre coût de fabrication. Ainsi, la mi- nimisation des coûts d'industrialisation se fait par augmentation des volumes de production qui sont automatiquement multipliés par deux. De plus, un même produit peut être utilisé par plusieurs opérateurs.
[005] L'invention est une unité extérieure d'un terminal de réception incluant une voie de retour. La voie de retour comporte un oscillateur local fournissant un signal ayant une fréquence définie. Un moyen de transposition transpose un signal à émettre à l'aide du signal fournit par l'oscillateur local. Un moyen de filtrage passe-bande laisse passer les signaux transposés situés dans une bande passante d'émission. Un moyen de filtrage réjecteur rejette au moins une fréquence située dans la bande passante d'émission, le moyen de filtrage réjecteur étant neutralisé lorsque ni la fréquence définie de l'oscillateur et ni une fréquence multiple de la fréquence définie n'est située dans la bande passante d'émission.
[006] Préférentiellement, le filtre réjecteur est constitué de cavités résonnantes couplées à un guide d'onde par l'intermédiaire de fente. La neutralisation du filtre réjecteur se fait en neutralisant lesdites fentes. La neutralisation des fentes se fait par soudure de pastilles conductrices sur les fentes. L'unité extérieure comporte un substrat diélectrique placé entre un capot supérieur et un capot inférieur. Le guide d'onde est placé dans le capot inférieur et les cavités résonantes sont placées dans le capot supérieur, le couplage se faisant par l'intermédiaire de fente placé dans au moins un plan de masse solidaire du subtrat, le dit plan de masse étant situé entre le guide d'onde et les cavités résonantes.
[007] L'invention sera mieux comprise, et d'autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, la description faisant référence aux dessins annexés parmi lesquels : - la figure 1 représente une architecture de BUC selon l'état de la technique, - la figure 2 représente les plans de fréquence d'émission d'un système utilisant deux sous-bandes, - la figure 3 représente un exemple de réalisation d'un BUC selon l'invention, - la figure 4 représente les plans de fréquence utilisés selon la configuration du terminal, - la figure 5 représente un mode de réalisation préféré des filtres mis en œuvre dans l'exemple de la figure 3, - les figures 6 et 7 montrent les deux possibilités de configuration du filtre réjecteur de bande mis en œuvre dans la figure 5.
[008] La figure 3 illustre l'architecture d'un BUC selon l'invention capable de couvrir les deux bandes de fréquence précitées 28.4-28.6GHz et 29.5-30 GHz. Le BUC reçoit un signal RF en bande intermédiaire, par exemple dans la bande 0.95-1.45GHz, issu d'une unité intérieure (non représentée) par l'intermédiaire d'un câble coaxial 201. Le BUC comporte un mélangeur sous-harmonique 202 et un oscillateur local 203. Un premier amplificateur 204 amplifie le signal sortant du mélangeur 202 et le fournit à des moyens de filtrage. Les moyens de filtrage sont constitués selon l'invention d'un filtre réjecteur 205 et d'un filtre passe-bande 206. un deuxième amplificateur 207 placé après les moyens de filtrage amplifie le signal filtré pour le fournir à l'antenne 208.
[009] Afin d'avoir un coût de fabrication réduit, un même circuit sera réalisé avec seulement des modifications mineures pour couvrir chacune des deux bandes. Tout d'abord, l'oscillateur local 203 est un oscillateur à résonateur diélectrique qui peut , fournir un signal soit à la fréquence de 13,725 GHz, soit à la fréquence de 14,275 GHz. L'oscillateur peut être de type mono-fréquence avec ajustement de la fréquence à l'une ou l'autre des deux fréquences. Mais il est possible d'utilisé un oscillateur diélectrique bi-fréquence, commandé par un interrupteur, par exemple un oscillateur tel que décrit dans la demande EP-A-1 267 481.
[010] Les moyens de filtrage, par contre doivent être réalisés de sorte que les deux bandes de fréquence puissent passer tout en rejetant l'harmonique parasite correspondant au double de la fréquence de l'oscillateur local avec une forte atténuation. Il est à noter que de tels moyens de filtrage sont généralement implantés sur le circuit lorsqu'il s'agit de filtre réalisé en technologie micro-ruban et éventuellement dans les capots de blindage si l'on fait appel à une technologie utilisant des guides d'onde. L'utilisation de telles technologies pour les filtres impose d'avoir un circuit propre à chaque filtre ce qui ne permet pas d'optimiser les coûts de fabrication. Selon l'invention, on fait appel à un filtre réjecteur 205 et un filtre passe-bande 206 unique quelque soit la configuration, ce qui permet de doubler instantanément les volumes de production pour les parties circuits et capot. L'homme du métier peut noter que l'ordre de ces deux filtres importe peu, l'important est d'avoir les deux filtres en série. Le filtre passe- bande 206 dispose d'une bande passante qui permet de laisser passer à la fois la bande haute (29.5-30 GHz) et la bande basse (28.4-28.6GHz). Le filtre réjecteur 205 est accordé sur le double de la fréquence de l'oscillateur local lorsque celui-ci est positionné pour faire la transposition dans la bande haute, c'est à dire la fréquence de 28,55 GHz situé dans la bande passante du filtre passe bande 206. Des moyens de neutralisation vont permettre de neutraliser ou non le filtre réjecteur 205 suivant la gamme de fréquence de fonctionnement souhaitée.
[011] La figure 4 montre schématiquement le fonctionnement dans les deux cas de configuration. En configuration bande haute, le gabarit 401 du filtre passe-bande 206 se combine avec le gabarit 402 du filtre réjecteur 205 afin de supprimer la fuite d'oscillateur local 403 placé dans la bande passante du filtre passe-bande 206. En configuration bande basse, Seul subsiste le gabarit 401 du filtre passe bande 206, la bande basse 404 peut passer et la fuite d'oscillateur local 405 est rejetée par le filtre passe-bande 206.
[012] Afin d'avoir une forte atténuation des fuites d'oscillateur, il est préférable d'avoir des filtres réalisés en guide d'onde. La figure 5 montre un exemple de réalisation des filtres en guide d'onde en vue éclatée. Les figures 6 et 7 montrent en détail les moyens de neutralisation du filtre réjecteur 205. Un substrat diélectrique 501 est muni, sur sa surface inférieure, d'un plan de masse 502 et, sur sa surface supérieure, d'un circuit en technologie micro ruban qui n'est pas représenté afin de ne pas surcharger inutilement les figures. Le substrat 501 est placé entre un capot supérieur 503 et un capot inférieur 504 qui assure le blindage du circuit placé sur le substrat 501. Le substrat 501 est un substrat conventionnel adapté à la fréquence de fonctionnement. Les capots 503 et 504 sont des capots métalliques ou des capots en plastique conducteur ou métallisé et sont réalisés par exemple par moulage. Comme connu, des éléments en guide d'onde peuvent être réalisés dans les capots qui viennent alors en contact avec le substrat. Ainsi, le capot inférieur 504 comporte un guide d'onde 505 dans lequel des cavités 506 couplées par des iris 507 forment le filtre passe-bande 206. Le guide d'onde 505 est fermé par le plan de masse 502. Le couplage du guide d'onde est assuré par deux zones de couplage où des fentes 508 sont pratiquées dans le plan de masse 502. Des lignes micro-ruban 509 sont placée au-dessus des fentes 508 pour assurer un couplage, selon une technique connue au circuit micro-ruban placé sur le substrat 501.
[013] Le filtre réjecteur 205 est constitué de cavités résonantes 510 situées dans le capot supérieur 503 et couplées au guide d'onde 505 par l'intermédiaire de fente de couplage 511. Un plan de masse réduit 512 est placé sur la surface supérieure du substrat 501 pour assurer l'étanchéité électrique des cavités résonantes 510. Les fentes de couplage 511 sont réalisées par perforation du substrat 501 et des plans de masse 502 et 512 puis une métallisation 514 de ces fentes est réalisée selon une technique connue. La réalisation systématique des fentes permet d'avoir exactement le même circuit à réaliser indépendamment de la bande de fréquence de fonctionnement.
[014] Le dimensionnement du filtre passe-bande 206 et du filtre réjecteur 205 est fait selon une technique connue afin d'obtenir les caractéristiques de filtrage souhaitées.
[015] La neutralisation du filtre réjecteur 205 se fait alors en neutralisant le couplage entre le guide d'onde et les cavités résonnantes en soudant des pastilles d'obturation 513 sur les fentes de couplage 511 comme montré sur la figure 7. Les pastilles d'obturafion 513 sont de simples pastilles conductrices de très faible coût. Préférentiellement, on place une pastille 513 de chaque coté du substrat 501 mais une pastille 513 placée d'un seul coté peut suffire. Ainsi la configuration se fait très simplement en ajoutant ou non les pastilles 513 comme montré sur le détail A des figures 6 et 7.
[016] De nombreuses variantes sont possibles. Si les contraintes de filtrage sont plus réduites, il est possible d'avoir recours à un filtre passe-bande réalisé dans une autre technologie. Si par contre une autre technologie est utilisée pour le filtre réjecteur 205, il convient alors d'utiliser des moyens de neutralisation appropriés. Dans l'exemple préféré, on utilise un mélangeur sous-harmonique et la fuite d'oscillateur se situe alors à deux fois la fréquence d'oscillation. Si on utilise un mélangeur conventionnel, la fuite d'oscillateur est située à la fréquence de l'oscillateur. Il convient d'accorder la fréquence rejetée par le filtre réjecteur à la fréquence de l'oscillateur ou à un multiple de cette fréquence suivant le type de mélangeur utilisé.

Claims

Revendications
[001] Unité extérieure d'un terminal de réception incluant une voie de retour, caractérisée en ce que la voie de retour (BUC) comporte : - un oscillateur local (203) fournissant un signal ayant une fréquence définie, - un moyen de transposition (202) qui transpose un signal à émettre à l'aide du signal fournit par l'oscillateur local (203), - un moyen de filtrage passe-bande (206) qui laisse passer les signaux transposés situés dans une bande passante d'émission (401), et - un moyen de filtrage réjecteur (205) qui rejette au moins une fréquence située dans la bande passante d'émission (401), le moyen de filtrage réjecteur étant neutralisé lorsque ni la fréquence définie de l'oscillateur et ni une fréquence multiple de la fréquence définie n'est située dans la bande passante d'émission.
[002] Unité extérieure selon la revendication 1, caractérisée en ce que le filtre réjecteur (205) est constitué de cavités résonnantes (510) couplées à un guide d'onde (505) par l'intermédiaire de fente (511), et en ce que la neutralisation du filtre réjecteur se fait en neutralisant lesdites fentes.
[003] Unité extérieure selon la revendication 2, laquelle comporte un substrat diélectrique (501) placé entre un capot supérieur (503) et un capot inférieur (504), caractérisé en ce que le guide d'onde (505) est placé dans le capot inférieur (504) et les cavités résonantes (510) sont placées dans le capot supérieur (503), le couplage se faisant par l'intermédiaire de fentes placées dans au moins un plan de masse (502, 512) solidaire du substrat (501), le dit plan de masse (502, 512) étant situé entre le guide d'onde (505) et les cavités résonantes (511).
[004] Unité extérieure selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisée en ce que la neutralisation des fentes (511) se fait par soudure de pastilles conductrices (513) sur les fentes (511).
EP05733569A 2004-04-29 2005-04-04 Terminal utilisateur bi-directionnel de large diffusion a frequences d"emission configurables Withdrawn EP1741195A1 (fr)

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EP (1) EP1741195A1 (fr)
JP (1) JP2007535253A (fr)
CN (1) CN1943124A (fr)
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