ES2237294A1 - Tunable filter for filtering radio frequencies and microwaves in e.g. TV, has filtrate network incorporating syntony elements, and additional network electronically reducing intermodulation introduced by syntony elements - Google Patents

Tunable filter for filtering radio frequencies and microwaves in e.g. TV, has filtrate network incorporating syntony elements, and additional network electronically reducing intermodulation introduced by syntony elements

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ES2237294A1 ES200301441A ES200301441A ES2237294A1 ES 2237294 A1 ES2237294 A1 ES 2237294A1 ES 200301441 A ES200301441 A ES 200301441A ES 200301441 A ES200301441 A ES 200301441A ES 2237294 A1 ES2237294 A1 ES 2237294A1
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Abstract

The filter has a filtrate network for filtering radio frequency frequencies and microwaves. The filtrate network consists of printed line segments provided with multiple connections. Frequency of signals is determined by frequency of resonance of lines. The filtrate network incorporates syntony elements. An additional network electronically reduces intermodulation introduced by the syntony elements.

Description

Filtro sintonizable para radiofrecuencias y microondas.Tunable filter for radio frequencies and microwave.

Objeto de la invenciónObject of the invention

La presente invención se refiere a un filtro paso banda que es factible de ser sintonizado electrónicamente y que se caracteriza por su elevada selectividad.The present invention relates to a step filter band that is feasible to be tuned electronically and that characterized by its high selectivity.

El ámbito de aplicación de esta invención se extiende desde la radiofrecuencia (bandas de VHF y UHF, con frecuencias entre 100 MHz y 1 GHz, típicamente), hasta frecuencias de microondas (frecuencias entre 1 GHz y 30 GHz) y banda milimétrica (frecuencias superiores a 30 GHz), y, según el ancho de banda de la aplicación, desde sistemas de ancho de banda angosto hasta sistemas de banda ancha.The scope of this invention is extends from the radio frequency (VHF and UHF bands, with frequencies between 100 MHz and 1 GHz, typically), up to frequencies microwave (frequencies between 1 GHz and 30 GHz) and millimeter band  (frequencies above 30 GHz), and, depending on the bandwidth of the application, from narrow bandwidth systems to systems broadband

Aunque está especialmente indicada para ser utilizada en aplicaciones en banda IV-V de televisión (400-900 MHz), bandas de radiofrecuencia para aplicaciones móviles, aplicaciones de radioenlaces con diferentes tipos de modulaciones de portadora tanto analógicas como digitales, la invención puede aplicarse igualmente a cualquier otra banda frecuencial como por ejemplo a frecuencias de microondas más elevadas (superiores a 1 GHz).Although it is especially indicated to be used in applications in IV-V band of television (400-900 MHz), radio frequency bands for mobile applications, radio link applications with different types of carrier modulations both analog and digital, the invention can also be applied to any other frequency band such as microwave frequencies more high (greater than 1 GHz).

Antecedentes de la invenciónBackground of the invention

Actualmente, la creciente demanda de servicios de comunicaciones exige el mejor aprovechamiento del espectro de frecuencias disponible fijado para aplicaciones de comunicaciones. Esta demanda se está cubriendo por una parte utilizando técnicas que aprovechan mejor el espectro consiguiendo introducir mayor cantidad de información, así como con una reducción en las bandas de protección alrededor de las frecuencias utilizadas para transmitir información. Esto exige una mayor selectividad de las frecuencias y, por tanto, una mayor selectividad en los filtros, para evitar interferencias con otras aplicaciones en frecuencias próximas. El segmento de frecuencias a seleccionar por el filtro conviene que pueda ser fácilmente seleccionable permitiendo utilizar el mismo filtro para varias frecuencias sin necesidad de repetir el mismo. Esto supone una capacidad de sintonización de los filtros.Currently, the growing demand for services from communications demands the best use of the spectrum of Available frequencies set for communications applications. This demand is being met on the one hand using techniques that  take better advantage of the spectrum by getting more of information, as well as with a reduction in the bands of protection around the frequencies used to transmit information. This requires greater frequency selectivity and, therefore, greater selectivity in the filters, to avoid interference with other applications at nearby frequencies. He frequency segment to be selected by the filter should can be easily selectable allowing to use the same filter for several frequencies without repeating it. This implies a tuning capacity of the filters.

Por otro lado, en nuestros días los sistemas de comunicaciones analógicos están siendo sustituidos por sistemas digitales. Los sistemas digitales, son capaces de transmitir mayor cantidad de información en el mismo margen de frecuencias que los sistemas analógicos, así como en general mejorar su calidad. En los sistemas digitales es crucial reducir el retardo de grupo y que sea parecido para todas las frecuencias transmitidas. Es sabido que los filtros son unos de los elementos que mayor retardo de grupo y mayor dispersión en el mismo producen en los sistemas de comunicaciones.On the other hand, in our days the systems of analog communications are being replaced by systems digital Digital systems are capable of transmitting greater amount of information in the same frequency range as the analog systems, as well as in general improve their quality. In the digital systems is crucial to reduce group delay and make it similar for all transmitted frequencies. It is known that filters are one of the elements with the greatest group delay and greatest  dispersion in it produced in the systems of communications

Se conocen otros tipos de filtros paso banda sintonizables, constituidos por piezas cilíndricas o prismáticas que se fijan a las paredes de una cavidad metálica, mientras que en la otra pared se modifica la capacidad en función de la penetración de unos tornillos, que una vez ajustados se fijan con tuercas, o bien otro tipo de condensadores variables mecánicos.Other types of band pass filters are known tunable, consisting of cylindrical or prismatic pieces that are fixed to the walls of a metal cavity, while in the other wall changes the capacity depending on the penetration of screws, which once set are fixed with nuts, or Well another type of mechanical variable capacitors.

Este tipo de filtros presenta varios problemas, por un lado, la dificultad de conseguir un acoplamiento óptimo entre entrada y salida, siendo crítica la distancia o separación entre los conductores descritos anteriormente y por otra parte la dificultad de sintonización, pues ésta se debe realizar manualmente, siendo difícil la sujeción de las tuercas de fijación durante el proceso de ajuste. Otro problema deriva de su selectividad limitada por el número de conductores utilizados, incrementándose las perdidas a medida que este numero aumenta, aumentando al mismo tiempo el número de ajustes por medio de los tornillos o capacidades de sintonía que deben realizarse.This type of filter presents several problems, on the one hand, the difficulty of achieving optimal coupling between input and output, distance or separation being critical between the conductors described above and on the other hand the tuning difficulty, as this must be done manually, fixing the fixing nuts being difficult during the adjustment process. Another problem stems from his selectivity limited by the number of conductors used, Increasing losses as this number increases, while increasing the number of adjustments by means of screws or tuning capacities to be performed.

Los filtros más próximos a la invención, son filtros realizados con tecnología de líneas impresas (circuitos impresos), los cuales presentan el inconveniente de baja selectividad. Si bien existen topologías que permiten aumentar la selectividad, éstas requieren filtros con mayor número de resonadores, dificultando su diseño y limitando su aplicación para filtros sintonizables electrónicamente debido al elevado número de elementos sintonizadores (en general tantos como resonadores) necesarios para desplazar en frecuencia la respuesta de filtro.The filters closest to the invention are filters made with printed line technology (circuits printed), which have the inconvenience of cancellation selectivity. Although there are topologies that allow to increase the selectivity, these require filters with a greater number of resonators, hindering its design and limiting its application to electronically tunable filters due to the high number of tuning elements (in general as many as resonators) necessary to shift the filter response in frequency.

Explicación de la invenciónExplanation of the invention. a) Introduccióna) Introduction

Esta invención consiste en una red de filtrado paso banda de señales, realizada mediante líneas impresas metálicas tipo "microstrip" (denominadas también líneas impresas "microcinta"), es decir, líneas de circuito impreso gravadas por fotolitografía sobre un substrato dieléctrico con plano de masa inferior. La especificidad de esta invención con respecto a otras redes de filtrado microstrip consiste en la utilización combinada de los siguientes efectos:This invention consists of a filtering network step band signals, made by metallic printed lines type "microstrip" (also called printed lines "micro tape"), that is, printed circuit lines taxed by photolithography on a dielectric substrate with mass plane lower. The specificity of this invention with respect to others microstrip filtering networks consists of the combined use of The following effects:

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El efecto de resonancia, por el cual el dispositivo presenta una fuerte variación en función de la frecuencia que se aplica, permitiendo el paso a la salida de las frecuencias próximas a la frecuencia de resonancia. Existen diferentes implementaciones de resonadores, la utilizada en la presente invención es mediante la utilización de líneas impresas tipo microstrip.He resonance effect, whereby the device has a strong variation depending on the frequency that is applied, allowing the step at the output of frequencies near the frequency of resonance. There are different resonator implementations, the used in the present invention is by using printed microstrip lines.

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Acoplamiento eléctrico y magnético entre dos líneas impresas próximas.Electrical and magnetic coupling between Two next printed lines.

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Efecto de superposición de la señal de radiofrecuencia, que recorre dos trayectorias: un camino directo y un camino realimentado que provoca la aparición de frecuencias a las que no existe transmisión (ceros de transmisión) provocando un aumento de la selectividad.Effect overlapping the radio frequency signal, which runs two trajectories: a direct path and a feedback path that causes the appearance of frequencies at which there is no transmission (transmission zeros) causing an increase in selectivity.

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La impedancia característica de los resonadores. Mediante su modificación, se posibilita la variación electrónica de la frecuencia de resonancia.The characteristic impedance of the resonators. Through his modification, the electronic variation of the resonance frequency

A continuación se exponen las principales características, mejoras y ventajas que presenta la red propuesta.The main ones are presented below features, improvements and advantages of the network proposal.

Las principales características son:The main features are:

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Baja atenuación de pasoLow step attenuation

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Bajo retardo de grupo y elevada planitud del mismo en la banda de pasoLow group delay and high flatness in the band of He passed

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Elevada selectividad a frecuencias adyacentesHigh frequency selectivity adjacent

La invención ofrece las siguientes mejoras:The invention offers the following improvements:

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Capacidad de sintonizaciónTuning capacity

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Mayor simplicidad mecánica de la topologíaHigher mechanical simplicity of the topology

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Reducción de dimensiones físicasDimension Reduction physical

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Técnicas para realizar filtros con baja intermodulaciónTechniques for performing filters with low intermodulation

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Técnicas para la interconexión de filtros a diferentes frecuenciasInterconnection techniques of filters at different frequencies

Las mejoras anteriores introducen las siguientes ventajas:The previous improvements introduce the following advantages:

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Mayor repetibilidad en su fabricación frente a otras estructuras, en particular las que incorporan ajustes mecánicos en los conductoresHigher repeatability in its manufacture compared to other structures, in particularly those that incorporate mechanical adjustments in the drivers

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Reducción de costes de fabricaciónCost reduction of manufacturing

Con objeto de comprender mejor el funcionamiento de la presente invención, se expone detalladamente a continuación la descripción de la misma, adjuntándose figuras y dibujos que facilitan las explicaciones, si bien éstos se presentan a título meramente ilustrativo y no significan limitación alguna de la presente invención.In order to better understand the operation of the present invention, is set forth in detail below. the description of it, attaching figures and drawings that they facilitate explanations, although these are presented by title merely illustrative and do not mean any limitation of the present invention

La descripción que se realiza de la red de filtrado objeto de esta memoria se refiere a su realización utilizando tecnología de líneas de transmisión microstrip por ser ésta la tecnología más interesante desde el punto de vista de fabricación; no obstante los efectos, y topologías que se describen pueden utilizarse con otro tipo de tecnologías de líneas de transmisión.The description that is made of the network of filtered object of this report refers to its realization using microstrip transmission line technology for being this the most interesting technology from the point of view of manufacturing; notwithstanding the effects, and topologies described can be used with other types of line technologies transmission.

b) Explicación detallada de la invenciónb) Detailed explanation of the invention

Con el fin de facilitar la explicación, se acompaña a la presente memoria descriptiva unos dibujos en los que se ha representado unos casos de realización, que se citan a título de ejemplo. El enunciado de cada figura se incluye a continuación del presente subapartado "Explicación detallada de la invención".In order to facilitate the explanation, it accompanying the present specification some drawings in which some cases of realization have been represented, which are cited in title as an example The statement of each figure is included below. of this subsection "Detailed explanation of the invention".

Para conseguir un filtro con las características descritas anteriormente y con objeto de detallar su funcionamiento, se hace referencia a la figura 1, donde se muestra la estructura básica del filtro objeto de la invención. La entrada y la salida se realizan por el punto 1 y 2 de la figura 1, respectivamente, que son los extremos de dos líneas de transmisión microstrip conectadas mediante el condensador 5. Existen dos posibles caminos por los cuales pasa la señal, un camino directo (señalado como 3 en la figura), y un camino realimentado (señalado como 4) a través de dos resonadores microstrip acoplados y otros dos resonadores microstrip acoplados a las líneas microstrip de entrada y salida, respectivamente. Esta última trayectoria es la causante de la aparición de ceros de transmisión, al combinarse a la salida en contratase las dos contribuciones de señal procedentes de los dos caminos. Únicamente hay transferencia de señal de la entrada a la salida en la banda de frecuencias alrededor de la frecuencia de resonancia de los resonadores. Dichas frecuencias de resonancia se pueden ajustar mediante los condensadores 6 y 7 de la figura 1, los cuales modifican la impedancia y por tanto la frecuencia de resonancia. La banda pasante depende del acoplamiento de señal entre los resonadores, y se ajusta con la distancia de separación ("S" en la figura) entre ambos resonadores. La separación de los ceros de transmisión se ajusta con el condensador 5 de la figura 1.To get a filter with the characteristics described above and in order to detail its operation, reference is made to figure 1, where the structure is shown basic of the filter object of the invention. Entry and exit are perform by point 1 and 2 of figure 1, respectively, that are the ends of two connected microstrip transmission lines using the capacitor 5. There are two possible paths along the which passes the signal, a direct path (marked as 3 in the figure), and a feedback path (marked as 4) through two coupled microstrip resonators and two other microstrip resonators coupled to the microstrip input and output lines, respectively. This last trajectory is the cause of the appearance of transmission zeros, when combined at the exit in contract the two signal contributions from both roads. There is only signal transfer from the input to the output in the frequency band around the frequency of resonance resonators. These resonance frequencies are can be adjusted using capacitors 6 and 7 of figure 1, the which modify the impedance and therefore the frequency of resonance. The pass band depends on the signal coupling between the resonators, and adjusts with the separation distance ("S" in the figure) between both resonators. The separation of the transmission zeros is adjusted with the capacitor 5 of the Figure 1.

Los condensadores utilizados para sintonización del filtro (elementos 5, 6 y 7 de la figura 1) pueden ser condensadores fijos, variables, varactores, condensadores micromecanizados (MEMS), así como tramos de líneas de transmisión u otros elementos de ajuste, dando lugar a diferentes realizaciones de la red objeto de la invención. En la figura 2 se muestra un posible esquema de realización utilizando varactores (elementos 3, 4 y 5 en la figura 2) como elementos sintonizadores. Al variar la tensión de polarización inversa de los varactores se modifica su capacidad variando la frecuencia de resonancia de los resonadores que componen el filtro, así como la separación entre ceros de transmisión. Se han añadido resistencias y inductancias de choque (las cuales presentan una elevada impedancia a frecuencias de radiofrecuencia pero permiten el paso de la componente continua) para evitar fugas de la señal de radiofrecuencia hacia los circuitos de polarización (alimentación y masa).The capacitors used for tuning of the filter (elements 5, 6 and 7 of figure 1) can be fixed, variable capacitors, varactors, capacitors micromachining (MEMS), as well as sections of transmission lines or other adjustment elements, giving rise to different embodiments of the network object of the invention. Figure 2 shows a possible implementation scheme using varactors (elements 3, 4 and 5 in figure 2) as tuning elements. By varying the reverse polarization voltage of the varactors is modified their capacity varying the resonance frequency of the resonators that make up the filter, as well as the separation between zeros of transmission. Shock resistance and inductances have been added (which have a high impedance at frequencies of radio frequency but allow the passage of the continuous component) to prevent leakage of the radio frequency signal to the polarization circuits (power and ground).

En general, si dichos elementos sintonizadores no son totalmente pasivos, como es el caso de elementos sintonizadores basados en diodos varactores, pueden provocar intermodulación entre portadoras o señales que atraviesan el filtro. Por ello, en la figura 3 se muestra una nueva configuración, objeto de la invención, donde se utilizan redes como la indicada (recuadro 4) para reducir la intermodulación. En dichas redes se sustituye los varactores 4 y 5 de la figura 2 por un nuevo elemento que consta de dos varactores conectados en serie a los que, a su vez, se conecta en paralelo un condensador fijo (elemento 6), y otro condensador fijo (elemento 5) conectado también en serie. Se añaden también redes de polarización en continúa de los varactores, que a su vez bloquean la señal de radiofrecuencia, formadas por resistencias y inductancias de choque (8), así como inductancias para el retorno de continua de la polarización (elemento 7). La conexión del conjunto de varactor con condensador paralelo y capacidad serie, en serie reduce el nivel de generación de frecuencias armónicas y de intermodulación impares. Este grado de reducción puede modificarse con el condensador en paralelo al varactor y el condensador serie al mismo. El control de los ceros de transmisión (mediante el condensador variable 3) puede realizarse igualmente con la nueva red o bien utilizando condensadores variables u otros elementos de ajuste mencionados anteriormente. La sintonía del filtro se puede controlar electrónicamente mediante la generación de las tensiones de control en los nodos 9 y 10, mediante un conversor digital a analógico (bloque D/A en la figura) controlado por un microprocesador, o microcontrolador (bloque M en la figura).In general, if such tuning elements do not they are totally passive, as is the case with tuning elements based on varactor diodes, can cause intermodulation between carriers or signals that pass through the filter. Therefore, in the Figure 3 shows a new configuration, object of the invention, where networks are used as indicated (box 4) to reduce intermodulation. In these networks the varactors 4 and 5 of figure 2 for a new element consisting of two varactors connected in series to which, in turn, it is connected in parallel a fixed capacitor (element 6), and another capacitor fixed (item 5) also connected in series. They are also added Continuous polarization networks of the varactors, which in turn block the radio frequency signal, formed by resistors and shock inductances (8), as well as return inductances of continuous polarization (element 7). The connection of Varactor set with parallel capacitor and serial capacity, in series reduces the level of harmonic frequency generation and of odd intermodulation. This degree of reduction can be modified. with the capacitor parallel to the varactor and the series capacitor the same. The control of transmission zeros (through the variable capacitor 3) can also be done with the new network or using variable capacitors or other elements of adjustment mentioned above. The tuning of the filter can be electronically control by generating tensions control on nodes 9 and 10, using a digital converter to analog (block D / A in the figure) controlled by a microprocessor, or microcontroller (block M in the figure).

En la figura 4 se muestran medidas de parámetros de dispersión (parámetros S) de una realización del filtro según el esquema de la figura 1. En esta figura se muestra las perdidas de retorno expresadas en decibelios (parámetro S11) y las pérdidas de inserción en decibelios (parámetros S21). Se observa la banda pasante centrada en 685 MHz, con dos ceros de transmisión pronunciados en torno a 665 MHz y 775 MHz, para las cuales las dos contribuciones de los caminos presentan un desfasaje de 180°, eliminándose al combinarse a la salida del filtro, presentando en torno a estas frecuencias una elevada atenuación.Figure 4 shows parameter measurements of dispersion (parameters S) of an embodiment of the filter according to the scheme of figure 1. This figure shows the losses of return expressed in decibels (parameter S11) and losses of insertion in decibels (parameters S21). The band is observed 685 MHz centered intern, with two transmission zeros pronounced around 665 MHz and 775 MHz, for which the two Road contributions show a 180 ° offset, being eliminated when combined at the filter outlet, presenting in around these frequencies a high attenuation.

En la figura 5 se muestra la medida de retardo de grupo del filtro de la figura 4, donde la principal característica es la planitud del retardo en la banda de paso. Dicha planitud es de gran importancia cuando se filtran señales moduladas digitalmente, ya que las diferencias de retardo de grupo en las frecuencias de la banda pasante de los filtros introduce un incremento en la tasa de error en la demodulación de la señal en sistemas de comunicación actuales.Figure 5 shows the delay measure of filter group of figure 4, where the main feature is the flatness of the delay in the pass band. This flatness is of great importance when filtering modulated signals digitally, since group delay differences in frequencies of the pass band of the filters introduce a increase in the error rate in the demodulation of the signal in Current communication systems.

En la figura 6 se muestran medidas de parámetros de dispersión (parámetros S) para un realización del filtro en banda milimétrica centrado a 41 GHz. Esta realización muestra que el filtro de la estructura objeto de la invención puede utilizarse en cualquier banda, tanto de radiofrecuencia (frecuencias hasta 1 GHz) como de microondas (frecuencias superiores a 1 GHz).Figure 6 shows parameter measurements of dispersion (parameters S) for an embodiment of the filter in millimeter band centered at 41 GHz. This embodiment shows that the filter of the structure object of the invention can be used in any band, both radio frequency (frequencies up to 1 GHz) and microwave (frequencies higher than 1 GHz).

Las figuras 7 y 8 muestran las medidas de parámetros de dispersión (perdidas de inserción o S21 y perdidas de retorno o S11, respectivamente), para una realización basada en el filtro de la figura 2, utilizando elementos varactores como elementos de sintonización electrónica. En dichas figuras se representa la variación en función de la tensión aplicada a los varactores de los resonadores (elementos 4 y 5 en la figura 2). Se observa como las frecuencias de las bandas de paso de la red filtro se pueden modificar o sintonizar continuamente variando la tensión de polarización de los varactores, sin prácticamente modificarse el ancho de banda de la red. Esto es debido a que con la tensión inversa de polarización de los varactores, la capacidad que presentan éstos disminuye, aumentando por tanto, la frecuencia de resonancia de los resonadores. Se aprecia un cierto aumento en las perdidas de inserción para tensiones de polarización bajas debido al factor de calidad del varactor, que es más bajo para polarizaciones bajas. Dicho comportamiento puede reducirse utilizando elementos de sintonía con factor de calidad mayor, como varactores MEMS o condensadores variables con ajuste manual.Figures 7 and 8 show the measurements of dispersion parameters (insertion losses or S21 and loss of return or S11, respectively), for an embodiment based on the filter of figure 2, using varactor elements such as electronic tuning elements. In these figures you represents the variation depending on the voltage applied to the resonator varactors (elements 4 and 5 in figure 2). Be observe how the frequencies of the pass bands of the filter network can be modified or tuned continuously by varying the voltage of polarization of the varactors, without practically modifying the network bandwidth This is because with the tension reverse polarization of the varactors, the capacity that present these decreases, thus increasing the frequency of resonance resonators. There is a certain increase in insertion losses for low polarization voltages due to the quality factor of the varactor, which is lower for low polarizations Such behavior can be reduced using tuning elements with higher quality factor, such as MEMS varactors or variable capacitors with manual adjustment.

La figura 9 muestra la potencia de la señal de salida para la frecuencia fundamental (comprendida dentro de la banda de paso del filtro) y productos de intermodulación de tercer orden, para una realización del filtro de la figura 2 a la frecuencia central de 621 MHz, cuando la entrada consta de dos tonos de frecuencias (f1 y f2 respectivamente) separadas 1 MHz (f2-f1=1 MHz) y con la misma potencia de entrada, Pin, expresada en dBm en la figura. En la figura 10 se muestra la relación entre la potencia a la salida (a f1 y f2) y la potencia asociada al producto de intermodulación de tercer orden (correspondiente a la frecuencias 2f1-f2, y 2f2-f1, dicha diferencia de potencias es conocida como distorsión de intermodulación, o IMD), en función de la potencia de entrada para la misma realización de las figuras 2 y 9. Esta medida conocida como test de los dos tonos estudia la generación de componentes espúreas del filtro a señales que constante de varias componentes eléctricas (por ejemplo varias portadoras).Figure 9 shows the power of the output signal for the fundamental frequency (comprised within the pass band of the filter) and third order intermodulation products, for an embodiment of the filter of Figure 2 at the center frequency of 621 MHz , when the input consists of two frequency tones (f1 and f2 respectively) separated 1 MHz (f2-f1 = 1 MHz) and with the same input power, Pin, expressed in dBm in the figure. Figure 10 shows the relationship between the output power (at f1 and f2) and the power associated with the third order intermodulation product (corresponding to frequencies 2f1-f2, and 2f2-f1, said power difference is known as intermodulation distortion, or IMD ), depending on the input power for the same embodiment of Figures 2 and 9. This measure known as the two-tone test studies the generation of spurious components of the filter to signals that constant of several electrical components (for example several carriers).

Las figuras 11 y 12 muestran los resultados de los tests del mismo experimento de dos tonos correspondiente a las medidas de las figuras 9 y 10, pero utilizando la red de mejora de intermodulación de la figura 3. En ella se observa una mejora de 35 dB en la intermodulación (IMD) para una potencia de entrada de 0 dBm, que pasa de 35 dB a 70 dB aproximadamente. Para la red de mejora de intermodulación se han utilizado los mismos varactores en ambas realizaciones. Se concluye que la nueva red produce una notable reducción del efecto de generación de señales de intermodulación a la salida. Dicha reducción es de gran interés práctico para la realización de amplificadores en sistemas de comunicaciones digitales así como sistemas de televisión analógicos o digitales. Así, en estos se presenta una importante aplicación (figura 13), donde se utilizan dos filtros selectivos realizados según alguna de las versiones de las figura 1, 2 o 3, con un amplificador de banda ancha (bloque 3 en la figura 13) conectado entre la salida del primer filtro y la entrada del segundo filtro (nodos 2 y 4, respectivamente, en la figura 13). De esta forma se consigue un amplificador con potencia de salida elevada, y de sintonía programable según la frecuencia central de los filtros, con rechazo de las frecuencias correspondientes a canales o interferencias no deseadas, aprovechando la elevada selectividad de los filtros presentados, así como la reducida intermodulación mediante la red de la figura 3. Este tipo de amplificadores sintonizables tiene una gran aplicación industrial, ya que actualmente los ajustes suelen realizarse manualmente. Utilizando la aplicación anterior, se podrían desarrollar amplificadores monocanales para televisión analógica y digital sintonizables electrónicamente.Figures 11 and 12 show the results of the tests of the same two-tone experiment corresponding to the measures of figures 9 and 10, but using the network to improve intermodulation of figure 3. It shows an improvement of 35 dB in intermodulation (IMD) for an input power of 0 dBm, which goes from approximately 35 dB to 70 dB. For the network of intermodulation enhancement the same varactors have been used in Both realizations. It is concluded that the new network produces a remarkable reduction of the signal generation effect of intermodulation at the exit. This reduction is of great interest practical for the realization of amplifiers in systems digital communications as well as analog television systems or digital Thus, in these an important application is presented (Figure 13), where two selective filters are used according to one of the versions of figures 1, 2 or 3, with a broadband amplifier (block 3 in figure 13) connected between the output of the first filter and the input of the second filter (nodes 2 and 4, respectively, in Figure 13). This way you get an amplifier with high output power, and of programmable tuning according to the central frequency of the filters, with rejection of frequencies corresponding to channels or unwanted interference, taking advantage of the high selectivity of the filters presented, as well as the reduced intermodulation using the network of figure 3. This type of amplifiers tunable has a great industrial application, since Currently, adjustments are usually made manually. Using the previous application, amplifiers could be developed single-channel for tunable analog and digital television electronically

En la figura 14 se muestra una aplicación para la interconexión de este tipo de amplificadores monocanal a diferentes frecuencias, en combinación con una técnica empleada habitualmente en amplificadores de Televisión por Cable, la denominada técnica Z. La aplicación es como sigue. A los filtros de la figura 13 se les añade unas pistas que definen dos nuevos accesos (nodos 6 y 7 en la figura), a la entrada y a la salida (nodos 2 y 4) del amplificador (elemento 3), respectivamente. La entrada de señal seria el nodo 1, y el canal correspondiente a la banda de paso del filtro sintonizable seria amplificado, mientras que los otros canales serian rechazados y la señal pasaría a través de 6 a la entrada de otro amplificador monocanal. De forma similar, las salidas (puntos 5 y 7) se combinarían con las salidas de otros amplificadores monocanales.Figure 14 shows an application for interconnection of this type of single-channel amplifiers to different frequencies, in combination with a technique commonly used in Cable Television amplifiers, the so-called Z technique. The application is as follows. The filters in Figure 13 are given add some clues that define two new accesses (nodes 6 and 7 in the figure), at the input and output (nodes 2 and 4) of the amplifier (item 3), respectively. The signal input would be node 1, and the channel corresponding to the pass band of the filter tunable would be amplified while the other channels they would be rejected and the signal would pass through 6 to the entrance of Another single channel amplifier. Similarly, the outputs (points 5 and 7) would be combined with the outputs of other amplifiers single-channel

Enunciado de las figurasStatement of the figures

Con el fin de facilitar la explicación, se acompaña a la presente memoria descriptiva unos dibujos en los que se ha representado unos casos de realización, que se citan a título de ejemplo.In order to facilitate the explanation, it accompanying the present specification some drawings in which some cases of realization have been represented, which are cited in title as an example

Figura 1:Figure 1:

Representa un circuito básico del filtro básico donde se detallan la entrada, salida y elementos que componen el filtro.It represents a basic circuit of the basic filter where the entry, exit and elements that make up the filter.

Figura 2:Figure 2:

Representa una realización de filtro variable en la banda VHF/UHF con elementos varactores para sintonización electrónica de la bada de frecuencias pasante del filtro.Represents an embodiment of variable filter in VHF / UHF band with tuning elements for tuning electronic frequency band filter through.

Figura 3:Figure 3:

Representa una realización de filtro variable en la banda VHF/UHF con varios elementos varactores para sintonización electrónica de la banda de frecuencias pasante del filtro reduciendo la aparición de productos de intermodulación.Represents an embodiment of variable filter in VHF / UHF band with several varactor elements for tuning electronic frequency band through filter reducing the appearance of intermodulation products.

Figura 4:Figure 4:

Representa las medidas de pérdidas de inserción (parámetro S21) y de pérdidas de retomo (parámetro S11) en función de la frecuencia de una realización del filtro según el circuito descrito en la figura 1 en banda UHF (frecuencia central de 680 MHz para esta realización particular).Represents insertion loss measures (parameter S21) and return losses (parameter S11) depending of the frequency of one embodiment of the filter according to the circuit described in figure 1 in UHF band (680 MHz center frequency for this particular embodiment).

Figura 5:Figure 5:

Representa el retardo de grupo medido para una realización de filtro según la figura 1.Represents the group delay measured for a filter embodiment according to figure 1.

Figura 6:Figure 6:

Representa las medidas de pérdidas de inserción (parámetros S21) y de pérdidas de retomo (parámetro S11), en función de la frecuencia, de una realización del filtro según el circuito descrito en la figura 1 en banda de frecuencias milimétricas (frecuencia central de 41 GHz para esta realización particular)Represents insertion loss measures (parameters S21) and return losses (parameter S11), in frequency function of an embodiment of the filter according to the circuit described in figure 1 in frequency band millimeter (center frequency 41 GHz for this embodiment particular)

Figura 7:Figure 7:

Representa las medidas de pérdidas de inserción (parámetro S21), en función de la frecuencia de una realización del filtro de la figura 2 para varios valores de tensión de sintonía que se aplica a los varactores de control de frecuencia..Represents insertion loss measures (parameter S21), depending on the frequency of an embodiment of the filter of figure 2 for various tuning voltage values which applies to frequency control varactors ..

Figura 8:Figure 8:

Representa las medidas de pérdidas de retomo (parámetro S11), en función de la frecuencia de una realización del filtro de la figura 2 para varios valores de tensión de sintonía que se aplica a los varactores de control de frecuencia.Represents return loss measures (parameter S11), depending on the frequency of an embodiment of the filter of figure 2 for various tuning voltage values It applies to frequency control varactors.

Figura 9:Figure 9:

Representa la potencia de salida a la frecuencia fundamental (-) y la potencia correspondiente a la componente de intermodulación de tercer orden (-o-) cuando se realiza el test de los dos tonos a la entrada, ambos de la misma potencia (Pin) y separados 1 MHz, para una realización del filtro de la figura 2.Represents the output power at the frequency fundamental (-) and the power corresponding to the component of third order intermodulation (-o-) when the the two tones at the entrance, both of the same power (Pin) and 1 MHz apart, for one embodiment of the filter of Figure 2.

Figura 10:Figure 10:

Representa la intermodulación de tercer orden en función de la potencia de entrada de dos tonos separados 1 MHz, para una realización del filtro de la figura 2.Represents third order intermodulation in function of the input power of two separate 1 MHz tones, for an embodiment of the filter of figure 2.

Figura 11:Figure 11:

Representa la potencia de salida a la frecuencia fundamental (-) y la potencia correspondiente a la componente de intermodulación de tercer orden (-o-) cuando se realiza el test de los dos tonos a la entrada, ambos de la misma potencia (Pin) y separados 1 MHz, para una realización del filtro de la figura 3.Represents the output power at the frequency fundamental (-) and the power corresponding to the component of third order intermodulation (-o-) when the the two tones at the entrance, both of the same power (Pin) and 1 MHz apart, for one embodiment of the filter of Figure 3.

Figura 12:Figure 12:

Representa la intermodulación de tercer orden en función de la potencia de entrada de dos tonos separados 1 MHz, para una realización del filtro de la figura 3.Represents third order intermodulation in function of the input power of two separate 1 MHz tones, for an embodiment of the filter of figure 3.

Figura 13:Figure 13:

Representa una aplicación de los filtros sintonizables para la realización de amplificadores de sintonía programable electrónicamente.Represents an application of filters tunable for the realization of tuning amplifiers electronically programmable

Figura 14:Figure 14:

Representa una aplicación de los filtros sintonizables para la interconexión de amplificadores tipo monocanal a diferentes frecuencias, utilizando la técnica de combinación en Z, tanto en la entrada como en la salida.Represents an application of filters tunable for interconnecting amplifiers type single channel at different frequencies, using the technique of Z combination, both at the entrance and at the exit.

Claims (6)

1. Red de filtrado paso banda sintonizable, esencialmente caracterizada por estar constituida por dos resonadores acoplados realizados mediante líneas de transmisión impresas tipo microstrip (figura 1), cuya frecuencia de resonancia es ajustable con un camino alternativo para la señal (realimentación) que incluye otros dos resonadores microstrip acoplados, y que provoca la aparición de ceros de transmisión (figuras 4, 5, 6).1. Tunable band-pass filtering network, essentially characterized by being constituted by two coupled resonators realized by means of printed transmission lines type microstrip (figure 1), whose resonance frequency is adjustable with an alternative path for the signal (feedback) that includes other two microstrip resonators coupled, and that causes the appearance of transmission zeros (figures 4, 5, 6). 2. Red de filtrado paso banda sintonizable según la reivindicación 1, caracterizada por la utilización de elementos de ajuste para la frecuencia de resonancia y separación de los ceros de transmisión incorporando uno o varios condensadores fijos o variables, varactores, o condensadores variables realizados mediante microestructuras (MEMS), conectados entre los extremos de los resonadores de realimentación de la reivindicación 1 y masa.2. Tunable band-pass filtering network according to claim 1, characterized by the use of adjustment elements for the resonance frequency and separation of the transmission zeros incorporating one or several fixed or variable capacitors, varactors, or variable capacitors made by microstructures (MEMS), connected between the ends of the feedback resonators of claim 1 and ground. 3. Red de filtrado paso banda según la reivindicación 1, caracterizada por la utilización de una estructura para reducción de la intermodulación mediante una red formada por varios condensadores variables (varactores) junto con condensadores fijos, según las figuras 3, 9, 10, 11 y 12, que se conecta entre los extremos de los resonadores de realimentación de la reivindicación 1 y masa.3. Band pass filtering network according to claim 1, characterized by the use of a structure for intermodulation reduction by means of a network formed by several variable capacitors (varactors) together with fixed capacitors, according to figures 3, 9, 10, 11 and 12, which is connected between the ends of the feedback resonators of claim 1 and mass. 4. Red de filtrado paso banda según las reivindicaciones 1, 2, y 3, caracterizada por ser sintonizable mediante la tensiones aplicadas a los varactores de las reivindicaciones 2 y 3, controladas por un dispositivo digital, dando lugar a un dispositivo de filtro de señales programable digitalmente (figuras 7, 8).4. Band pass filtering network according to claims 1, 2, and 3, characterized in that it is tunable by means of the voltages applied to the varactors of claims 2 and 3, controlled by a digital device, giving rise to a signal filter device digitally programmable (figures 7, 8). 5. Aplicación de la red de filtrado paso banda a amplificadores monocanales, caracterizada por dos redes de filtros como los descritos en las reivindicaciones 1, 2, 3 y 4, entre las que se intercala un dispositivo amplificador (figura 13), dando lugar a un amplificador selectivo fijo o de frecuencia sintonizable, si se utilizan elementos de ajuste como los descritos en las reivindicaciones 1, 2, 3 y 4.5. Application of the bandpass filtering network to single-channel amplifiers, characterized by two filter networks such as those described in claims 1, 2, 3 and 4, between which an amplifying device is inserted (Figure 13), giving rise to a fixed or tunable frequency selective amplifier, if adjustment elements are used as described in claims 1, 2, 3 and 4. 6. Aplicación de la red de filtrado paso banda a amplificadores monocanales según la reivindicación 5, caracterizada por la combinación de las señales de entrada y de salida, respectivamente, de varios amplificadores monocanales sintonizados a diferentes frecuencias, mediante la utilización de la técnica de combinación Z descrita en la figura 14.6. Application of the bandpass filtering network to single-channel amplifiers according to claim 5, characterized by the combination of the input and output signals, respectively, of several mono-channel amplifiers tuned to different frequencies, by using the combination technique Z described in figure 14.
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