FI119710B - Pienikohinaisen vahvistinparin tulojärjestely - Google Patents

Description

Pienikohinaisen vahvistinparin tulojärjesteiy

Keksintö koskee järjestelyä radiovastaanottimen antennisignaalin käsittelemiseksi ja johtamiseksi pienikohinaisille vahvistimille. Järjestely sopii käytettäväksi esimerkiksi matkaviestinverkkojen tukiasemien vastaanottopuolella ja satelliittivastaanot-5 timissa pienikohinaisen vahvistinyksikön koostuessa kahdesta rinnakkaisesta ja vaiheistetusta vahvistinhaarasta.

Kaikissa radiovastaanottimissa ensimmäisen vahvistimen antennista vastaanottimen sisälle tultaessa on tarkoitus olla erityisen vähäkohinainen, koska signaalitaso tämän vahvistimen tulossa on hyvin pieni ja vahvistimen aiheuttama lisäkohina 10 vahvistuu kaikissa seuraavissa vahvistinasteissa. Tällaisesta pienikohinaisesta esivahvistimesta käytetäänkin yleisesti lyhennettä LNA (Low Noise Amplifier), myös tässä selostuksessa ja patenttivaatimuksissa. Vastaanottimissa LNA:n ja sen tulo- ja lähtöpiirien kokonaiskohinaluvulle spesifioidaan tavallisesti jokin sallittu maksimiarvo. Siirtotien häviöt aiheuttavat signaaliin vaimennusta, joka lisää suo-15 raan samalla määrällä kyseistä kohinalukua. Tällöin, jos esimerkiksi vastaanottimen antennisuodatin on hyvin pienihäviöinen, itse LNA.n kohinaluku voi olla vastaavasti vähän suurempi.

Kuva 1 esittää lohkokaaviona vastaanottimen antennin puoleisen osan tavallista rakennetta. Antennin ja mahdollisen antennikytkimen lisäksi rakenteeseen kuulu- • · · 20 vat antennisuodatin, signaalin jakaja, kaksi rinnakkaista vahvistinhaaraa ja signaa- • ‘ · · : ·’ lien yhdistin. Antennisuodatin RXF on kuvan esimerkissä kaksiosainen: antennilta tultaessa on ensin kaistanpäästösuodatin 110 ja sitten alipäästösuodatin 120.

« · ·

Edellinen vaimentaa kyseisen radiojärjestelmän vastaanottokaistan ulkopuolisia "•l· taajuuskomponentteja ja jälkimmäinen siivoaa vielä lisää vastaanottokaistan ylä- 25 puolista aluetta. Alipäästösuodattimelta 120 tuleva signaali Em jaetaan jakajassa • · * 130 kahteen keskenään samanlaiseen osaan En ja E2i. Ensimmäisen jakosignaali ..... En viedään ensimmäiseen vahvistinhaaraan, jossa sen vaihetta muutetaan 90 • · · astetta vaiheensiirtopiirissä 140 ja vahvistetaan sitten ensimmäisessä LNA:ssa • · ’·;·* 170. Vahvistimen tuloimpedanssi on luonnollisesti sovitettava, minkä vuoksi sen 30 tulossa on ensimmäinen sovituspiiri 150. Ensimmäinen LNA antaa signaalin Ei2.

:***: Toinen jakosignaali E2i viedään toiseen vahvistinhaaraan, jossa se vahvistetaan • · · toisessa LNA:ssa 180, jonka tulossa on toinen sovituspiiri 160. Signaalin vaihetta • · · :,.f muutetaan sitten 90 astetta toisessa vaiheensiirtopiirissä PSC, joka antaa signaa- • ·

*·.·* Iin E22· Jälleen samanvaiheiset signaalit E12 ja Ε22 summataan yhdistimessä CMB

35 (combiner), jonka lähtösignaali Eout jatkaa vastaanottimen sekoittimelle päin. Ku- 2 vassa 1 näkyvät lisäksi tämän keksinnön piiriin kuulumattomat vahvistimien lähtöjen sovituspiirit lohkoina M. Yksittäiseen LNA:han verrattuna edellä kuvatussa järjestelyssä varsinkin antennisuodattimen impedanssisovitus vahvistimille päin on helpompaa. Lisäksi saavutetaan laajempi dynaaminen ja lineaarinen alue sekä 5 parempi stabiilius. Toisaalta jakaja, vaiheensiirtopiiri ja näiden vaatimat lisäjohdot aiheuttavat signaaliin lisävaimennusta, mikä, kuten mainittua, huonontaa suoraan LNA:n kohinalukua.

Tässä selostuksessa ja patenttivaatimuksissa käytetään vastaanottimen osista antennista pienikohinaisille vahvistimille nämä mukaan lukien nimitystä "etuaste".

10 Kuvassa 2 on esimerkki tunnetusta, kuvan 1 mukaisesta vahvistinparin tukijärjestelystä. Siinä on piirilevy 201, jonka kuvassa näkymätön alapinta on johtava toimien signaalimaana GND. Integroitu antennisuodatin RXF käsittää resonaattoreita, ja sen lähtö on kytketty sen päätyseinämässä olevan liittimen 225 kautta koaksiaalikaapeliin 229, jonka ominaisimpedanssi on 50Ω. Kaapelin johtava vaippa on kyt-15 ketty molemmista päistään signaalimaahan. Kaapeli 229 jatkuu piirilevyllä 201 siir-tojohtona, joka muodostuu levyn yläpinnalla olevasta johdeliuskasta 231, alapinnalla olevasta maajohtimesta ja niiden välisestä dielektrisestä materiaalista. Siirto-johto on mitoitettu niin, että sen ominaisimpedanssi on 50Ω. Se kuuluu jakajaan 230 tämän tulojohtona. Jakaja on Wilkinson-tyyppinen, mikä merkitsee, että edellä 20 mainittu tulojohto haarautuu kahdeksi siirtojohdoksi, joita nimitetään tässä jakojoh-doiksi. Näiden pituus on toimintataajuudella λ/4 ja ominaisimpedanssi V2-50 « 71Ω. Ensimmäinen jakojohto muodostuu levyn yläpinnalla olevasta ensimmäisestä • · ’ ^ jakojohtimesta 232, alapinnalla olevasta maajohtimesta ja niiden välisestä dielekt- *::: risestä materiaalista, ja toinen jakojohto vastaavasti levyn yläpinnalla olevasta toi- • · *···/ 25 sesta jakojohtimesta 233, alapinnalla olevasta maajohtimesta ja niiden välisestä • · · ···: dielektrisestä materiaalista. Wilkinson-jakaja muodostuu, kun ensimmäisen ja toi- sen jakojohtimen loppupäät on yhdistetty 2-50 = 100Ω suuruisella vastuksella 234. Tällöin, jos molemmat siirtojohtohaarat on päätetty 50Ω:η impedanssilla, suodatti-:V: meitä tuleva energia jakautuu niihin puoliksi ja teoriassa ilman häviöitä. Jakaja ei 30 siis kuluta energiaa huolimatta siinä olevasta vastuksesta. Vain jos sovitus eteen-y:.m päin jatkuvilla siirtoteillä on puutteellinen, vastus 234 aiheuttaa häviöitä. Lisäksi saavutetaan hyvä erotus haarojen välille. Ensimmäinen jakojohto jatkuu vaiheen-’*:·* siirtopiirinä, joka on toteutettu neljännesaallon pituisella eli λ/4-siirtojohdolla. Tästä näkyy kuvassa 2 ensimmäisen jakojohtimen 232 jatkona oleva johdeliuska 241. 35 Tämä päättyy ensimmäiseen sovituspiiriin 250, jossa on sarjassa ilmasydäminen kela L1 ja palakondensaattori C1. Jälkimmäinen toimii samalla erotuskondensaattorina.

3

Sovituspiiri on loppupäästään kytketty lyhyellä johdeliuskalla ensimmäisen LNA:n 270 tulopinniin. Toinen jakojohdin 233 on kytketty vastuksen 234 puoleisesta päästään toiseen sovituspiiriin, jossa on sarjassa kela L2 ja kondensaattori C2 samalla tavalla kuin ensimmäisessä sovituspiirissä. Toinen sovituspiiri on loppu-5 päästään kytketty lyhyellä johdeliuskalla toisen LNA:n 280 tulopinniin.

Haittana kuvan 2 mukaisessa järjestelyssä ovat siinä käytännössä esiintyvät häviöt: Piirilevymateriaali aiheuttaa jakajassa 230 sekä vaiheensiirtopiirissä dielektrisiä häviöitä, joiden suuruus on tyypillisesti edellisen osalta 0,2-0,5 dB ja jälkimmäisen osalta 0,1-0,3 dB. Siirtojohto 229 suodattimena jakajalle ja sen liittimet aiheuttavat 10 lisähäviöitä, joiden suuruus voi olla useita desibelin kymmenesosia riippuen luon nollisesti johdon pituudesta. Myös vahvistimien tulopuolen sovituspiirien häviöt ovat merkityksellisiä. Lisäksi sovituspiirin kela aiheuttaa tuotanto-ongelman, koska sen induktanssin hajonta on käytännössä niin suuri, että impedanssisovitus toimin-takaistalla saattaa olla riittämätön. Tämä merkitsee lisähäviöitä jakajassa. Kaikkia 15 häviöitä vastaava vaimennus lisää suoraan samalla määrällä vahvistinyksikön ko-hinalukua. Tällöin vaatimukset itse LNA:n osalta vastaavasti kasvavat, jos koko-naiskohinaluvun on pysyttävä mahdollisimman pienenä.

Kuvassa 3 on toinen esimerkki tunnetusta, kuvan 1 mukaisesta vahvistinparin tulojärjestelystä. Tämä poikkeaa kuvan 2 järjestelystä vain alipäästösuodattimen .. . 20 osalta; muilta osin piiri on samanlainen. Alipäästösuodatin 320 koostuu tässä esi- [, ** merkissä piirilevyn 301 yläpinnalla olevasta johdealueesta ja alapinnan tasomai- ·' · · : ·* sesta signaalimaasta. Johdealue muodostuu suodattimen tulosta sen lähtöön ulot- tuvasta suorasta ja suhteellisen kapeasta johdeliuskasta 321, jonka olennainen • ·· ominaisuus on sen induktanssi. Johdeliuskalla 321 on poikkisuuntaisia laajennuk-;:· 25 siä, kuten laajennus 322, joiden olennainen ominaisuus on niiden kapasitanssi maatason suhteen. Rakenne vastaa siten diskreettikomponenteilla tehtyä LC- • · · ketjua, jossa on keloja sarjassa, ja aina kahden kelan välistä on kytketty konden- ..... saattori maahan. Kuvan 3 esimerkissä "keloja" on neljä ja "kondensaattoreita" • · · kolme, jolloin alipäästösuodattimen kertaluku on seitsemän. Induktanssien ja ka- • · **;·* 30 pasianssien arvot riippuvat tietenkin johdealueen osien mitoituksesta, jolla siis määrätään suodattimen vaste. Suodattimen 320 johdeliuska 321 jatkuu johdelius-kana 331, joka yhdessä piirilevyn alapinnalla olevan maan ja niiden välisen di-elektrisen materiaalin kanssa muodostaa Wilkinson-jakajan 330 tulojohdon. Suo-dattimen 320 ja jakajan 330 keskinäisen sovituksen parantamiseksi niiden liittymä- • · *···* 35 kohdassa, piirilevyn yläpinnan johdeliuskan ja maan välissä, on kondensaattori 307.

4

Kuvan 3 järjestely on suodatinratkaisun vuoksi kompaktimpi kuin kuvan 2 järjestely. Kaapelointi ei nyt aiheuta häviöitä, mutta uutena haittana ovat piirilevyssä ali-päästösuodattimen kohdalla syntyvät dielektriset häviöt. Tässä, kuten kuvan 2 esimerkissäkin häviöitä voidaan pienentää valitsemalla yleisesti käytetyn piirilevy-5 materiaalin sijasta jokin vähähäviöinen materiaali, kuten teflon. Tällöin haittana kuitenkin on tuotantokustannusten merkittävä nousu.

Keksinnön tarkoituksena on vähentää mainittuja, tekniikan tasoon liittyviä haittoja. Keksinnön mukaiselle järjestelylle on tunnusomaista, mitä on esitetty itsenäisessä patenttivaatimuksessa 1. Keksinnön eräitä edullisia suoritusmuotoja on esitetty 10 muissa patenttivaatimuksissa.

Keksinnön perusajatus on seuraava: Vastaanottimen etuasteen siirtotiellä antennista pienikohinaisille vahvistimille yhdistetään toiminnallisesti eri elementtejä fyysisesti yhtenäisiksi elementeiksi. Tällä tavalla voidaan yhdistää antennisuodatti-men alipäästävä osa Wilkinson-jakajaan ja vaiheensiirtopiiri LNA:n sovituspiiriin. 15 Kukin fyysisesti yhtenäinen elementti on johdin, jonka eristää maatasosta ilma tai vähähäviöinen dielektrinen materiaali.

Keksinnön etuna on, että vastaanottimen etuasteen häviöt ennen pienikohinaisia vahvistimia pienenevät, ts. kyseisen siirtotien aiheuttama vaimennus pienenee.

Tämä johtuu siitä, että siirtotie antennista pienikohinaisille vahvistimille muodostuu 20 pienemmästä määrästä häviöllisiä osia ja lisäksi siitä, että vältetään näiden osien ·*·*: sijoittamista tavalliselle piirilevylle. Häviöiden pieneneminen merkitsee etuasteen • · kohinaluvun paranemista, jolloin sen molemmille LNA:ille voidaan sallia huonom- "··. mat kohina-arvot, mikä edelleen merkitsee kustannussäästöä vahvistimissa. Li- • · säksi keksinnön etuna on, että LNA:n tuloimpedanssin sovituksessa ei tarvita dis-25 kreettiä kelaa, jolloin sovituksesta tulee tarkempi. Edelleen keksinnön etuna on, • - « *···’ että se yksinkertaistaa etuasteen rakennetta, mikä merkitsee kustannussäästöä tuotannossa.

• · • · · • · ·

Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisesti. Selostuksessa viitataan . oheisiin piirustuksiin, joissa • · · • · · 30 kuva 1 esittää lohkokaaviona vastaanottimen antennin puoleisen osan tavallis- T ta rakennetta, • · · • · · • · kuva 2 esittää esimerkkiä tunnetusta, kuvan 1 mukaisesta vahvistinparin tulo-järjestelystä, kuva 3 esittää toista esimerkkiä tunnetusta, kuvan 1 mukaisesta vahvistinparin 5 työjärjestelystä, kuva 4 esittää esimerkkiä keksinnön mukaisesta vahvistinparin työjärjestelystä, kuva 5 esittää toista esimerkkiä keksinnön mukaisesta vahvistinparin tulojärjes-telystä, 5 kuva 6 esittää kolmatta esimerkkiä keksinnön mukaisesta vahvistinparin työjärjestelystä, kuva 7 esittää esimerkkiä jakajan kytkentähäviöistä keksinnön mukaisessa järjestelyssä, kuva 8 esittää esimerkkiä jakajan lähtöporttien paluuvaimennuksesta keksinnön 10 mukaisessa järjestelyssä, ja kuva 9 esittää esimerkkiä keksinnön mukaisesti jakajaan yhdistetyn alipääs-tösuodattimen vaimennuksesta.

Kuvat 1,2 ja 3 selostettiin jo tekniikan tason kuvauksen yhteydessä.

Kuvassa 4 on esimerkki keksinnön mukaisesta vahvistinparin työjärjestelystä. 15 Tämä toteuttaa samat toiminnot kuin edellisten kuvien järjestelyt, mutta erilaisella rakenteella. Kuvan 1 kaistanpäästösuodatinta 110 vastaava suodatin on resonaat-torityyppinen, josta näkyy sen lähtöresonaattorin RES sisäjohdin 411. Lähtöreso-naattorin onteloon ulottuu jakajan 430 tulojohdin 431. Ontelossa olevalla tulojohti-men 431 osalla on lähtöresonaattoriin sähkömagneettinen kytkentä, jonka kautta |v\ 20 antennista tulevan signaalin energia siirtyy jakajaan. Tulojohdin voisi vaihtoehtoi- * :* sesti olla kytkettynä galvaanisesti suoraan sisäjohtimeen 411. Jakaja on Wilkin- • · · •”j son-tyyppinen, ja siitä näkyy kuvassa 4 tulojohtimen 431 lisäksi ensimmäinen jako- johdin 432, toinen jakojohdin 433 ja jälkimmäisten loppupäiden väliin kytketty vas-tus 434. Mainitut kolme johdinta ovat jäykähköjä liuskajohtimia. Ne ovat yhtenäistä 25 kappaletta, joka on kiinnitetty ja tuettu laitteen johtavaan runkoon tästä eristetysti. Runko ei näy kuvassa 4; kiinnityksestä näkyy vain ruuvinkantoja. Runko toimii sa-maila signaalimaana GND. Liuskajohtimien etäisyys maasta on sellainen, että tulo- .···. johtimen ja maan muodostaman tulojohdon impedanssi on tässäkin esimerkissä • · ’·' noin 50Ω, ja jakojohtimien ja maan muodostamien jakojohtojen impedanssi johdon :..v 30 päästä "katsottuna" on noin 71Ω.

··· • · • · ·’[ Signaalin alipäästösuodatus tapahtuu keksinnön mukaisesti jakajassa siten, että i tämän kumpikin jakojohto toimii samalla suodattimena. Jakojohtimet on muotoiltu • · · samaan tapaan kuin edellä selostettu kuvassa 3 näkyvä alipäästösuodattimen 320 johdealue. Niinpä ensimmäisessä jakojohtimessa 432 on suhteellisen kapea kes- 6 kiosa 421, ja tämän poikkisuuntaisia laajennuksia, kuten laajennus 422, niin että johdin yhdessä signaalimaan kanssa vastaa diskreettikomponenteilla tehtyä LC-ketjua. Ensimmäisen ja toisen jakojohdon muodostamat suodattimet ovat identtisiä.

5 Ensimmäinen jakojohto jatkuu vaiheensiirtopiirinä, joka on toteutettu neljännesaal-lon pituisella siirtojohdolla, joka muodostuu kuvassa 4 näkyvästä johtimesta 441 ja maajohtimesta eli signaalimaasta eli maasta. Nimitetään tässä ja myös patenttivaatimuksissa vaiheensiirtopiirin maajohtimen parijohdinta "yläjohtimeksi", missä etuliite "ylä" ei mitenkään rajoita laitteen asentoa. Yläjohdin 441 päättyy ensim-10 mäiseen sovituspiiriin 450, jossa on sarjassa määrätyn induktanssin omaava johdin L1 ja palakondensaattori C1. Johdin L1 ulottuu loppupäästään laitteen piirilevylle 401, jossa kondensaattori C1 on. Tämä on kytketty lyhyellä johdeliuskalla ensimmäisen LNA:n 470 tulopinniin. Toinen jakojohdin 433 on kytketty loppupäästään eli vastuksen 434 puoleisesta päästään toiseen sovituspiiriin 460, joka on 15 samanlainen kuin ensimmäinen sovituspiiri. Myös toisen sovituspiihn induktiivinen johdin L2 ulottuu loppupäästään piirilevylle 401, jossa sen sarjakondensaattori C2 on. Toinen sovituspiiri 460 on loppupäästään kytketty lyhyellä johdeliuskalla toisen LNA:n 480 tulopinniin.

Vaiheensiirtopiirin yläjohdin 441, ensimmäisen sovituspiirin induktiivinen johdin L1 .. . 20 ja toisen sovituspiirin induktiivinen johdin L2 ovat tässä esimerkissä samanlaisia *. i jäykähköjä ilmaeristettyjä liuskajohtimia kuin jakajan 430 liuskajohtimet. Liuskajoh- ϊ ·* timet 441 ja L1 muodostavat yhtenäisen liuskan. Liuskassa on epäjatkuvuuskohta varsinaisen vaiheensiirtopiirin päättyessä, ja liuskajohtimen L1 suhde maahan • · ·- :...· poikkeaa liuskajohtimen 441 suhteesta. Näistä seikoista huolimatta vaiheensiirto- •l· 25 toiminta ja sovitustoiminta eivät ole paikan suhteen tiukasti erillisiä, vaan limittyvät ;***: toisiinsa. Sovituspiirissä ei siis tarvita erillistä kelaa, mikä merkitsee sovituksen • · · tarkkuuden parantumista. Sama pätee tietenkin myös toisessa sovituspiirissä 460.

..... Toisena tärkeänä etuna kuvan 3 rakenteeseen verrattuna on, että alipääs- • · · M tösuodattimen ja jakajan häviöt ovat olennaisesti pienempiä. Tämä seuraa johtimi- • · ’·;·* 30 en ilmaeristyksestä ja myös suodattimen yhdistämisestä jakajaan.

• · · • · · .111. Kuvassa 5 on toinen esimerkki keksinnön mukaisesta vahvistinparin tulojärjeste- *1* lystä. Kuvassa näkyy metallikotelo HO kansi poistettuna. Koteloon on sijoitettu ·· · : V antennisuodattimen kaistanpäästöosa 510, jakaja 530 ja piirilevy 501. Kaistan- päästösuodatin 510 muodostuu siten, että kotelon HO sisätila on jaettu johtavilla 35 väliseinillä resonaattorionteloiksi, joiden välillä on kytkentäaukot. Kussakin reso-naattoriontelossa on koaksiaalityyppisen resonaattorin sisäjohdin, kuten lähtöre- 7 sonaattorin sisäjohdin 511. Väliseinien rajaamista onteloista kaksi ei palvele resonaattoreina; toisessa niistä on jakaja 530 ja toisessa piirilevy 501. Jakajan ontelo on lähtöresonaattorin vieressä. Jakajan tulojohdin 531 ulottuu onteloiden väliseinässä olevan aukon kautta lähtöresonaattoriin, siellä olevaan kytkinelimeen 512. 5 Kytkinelin on tässä esimerkissä resonaattorin sisäjohtimen suuntainen, resonaattorin pohjaan galvaanisesti liittyvä lieriömäinen johdin. Kytkinelimellä 512 on lähtöresonaattoriin sähkömagneettinen kytkentä, jonka kautta antennista tulevan signaalin energia siirtyy jakajaan. Jakaja on Wilkinson-tyyppinen, ja siitä näkyy tulo-johtimen 531 lisäksi ensimmäinen jakojohdin 532, toinen jakojohdin 533 ja jälkim-10 mäisten loppupäiden väliin kytketty vastus 534. Nämä kolme johdinta ovat liuska-johtimia, ja ne on tuettu kyseistä onteloa rajaavaan pohjaan tästä eristetystä kuten kuvan 4 jakajan vastaavat johtimet kuvan 4 selostuksessa mainittuun runkoon. Liuskajohtimien etäisyydet signaalimaana toimivasta kotelosta ovat nytkin sellaisia, että jakojohtimien ja maan muodostamien jakojohtojen impedanssi on noin V2 15 kertaa tulojohtimen ja maan muodostaman tulojohdon impedanssi.

Signaalin alipäästösuodatus tapahtuu kuten kuvan 4 esimerkissä siten, että jakajan kumpikin jakojohto toimii samalla suodattimena. Kumpikin jakojohdin 532, 533 yhdessä signaalinkaan kanssa vastaa siis diskreettikomponenteilla tehtyä alipääs-tävää LC-ketjua. Vaiheensiirtopiirin yläjohdin 541 on, toisin kuin johdin 441 kuvas-20 sa 4, johdeliuska piirilevyn 501 pinnalla. Vaiheensiirtopiiri on siitä syystä tässä esimerkissä häviöllisempi kuin kuvan 4 esimerkissä. Piirilevyllä 501 näkyvät myös ··.·. ensimmäinen ja toinen LNA eli LNA1 ja LNA2.

• ' · • · - ·

Kuvassa 6 on kolmas esimerkki keksinnön mukaisesta vahvistinparin tulojärjeste-lystä. Kuvassa näkyy metallikotelo HO kansi poistettuna. Koteloon on sijoitettu •y 25 antennisuodattimen kaistanpäästöosa 610, jakajaan, vaiheensiirtopiiriin ja sovitus-piireihin kuuluvia liuskajohtimia ja piirilevy 601. Antennisuodattimen alipäästöosa ·>· · ei ole näkyvissä kuvassa 6. Kaistanpäästösuodatin 610 muodostuu siten, että ko-telon HO sisätila on jaettu johtavilla väliseinillä resonaattorionteloiksi, joiden välillä • · · l.l on kytkentäaukot. Kussakin resonaattoriontelossa on koaksiaalityyppisen reso- ’·:** 30 naattorin sisäjohdin, kuten lähtöresonaattorin sisäjohdin 621. Väliseinien rajaamis- ta onteloista kaksi ei palvele resonaattoreina; toisessa niistä on jakaja 630 ja vai-heensiirtopiiri 640, ja toisessa piirilevy 601. Jakajan ontelo on lähtöresonaattorin • * · vieressä. Jakajan tulojohdin 631 ulottuu onteloiden väliseinässä olevan aukon • · · kautta lähtöresonaattoriin, siellä olevaan kytkinelimeen 622. Kytkinelin on reso-35 naattorin sisäjohtimen suuntainen, resonaattorin pohjaan galvaanisesti liittyvä lieriömäinen johdin, kuten kuvassa 5. Samalla tavalla kytkinelimellä 622 on lähtöre- 8 sonaattoriin sähkömagneettinen kytkentä, jonka kautta antennista tulevan signaalin energia siirtyy jakajaan. Wilkinson-jakajasta näkyy tulojohtimen 631 lisäksi ensimmäinen jakojohdin 632, toinen jakojohdin 633 ja jälkimmäisten loppupäiden väliin kytketty vastus 634. Nämä kolme johdinta ovat liuskajohtimia, ja ne on tuettu 5 kyseistä onteloa rajaavaan pohjaan tästä eristetysti, kuten kuvan 5 jakajassa. Koska alipäästösuodatin on tehty koaksiaaliresonaattoreilla, jakojohtimet 632 ja 633 palvelevat tässä esimerkissä vain signaalin jakotoimintaa. Sen sijaan vai-heensiirtopiirin yläjohdin 641 ja ensimmäisen sovituspiirin induktiivinen osa L1 on keksinnön mukaisesti integroitu yhtenäiseksi liuskajohtimeksi. Johdin L1 ulottuu 10 loppupäästään mainitulle piirilevylle 601, jossa vahvistimet LNA1 ja LNA2 ovat. Vastaavasti toisen sovituspiirin induktiivinen osa L2 on liuskajohdin, joka ulottuu toisen jakojohtimen 633 loppupäästä piirilevylle 601.

Kuvan 6 rakenteessa piirilevyhäviöitä on eliminoitu samalla tavalla kuin kuvan 4 rakenteessa. Samoin on eliminoitu erillisen kelan tarve sovituspiireissä, mikä mer-15 kitsee sovituksen tarkkuuden parantumista.

Kuvassa 7 on esimerkki kuvien 4 ja 5 mukaisen jakajan kytkentähäviöistä Lc0 vas-taanottokaistalla. Kytkentähäviöt tarkoittavat tässä signaalin puolittamisesta väistämättä johtuvan vaimennuksen 3,03 dB yli menevää vaimennusta. Kuvaaja 71 näyttää kytkentähäviöt jakajan ensimmäisessä haarassa, joka jatkuu vaiheensiir- .. . 20 topiiriin. Häviöt ovat noin 0,1 dB. Kuvaaja 72 näyttää kytkentähäviöt jakajan toi- • · · : ·* sessa haarassa. Siinä häviöt vaihtelevat alueella 0,02 - 0,07 dB ollen siis vielä i *.: pienemmät kuin ensimmäisessä haarassa.

• · · .*··. Kuvassa 8 on esimerkki jakajan lähtöporttien paluuvaimennuksesta Lret keksinnön • · mukaisessa järjestelyssä vastaanottokaistalla. Paluuvaimennus kuvaa tässä sovi- ::: 25 tuksen hyvyyttä jakajalta eteenpäin katsottaessa; mitä suurempi paluuvaimennus, • · · ’···* sitä parempi. Kuvaaja 81 näyttää paluuvaimennuksen jakajan ensimmäisen haa ran loppupäässä. Vaimennus vaihtelee alueella 1,7 - 2,2 GHz välillä 21,7 - 23,2 • · v.: dB. Kuvaaja 82 näyttää paluuvaimennuksen jakajan toisen haaran loppupäässä.

Siinä vaimennus vaihtelee välillä 23 - 25 dB ollen siis vielä parempi kuin ensim- , X 30 mäisen haaran loppupäässä. Tulokset koskevat protokappaletta, ja ovat luonnoin-• · · '.*va sesti parannettavissa mitoitusta optimoimalla.

• · • · ·

Kuvassa 9 on esimerkki keksinnön mukaisesti jakajaan yhdistetyn alipääs- [···. tösuodattimen läpäisykertoimesta S21, ts. sen vaimennuksesta. Alipäästösuodat- • · timen tarkoituksena on vaimentaa taajuuskomponentteja, joita mahdollisesti esiin-35 tyy sellaisilla korkeilla taajuuksilla, joilla kaistanpäästösuodattimen estovaimennus 9 ei ole riittävä. Esimerkkisuodattimen rajataajuus on noin 7 GHz. Vaimennushuip-pu, jonka arvo on noin 52 dB, on järjestetty taajuudelle 8,9 GHz. Tästä ylöspäin vaimennus pienenee, mutta pysyy lähes 30 dB:n suuruisena. Vastaanottokaistalla, joka ei näy kuvassa, vaimennus on hyvin lähellä nollaa.

5 Edellä on kuvattu esimerkkejä keksinnön mukaisesta järjestelystä. Keksintö ei rajoitu juuri niihin. Esimerkiksi alipäästösuodatin voidaan yhdistää myös jakajan tulo-johtoon samaan tapaan kuin se kuvissa 4 ja 5 on yhdistetty jakojohtoihin. Jakajan ja vaiheensiirtopiirin johtimet voivat olla ilmaeristeisten liuskajohtimien sijasta myös johdeliuskoja vähähäviöisen dielektrisen levyn pinnalla. Vähähäviöinen materiaali to-10 sin on kalliimpaa kuin tavallinen piirilevymateriaali, mutta toisaalta tarvittavan levyn koko on suhteellisen pieni. Keksinnöllistä ajatusta voidaan soveltaa eri tavoin itsenäisen patenttivaatimuksen 1 asettamissa rajoissa.

• · · • · • · • · · • · · • · • · • · · • · ·· • · · • ·.

• · • · · ·« · • · ·· ··· • m • · • · · • · • · · • · · • · ··· • · • · • · · m • · · • · · ··· • · · •, · • · • · · • · · • · · • · • · 1 • · • · • · ·

Claims (8)

1. Pienikohinaisen vahvistinparin (LNA1, LNA2) tulojärjestely radiovastaanottimen etuasteessa, jossa on toimintayksikköinä kaistanpäästösuodatin (110; 510), alipäästösuodatin (120; 320), jakaja (130; 430; 530; 630), ensimmäiseen vahvis- 5 tinhaaraan kuuluvat vaiheensiirtopiiri (140), ensimmäinen sovituspiiri (150) ja ensimmäinen LNA (170; 470) ja toiseen vahvistinhaaraan kuuluvat toinen sovituspiiri (160), toinen LNA (180; 480) ja toinen vaiheensiirtopiiri, tunnettu siitä, että etuasteen siirtotiellä antennista ensimmäiselle ja toiselle LNA:lle on ainakin erääseen ensimmäiseen ja erääseen toiseen toimintayksikköön kuuluvia osia yhdistetty fyy-10 sisesti yhdeksi elementiksi (432, 433; 441, L1; 532, 533; 641, L1) mainitun siirtotien aiheuttaman vaimennuksen pienentämiseksi ja sovituksen parantamiseksi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että jakaja (430; 530. on Wilkinson-tyyppinen jakaja, jossa on tulojohto käsittäen tulojohtimen (431; 531. ja maajohtimen eli maan sekä ensimmäinen ja toinen jakojohto, jotka kumpi-15 kin käsittävät jakojohtimen (432, 433; 532, 533) ja maajohtimen, ensimmäinen toimintayksikkö on alipäästösuodatin ja toinen toimintayksikkö on jakaja (430; 530), jolloin jakajan kumpikin jakojohto on samalla alipäästösuodatin.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että vaiheensiirto- .. . piiri on siirtojohto käsittäen yläjohtimen ja maajohtimen, ja ensimmäinen sovituspii- • ϊ · * ·* 20 ri on toteutettu induktiivisen elementin avulla, ensimmäinen toimintayksikkö on :*.· vaiheensiirtopiiri ja toinen toimintayksikkö on ensimmäinen sovituspiiri, jolloin ylä- ..*·* johdin (441; 641) ja induktiivinen elementti (L1) muodostavat yhtenäisen elemen- ··· .. : : tin. ··« ··#

4. Arrangemang i enlighet med patentkrav 2, kännetecknat av att fas-överföringskretsen är en överföringsledning, som innefattar en övre ledare och en 5 jordledare och första anpassningskretsen är förverkligad med hjälp av ett induktivt element och ytterligare delar av en tredje och en fjärde funktionsenhet har förenats fysiskt som ett element, vilken tredje funktionsenhet är en fasöverföringskrets och fjärde funktionsenhet är en första anpassningskrets, dä den övre ledaren (441) och det induktiva elementet (L1) bildar ett enhetligt element.

4. Patenttivaatimuksen 2 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että vaiheensiirto- **··* 25 piiri on siirtojohto käsittäen yläjohtimen ja maajohtimen, ja ensimmäinen sovituspii ri on toteutettu induktiivisen elementin avulla, ja lisäksi erääseen kolmanteen ja • · v.; erääseen neljänteen toimintayksikköön kuuluvia osia on yhdistetty fyysisesti yh- :1: deksi elementiksi, joka kolmas toimintayksikkö on vaiheensiirtopiiri ja neljäs toimin- . X tayksikkö on ensimmäinen sovituspiiri, jolloin yläjohdin (441) ja induktiivinen ele- • · · 30 mentti (L1) muodostavat yhtenäisen elementin. • · • · · :♦!·, 5. Patenttivaatimuksen 2 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että mainitun ali- • · . päästösuodattimen muodostamiseksi jakojohdin (432; 433; 532; 533) käsittää sen *·** tulosta lähtöön ulottuvan johtimen (421), jonka olennainen ominaisuus on sen in- 12 är en första anpassningskrets, dä den övre ledaren (441; 641) och det induktiva elementet (L1) bildar ett enhetligt element.

5. Arrangemang i enlighet med patentkrav 2, kännetecknat av att för att bilda nämnt lägpassfiltret innefattar delarledaren (432; 433; 532; 533) en ledare (421), som sträcker sig frän dess inmatning tili utmatning, väsentlig egenskap av vilken ledare är dess induktans, samt tvärriktade utvidgningar (422) av denna ledare, väsentlig egenskap av vilka utvidgningar är deras kapacitans i förhällande tili jord.

6. Arrangemang i enlighet med patentkrav 2, kännetecknat av att nämnda ma- tarledare (431; 531) och delarledare (432; 433; 532; 533) är ledande band väsent-ligt luftisolerade frän signaljord.

7. Arrangemang i enlighet med patentkrav 3, kännetecknat av att nämnt enhet-ligt element (441, L1; 641, L1) formad av den övre ledaren och det induktiva ele- • · 20 mentet är ett ledande band väsentligt luftisolerat frän signaljord. • · • ·

8. Arrangemang i enlighet med nägot av patentkraven 2 - 4, kännetecknat av att minst en del av nämnda ledare (541) är ledande band pä ytan av en dielektrisk ··· skiva (501) med relativt läga förluster. • * · · • · · • · • · • · · • · • · · • · · • · • · · • · • · IM • · · • · · ··· ··· • · « · ··· ·· · • · · • · • · 1 • · • · ···