FI88560C - Balanserad diodmixer - Google Patents

Description

1 88560

Balansoitu diodisekoitin - Balanserad diodmixer

Keksintö koskee patenttivaatimuksen 1 mukaisen balansoidun 5 passiivisen diodisekoittimen rakennetta.

Esimerkiksi radiopuhelimen vastaanottimessa käytetään yleisesti passiivista kaksoisbalansoitua diodisekoitinta tai aktiivista transistorisekoitinta. Sekoitin voi myös olla 10 ns. kertaalleen balansoitu, jolloin paikallisoskillaatto- risignaali syötetään muuntajan avulla sekoittavana elementtinä toimivalle diodiparille.

Kuviossa 1 on esitetty esimerkkinä tyypillinen matkapuheli-15 men vastaanottimen suurtaajuusosa, ns. RF-etupää, jossa nähdään sekoittimen asema vastaanottopiirissä. Sekoittimellä vastaanotettava signaali RF sekoitetaan paikallisoskillaat-torisignaalin LO avulla pienemmälle taajuudelle, välitaajuu-delle, joka voi olla esim. 45 MHz.

20

Tunnetuista sekoitinratkaisuista aktiivinen transistorise-koitin on edullisin. Sen sähköiset ominaisuudet ovat kuitenkin varsin puutteelliset. Tämän vuoksi vastaanottimen muilta komponenteilta ja kytkennöiltä vaaditaan huomattavasi parem-25 mat suoritusarvot kuin käytettäessä passiivista balansoitua sekoitinta. Edellisestä johtuen kustannukset kohoavat, koska esim. radiopuhelimen suodattimien tulee olla riittävän suorituskykyisiä. Samoin on välitaajuus silloin valittava riittävän suureksi huonojen harhatoisto-ominaisuuksien 30 vuoksi, mikä myös kasvattaa kustannuksia.

Passiivisia kaksoisbalansoituja sekoittimia on saatavana kaupallisina komponentteina. Näiden sähköiset ominaisuudet mm. harhatoistojen suhteen ovat aktiivisia piirejä huomatta-35 vasti paremmat. Passiivisen sekoittimen avulla voidaan esim. radiopuhelimen vastanottimen muiden komponenttien ja kytkentöjen vaatimuksia lieventää ja siten myös pienentää kustannuksia. Kaupallinen kaksoisbalansoitu sekoitin on kuitenkin 2 88560 suhteellisen kallis komponentti, koska sen valmistaminen on vielä nykyisinkin suurelta osin käsityötä.

Muuntajalla toteutettu ns. yksöisbalansoitu diodisekoitin 5 on radiopuhelinkäytössä sähköisiltä ominaisuuksiltaan yhtä hyvä kuin kaksoisbalansoitu sekoitin. Sekoittimen hinnan määrää lähinnä käytettävä RF-muuntaja.

Kuviossa 2 on esitetty paikallisoskillaattorisignaalin 10 suhteen balansoitu, tunnettu sekoitin (ns. kertaalleen balansoitu tai yksöisbalansoitu sekoitin). Sen toimintaa voidaan lyhyesti kuvata seuraavalla tavalla - sekoittavana elementtinä on sarjaan kytketty diodipari (Schottky-diodit Dl ja D2); 15 - signaali LO syötetään diodiparille vastakkaisvaiheisena (diodiporteissa 180 asteen vaihe-ero), jolloin vaihe-ero toteutetaan tässä tapauksessa muuntajalla HYBRID; - toisella LO-signaalin puolijaksolla diodit johtavat ja toisella ne ovat johtamattomia, mistä seuraa sekoittimen 20 epälineaarinen toiminta, mistä vuorostaan seuraa suurtaajuisen RF-signaalin ja paikallisoskillaattorin LO-signaalin toivottu sekoittuminen; - tuloksena oleva välitaajuinen signaali IF saadaan tässä tapauksessa diodien välisestä pisteestä.

25

Keksinnön tehtävänä on nyt osoittaa edellä mainitun lajinen balansoitu diodisekoitin, jolla aiemmin mainitut, tunnettujen sekoittimien haittapuolet voidaan välttää, joka on rakenteeltaan yksinkertainen ja luotettava ja joka johtaa 30 edulliseen toteutukseen.

Asetettu tehtävä ratkaistaan patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkein. Liuskajohtoa tai siirtolinjaa käyttäen saavutetaan balansoidun diodisekoittimen hyvät sähköiset ominaisuudet 35 ja voidaan käyttää aktiivista sekoitinta edullisempia komponentteja. Keksinnön edullisessa suoritusmuodossa RF-sig-naali voidaan syöttää samaan diodien väliseen pisteeseen, 3 88560 josta IF-signaali otetaan, kun RF- ja IF-signaalit erillisten suodattimien avulla on erotettu toisistaan.

Keksinnöllinen ajatus voidaan edullisesti toteuttaa liuska-5 johdolla, joka on sijoitettu monikerrospiirilevyn välikerrokseen, jolloin se ei kuluta pinta-alaa komponenttikerroksesta. Liuskajohtoa voidaan myös lyhentää kytkemällä kapasitanssit sen keskipisteen ja maan välille ja sen päiden ja maan välille. Keksinnön vaihtoehtoisen suoritusmuodon 10 mukaisesti vaiheenkääntö toteutetaan liuskajohdon sijasta koaksiaalikaapelilla.

Keksintöä selitetään seuraavassa yksityiskohtaisemmin viitaten oheiseen piirustukseen, jossa: 15 kuvio 1 esittää matkapuhelimen vastaanottimen tyypil listä suurtaajuusosaa, jossa nähdään sekoit-timen asema vastaanottopiirissä; kuviossa 2 on esitetty paikallisoskillaattorisignaalin 20 suhteen balansoitu, tunnettu sekoitin; kuvio 3 esittää keksinnön mukaisen, liuskajohdolla toteutetun balansoidun sekoittimen; ja kuvio 4 esittää kapasitiivisesti lyhennetyllä liuska- johdolla toteutetun keksinnön mukaisen sekoit-25 timen.

Keksinnön mukaisessa, kuviossa 3 esitetyssä esimerkkisekoit-timessa LO-signaalien vaihe-ero diodeille Dl, D2 aikaansaadaan paikallisoskillaattorin signaalin LO taajuuteen nähden 30 puolen aallon mittaisella liuskajohdolla Z, joka muodostaa vaiheenkääntöelimen. Vaihtoehtoisesti liuskajohto voidaan korvata vastaavalla siirtolinjalla.

Vastaanotettava radiotaajuinen signaali RF ja välitaajuinen 35 signaali IF erotetaan toisistaan kaistanpäästösuodattimella BPF ja alipäästösuodattimella L2, C3. Kela LI oikosulkee liuskajohdon Z välitaajuudella, mikä poistaa välitaajuisen kohinan pääsyn LO-signaalista IF-porttiin parantaen sekoit- 4 88560 timen toimintaa. Kela LI voidaan korvata liuskajohdolla tai resonanssipiirillä, ja se voi sijaita eri pisteessä vaiheenkääntöliuskaa Z. Kondensaattorit Cl ja C2 erottavat eri porttien väliset tasajännitteet. Kondensaattoreita Cl, 5 C2 ei tarvita, jos tasajännitteitä ei esiinny LO-, IF- tai RF-porteissa. Keksinnön mukainen piiri toimii oleellisesti samalla tavalla kuin kuvion 2 mukainen tunnettu piiri.

Liuskajohdon Z pituus on tyypillisesti n. 80 mm, kun LO-taa-10 juus on lähellä 1 GHz ja piirilevyn materiaali tavallista lasikuitulaminaattia. Liuskan (liuskajohto tai mikroliuska) leveyteen verrannollinen impedanssi voidaan sinänsä tunnetuin menetelmin optimoida joko käytettävissä olevan pinta-alan tai piirin toiminnan kannalta parhaimmaksi. Koska 15 liuska on osa piirilevyrakennetta, siitä ei synny ylimääräisiä valmistus- tai komponenttikustannuksia. Komponenttikerroksen tilan säästämiseksi liuska voidaan sijoittaa johonkin välikerrokseen monikerrospiirilevyä käytettäessä.

20 Kuviossa 4 on esitetty keksinnön toisen suoritusmuodon mukainen balansoitu diodisekoitin, jossa vaiheenkääntöliuska Z on oleellisesti lyhyempi kuin kuvion 3 tapauksessa. Kuvion 4 tapauksessa kondensaattoreilla C2, C3 ja C4 toteutetaan osa vaiheenkäännöstä. Kondensaattoreiden lukumäärä voi 25 luonnollisesti poiketa kuviossa esitetystä. Liuskajohdon mitoitus edellä olevan perusteella on alalla sinänsä tunnettua, joten siihen ei tässä yhteydessä puututa lähemmin. Kuvion 3 kondensaattoreita Cl - C3 vastaavat tässä kondensaattorit Cl, C5 ja vastaavasti C6. Kuvassa 4 liuska Z on 30 esitetty kahtena osana Z1 ja Z2, vaikka käytännössä liuska tehdään yhtenäiseksi. Liuskan kokonaispituus voidaan tällä tavalla lyhentää jopa 30 %:iin alkuperäisestä, kun kapasitanssien C2, C3, C4 arvoja kasvatetaan. Piirin toiminta on vastaava kuin kuvion 3 tapauksessa. Käytettävän LO-signaalin 35 taajuusalue on kuitenkin kapeampi, koska kuvion 4 tapauksessa vaiheenkääntöpiiri on kapeakaistaisempi.

Claims (8)

1. Balansoitu diodisekoitin, jossa välitaajuisen signaalin (IF) tuottamiseksi vastaanotettavasta radiotaajuisesta signaalista (RF) paikallisoskillaattorin signaali (LO) 5 vaiheenkääntöelimen kautta syötetään vastakkaisvaiheisena diodiparille (Dl, D2), tunnettu siitä, että vaiheenkääntö-elin on paikallisoskillaattorin signaaliin (LO) nähden puolen aallon mittainen liuskajohto (Z) tai siirtolinja.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen diodisekoitin, tunnettu siitä, että suurtaajuinen signaali (RF) ja välitaajuinen signaali (IF) on erotettu toisistaan kaistanpäästösuodatti-mella (BPF) ja alipäästösuodattimella (L2 ja C3; L2 ja C6).

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen diodisekoitin, tunnettu siitä, että vaiheenkääntöelin on välitaajuuden (IF) suhteen oikosuljettu induktanssilla (LI).

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen diodisekoitin, tunnettu 20 siitä, että mainittu induktanssi (LI) on toteutettu liuska- johdolla.

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen diodisekoitin, tunnettu siitä, että vaiheenkääntöelin muodostuu lius- 25 kajohdosta (Z) tai siirtolinjasta sekä siihen kytketyistä kapasitansseista (C2, C3, C4), jolloin vaiheenkääntöelin lyhenee kapasitanssien (C2, C3, C4) arvojen kasvaessa.

5 68560

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen diodisekoitin, tunnettu 30 siitä, että kapasitanssit (C2, C3, C4) on kytketty liuska- johdon (Z) tai siirtolinjän keskipisteen ja maan välille ja sen päiden ja maan välille.

7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen diodisekoi-35 tin, tunnettu siitä, että liuskajohto (Z) tai liuskajohdot on sijoitettu monikerrospiirilevyn välikerrokseen. 6 88560

8. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen diodisekoitin, tunnettu siitä, että vaiheenkääntöelin on koaksiaalikaapeli.