ITMI20110708A1 - Filtro multicanale uhf - Google Patents

Description

FILTRO MULTICANALE UHF

La presente invenzione riguarda un filtro multicanale per trasmettitori UHF TV (470-862 MHz).

I filtri multicanale sono richiesti per trasmettere una pluralità di canali televisivi digitali (es. DVB-T, ATSC, ISDB, etc.), provenienti da un unico amplificatore.

Attualmente, la realizzazione di filtri multicanale, ad esempio, ma non limitativamente, dispositivi fino a 10 o più bande passanti, può essere normalmente ottenuta con combinazioni opportune di filtri e accoppiatori ibridi e/o circolatori (cfr. “Matthaei, Young, Jones†“Microwave Filters, Impedance Matching Network, and Coupling Structures†, pagg. 844, 967).

Tuttavia, le configurazioni impieganti accoppiatori ibridi e/o circolatori sono molto costose e ingombranti, dal momento che i componenti aggiuntivi (ibridi e/o circolatori) sono di per sé costosi e comportano una notevole complessità circuitale.

La maggior complessità circuitale e la presenza di componenti aggiuntivi à ̈ inoltre fonte di maggiori perdite di inserzione.

Questi inconvenienti/limiti dell’arte nota sono risolti da un filtro multicanale per trasmettitori TV in banda UHF (470-862 MHz) avente le caratteristiche della prima rivendicazione allegata.

Ulteriori caratteristiche vantaggiose sono oggetto delle sottorivendicazioni allegate.

I vantaggi della presente invenzione consistono principalmente nella compattezza ed economicità della realizzazione, richiedendo solamente un modulo filtro per ciascun canale da trasmettere.

La combinazione di detti moduli filtro mediante opportuni circuiti “manifold†risulta estremamente efficiente, per via delle minime perdite che si introducono.

In accordo agli insegnamenti della presente invenzione la realizzazione à ̈ pertanto vantaggiosamente priva di accoppiatori ibridi e/o circolatori.

Tali caratteristiche risulteranno più chiare da un esempio non limitativo del filtro multicanale mostrato nelle allegate figure da 1 a 4, in cui:

- la fig. 1 illustra uno schema elettrico del filtro multicanale secondo la presente invenzione;

- la fig. 2 illustra uno schema elettrico di una forma esecutiva alternativa del filtro multicanale di fig. 1;

- la fig. 3 illustra una realizzazione preferita per un singolo modulo filtro con il quale si compone l’assieme di un filtro multicanale secondo la presente invenzione;

- la figura 4 illustra un filtro multicanale secondo la presente invenzione.

Nella figura 1 à ̈ rappresentato uno schema elettrico di un filtro multicanale secondo la presente invenzione. Secondo questo schema, una molteplicità N di filtri 1a sono interconnessi mediante un circuito “manifold†in ingresso, ed un identico circuito “manifold†in uscita. Per ulteriori riferimenti a circuiti di tipo “manifold†si può far riferimento al testo “Cameron, Kudsia, Mansour†, “Microwave Filters for Communication Systems†, pagg. 631 – 646). Ognuno dei suddetti circuiti manifold comprende, infatti, un elemento di corto-circuito (1b) all’estremità del circuito stesso ed N-1 linee di trasmissione a 50 ohm tra i vari filtri aventi lunghezze elettriche opportune (1c); in questo modo, detti circuiti manifold garantiscono il corretto accoppiamento dei vari filtri alle porte di ingresso e di uscita P1 e P2. In pratica, il primo modulo filtro della catena viene terminato con l’elemento di cortocircuito (1b) sul lato opposto al collegamento di massa dei risonatori, in questo modo si garantisce il corretto accoppiamento di detto modulo; il modulo successivo à ̈ collegato tramite una linea di trasmissione a 50 ohm (1c) in modo da riproporre approssimativamente la migliore condizione di accoppiamento per detto modulo, e così via per tutti i moduli della catena.

La corretta esecuzione dei circuiti manifold, ovvero la ricerca delle corrette lunghezze dei cavi coassiali di collegamento, può essere eseguita convenientemente con l’ausilio di opportuni strumenti di calcolo (software di simulazione circuitale).

Nella figura 2 à ̈ rappresentata una configurazione alternativa avente i circuiti manifold eseguiti in direzioni opposte, vale a dire che i connettori di entrata e di uscita sono in posizioni diagonalmente opposte anziché contrapposti; le due configurazioni sono sostanzialmente equivalenti, la prima configurazione à ̈ di più semplice attuazione dal momento che i due circuiti manifold sono identici, la seconda configurazione richiede invece di calcolare due diversi circuiti manifold.

In figura 3 à ̈ invece rappresentata una realizzazione preferita per il singolo modulo filtro con il quale si compone l’assieme del filtro multicanale. Il modulo filtro comprende sostanzialmente:

- il contenitore (3a) in alluminio, o comunque in metallo conduttore eventualmente argentato per ridurre le perdite, il quale rappresenta quindi il corpo del filtro;

- i risonatori regolabili (3b), tipicamente dimensionati per 1/4 d’onda alla frequenza di lavoro e quindi regolabili in lunghezza tramite un sistema a vite micrometrica;

- i dispositivi di regolazione di banda (3c), nella forma di un elemento conduttore atto a regolare il coefficiente di accoppiamento mutuo tra i due risonatori entro cui à ̈ interposto;

- i circuiti di accoppiamento passanti (3d) rappresentati da linee di trasmissione a 50 ohm nella forma di conduttori cilindrici o di sezione generica tra due piani di massa paralleli;

- i connettori RF (3e) collegati ai circuiti di accoppiamento (3d), questi ultimi connettori destinati a ricevere i cavi coassiali dei circuiti manifold di ingresso e di uscita;

- le boccole di regolazione dell’accoppiamento di ingresso e uscita (3f) atte a regolare e bloccare la distanza dei circuiti di accoppiamento passanti (3d) dai risonatori (3b) adiacenti.

Il funzionamento del modulo filtro à ̈ il seguente: un segnale che entra in uno dei connettori (3e) fluisce nella linea a 50 ohm (3d), si accoppia al risonatore adiacente (3b), il quale si accoppia al successivo risonatore (3b) e così via fino all’ultimo risonatore (3b) adiacente alla opposta linea a 50 ohm (3d), dalla quale infine il segnale esce da uno dei connettori (3e) ad essa collegata.

Nell’esempio di figura 3 il modulo filtro à ̈ un filtro del quinto ordine e comprende pertanto cinque risonatori, tuttavia filtri di ordine diverso possono essere realizzati utilizzando un numero maggiore di risonatori.

Nella figura 4 Ã ̈ rappresentato un esempio di un filtro multicanale secondo la suddetta realizzazione preferita dei moduli filtro.

In questo esempio il filtro multicanale comprende sei moduli filtro (4a) del tipo di figura 3.

I moduli filtro (4a) sono interconnessi in ingresso e in uscita mediante circuiti manifold come descritto sopra con riferimento alla figura 1.

I circuiti manifold sono, infatti, costituiti dagli elementi di corto-circuito (4b) corrispondenti al corto-circuito (1b) di figura 1, e dai cavi coassiali (4c) corrispondenti alle linee di trasmissione a 50 ohm (1c) di figura 1, mentre le porte di ingresso e di uscita sono indicate con P1 e P2.

Naturalmente, la risposta elettrica del filtro così descritto dipende dalla corretta regolazione degli accoppiamenti, vale a dire quindi le boccole (3f) e i dispositivi di regolazione di banda (3c), dalla corretta regolazione dei risonatori (3b) sulla frequenza centrale del canale richiesto, nonché evidentemente dalla corretta esecuzione dei cavi coassiali dei circuiti “manifold†.

Operativamente, un segnale televisivo in banda UHF proveniente da un unico amplificatore e composto da una pluralità di N canali, viene collegato alla porta P1; il filtro multicanale sarà predisposto necessariamente per questi N canali, e quindi comprenderà N moduli ciascuno tarato su ognuno dei detti canali. Ogni canale transiterà quindi attraverso il filtro multicanale raggiungendo la porta P2, mentre il rumore indesiderato fuori dal canale verrà efficacemente attenuato dalla risposta del rispettivo filtro. Ad esempio, nel caso di una trasmissione DVB-T i filtri del 5° ordine descritti consentono di attenuare il rumore fuori banda di ogni canale di 9 dB alle frequenze di centro-banda /- 6 MHz, e di 34 dB alle frequenze di centro-banda /- 12 MHz; i suddetti valori garantiscono la rispondenza alla Maschera Non Critica secondo la norma ETSI EN 302 296 per una potenza di 5 W del singolo canale nel caso peggiore di un rumore fuori banda di -36 dB rispetto al livello della trasmissione.

Il filtro multicanale descritto consente in definitiva di realizzare un numero arbitrario di risposte corrispondenti ai diversi canali televisivi che si vogliono trasmettere.

È evidente che la presente invenzione copre anche forme di attuazione non descritte nella descrizione dettagliata e forme di attuazione equivalenti che rientrano nell’ambito di protezione delle rivendicazioni allegate. Ad esempio, il filtro multicanale potrà essere realizzato con moduli filtro di diverso ordine (es. a sei risonatori anziché cinque) a seconda del grado di selettività richiesto.

Più in generale, l’invenzione descrive infine un metodo di filtraggio di una pluralità di segnali a radiofrequenza, dal momento che à ̈ generalmente possibile risolvere questo problema mediante:

- moduli filtro aventi i necessari requisiti di larghezza di banda e di selettività per ciascuno dei segnali richiesti;

- detti moduli filtro dotati dei circuiti di accoppiamento passanti in ingresso ed in uscita, analogamente all’esempio mostrato in fig. 3;

- detti circuiti collegati mediante circuiti manifold in ingresso ed in uscita, secondo i criteri descritti nell’invenzione.

Detto metodo di filtraggio di una pluralità di segnali a radiofrequenza à ̈ in generale descritto dalle sole figure 1 e 2.

Claims (8)

1. RIVENDICAZIONI 1. Filtro multicanale comprendente una pluralità di moduli filtro (1a) atti a filtrare segnali in differenti bande di frequenza, caratterizzato dal fatto che gli ingressi di detti moduli filtro (1a) sono collegati in serie mediante cavi coassiali (1c) che formano un circuito manifold d'ingresso terminato ad un’estremità su un connettore d'ingresso (P1) del filtro multicanale e ad un’altra estremità su un cortocircuito (1b), e che le uscite di detti moduli filtro (1a) sono collegate in serie mediante cavi coassiali (1c) che formano un circuito manifold d'uscita terminato ad un’estremità su un connettore d'uscita (P2) del filtro multicanale e ad un’altra estremità su un corto-circuito (1b).
2. 2. Filtro multicanale secondo la rivendicazione 1, in cui ciascun modulo filtro di detta pluralità comprende un circuito d'accoppiamento passante (3d) d'ingresso ed un circuito d'accoppiamento passante (3d) d'uscita, detti circuiti d'accoppiamento d'ingresso e d'uscita comprendendo ciascuno una linea di trasmissione, preferibilmente a 50 ohm, che collega due rispettivi connettori d'ingresso e d'uscita del modulo filtro.
3. 3. Filtro multicanale secondo la rivendicazione 2, in cui dette linee di trasmissione sono realizzate nella forma di conduttori cilindrici o di sezione generica tra due piani di massa paralleli.
4. 4. Filtro multicanale secondo la rivendicazione 1, in cui detto circuito manifold d'ingresso comprende almeno un cavo coassiale che collega un connettore d'ingresso di un primo modulo filtro con un connettore d'ingresso di un secondo modulo filtro.
5. 5. Filtro multicanale secondo la rivendicazione 1, in cui detto circuito manifold d'uscita comprende almeno un cavo coassiale che collega un connettore d'uscita di un primo modulo filtro con un connettore d'uscita di un secondo modulo filtro.
6. 6. Filtro multicanale secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 5, in cui detti connettori d'ingresso e d'uscita del filtro multicanale coincidono con rispettivi connettori d'ingresso e d'uscita di uno stesso modulo filtro di detta pluralità.
7. 7. Filtro multicanale secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 5, in cui detti connettori d'ingresso e d'uscita del filtro multicanale coincidono con rispettivi connettori d'ingresso e d'uscita di diversi moduli filtro di detta pluralità.
8. 8. Filtro multicanale secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui ogni modulo filtro (1a) di detta pluralità comprende: - un contenitore (3a) in metallo conduttore, preferibilmente in alluminio e più preferibilmente rivestito d'argento; - una pluralità di risonatori regolabili (3b), preferibilmente dimensionati per 1/4 d’onda alla frequenza di lavoro e quindi regolabili in lunghezza tramite un sistema a vite micrometrica; - almeno un dispositivo di regolazione di banda (3c) disposto tra due risonatori regolabili (3b) ed atto a regolare il coefficiente di accoppiamento mutuo tra detti due risonatori regolabili; - un circuito di accoppiamento passante d'ingresso (3d) ed un circuito d'accoppiamento passante d'uscita (3d) che terminano con rispettivi connettori (3e); - due boccole di regolazione dell’accoppiamento di ingresso e uscita (3f) atte a regolare e bloccare la distanza dei circuiti di accoppiamento passanti (3d) di ingresso e d'uscita dai risonatori (3b) adiacenti.