ITRM20080157A1 - Apparato di filtraggio multirisposta. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

“Apparato di filtraggio multirisposta”.

La presente invenzione riguarda un apparato di filtraggio multirisposta.

Più dettagliatamente l’invenzione concerne un apparato in grado di effettuare operazioni di filtraggio di una pluralità di segnali, sia in trasmissione sia in ricezione, con un’elevata selettività, limitando in modo drastico eventuali fenomeni di interferenza tra segnali.

Com’è ben noto, attualmente negli impianti di broadcast per trasmissione o ricezione di segnali sono presenti apparati di filtraggio per selezionare una banda e per la trasmissione/ricezione dei segnali modulati dei diversi canali.

Spesso è necessario effettuare delle operazioni di filtraggio (selezione) all’interno della suddetta banda, per cui detti apparati di filtraggio devono prevedere filtri ad alta selettività nella risposta (banda) da filtrare.

Ciò naturalmente implica anche un’elevata complessità circuitale, con il conseguente aumento della perdita d’inserzione, l’impiego di componenti di elevata qualità e quindi l’aumento dei costi complessivi degli apparati suddetti.

Nel seguito sono descritti alcuni problemi tecnici tipici nell’ambito tecnico sopra descritto e del relativo ambito commerciale. Un primo problema è ben noto ai costruttori di trasmettitori, che spesso si trovano nella necessità di filtrare due o più bande, ciascuna centrata su differenti frequenze centrali, di uno spettro di un segnale proveniente da un unico generatore o sorgente (apparato trasmittente). Quest’operazione oggi è tecnologicamente possibile, ma implica un’elevata perdita di potenza dei segnali filtrati, quantificabile in circa 3dB per due bande di frequenza da filtrare (pertanto se da uno spettro di un segnale proveniente da un singolo generatore si vogliono filtrare tre bande, i tre segnali avranno una perdita di potenza di 4,77 dB (10 log3) nelle situazioni migliori.

Per evitare questa perdita di potenza sarebbe a oggi necessario prevedere un trasmettitore per ogni segnale da trasmettere, ma ciò comporterebbe, in ogni caso, un costo elevato.

Tra l’altro, considerando un bisogno concreto, sarebbe opportuno disporre di un sistema di filtraggio che consenta di ottenere una risposta multipla per fornire ad un “broadcaster” un trasmettitore, e.g. per audio digitale (DAB), in cui una porzione dello spettro emesso possa essere assegnata a un diverso utilizzatore.

Nel mercato è sentita anche l’esigenza da parte dei gestori dell’esercizio degli impianti di trasmissione di poter aggiungere a un sistema in grado di combinare una pluralità di trasmettitori già esistenti (trasmettitori analogici o digitali), uno più ulteriori trasmettitori (digitali e/o analogici) spesso non meglio definiti rispetto alle loro specifiche tecniche, che alimenta il medesimo sistema irradiante (antenna). Questo tipo di esigenza deriva dalla necessità di utilizzare un impianto irradiante esistente per la trasmissione di ulteriori segnali, senza necessariamente dover convertire il sistema di combinazione e filtraggio dei segnali o addirittura apportare delle modifiche strutturali al sistema stesso.

Un esempio specifico in cui questo tipo di problema tecnico è particolarmente sentito è quello della distribuzione via cavo dei segnali, meglio conosciuto come CATV (Community Antenna Television, i.e.

Televisione via cavo o fornitura in abbonamento di servizi televisivi nelle abitazioni per mezzo di cavo coassiale).

Un ulteriore problema tecnico nel campo dei sistemi di filtraggio, ma presente nel lato ricezione del segnale, è quello di garantire una ricezione contemporanea di due porzioni distinte di spettro, in cui sono trasmessi dati telemetrici o altre informazioni, in una banda densamente utilizzata, eventualmente anche nel sito stesso dove è collocato il ricevitore, priva di:

<•>fenomeni di mixing reciproco;

<•>perdita di dinamica nel ricevitore, con l’impossibilità di ricevere e/o decodificare i segnali (quest’ultimo fenomeno è molto grave in quanto può comportare una totale perdita dell’informazione ricevuta).

Alla luce di quanto sopra, è scopo della presente invenzione risolvere i problemi esposti fornendo un apparato di filtraggio multirisposta in grado di filtrare in modo indipendente due o più bande dallo spettro di uno stesso segnale senza alcuna significativa perdita di potenza.

È ulteriore scopo della presente invenzione proporre un apparato di filtraggio multirisposta che possa eseguire operazioni su una porzione dello spettro d’interesse in modo selettivo, mediante una ridotta complessità circuitale, mantenendo così anche un bassa perdita d’inserzione, nel caso di apparati trasmittenti o basso rapporto segnale-rumore nel caso di sistemi/apparati riceventi.

Forma pertanto oggetto specifico della presente invenzione un apparato di filtraggio multirisposta comprendente mezzi di ripartizione, aventi una porta di ingresso ed una pluralità di uscite, atti a ripartire il segnale di ingresso su almeno un primo insieme di detta pluralità di uscite e a ripartire ulteriormente il segnale proveniente da detto almeno un primo insieme su almeno un secondo insieme si detta pluralità di uscite; una pluralità di unità di filtraggio aventi primi terminali e secondi terminali, ciascuna unità di filtraggio essendo collegata tramite detti primi terminali ad un rispettivo insieme di uscite di detti mezzi di ripartizione e atta ad effettuare una operazione di filtraggio trasmettendo una banda dello spettro di un segnale su detti primi terminali a detti secondi terminali e riflettendo la parte restante dello spettro, e viceversa; e mezzi di combinazione aventi una pluralità di ingressi collegati a secondi terminali di dette unità di filtraggio ed un’uscita, detti mezzi di combinazione essendo atti a combinare su detta uscita i segnali provenienti da detti secondi terminali di dette unità di filtraggio.

Sempre secondo l’invenzione, detti mezzi di combinazione possono comprendere un’ulteriore porta di ingresso per un ulteriore segnale o di un segnale larga banda e detti mezzi di combinazione combinando detto segnale a detto segnale di uscita.

Ancora secondo l’invenzione, detti mezzi di filtraggio possono essere di tipo passa-basso e/o passa-banda e/o elimina-banda e/o passa-alto.

Ulteriormente secondo l’invenzione, detti mezzi di ripartizione e detti mezzi di combinazione possono comprendere una o più giunzioni ibride, ciascuna provvista di un primo, un secondo, un terzo ed un quarto terminale, in modo che un segnale entrante in detto primo o detto quarto terminale si ripartisca su detti secondo e terzo terminale, mentre un segnale entrante in detto secondo e terzo terminale si ripartisca su detti quarto o primo terminale.

Preferibilmente secondo l’invenzione, dette giunzioni ibride possono essere di tipo ad attenuazione a -3db e sfasamento a 90°.

Sempre secondo l’invenzione, detti mezzi di ripartizione possono comprendere giunzioni ibride in numero corrispondente al numero delle operazioni di filtraggio meno una e aventi una prima ed un’ultima giunzione ibrida, collegate in modo che: il primo terminale di detta prima giunzione ibrida è la porta d’ingresso di detto apparato; il secondo ed il terzo terminale di ciascuna giunzione ibrida sono entrambi collegati ad una rispettiva unità di filtraggio per ciascuna giunzione ibrida; e il quarto terminale di detta ultima giunzione ibrida è collegato ad un’unità di filtraggio, mentre il quarto terminale di ciascuna eventuale altra giunzione ibrida è collegato al primo terminale della giunzione ibrida successiva; detti mezzi di combinazione possono comprendere una pluralità di giunzioni ibride in numero corrispondente al numero delle frequenze da filtrare meno una ed aventi un’ulteriore prima ed un’ulteriore ultima giunzione ibrida, e collegate in modo che: il quarto terminale di detta ulteriore prima giunzione ibrida è la porta di uscita di detto apparato; il secondo ed il terzo terminale di ciascuna giunzione ibrida sono entrambi collegati ad una rispettiva unità di filtraggio per ciascuna giunzione ibrida; e il primo terminale di detta ulteriore ultima giunzione ibrida è collegato a detta unità di filtraggio cui è collegato il quarto terminale di detta ultima giunzione ibrida di detti mezzi di ripartizione, mentre il primo terminale di ciascuna eventuale giunzione ibrida è collegato al quarto terminale della giunzione ibrida successiva.

Ancora secondo l’invenzione, dette unità di filtraggio collegate a detti secondo e terzo terminale di ciascuna giunzione ibrida di detti mezzi di ripartizione comprendono una coppia di filtri indipendenti ciascuno collegato ad uno di detti terminali ed atti entrambi ad effettuare la medesima operazione di filtraggio, mentre l’unità di filtraggio collegata al quarto terminale di detta ultima giunzione ibrida comprende un singolo filtro.

Ulteriormente secondo l’invenzione, detti mezzi di ripartizione comprendono due o più giunzioni ibride in numero corrispondente al numero delle operazioni di filtraggio e aventi una prima ed un’ultima giunzione ibrida, collegate in modo che: il primo terminale di detta prima giunzione ibrida è la porta d’ingresso di detto apparato; il quarto terminale di detta ultima giunzione ibrida è collegato ad un carico resistivo, mentre il quarto terminale di ciascuna delle altre eventuali giunzioni ibride è collegato al primo terminale della giunzione ibrida successiva; e il secondo ed il terzo terminale di ciascuna giunzione ibrida sono entrambi collegati ad una rispettiva unità di filtraggio per ciascuna giunzione ibrida; detti mezzi di combinazione comprendono due o pi giunzioni ibride in numero corrispondente al numero delle operazioni di filtraggio, aventi un’ulteriore prima ed una ulteriore ultima giunzione ibrida, e collegate in modo che: il quarto terminale di detta ulteriore prima giunzione ibrida è la porta di uscita di detto apparato; il primo terminale di detta ulteriore ultima giunzione ibrida è detta ulteriore porta di ingresso per un ulteriore segnale, cui è collegabile un carico resistivo in caso di non uso, mentre il primo terminale di ciascuna giunzione ibrida è collegato al quarto terminale della giunzione ibrida successiva, o di detta ulteriore ultime giunzione ibrida in caso di due operazioni di filtraggio; e il secondo ed il terzo terminale di ciascuna giunzione ibrida sono entrambi collegati ad una rispettiva unità di filtraggio per ciascuna giunzione ibrida.

Vantaggiosamente secondo l’invenzione, ciascuna di dette unità di filtraggio può essere collegata a detti secondo e terzo terminale di ciascuna rispettiva giunzione ibrida di detti mezzi di ripartizione comprende una coppia di filtri indipendenti ciascuno collegato ad uno di detti terminali ed entrambi atti ad effettuare la medesima operazione di filtraggio.

Preferibilmente secondo l’invenzione, detto carico resistivo può misurare 50 ohm o 75 ohm.

Sempre secondo l’invenzione, detti mezzi di ripartizione e detti mezzi di combinazione possono comprendere circolatori, ciascuno provvisto di un primo, un secondo e un terzo terminale disposti consecutivamente.

Ancora secondo l’invenzione, detti mezzi di ripartizione possono comprendere uno o più circolatori, in numero corrispondente al numero delle operazioni di filtraggio meno una, e aventi un primo ed un ultimo circolatore, collegati in modo che: il primo terminale di detto primo circolatore è la porta d’ingresso di detto apparato; il secondo terminale di ciascun circolatore è collegato ad una rispettiva unità di filtraggio; e il terzo terminale di detto ultimo circolatore, o di detto primo circolatore in caso di due operazioni di filtraggio, è collegato ad una unità di filtraggio, mentre il terzo terminale di ciascun altro eventuale circolatore è collegato al primo terminale del circolatore successivo; detti mezzi di combinazione possono comprendere una pluralità di circolatori in numero corrispondente al numero delle operazioni di filtraggio meno una comprendenti un ulteriore primo ed un ulteriore ultimo circolatore e collegate in modo che: il primo terminale di ciascuno di detti circolatori è collegato ad una rispettiva unità di filtraggio; il secondo terminale di detto ulteriore primo circolatore è la porta di uscita di detto apparato, mentre il secondo terminale di ciascun altro eventuale circolatore è collegato al terzo terminale del circolatore precedente; il terzo terminale di detto ulteriore ultimo circolatore è collegato all’uscita di detta unità di filtraggio (103) al cui ingresso è collegato il terzo terminale di detto ultimo circolatore di detti mezzi di ripartizione.

Ulteriormente secondo l’invenzione, detto apparato può comprendere un circolatore di combinazione il cui primo terminale è collegato alla porta di uscita di detto apparato e sul terzo terminale essendo collegabile una ulteriore sorgente di segnale, così che sul rispettivo secondo terminale di detto circolatore di combinazione si ha un segnale il cui spettro in frequenza è la combinazione degli spettri in frequenza di detti segnali provenienti da detta porta di uscita di detto apparato e da detta ulteriore sorgente.

Sempre secondo l’invenzione, dette unità di filtraggio possono comprendere un singolo filtro.

Vantaggiosamente secondo l’invenzione, detto apparato può essere collegabile a fibre ottiche.

La presente invenzione verrà ora descritta a titolo illustrativo ma non limitativo, secondo le sue preferite forme di realizzazione, con particolare riferimento alle figure dei disegni allegati, in cui: la figura 1 mostra una prima forma di realizzazione di un apparato di filtraggio a doppia risposta secondo l’invenzione per il collegamento ad un impianto di trasmissione;

la figura 2 mostra il grafico dello spettro dell’uscita dell’apparato di filtraggio secondo la figura 1;

la figura 3 mostra una seconda forma di realizzazione di un apparato di filtraggio secondo l’invenzione;

la figura 4 mostra il grafico dello spettro del segnale nella porta d’ingresso della quarta giunzione ibrida dell’apparato di filtraggio secondo la figura 3;

la figura 5 mostra una terza forma di realizzazione di un apparato di filtraggio secondo l’invenzione;

la figura 6 mostra una quarta forma di realizzazione di un apparato di filtraggio secondo l’invenzione;

la figura 7 mostra il grafico dello spettro dell’uscita dell’apparato di filtraggio secondo la figura 6;

la figura 8 mostra una quinta forma di realizzazione di un apparato di filtraggio secondo l’invenzione;

la figura 9 mostra il grafico dello spettro dell’uscita dell’apparato di filtraggio secondo la figura 9;

la figura 10 mostra una sesta forma di realizzazione di un apparato di filtraggio secondo l’invenzione;

la figura 11 mostra il grafico dello spettro dell’uscita dell’apparato di filtraggio secondo la figura 10; e

la figura 12 mostra il grafico dello spettro del segnale nella porta di ingresso del circolatore di uscita dell’apparato di filtraggio secondo la figura 10.

Nelle varie figure le parti simili verranno indicate con gli stessi riferimenti numerici.

Facendo riferimento alla figura 1 si osserva una prima forma di realizzazione dell’apparato 1 di filtraggio multirisposta secondo la presente invenzione.

Detto apparato 1 comprende principalmente una prima giunzione ibrida 2, avente una pluralità di porte una delle quali è connessa al connettore d’ingresso 3 dell’apparato 1 nel quale è portato in ingresso il segnale da filtrare. La giunzione ibrida 2 è collegata a mezzi di filtraggio 4, costituiti da una prima unità di filtraggio 41, comprendente due filtri identici 41’ e 41’’, e una seconda unità di filtraggio 42 comprendente un singolo filtro 42’, atti a effettuare delle operazioni di filtraggio sul segnale portato al loro ingresso; ed una seconda giunzione ibrida 5, nella quale sono portati ai vari ingressi i segnali elaborati da detti mezzi di filtraggio 4, in modo da consentirne la ricombinazione spettrale.

Analizzando con maggiore attenzione la figura, osserviamo come detta prima giunzione ibrida 2 sia del tipo ad attenuazione a –3dB e 90 gradi di rotazione rispetto alla fase.

Detta prima giunzione ibrida 2 presenta quattro porte, o terminali, 21, 22, 23 e 24. La porta 21 è quella di ingresso del segnale da filtrare, mentre le porte 22 e 23 sono rispettivamente collegate ai filtri 41’ e 41’’. La porta 24 di detta prima giunzione ibrida 2, infine, è collegata a detto filtro 42.

La seconda giunzione ibrida 5 presenta anch’essa quattro porte, 51, 52 53 e 54. Le porte 52 e 53 sono collegate rispettivamente alle uscite dei filtri 41’ e 41’’, la porta 51 è collegata all’uscita del filtro 42 e la porta 54 è presa come porta di uscita del segnale elaborato dall’apparato 1 secondo l’invenzione, ed è collegabile, ad esempio, ad un’antenna.

Si consideri che i filtri 41’, 41’’ e 42 possono essere più o meno selettivi (ciò dipende dal numero di poli) secondo la specifica esigenza, e quindi operanti in qualsiasi tipo di elaborazione (e.g. passa-passo, passa-banda, notch…).

Per comprendere il funzionamento del circuito sopra descritto, un segnale proveniente da un trasmettitore (non mostrato nella figura) sia posto nella porta 21 di detta prima giunzione ibrida 2. Detto segnale ha uno spettro con una banda che si estende ad una prima ed una seconda frequenza F1 e F2. Detto segnale viene diviso nella sua ampiezza per due (detta prima giunzione ibrida è di tipo 3dB, perciò effettua un’attenuazione di -3dB sull’ampiezza A del segnale che equivale alla generazione di un segnale pari ad A/2), mentre la fase presenta una differenza di 90°. Il segnale con ampiezza attenuata e sfasato come detto è così presente sia nella porta 22, sia nella porta 23, per le proprietà note delle giunzioni ibride.

Sulla porta 24 nella situazione sopra indicata, non si avrebbe normalmente alcun segnale (porta isolata o muta) tranne nel caso in cui, sia nella porta 22, sia nella porta 23, il segnale fosse riflesso (i.e. fosse in entrata in dette porte). In tal caso, i segnali riflessi sono disponibili nella porta 24.

I segnali presenti nelle porta 22 e 23 alimentano la coppia di filtri 41’ e 41’’ posti tra le due giunzioni ibride.

Come detto, i filtri utilizzati possono essere di qualsiasi tipo. La scelta è legata al tipo di servizio (i.e. funzione di trasferimento) richiesto (passo-basso, passo-alto, passa-banda ed eliminabanda) o alle combinazioni di segnale o spettro che si desidera avere in uscita sulla porta 54, come sarà meglio spiegato in seguito.

Nel caso in esame i tre filtri utilizzati sono di tipo passa-banda e ciascuno ha una predefinita banda passante ad una frequenza centrale F1 e F2.

L’uscita dei due filtri 41’ e 41’’, che sarà un segnale avente una banda intorno alla frequenza F1, alimenta la porta 52 e la porta 53 della seconda giunzione ibrida 5, la combinazioni delle fasi è tale da sommare i due segnali nella porta 54 ed isolare la porta 51. Pertanto, nella porta 54 si ha un segnale di ampiezza A avente una banda con frequenza centrale F1.

Come detto, il trasmettitore trasmette un segnale avente uno spettro che si estende in modo da comprendere le bande intorno alle frequenze F1 e F2. La prima banda passa attraverso i filtri 41’ e 41’’ posti tra le due giunzioni ibride 2 e 5, mentre la restante parte dello spettro viene riflessa nelle porte 22 e 23 e si viene a trovare nella porta 24 della prima giunzione ibrida.

Il filtro 42 collegato alla porta 24, lascia transitare la seconda banda dello spettro di frequenze centrata sulla frequenza F2. L’uscita del filtro 42 è riportata sulla porta 51 della seconda giunzione ibrida 5 che per le proprietà notevoli delle porte ibride è un ingresso “larga banda”.

Il segnale della seconda banda di frequenze centrata su F2 è ripartito in ampiezza nelle porte 52 e 53 di detta seconda giunzione ibrida 5, nella stessa modalità descritta per la prima giunzione ibrida 2. Poiché le porte 52 e 53 sono collegate ai filtri 41’ e 41’’ che sono tarati ad una frequenza centrale F1, il segnale su esse è riflesso nuovamente dai detti filtri 41’ e 41’’ presenti e ricombinato nella porta 54 (le differenze di fase sono opportunamente compensate), di detta seconda giunzione ibrida 5, unitamente al segnale con banda con frequenza centrale F1.

Il segnale in uscita nella porta 54 presenta uno spettro come mostrato in figura 2. Gli spettri delle due bande centrate sulle frequenze F1 e F2, in uscita dal trasmettitore, sono stati filtrati dai filtri 41’, 41’’ e 42, come richiesto dal servizio cui sono stati destinati e sono presenti in uscita dell’apparato 1 per alimentare un sistema trasmittente (antenna o altro), e non presentano alcuna attenuazione teorica.

Si consideri che le frecce, mostrate nelle figure poste sui collegamenti, di maggiori dimensioni sono relative alla direzione del segnale, mentre quelle di minori dimensioni sono relative al segnale riflesso. Ciò vale anche per le figure successive.

La figura 3 mostra una seconda forma di realizzazione dell’apparato 1 di filtraggio multirisposta secondo la presente invenzione. Nel caso in esame, al circuito precedente sono state apportate alcune varianti atte a consentire l’aggiunta di un ulteriore segnale o spettro in generale, in trasmissione.

Analizzando la figura, si osserva come la presente forma di realizzazione comprenda una terza ed una quarta giunzione ibrida 6 e 7 e come la seconda unità di filtraggio 42 comprenda ora due filtri 42’ e 42’’. Dette ulteriori giunzioni ibride 6 e 7 sono dello stesso tipo di dette prima e seconda giunzioni ibride 2, 5.

La porta 24 della prima giunzione ibrida 2 è collegata alla porta 61 di detta terza giunzione ibrida 6. Le restanti porte di detta terza giunzione ibrida 6 sono collegate come segue: la porta 62 e la porta 63 sono collegate rispettivamente in ingresso ai filtri 42’ e 42’’; la porta 64 è collegata ad un carico resistivo di dissipazione 8 il cui funzionamento sarà meglio specificato nel seguito.

I due filtri 42’ e 42’’ sono collegati rispettivamente alle porte 73 e 72 della terza giunzione ibrida 7. Infine, la porta 74 è collegata alla porta 51 di detta seconda giunzione ibrida 5.

Anche in questo caso il funzionamento segue la medesima logica della forma di realizzazione mostrata nella figura 1. Alla porta 21, tramite il connettore 3, è collegato un complemento esterno, che combina l’uscita di “N” trasmettitori in un unico spettro di frequenze.

Il gestore può, mediante l’apparato 1 mostrato, inserire facoltativamente ulteriori trasmettitori, che devono funzionare nello stesso spettro di frequenze delle giunzioni ibride, avendo disponibile un ulteriore ingresso “larga banda”.

L’uscita sulla porta 54 alimenta la stessa antenna (sistema trasmittente) affinché l’area di servizio dei nuovi trasmettitori abbia la stessa copertura dei primi.

Si supponga sempre che all’ingresso della porta 21, della prima giunzione ibrida 2, sia presente un segnale come descritto nella forma di realizzazione della figura 1.

Il segnale modulato sulla banda centrata su detta prima frequenza F1 è trattato come già descritto nella prima forma di realizzazione ed è portato sulla porta 54 della seconda giunzione ibrida 5.

Nella porta 24 della prima giunzione ibrida 2 è presente il segnale costituito dallo spettro riflesso dai filtri 41’ e 41’’ (i.e. privo della banda con frequenza centrale F1, ma comprendente la banda con frequenza centrale F2).

Il segnale avente banda centrata su F2 viene portato alle porte 72 e 73 dai filtri 42’ e 42’’, mentre la parte restante dello spettro è riflessa sia dalla prima unità di filtraggio 41 sia dalla seconda unità di filtraggio 42, fino a trovarsi alla porta 64 della quarta giunzione ibrida 6, alla quale, come detto, è connesso un opportuno carico resistivo 8, avente valore identico all’impedenza del sistema. In altre parole, il valore tipico è di 50 ohm nei casi di trasmettitori broadcasting e/o usi analoghi, oppure è di 75 ohm nella distribuzione di segnali via cavo (CATV).

La porta 71 della quarta giunzione ibrida 7 è l’ingresso “larga banda” richiesto. Nel caso in cui non sia utilizzato è opportuno ricorrere ad un adeguato carico resistivo come quello collegato alla porta 64.

Nel caso in cui, invece, si avesse la necessità di aggiungere una o più bande in trasmissione, il segnale del terzo spettro di frequenze contenente dette bande è presente nella porta 71 e quindi riflesso dalla seconda unità di filtraggio 42 nella porta 74 della terza giunzione ibrida 7, per essere ulteriormente riflesso da detta prima unità di filtraggio 41, per trovarsi combinato con il segnale contenente le bande centrate sulle frequenze F1 e F2 sulla porta 54 della seconda giunzione ibrida 5. La figura 4 mostra lo spettro del segnale nella porta 71 (ingresso a larga banda), in cui si osserva l’effetto di dette prima e seconda unità di filtraggio 41 e 42.

La figura 5 è una terza forma di realizzazione dell’apparato 1 secondo la presente invenzione, che, come si può chiaramente evincere, è strutturalmente del tutto identica a quella mostrata e descritta nella figura 1.

La differenza principale della presente forma di realizzazione è data dal fatto che l’apparato 1 è qui collegato in configurazione di ricezione. In altre parole alla porta 54 di detta seconda giunzione ibrida 5 è collegata un’antenna non mostrata nella figura (è possibile collegare l’antenna alla porta 21 tornando esattamente nella condizione della figura 1; ciò indica come l’apparato 1 della prima forma di realizzazione sia del tutto reversibile) che opera come un generatore.

Naturalmente, il funzionamento dell’apparato 1 della presente forma di realizzazione è del tutto analogo, variando solo i versi dei segnali, a quello della forma di realizzazione descritta nella figura 1.

L’unico limite dell’apparato 1 della figura 5 operante in ricezione è dovuto al caso in cui la temperatura di rumore, che si presenta all’ingresso del ricevitore, possa essere degradata per effetto delle perdite d’inserzione. In tal caso, per ridurre questo effetto è possibile utilizzare una circuiteria diversa, sostituendo, ad esempio, le giunzioni ibride con elementi a tre porte o terminali caratterizzati dal il funzionamento a “circolatore”, che consentono di ridurre notevolmente il rumore.

Una forma di realizzazione di un apparato 1’ provvisto di circolatori, particolarmente idoneo per la ricezione di segnali radio piuttosto deboli, è mostrato nella figura 6.

Come si osserva, l’apparato 1’ comprende principalmente un primo circolatore 9 provvisto di tre porte, una porta di ingresso 91 e due porte di uscita 92 e 93, ciascuna collegata ad un filtro, rispettivamente 101 e 102, ed un secondo circolatore 11 avente tre porte 111, 112 e 113. Le porte 111 ed 112 sono collegate in uscita rispettivamente a detti filtri 101 e 102.

Secondo le ben note proprietà dei circolatori, essi prevedono la trasmissione del segnale nelle porte adiacenti seguendo la freccia di circolazione ed un’alta impedenza seguendola in senso contrario. Pertanto, ad esempio, il primo circolatore 9 presenterà una bassa impedenza per segnali in ingresso alla porta 91 verso la porta 92, mentre si avrà un’elevata impedenza tra la porta 91 in direzione della porta 93.

Il funzionamento dell’apparato 1’ può essere pertanto descritto come segue. Un segnale con uno spettro che si estende in modo da coprire una prima ed una seconda frequenza F1 e F2, viene posto in ingresso all’apparato 1’ sulla porta 91 del primo circolatore 9, che lo direziona alla porta 91 verso la porta 92, mentre, come detto, presenta un alto isolamento direttamente dalla porta 91 verso la porta 93 e dalla porta 93 verso la porta 92.

Il filtro 101, che nella forma di realizzazione in esame è di tipo passa-banda ad una frequenza centrale F1, riflette lo spettro di frequenze in cui lo stesso presenta un alta attenuazione, che nel caso in esame si presenta nella porta 93 di detto primo circolatore 9.

Un secondo filtro 102 è collegato tra la porta 93 del primo circolatore 9 e la porta 113 del secondo circolatore 11 ed è sintonizzato nel secondo spettro di frequenze F2.

La conseguenza è che il primo spettro di frequenze F1 è presente nella porta 111 del secondo circolatore 11, come pure il secondo spettro di frequenze F2 nella porta 113.

Sulla porta 112 del secondo circolatore 11 si ha uno spettro di frequenze dato dalle bande centrate sulle frequenze F1 e F2, i.e. di sintonizzazione dei filtri 101 e 102 rispettivamente. La figura 7 mostra detto spettro sulla porta 112 del secondo circolatore 11.

L’utilizzazione di questa forma di realizzazione dell’apparato 1’ è limitata principalmente dalla potenza in transito. Infatti, questa circuiteria non si presta all’uso come nella prima forma di realizzazione dell’apparato 1, in quanto le potenze nei circolatori non possono superare 50 Watt per l’alto costo di produzione e perdita d’inserzione. L’uso è pertanto preferibilmente limitato ai ricevitori e ai sistemi trasmittenti di bassa potenza.

Le figure 8 e 9 sono del tutto analoghe nel funzionamento alla forma di realizzazione della figura 6. La differenza è solo che l’apparato 1’ in questo caso è in grado di filtrare e combinare tre differenti segnali modulati sulle bande centrate rispettivamente sulle sequenze F1, F2 e F3. Il sistema come si osserva comprende tre filtri 101, 102 ed 103, e un primo circolatore 9, un secondo circolatore 11, un terzo circolatore 12 ed un quarto circolatore 13.

La figura 9 mostra il segnale d’uscita sulla porta 112 del secondo circolatore 11.

La figura 10 mostra la quinta forma di realizzazione dell’apparato di filtraggio 1’ secondo l’invenzione, che corrisponde alla versione includente circolatori di quella della figura 3, per ottenere un ingresso larga banda applicabile sia al sistema a doppio spettro (figura 6), sia al sistema a triplo spettro (figura 8) estendibile a N spettri.

La struttura circuitale dell’apparato 1’ è del tutto identica a quella riportata nella figura 6, con la sola differenza che alla porta 112 del circolatore 11 è collegata la porta d’ingresso 141 di un ulteriore circolatore 14. L’uscita dell’apparato 1’ è presa sulla porta 142 del circolatore 14, mentre la porta 143 è adibita ad ingresso “larga banda” richiesto. In tal modo, nel caso in cui si abbia la necessità di aggiungere una o più bande in trasmissione, è possibile introdurle attraverso la porta 143, per ottenerle combinate a quello in ingresso alla porta 142.

Le figure 11 e 12 mostrano rispettivamente il grafico dello spettro sulla porta o terminale 112 e il grafico dello spettro del segnale nella porta o terminale di ingresso 143 del circolatore di combinazione 14.

L’apparato 1 può essere impiegato anche per segnali in fibra ottica mediante l’impiego di opportuni filtri.

Il principio di funzionamento descritto non è limitato agli esempi riportati, ma utilizzando gli appropriati componenti, può essere esteso a diverse bande di frequenza, i.e. dall’ordine dei kHz a TeraHz, contemplando anche i complementi sviluppati per l’applicazione in fibra ottica. In altre parole, è possibile affermare che il campo d’applicazione spazi in tutto lo spettro elettromagnetico.

La presente invenzione è stata descritta a titolo illustrativo, ma non limitativo, secondo le sue forme preferite di realizzazione, ma è da intendersi che variazioni e/o modifiche potranno essere apportate dagli esperti del ramo senza per questo uscire dal relativo ambito di protezione, come definito dalle

rivendicazioni allegate.

Claims (15)

1. RIVENDICAZIONI 1. Apparato di filtraggio multirisposta (1; 1’) comprendente mezzi di ripartizione (2, 7, 6; 9, 12), aventi una porta di ingresso (21; 91) ed una pluralità di uscite (23, 22, 63, 62; 92, 122), atti a ripartire il segnale di ingresso su almeno un primo insieme di detta pluralità di uscite (23, 22, 63, 62; 92, 122) e a ripartire ulteriormente il segnale proveniente da detto almeno un primo insieme su almeno un secondo insieme si detta pluralità di uscite (23, 22, 63, 62; 92, 122); una pluralità di unità di filtraggio (41, 42; 101, 102, 103) aventi primi terminali e secondi terminali, ciascuna unità di filtraggio (41, 42; 101, 102, 103) essendo collegata tramite detti primi terminali ad un rispettivo insieme di uscite (23, 22, 63, 62; 92, 122) di detti mezzi di ripartizione (2, 7, 6; 9, 12) e atta ad effettuare una operazione di filtraggio trasmettendo una banda dello spettro di un segnale su detti primi terminali a detti secondi terminali e riflettendo la parte restante dello spettro, e viceversa; e mezzi di combinazione (5, 7; 11, 13, 14) aventi una pluralità di ingressi (52, 53, 72, 73; 111, 131, 141) collegati a secondi terminali di dette unità di filtraggio (41, 42; 101, 102, 103) ed un’uscita (54; 112, 141), detti mezzi di combinazione (5, 7; 11, 13, 14) essendo atti a combinare su detta uscita (54; 112, 141) i segnali provenienti da detti secondi terminali di dette unità di filtraggio (41, 42; 101, 102, 103).
2. 2. Apparato (1; 1’) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di combinazione (5, 7; 11, 13, 14) comprendono un’ulteriore porta di ingresso (71; 143) per un ulteriore segnale o di un segnale larga banda e detti mezzi di combinazione (5, 7; 11, 13, 14) combinando detto segnale a detto segnale di uscita.
3. 3. Apparato (1; 1’) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di filtraggio (41, 42; 101, 102, 103) sono di tipo passa-basso e/o passa-banda e/o eliminabanda e/o passa-alto.
4. 4. Apparato (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di ripartizione e detti mezzi di combinazione comprendono una o più giunzioni ibride (2, 6, 7), ciascuna provvista di un primo, un secondo, un terzo ed un quarto terminale, in modo che un segnale entrante in detto primo o detto quarto terminale si ripartisca su detti secondo e terzo terminale, mentre un segnale entrante in detto secondo e terzo terminale si ripartisca su detti quarto o primo terminale.
5. 5. Apparato (1) secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che dette giunzioni ibride sono di tipo ad attenuazione a -3db e sfasamento a 90°.
6. 6. Apparato (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 4 o 5, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di ripartizione comprendono giunzioni ibride (2, 6) in numero corrispondente al numero delle operazioni di filtraggio meno una e aventi una prima ed un’ultima giunzione ibrida, collegate in modo che: - il primo terminale (21) di detta prima giunzione ibrida (2) è la porta d’ingresso di detto apparato (1); - il secondo ed il terzo terminale di ciascuna giunzione ibrida sono entrambi collegati ad una rispettiva unità di filtraggio (41’, 41’’) per ciascuna giunzione ibrida; e - il quarto terminale di detta ultima giunzione ibrida è collegato ad un’unità di filtraggio (42), mentre il quarto terminale di ciascuna eventuale altra giunzione ibrida è collegato al primo terminale della giunzione ibrida successiva; detti mezzi di combinazione comprendono una pluralità di giunzioni ibride (5, 7) in numero corrispondente al numero delle frequenze da filtrare meno una ed aventi un’ulteriore prima ed un’ulteriore ultima giunzione ibrida, e collegate in modo che: - il quarto terminale (54) di detta ulteriore prima giunzione ibrida (5) è la porta di uscita di detto apparato (1); - il secondo ed il terzo terminale di ciascuna giunzione ibrida sono entrambi collegati ad una rispettiva unità di filtraggio (41’, 41’’, 42) per ciascuna giunzione ibrida; e - il primo terminale di detta ulteriore ultima giunzione ibrida è collegato a detta unità di filtraggio (42) cui è collegato il quarto terminale di detta ultima giunzione ibrida di detti mezzi di ripartizione, mentre il primo terminale di ciascuna eventuale giunzione ibrida è collegato al quarto terminale della giunzione ibrida successiva.
7. 7. Apparato (1) secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che dette unità di filtraggio collegate a detti secondo e terzo terminale di ciascuna giunzione ibrida di detti mezzi di ripartizione comprendono una coppia di filtri indipendenti (41’, 41’’) ciascuno collegato ad uno di detti terminali ed atti entrambi ad effettuare la medesima operazione di filtraggio, mentre l’unità di filtraggio collegata al quarto terminale di detta ultima giunzione ibrida comprende un singolo filtro (42).
8. 8. Apparato (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 4 o 5, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di ripartizione comprendono due o più giunzioni ibride (2, 6) in numero corrispondente al numero delle operazioni di filtraggio e aventi una prima ed un’ultima giunzione ibrida, collegate in modo che: - il primo terminale (21) di detta prima giunzione ibrida (2) è la porta d’ingresso di detto apparato (1); - il quarto terminale di detta ultima giunzione ibrida è collegato ad un carico resistivo (8), mentre il quarto terminale di ciascuna delle altre eventuali giunzioni ibride è collegato al primo terminale della giunzione ibrida successiva; e - il secondo ed il terzo terminale di ciascuna giunzione ibrida sono entrambi collegati ad una rispettiva unità di filtraggio (41, 42) per ciascuna giunzione ibrida; detti mezzi di combinazione comprendono due o pi giunzioni ibride in numero corrispondente al numero delle operazioni di filtraggio, aventi un’ulteriore prima ed una ulteriore ultima giunzione ibrida, e collegate in modo che: - il quarto terminale (54) di detta ulteriore prima giunzione ibrida (5) è la porta di uscita di detto apparato (1); - il primo terminale (71) di detta ulteriore ultima giunzione ibrida è detta ulteriore porta di ingresso per un ulteriore segnale, cui è collegabile un carico resistivo in caso di non uso, mentre il primo terminale di ciascuna giunzione ibrida è collegato al quarto terminale della giunzione ibrida successiva, o di detta ulteriore ultime giunzione ibrida in caso di due operazioni di filtraggio; e - il secondo ed il terzo terminale di ciascuna giunzione ibrida sono entrambi collegati ad una rispettiva unità di filtraggio (41, 42) per ciascuna giunzione ibrida.
9. 9. Apparato (1) secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che ciascuna di dette unità di filtraggio (41, 42) collegata a detti secondo e terzo terminale di ciascuna rispettiva giunzione ibrida di detti mezzi di ripartizione comprende una coppia di filtri indipendenti (41’, 41’’, 42’, 42’’) ciascuno collegato ad uno di detti terminali ed entrambi atti ad effettuare la medesima operazione di filtraggio.
10. 10. Apparato (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 8 o 9, caratterizzato dal fatto che detto carico resistivo (8) misura 50 ohm o 75 ohm.
11. 11. Apparato (1’) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 – 3, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di ripartizione e detti mezzi di combinazione comprendono circolatori (9, 11, 12, 13, 14), ciascuno provvisto di un primo, un secondo e un terzo terminale disposti consecutivamente.
12. 12. Apparato (1’) secondo la rivendicazione 11, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di ripartizione comprendono uno o più circolatori, in numero corrispondente al numero delle operazioni di filtraggio meno una, e aventi un primo ed un ultimo circolatore, collegati in modo che: - il primo terminale (91) di detto primo circolatore (9) è la porta d’ingresso di detto apparato (1); - il secondo terminale di ciascun circolatore è collegato ad una rispettiva unità di filtraggio (101, 102, 103); e - il terzo terminale di detto ultimo circolatore, o di detto primo circolatore in caso di due operazioni di filtraggio, è collegato ad una unità di filtraggio (103), mentre il terzo terminale di ciascun altro eventuale circolatore è collegato al primo terminale del circolatore successivo; detti mezzi di combinazione comprendono una pluralità di circolatori in numero corrispondente al numero delle operazioni di filtraggio meno una comprendenti un ulteriore primo ed un ulteriore ultimo circolatore e collegate in modo che: - il primo terminale di ciascuno di detti circolatori è collegato ad una rispettiva unità di filtraggio (101, 102, 103); - il secondo terminale (112) di detto ulteriore primo circolatore (11) è la porta di uscita di detto apparato (1’), mentre il secondo terminale di ciascun altro eventuale circolatore è collegato al terzo terminale del circolatore precedente; - il terzo terminale (131) di detto ulteriore ultimo circolatore (13) è collegato all’uscita di detta unità di filtraggio (103) al cui ingresso è collegato il terzo terminale di detto ultimo circolatore di detti mezzi di ripartizione.
13. 13. Apparato (1’) secondo la rivendicazione 12, caratterizzato dal fatto di comprendere un circolatore di combinazione (14) il cui primo terminale (141) è collegato alla porta di uscita di detto apparato (1) e sul terzo terminale essendo collegabile una ulteriore sorgente di segnale, così che sul rispettivo secondo terminale (142) di detto circolatore di combinazione (14) si ha un segnale il cui spettro in frequenza è la combinazione degli spettri in frequenza di detti segnali provenienti da detta porta di uscita di detto apparato (1) e da detta ulteriore sorgente.
14. 14. Apparato (1’) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 11 – 13, caratterizzato dal fatto che dette unità di filtraggio comprendono un singolo filtro (101, 102, 103).
15. 15. Apparato (1’) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di essere collegabile a fibre ottiche.