NL7904348A

NL7904348A - Mengketen met vlakke frequentieresponsie.

Info

Publication number: NL7904348A
Application number: NL7904348A
Authority: NL
Original assignee: Tektronix Inc
Priority date: 1978-08-09
Filing date: 1979-06-01
Publication date: 1980-02-12
Also published as: JPS5527798A; US4171515A; DE2932037C2; GB2028040B; FR2433262A1; FR2433262B1; CA1138046A; DE2932037A1; GB2028040A

Description

Λ

793251/Ti/vL

Aanvraagster: Tektronix, Ine. te BEAVEETOÏf, Oregano 97077s U.S.A.

Korte aanduiding: Mengketen met vlakke frequentieresponsie

De uitvinding heeft betrekking op een hredeband actieve keten en in het bijzonder op een bredeband mengeenheid.

Een mengeenheid is een driepoort met een signaalingang (RF), een oscillatoringang (LO), en een middenfrequentie-uitgang (IF). Een ideale 5 mengeenheid transleert slechts het ingangssignaal, en laat alle andere zaken onveranderd. In werkelijkheid, worden bij het mengen harmonischen en produktsignalen opgewekt. Bij bekende mengeenheden kunnen deze signalen een verdere menging ondergaan en geven daarbij variaties in de frequentieresponsie van de mengeenheid. Mengeenheden, die voor êên in-10 gang binnen een brede frequentieband en voor een andere ingang binnen een smalle frequentieband werkzaam zijn en gebruik maken van de reac-tieve filters aan deze poorten vertonen in het bijzonder dit probleem.

Dit wordt veroorzaakt door impedantie misaanpassingen tussen de filters en de aansluitklemmen van de mengeenheid.

15 Bekende correctiewerkwijzen gebruiken doorgaans een. weerstandsver- zwakker in de signaalweg ter verbetering van. de impedantie-aanpassingen en ter vermindering van gereflecteerde signalen. Het is duidelijk, dat deze techniek de gevoeligheid van de mengeenheid met de toegevoegde signaalverzwakking vermindert.

20 Het Amerikaanse octrooischrift 3.737.78^ beschrijft een inrich ting, waarin bredeband impedantie-aanpassing aan de aansluitklemmen van een mengeenheid door middel van directionele filters wordt gerealiseerd. Deze benadering lost enkele problemen echter niet op. Indien bij voorbeeld een aansluitklem een ingangssignaal krijgt dat vanaf gelijkspan-25 ning tot een bovengrens wordt gevarieerd, kan het beschreven directionele filter niet gebruikt worden. Er zijn ook omstandigheden, waarbij een directioneel filter de vereiste bandbreedte en vorm niet kan verzorgen.

De uitvinding verbetert de werking van de mengeenheid door de 790 4 3 48 2 impedantie tussen de poorten van de mengeenheid en de daarmee verbonden filters aan te passen, resulterend in een vlakke frequentieresponsie over een brede frequentieband. Dit wordt gerealiseerd door een frequen-tieduplexer met hoogdoorlaat- en laagdoorlaatdelen aan de ingang van 5 de mengeenheid toe te voegen. De uitvinding heeft ten doel in middelen voor de aansluiting van een mengeenheid te voorzien, die de frequentieresponsie verbeteren en geen signaalverzwakking geven.

De inrichting volgens de uitvinding omvat hiertoe een inrichting voor het afsluiten van een mengeenheid, resulterend in verbeterde fre-10 quentieresponsie.

De uitvinding wordt toegeüeht aan de hand van de tekening.

Fig. 1 is een blokschema van een bekende dübbelgehalanceerde mengeenheid; fig. 2 is een grafiek van de verschillende signalen die bij het 15 mengen van toepassing zijn; fig. 3 is een blokschema van een dubbelgebalanceerde mengeenheid volgens de uitvinding; en fig. 1; is een blokschema van een enkelgebalanceerde mengeênheid volgens de uitvinding.

20 Figuur 1 toont een bekende dubbelgebalanceerde mengeenheid.

Poort 18' van.de dubbelgebalanceerde mengeenheid 1U is via een laagdoorlaatfilter 10 met een signaalbron 60 verbonden. Een tweede poort 22 van de mengeenheid 1¼ is met een lokale oscillator 12 verbonden. De derde poort 20 van een mengeenheid 1U is via een banddoorlaat-25 filter 16 met de uitgangslijn 26 verbonden. In de mengeenheid wordt het ingangssignaal ter verkrijging van het gewenste middenfrequentie-uit-gangssignaal algebraïsch met het signaal van de lokale oscillator gecombineerd. Het mengen gebeurt niet lineair en geeft dientengevolge als eerder gezegd signalen af, die harmonischen en de produkten van de in-30 gangssignalen zijn. Bij de bekende mengeenheid volgens figuur 1 geven deze harmonischen en produktsignalen variaties in de frequentieresponsie van het uitgangssignaal.

De aan de poort 18' van de mengeenheid.aanwezige ingangssignalen met frequenties binnen de doorlaatband van het laagdoorlaatfilter 10 35 worden in de mengeenheid. ter verkrijging van het gewenste IF uitgangssignaal met het signaal van de lokale oscillator gecombineerd. Het IF

790 4348 3 uitgangssignaal wordt via liet banddoorlaatfilter 16 naar de uitgangs-lijn 26 gevoerd. De menging zet een ingangsfrequentie in een dubbelzij-banduitgangssignaal om. Een zijband is de gewenste IF uitgangsfrequentie en wordt door middel van bet banddoorlaatfilter 16 geselecteerd. De an-5 derezLjband wordt door bet filter 16 met verschillende amplituden doorgelaten en gereflecteerd. Dit signaal wordt naar de mengeenheid gereflecteerd. Dit gereflecteerde signaal wordt evenzo gemengd en er worden twee nieuwe signalen opgewekt. Deze twee signalen kunnen door bet ingangs-filter 10 gereflecteerd worden en opnieuw door de mengeenheid gemengd 10 worden, waardoor een equivalent van het gewenste IF signaal met een lager niveau verkregen wordt. Dit ongewenste laag-niveausignaal heeft een willekeurige fase ten opzichte van het gewenste IF signaal en geeft daardoor variaties in de frequentieresponsie van de mengeenheid.

Figuur 2 toont enkele van de specifieke frequenties, die bij het 15 mengen optreden. De eerste frequentie is de ingangsfrequentie 100 (F^) die algebraïsch bij de frequentie 10¼ (F^) ter verkrijging van de twee middenfrequenties 102 en 106 (F^ en FIF2) bij de lokale oscillator wordt gevoegd. De frequentie 102 is de frequentie welke door het filter 16 als middenfrequentie wordt afgeleverd. De andere middenfre-20 quentie 106 valt buiten de doorlaatband van het filter 16 en wordt daardoor naar de mengeenheid gereflecteerd waar deze frequentie met F^ wordt gemengd, waarbij twee nieuwe frequenties worden afgegeven: fl = FIF2 + FL0 f1 = ^FL0 + FnP * FL0 25 f1=2FL0+FIH (1) en f2 = FIF2 - FL0 f2 = (FIO + FIïP " FL0 f2 = Fm ^ 30 Frequentie f2 geeft geen problemen, omdat het met de uitgangsimpedantie van de ingangssignaalbron is afgesloten. Het andere signaal f2 kan echter met de derde harmonische van de lokale oscillatorfrequentie 3F^q gemengd worden, waardoor twee extra frequenties ontstaan:

f3 = 3Flo + (2Flo + V

35 t3 = 5¾ + (3) en 790 4348 t k fii = 3Flo " ^2Flo + Fn^ f U = flo “ fii ^ = F]j[ 5 Omdat de freq.uen.tie f^ gelijk is aan de middenfrequentie beïnvloedt het door.de optelling of de aftrekking ervan van de amplitude van het uitgangssignaal de frequentieresponsie van de mengeenheid. Dit veroorzaakt amplitudevariaties in het uitgangssignaal.

• ’ * , , *

Figuur 3 toont een mengeenheid volgens, een bij voorkeur toege- 10 paste uitvoering van de uitvinding. Aan de bekende inrichting volgens • figuur 1 is een hoogdoorlaatfilter 28 en een frequentieduplexer 50 met een capaciteit. 32 en een zelfinductie 30' toegevqegd. Het hoogdoorlaatfilter 28 is met een veerstand 29 afgesloten en is via een poort van de duplexer 50 met de poort 18 van de mengeenheid 11+ verbonden en is het 15 laagdoorlaatfilter 10 via de andere poort met poort 18 van de mengeenheid 1U verbonden. De te gebruiken filters en duplexers kunnen van de bekende soort zijn; ze -worden o.a. beschreven.in het "Microwave Engineers Handbook" door T.S. Saad, Artech House, Ine., 1-971·

De principiële werking van de bij voorkeur toegepaste uitvoering 20 volgens figuur 3 is gelijk aan die volgens de inrichting volgens figuur 1. Daarom zullen hier alleen verschillen in werking beschreven worden.

Ter eliminering van de ongewenste effekten van de door de bekende mengeenheid 1^ opgewekte valse frequenties scheidt de duplexer 50 deze 25 signalen in twee componenten. De signalen met de frequentie van het ingangssignaal Fjjj. worden door het laagdoorlaatfilter 10 geleid en op de hiervoor beschreven wijze door de bronimpedantie van de ingangssignaal-bron opgenomen. De doorlaatband van het hoogdoorlaatfilter 28 is zodanig, dat alle signalen met frequenties hoger dan 2FT„ door de weerstands-30 impedantie 29 worden opgenomen, zodat reflecties geëlimineerd worden.

Omdat er geerj, reflecties zijn van signalen boven 2FIJ4, zal de storende middenfrequeritiecomponent f^ niet opgewekt worden en zal de frequentieresponsie van een mengeenheid vlak zijn.

Het is niet de bedoeling, dat de doorlaatband van het hoogdoor-35 laatfilter 28 tot de frequenties boven 2FT„ beperkt is; het filter 28 kan als alternatief ook een banddoorlaatfilter zijn. De filterkarakte-ristieken kunnen gewijzigd worden om aan de vereisten van elke specifieke toepassing tegemoet te komen. De waarden van de inductie 30 en de 790 A3 48

Claims

5 ' capaeiteit 32 zijn zodanig, dat een vlakke frequentieresponsie van het filter 10 behouden blijft en de impedanties tussen het filter 28 en de poort 18 van de mengeenheid -worden aangepast. In plaats van de in de voorkeursuitvoering gebruikte dubbelgebalanceerde. mengeenheid kan een 5 enkelgebalanceerde mengeenheid .gebruikt -worden; figuur ^ toont een enkel gebalanceerde mengeenheid, waarin de uitvinding is toegepast. Ten gevolge van de bekende werfckarakteristieken van de enkelgebalanceerde mengeenheid, is de duplexer 51 nodig om het ingangssignaal van het uitgaande middenfrequentiesignaa! te isoleren. Bij deze uitvoering moet de 10- doorlaatband van het hoogdoorlaatfilter 28a ook alle frequenties boven Fjj, omvatten. -Alle signalen boven F^ worden daardoor ohms afgesloten door middel van het filter 28a en de weerstand 29a en de uitgangs-frequentieresponsie van de mengeenheid is vlak.

1. Inrichting voor het afsluiten van een mengeenheid, resulterend 15 in verbeterde frequentieresponsie, gekenmerkt door een driepoortmeng-eenheid voor het combineren van een eerste signaal- met een tweede signaal voor het opwekken van een uitgangssignaal, een met een eerste poort van de mengeenheid verbonden eerste signaaïbron voor het opwekken van het eerste signaal, een tweede signaaïbron voor het opwekken van het 20 tweede signaal, een driepoortfrequentieduplexer, waarvan een eerste poort met een tweede poort van de mengeenheid is verbonden, een tussen een tweede poort van de frequentieduplexer en de tweede signaaïbron opgenomen laagdoorlaatfilter dat voor de bronimpedantie van de tweede signaaïbron is aangepast, een met een derde aansluitklem van een meng-25 eenheid verbonden banddoorlaatfilter voor het doorlaten van het uitgangssignaal, en door een met een derde poort van de frequentieduplexer verbonden filter welk filter een ohmse afsluiting omvat, die aan de bronimpedantie van de tweede poort van de driepoortmengeenheid bij de frequenties buiten de doorlaatband van het filter is aangepast.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het met een derde poort van de frequentieduplexer verbonden filter een hoogdoorlaatfilter omvat.

3. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het met een 790 4 3 48 β derde poort van de frequentieduplexer verbonden filter een banddoor-laatfilter omvat. * t 790 4 3 48