NL8800375A - Frekwentie-convertor en communicatie-inrichting voorzien van dergelijke frekwentie-convertors. - Google Patents

Description

-V

60.77.1058 J.Th. van der Klei te Vinkeveen

FREKWENTIE-CONVERTOR EN COMMUNICATIE-INRICHTING VOORZIEN VAN DERGELIJKE FREKWENTIE-CONVERTORS

De uitvinding betreft een frekwentie-convertor bestemd voor communicatie-inrichtingen voor de versterking, de bewerking, het transport of de distributie van signalen met een communicatiekanaal-breedte die groter is dan die 5 van smalbandige signalen.

In inrichtingen voor de verwerking van dergelijke signalen gelden soms, afhankelijk van diverse omstandigheden, vanuit technisch of ekonomisch opzicht, verschillende optimale of noodzakelijke frekwenties voor deze 10 signalen. Ten gevolge daarvan moeten soms de frekwenties van deze signalen voor, tijdens of na de verwerking worden geconverteerd.

Bij de verwerking van bovengenoemde signalen, hierna niet-smalbandige signalen te noemen dat wil zeggen met 15 een frêkwentieband groter dan 1 MHz, in het bijzonder televisie-signalen, vindt deze conversie in de regel niet plaats voor alle signalen tegelijk, in "breedband-techniek", maar per kanaal (voor televisie één compleet programma-signaal, bestaande uit beeld- , kleur- en 20 geluid-informatie en in de huidige gebruikelijke techniek met een breedte van circa 6 MHz). De reden voor deze omzetting in "kanaal-techniek" is voornamelijk, dat bij conversie naast het gewenste omzettingssignaal tevens nog andere potentieel storende signalen ten 25 gevolge van "parasitaire omzettingen" ontstaan. Deze parasitaire omzettingsprodukten zijn dermate talrijk, vallen soms op zulke hinderlijke plaatsen, en zijn ook vaak zo sterk, dat zij in omzetters voor meerdere kanalen tegelijk vaak moeilijk beheersbaar zijn.

.8800375 V· '4 -2-

De uitvinding beoogt een frekwentie-convertor welke is ingericht voor het uitvoeren van de frekwentie-omzettin-gen met meer dan êén communicatie-kanaal gelijktijdig per convertor, zonder dat de bovengenoemde bezwaren 5 optreden.

Frekwentie-conversie kan worden uitgevoerd door middel van een daartoe geschikte meng- of mixer-schakeling en met een hulpsignaal betrokken uit een oscillator.

De omzetting wordt gerealiseerd door de oscillatorfre-10 kwentie f^ op te tellen bij de ingangsfrekwentie f^, het resultaat is de uitgangsfrekwentie f^. Ook kan van afgetrokken worden, zolang daarbij fQ kleiner is dan f^ gebeurt daarbij niets opmerkelijks, is echter f^ groter dan f^ dan krijgt f rekenkundig beschouwd een negatieve 15 waarde: f. + f0 = fu (1) f± - f0 = < (f0 < f±) (2) fi - f0 = -fu <f0 > fi> (3>

Bij deze omzettingen treden onvermijdbaar tevens omzettingen op met harmonischen van de oscillatorfrekwentie: 20 + 2.f0 = £u2 (4) f. - 2.f„ = 4 (2.£0 < (5) fi - 2'f0 -fu2 ,2-£0 > fi> <6>

Negatieve frekwenties zoals optreden bij de omzettingen volgens de vergelijkingen 3 en 6, hebben natuurkundig geen betekenis, dat wil zeggen ze verschillen niet van 25 positieve frekwenties. Toch hebben de betreffende omzettingen, die we ter wille van het onderscheid "negatieve omzettingen" noemen, een karakteristieke .8800375 w'

U

-3- eigenschap, zij veroorzaken "inversie". Later in de beschrijving wordt op dit fenomeem teruggekomen. Eveneens ter wille van het onderscheid noemen we de omzettingen volgens 1, 2, 4 en 5 "positieve omzettingen".

5 Van alle genoemde omzettingen is er steeds maar één de beoogde omzetting, doorgaans die volgens 1, 2 of 3.

Naast de beoogde omzetting zullen voortdurend drie andere (van de hier genoemde) optreden, deze zijn dan zogenaamde "parasitaire omzettingen". Dreigt het resul-10 taat van zo'n parasitaire omzetting in een te gebruiken frekwentie-kanaal terecht te komen, dan wordt de betreffende omzetting een "verboden omzetting", hetgeen voor zich spreekt.

Bij conversie van lage naar hoge frekwenties levert de 15 positieve omzetting ten opzichte van de oscillator-frekwentie hogere uitgangsfrekwenties op.

De negatieve omzetting levert in dat geval ten opzichte van de oscillatorfrekwentie lagere uitgangsfrekwenties op.

20 Hierdoor loopt een beoogde positieve omzetting (met de grondfrekwentie van de oscillator) het risico gestoord te worden door een negatieve omzetting met een harmonische van de oscillatorfrekwentie (tenzij de oscillator-frekwentie groter dan 2 x de hoogste ingangsfrekwentie 25 is).

Bij conversie van hoge naar lage frekwenties geldt de tegenovergestelde redenering en dezelfde conclusie (tenzij de oscillatorfrekwentie groter dan 2/3 x de hoogste ingangsfrekwentie is).

.8800375 Ή -4-

Dit in tegenstelling tot een beoogde negatieve omzetting (met de grondfrekwentie van de oscillator), die nooit door een positieve omzetting kan worden gestoord.

Vooral bij de beoogde omzetting met meerdere kanalen zal 5 de positieve omzetting, door het grote mogelijke aantal parasitaire omzettingsprodukten en het grote aantal frekwentiekanalen, waar deze produkten storing kunnen veroorzaken, zeer moeilijk te realiseren zijn.

Volgens de uitvinding wordt daarom een frekwentie-con-10 vertor voorgesteld, welke is ingericht voor het uitvoeren van frekwentie-omzettingen met meer dan één communicatie-kanaal per convertor, waarbij ten behoeve van het realiseren van de beoogde omzettingen, frekwen-ties van een uitgangssignaal het verschil vormen van 15 frekwenties van een ingangssignaal en een oscillator-frekwentie, alsmede de oscillator-frekwentie groter is dan de frekwenties van het ingangssignaal.

Hierdoor zullen geen storende signalen, die het gevolg zijn van andere dan de beoogde omzettingen, kunnen 20 ontstaan.

Bij de beoogde omzetting van meerdere kanalen speelt de niet-lineaire karakteristiek van de mengschakeling ook een belangrijke rol. De door de niet-lineaire werking gegenereerde stoorprodukten, voornamelijk die van de 2e 25 en 3e orde, zijn in breedbandtechniek globaal zo'n 40 dB sterker dan in kanaaltechniek. Door keuze van een "ring-omzetter" is het echter mogelijk omzetting van een vijftal kanalen te realiseren zonder onaanvaardbare hinder van deze stoorsignalen. Bij keuze van een vol-30 doende ruim gedimensioneerde ring-omzetter is het .8800375 Γ· -5- mogelijk 10, 20 of nog meer kanalen zonder opwekking in hinderlijke mate van 2e en 3e orde stoorprodukten tot stand te brengen.

Ter wille van de noodzakelijke stabiliteit van de 5 oscillator-frekwentie, wordt deze doorgaans gekoppeld aan een "piëzo-electrisch kristal". Bij hoge frekwenties (vanaf enige tientallen MHz) kwam deze koppeling vaak tot stand via frekwentie-vermenigvuldigers. Dit leidde ertoe, dat op de mengschakeling niet slechts de gewenste 10 oscillator-frekwentie terechtkwam maar ook zogenaamde "sub-harmonischen" daarvan. Deze sub-harmonischen veroorzaakten op hun beurt eveneens omzettingen, die ongewenst waren en die, wanneer een produkt daarvan in een te gebruiken frekwentie-kanaal viel, eveneens de 15 beoogde omzetting tot een verboden omzetting maakten.

Bij de beoogde omzetting van meerdere kanalen zouden de door de sub-harmonischen veroorzaakte verboden omzettingen tot zeer moeilijk oplosbare problemen voeren.

Daarom dient bij voorkeur de toegepaste oscillator 20 direct de gewenste frekwentie op te wekken (bijvoorbeeld door gebruik van een "phase locked loop" PLL) zodat sub-harmonischen niet optreden.

Een mogelijke toepassing van de frekwentie-convertor volgens de uitvinding ligt voorts in communicatie-in-25 richtingen volgens het "inversie-concept", waarbij de frekwentie-convertor wordt voorafgegaan of gevolgd door een invertor.

Doordat bij negatieve omzetting f^ van f. wordt afgetrokken, (waarbij f^ ^ f^) zal toename van f^ een 30 afname van de absolute waarde van f^ tot gevolg hebben.

.8800375 'i -6-

Wanneer voor twee frekwenties worden ingevuld, zal het signaal met de oorspronkelijk hogere frekwentie na de negatieve omzetting het signaal met de lagere frekwentie geworden zijn. Zo bestaat bijvoorbeeld een 5 televisie-kanaal uit onder meer een beelddraaggolf-frekwentie en 5,5 MHz daarboven een geluiddraaggolf-frekwentie (volgens de CCIR-B norm). Na negatieve omzetting van zo'n televisiesignaal zal echter de geluiddraaggolffrekwentie zich 5,5 MHz onder de beeld-10 draaggolffrekwentie bevinden. Bij negatieve omzetting van een frekwentie-kanaal treedt "inversie" op van de frekwenties die deel uitmaken van dat kanaal.

Normale televisie-toestellen kunnen een geïnverteerd signaal niet in behoorlijk beeld en geluid omzetteni 15 Daarom is het vaak noodzakelijk voorafgaand aan of volgend op een negatieve omzetting voor nog een negatieve omzetting zorg te dragen.

Bij de tot heden in inrichtingen voor televisie-signalen gebruikelijke kanaal-omzettingen, wordt vaak omzetting 20 in twee trappen uitgevoerd en tussen de twee trappen gebruikgemaakt van de "standaard midden-frekwentie" van nominaal 38,9 MHz en met een bandbreedte van circa 6 MHz. Vaak wordt dan ook de eerste trap "down-convertor" genoemd en de tweede trap "up-convertor". Bij breedband 25 omzettingen dient men een relatief omvangrijk gebied te converteren, en zal bij een omzetting in twee trappen hetzelfde omvangrijke frekwentiegebied als midden-fre-kwent gebied beschikbaar dienen te zijn. Hierdoor kan de moeilijkheid ontstaan dat naast het ingangs- en het 30 uitgangs-frekwentiegebied geen technisch of ekonomisch aantrekkelijk gebied voor de middenfrekwenties beschikbaar is.

.8800375 *· * -7-

In het inversie-concept wordt een methode aangewend, waarbij de conversie bestaat uit twee trappen van negatieve omzetting, zodanig, dat van êên van de trappen de omgezette signalen geheel althans in overwegende mate 5 in hetzelfde frekwentiegebied liggen als de signalen voor de omzetting.

Daarmee voert deze trap eigenlijk geen convrsie uit maar een inversie. Daarom wordt het beschreven concept het "inversie-concept11 genoemd, waarbij de inverterende trap 10 de "invertor" is en de trap waar de feitelijk fre- kwentie-omzetting plaatsvindt de "up-convertor" of de "down-convertor" (afhankelijk van of omhoog danwel omlaag geconverteerd wordt).

Het inversie-concept is gebaseerd op het uitvoeren van 15 negatieve omzettingen, hierdoor zullen geen storende signalen, die het gevolg zijn van andere dan de beoogde omzettingen, kunnen ontstaan.

Wel dient men erop bedacht te zijn, dat het uitgangssignaal van de invertor in hetzelfde frekwentiegebied 20 ligt als het ingangssignaal. Daardoor is de mogelijkheid aanwezig dat, tengevolge van de beperkte isolatie van de invertor, op de uitgang doordringende ingangssignalen, storing veroorzaken. Later in deze beschrijving worden voor dit aspect van het gebruik van de invertor enige 25 doeltreffende remedies aangedragen.

Een interessante eigenschap van de invertor-convertor combinatie is een gevolg van de omstandigheid, dat als middenfrekwentiegebied gebruikgemaakt wordt van het ingangs- of het uitgangsfrekwentiegebied. In inrichtin-30 gen voor transport van communicatiesignalen ontstaat daardoor de unieke mogelijkheid de invertor op een .8800375 * -8- andere lokatie op te stellen dan de up- of downconver-tor. De geïnverteerde signalen kunnen namelijk even goed als de niet-geïnverteerde signalen via de kabels van de inrichtingen worden getransporteerd en met de beschik-5 bare versterkers worden versterkt. Zoals hierna nog zal worden gedemonstreerd kunnen daardoor in omstandigheden grote voordelen worden gerealiseerd.

Een practische toepassing van de frekwentieconvertor-invertor combinatie volgens de uitvinding ligt in 10 draadomroep-inrichtingen, waarbij de frekwentie-con-vertor een up-convertor is.

In een draadomroep-inrichting begint het transport van de televisie-signalen bij het ontvangstation of het signaal-overname-punt (sommige draadomroep-inrichtingen 15 hebben geen eigen ontvangstation maar krijgen de signalen via kabel of straalverbindingen aangevoerd, het punt tussen deze aanvoerverbinding en de eigenlijke draadomroep-inrichting wordt signaal-overname-punt genoemd). Het transport vindt plaats via het "lokaal-20 verdeelnet" en in het VHF-frekwentiegebied, omdat in de VHF een transport van deze omvang de geringste kabel-demping ondervindt. Aangezien veel televisietoestellen alleen gericht zijn voor de ontvangst van aethersigna-len, is het gewenst de distributie door de draadomroep-25 inrichting te laten verzorgen in de gebruikelijke omroep-frekwenties. (Omdat andere frekwenties voor andere aetherdiensten worden gebruikt, en in- en uitstraling in de woningen van de aangeslotenen niet onder controle gehouden kunnen worden, hanteert de PTT door-30 gaans het voorschrift dat de distributie uitsluitend in de omroep-frekwenties plaatsvindt? Technische Voorschriften voor Centrale Antenne Inrichtingen II, art .8800375 -9- 2.1.2.) De omroepfrekwenties liggen echter voor televisie voor circa 75% in het UHF-gebied. Ten gevolge daarvan moeten voor circa 75% van de te distribueren televisiesignalen in een omzet-station de frekwenties 5 omhoog worden geconverteerd van VHF naar UHF, voordat tot distributie kan worden overgegaan.

Deze conversie vindt tot nu toe plaats in kanaaltech-niek. Naast het optreden van parasitaire omzettingen, van 2e en 3e orde stoorsignalen en van omzettingen ten 10 gevolge van sub-harmonischen, is hier nog één reden debet aan.

Teneinde de capaciteit van het lokaalverdeelnet zo groot mogelijk te houden, vindt het transport van de naar de ÜHF converteren televisie-signalen plaats met overwegend 15 frekwentie-afstanden van 8 MHz. Een deel van de televisietoestellen kan echter televisiekanalen op afstanden van 8 MHz en sommige veelvouden van 8 MHz niet goed verwerken door tekortschietende selectiviteit en optredende oscillator- en spiegelstoringen. De ten gevolge 20 daarvan noodzakelijke wijziging van de kanaalaf standen., is echter slechts bij omzetting in kanaaltechniek realiseerbaar.

Conversie in kanaal-techniek gaat gepaard met grote nadelen, waarvan de meeste van economische aard zijn: 25 a. Bij de meeste draadomroepinrichtingen wordt op termijn een capaciteit verlangd van twintig tot dertig televisiekanalen. Aangezien slechts zes daarvan in de VHF kunnen worden gedistribueerd, moeten veertien tot vierentwintig kanalen in de UHF 30 worden omgezet, hetgeen de kosten, de complicaties, de storingskansen, het stroomverbruik, de warmte- .8800375 * -10- ontwikkeling en de kastruimte voor veertien tot vierentwintig kanaalconvertors tot gevolg heeft.

b. Bij kanaal-omzetting bestaat een reële mogelijkheid tot onbedoelde mee-omzetting van nabuurkanalen.

5 Deze mee-omzetting kan eveneens tot hinderlijke storing voeren, en moet daarom met filters worden onderdrukt. Ten gevolge van de geringe onderlinge afstanden van de kanalen, worden aan deze filters hoge selektiviteitseisen gesteld. Dit leidt in de 10 praktijk tot een omzetting die eerst naar een "midden-frekwentie" onder het VHF-gebied voert (nominaal 38,9 MHz), waar filtering relatief eenvoudiger is. Na de midden-frekwent-filtering volgt dan de definitieve omzetting naar de gewenste 15 UHF-frekwentie, zodat nu in feite per televisie kanaal twee keer wordt omgezet.

c. Ten gevolge van de zeer selectieve midden-frekwent-filtering ontstaat de voor filtering karakteristieke "groeplooptijdvervorming". De mate waarin dit 20 in de gebruikelijke kanaal-convertors kan optreden, gekoppeld aan de vaak onvermijdelijke groeploopti jdvervorming in het ontvangstation, maakt beperking ervan noodzakelijk, en dit voert tot een complicerende factor bij de opbouw van de kanaal- 25 convertor.

d. De in breedband-ligging aankomende televisie-sig- nalen moeten per kanaal worden uitgesplitst, hetgeen spanningsverliezen tot gevolg heeft. Na de omzettingen moeten de kanalen weer tot breedband- 30 ligging worden samengekoppeld, wat belangrijke verliezen aan uitgangsvermogen (al gauw 10 dB) tot gevolg heeft.

.8800375 -11-

Deze vier punten voeren tot totaalkosten voor een omzetstation in kanaaltechniek, die afhankelijk van het aantal om te zetten kanalen, circa ƒ 30.000,— tot ƒ 50,000,— kunnen bedragen, wat weer tot nieuwe proble-5 men aanleiding geeft: e. De economische consequenties maken het onmogelijk, bijvoorbeeld slechts vijftig woningen per omzetstation aan te sluiten. Het gevolg daarvan is, dat een omzetstation in een draadomroepinrichting 10 meestal wordt opgenomen in het "wijkcentrum", waardoor volgens de betreffende PTT-voorschriften daarna nog twee keer een versterker mag worden toegepast (de groepversterker en de eindver-sterker). Hierdoor kunnen in dichte bebouwing zo'n 15 duizend, en in niet al te dunne bebouwing nog zo'n tweehonderd woningen per omzetstation worden aangesloten. Het onvermijdelijke nadeel is nu, dat de betreffende versterkers geschikt moeten zijn voor UHF, en dat in het betreffende netdeel (het 20 wijkvoedingskabelnet) de kabels in lengte worden beperkt door de hogere UHF-kabeldemping.

f. In nog dunnere bebouwing en lintbebouwing zijn vaak de kosten van het omzetstation en wijkvoedingskabelnet belangrijke mede-qorzaak, dat een draad- 25 omroepinrichting daar niet meer economisch reali seerbaar is.

De uitvinding beoogt omzetting in breedband-techniek in een draadomroep-inrichting, ingericht voor het transport van in het bijzonder televisie-signalen met in hoofdzaak 30 draaggolffrekwenties beneden 450 MHz vanaf een beginpunt naar een aantal omzetstations, en voor distributie van .8800375 -12- deze televisie-signalen ten minste deels met frekwenties boven 450 MHz vanaf de omzetstations naar een aantal eindgebruikers, waarbij de frekwentie-convertor een up-convertor is bestemd voor de omzetstations.

5 Teneinde dit te kunnen realiseren, dient eerst het probleem van de kanaalafstanden van 8 MHz bij het transport via het lokaalverdeelnet uit de weg te worden geruimd.

Omdat wijziging van de onderlinge kanaalafstanden bij 10 omzetting van meerdere kanalen in één omzetter niet mogelijk is, dient ervoor te worden gezorgd dat het frekwentie-raster in het lokaalverdeelnet zo is ingericht, dat het na breedbandige omzetting geschikt is om door de aangesloten televisie-toestellen goed te kunnen 15 worden verwerkt. Hiervoor zijn meerdere bruikbare oplossingen mogelijk.

De uitvinding beoogt voorts toepassing in een draadomroepinrichting van het inversie-concept, waarbij de invertor voorafgaat aan de up-convertor.

20 Nadere bijzonderheden van de uitvinding kunnen blijken uit de uitvoeringsvoorbeelden, die aan de hand van de figuren nader worden toegelicht: figuur 1 geeft een eenvoudig uitvoeringsvoorbeeld van een frekwentie-raster volgens de uitvinding.

25 figuur 2 geeft een verder uitvoeringsvoorbeeld van een frekwentie-raster volgens de uitvinding.

.8800375 -13- figuur 3 toont de "CCIR-protectiecurve" welke het verband aangeeft tussen de waarneembaarheid van stoorsignalen in een televisiebeeld en de frekwentie van de storende signalen t.o.v. de 5 beelddraaggolffrekwentie.

In eerste instantie wordt gebruikgemaakt van het fre-kwentieraster volgens figuur 1. De opgegeven getallen stellen beelddraaggolffrekwenties voor. (Bij televisiesignalen volgens de CCIR-B/PAL norm bevinden zich 4,43 10 MHz respektievelijk 5,5 MHz boven de beelddraaggolf-frekwenties de bijbehorende kleur-, respektievelijk geluiddraaggolffrekwenties? deze signalen hebben een sterkte van -17 respektievelijk -10 dB t.o.v. de beelddraaggolfsignalen.) 15 Als eerste stap worden de signalen van dit raster geïnverteerd. Doordat daarbij de uitgangssignalen in hetzelfde frekwentiegebied liggen als de ingangssignalen, zou door onvoldoende isolatie tussen in- en uitgang storing kunnen ontstaan. Deze mogelijkheid wordt 20 beperkt door de uitgangsfrekwenties niet precies gelijk te maken aan de ingangsfrekwenties maar een zekere "frekwentie-offset" te geven. In het raster is een frekwentie-offset van 8 MHz gekozen, waardoor eventueel tot de uitgang doordringende beelddraaggolfsignalen 25 tussen de kanalen van de uitgangssignalen terechtkomen. In de breedband-invertor voor dit raster moet daartoe de oscillatorfrekwentie 558 MHz bedragen. De omzettingen met de grensfrekwenties van het raster zien er dan als volgt uit: .8800375 -14- HO - 558 = -448 440 - 558 = -118

Dit zijn dus negatieve omzettingen. Er treden ook positieve omzettingen op, maar zoals eerder genoemd, 5 kunnen deze de beoogde omzettingen niet storen. Wel moet men rekening houden met het feit, dat omzetters slechts een beperkte isolatie van in- naar uitgang hebben.

Als tweede stap worden de geïnverteerde signalen aangeboden op de ingang van de up-convertor. De oscillator-10 frekwentie wordt nu bijvoorbeeld 920 MHz. De omzettingen zijn als volgt: 448 - 920 = -472 118 - 920 = -802

Alle denkbare positieve omzettingen kunnen de beoogde 15 omzettingen niet storen en, omdat het uitgangsfrekwen-tiegebied geheel anders is dan het ingangsfrekwentie-gebied, kunnen er uiteraard ook geen problemen ontstaan met de beperkte isolatie van de omzetter.

Een zeer aantrekkelijke eigenschap van de invertor-up-20 convertor combinatie is de hiervoor reeds genoemde mogelijkheid de invertor op een andere lokatie op te stellen dan de upconvertor. De geïnverteerde VHF-signalen kunnen eenvoudig via het kabelnet worden getransporteerd en zonodig met de gebruikelijke VHF-25 versterkers worden versterkt.

Door de stervormige opbouw van de draadomroepinrichtingen kan op deze wijze één invertor de noodzakelijke inversie verzorgen voor vele upconvertors. Bij het gebruikelijke wijknetmodel, waarbij één wijkcentrum .8800375 -15- globaal vier tot acht groepversterkers van signalen voorziet en iedere groepversterker op zijn beurt ruwweg vier tot acht eindversterkers voedt, zou de invertor opgesteld kunnen worden in het wijkcentrum en de up-5 convertor bij de eindversterkers. In dat geval wordt de totaal kostprijs van het inversie-concept voor meer dan 90% bepaald door upconvertor.

Men kan de invertor zelfs zonder bezwaar opstellen in het ontvangstation of het signaal-overname-punt, of zo 10 men wil in een ander in het lokaalverdeelnet gecreëerd tussenstation. In al deze gevallen wordt het na de invertor komende deel van het lokaalverdeelnet doorlopen door geïnverteerde signalen; maar noch voor de betreffende signalen noch voor de betreffende kabels of 15 versterkers heeft dat enige consequentie.

Bij de realisatie van het inversie-concept verdient de eigenlijke mengschakeling of mixer de grootste aandacht. Omdat vele signalen tegelijk moeten worden verwerkt dient gebruikgemaakt te worden van hoogwaardige ringom-20 zetters ook wel "dubbel gebalanceerde omzetters" genoemd. (Bekende Amerikaanse fabrikanten van "double balanced mixers" zijn: Anzac, Mini-Circuits en Watkins-Johnson.) Een dubbel gebalanceerde omzetter is een passieve component; de omzetting gaat met verliezen 25 gepaard van circa 6 è 8 dB, de zogenaamde "conversie-demping". Door het balanskarakter is de isolatie van ingang naar uitgang relatief hoog, circa 20 tot 40 dB, voor het bepalen van de effektieve isolatie moet hier echter de conversiedemping nog worden afgetrokken. De 30 ruisbijdrage van een ringomzetter is gering; deze komt overeen met die van een vaste demping, gelijk aan de conversiedemping plus 1 dB. Wel dient men er zorg voor .8800375 -16- te dragen, dat de omzetter zo hoog wordt aangestuurd, dat de nageschakelde versterker een voldoende hoog signaal-niveau ontvangt om ruisontwikkeling aldaar te voorkomen.

5 Door het onvermijdelijke niet-lineaire gedrag van de in de ringomzetter toegepaste diodes en het breedband-ge-bruik, ontstaat niet-lineaire vervorming, voornamelijk van de 2e en 3e orde. Door het balanskarakter wordt de in diodes meest significante vervorming, die van de 2e 10 orde, gedeeltelijk onderdrukt. De resterende 2e orde vervorming, alsmede de 3e orde vervorming kunnen door de keuze van een voldoend grote ringomzetter (zogenaamd "high-level" mixer, bijvoorbeeld 17 dBm) binnen aanvaardbare grenzen worden gehouden.

15 De upconvertor is voor het overige betrekkelijk eenvoudig, omdat er geen parasitaire omzettingsprodukten in de toegepaste frekwentiegebieden terecht kunnen komen.

Enkel is een bandfilter van behoorlijke kwaliteit aan de uitgang noodzakelijk, om zeker te stellen dat, door 20 onvoldoende isolatie tot de uitgang doordringende VHF-signalen, alsmede het oscillatorsignaal en de door parasitaire omzettingen boven het UHF-gebied vallende signalen, voldoende worden onderdrukt.

Voor de invertor gelden, min of meer gelijksoortige 25 overwegeingen; ook hier dient aan de uitgang een bandfilter van behoorlijke kwaliteit te worden geschakeld.

Dat helpt echter niet bij het onderdrukken van tot de uitgang doordringende ingangssignalen.

Het effekt van de tot de uitgang doordringende ingangs-30 signalen kan worden beperkt door de oscillatorfrekwentie .8800375 -17- een zodanige offset te geven, dat de beelddraaggolven van de storende signalen tussen de kanalen van de gewenste signalen vallen, en aldus geen hinderlijke storing ontstaat. De bijbehorende geluid- en kleurdraag-5 golven vallen dan echter wel in de gebruikte kanalen. Door de beelddraaggolven van de ingangssignalen 8 tot 8,5 MHz onder de beelddraaggolven van de uitgangssignalen terecht te laten komen, vallen de bijbehorende geluidsdraaggolven en de kleurdraaggolven in het dal van 10 de "CCIR-protectiecurve” van de gewenste signalen (zie figuur 3.) en wel zodanig, dat een verbetering ontstaat van circa 20 dB. Aangezien de gebruikelijke eis voor de aan te houden afstand van hoog-frekwente stoorsignalen 60 dB bedraagt, moet voor de ongewenste geluiddraaggol-15 ven nog circa 40 dB isolatie t.o.v. de gewenste signalen worden gerealiseerd.

Bij een offset van 11,5 MHz vallen alle potentieel storende draaggolven buiten de gebruikte kanalen, indien de kanaalafstanden ten minste 13 MHz bedragen.

20 Verdere verbetering van de isolatie wordt bereikt door het te inverteren frekwentiegebied in delen te splitsen en per deel met aparte invertor te werken, die alle dezelfde oscillatorfrekwentie kunnen hebben: 110 - 558 = -448 (A) 25 270 - 558 = -288 280 - 558 = -278 (B) 440 - 558 = -118 .6800375 -18-

Men neemt hier waar, dat de ingangssignalen van invertor A, die op de uitgang van A kunnen doordringen, qua frekwentie buiten het bereik van de uitgangssignalen van A vallen (en binnen het bereik van de uitgangssignalen 5 van B). Hetzelfde geldt, voor de ingangssignalen van B. Hierdoor is de mogelijkheid voorhanden met behulp van filters extra onderdrukking van de potentiële stoorsig-nalen t.g.v. te kort schietende isolatie te creëren.

Een nadere verbetering van de isolatie kan worden 10 bereikt door de invertor uit te voeren als twee-traps omzetter, met één inverterende en één niet-inverterende trap. Bijvoorbeeld eerst een niet-inverterende trap met als oscillatorfrekwentie 2 x 558 = 1116 MHz, gevolgd door een inverterende trap met als oscillatorfrekwentie 15 3 x 558 = 1674 Mhz.

110 + 1116 = 1226 (I) 440 + 1116 = 1556 1226 - 1674 = -448 (II) 1556 - 1674 = -118 20 Door de hoge oscillatorfrekwentie (meer dan twee keer de hoogste ingangsfrekwentie) komen ook bij de positieve omzetting geen parasitaire produkten in de gebruikte frekwentiegebieden. Met behulp van een bandfilter tussen de twee trappen kan de isolatie van de totale schakeling 25 eenvoudig worden beheerst.

Een laatste uitvoeringsvorm van de invertor is in het licht van de beoogde breedbandomzetting een contra- .8500375 ft -19- dictie. Het betreft een uitvoering van de invertor in kanaaltechniek. Met de voorhanden twee-traps kanaal-omzetters is de gewenste inversie snel en met een goede kwaliteit te realiseren.

5 Daartoe moet één van de twee normaliter inverterende trappen niet-inverterend worden gemaakt. Dat kan worden gerealiseerd door van de betreffende trap de oscillator-frekwentie te verlagen met 2 x 38,9 MHz, hetgeen bij moderne omzetters uitgerust met programmeerbare PLL-10 oscillatoren uiterst eenvoudig is. Vanwege de asymmetrie van het televisie-signaal en de daarop afgestemde karakteristiek van het middenfrekwent filter, kan men het best de tweede trap niet-inverterend maken. In dat geval volstaat een nieuwe afregeling van het uitgangsfilter om 15 de wijziging van handelsmatig verkrijgbare omzetters tot invertor te realiseren.

Bij de inzet van één invertor per draadomroepinrichting spelen de kosten van de invertor, ook als deze uit vele kanaal-omzetters is samengesteld, geen rol van beteke-20 nis. Dat geldt te meer, indien men de invertor onderbrengt in het ontvangstation of signaal-overname-punt en de daar (eventueel) aanwezige kanaal-omzetters zo inricht dat deze direct de geïnverteerde signalen produceren.

25 Het in figuur 1 weergegeven frekwentieraster is ter wille van de duidelijkheid van de beschrijving gesimplificeerd. Er kleven diverse bezwaren aan, die voor de uitvinding niet relevant zijn. Er zijn vele rasters mogelijk, die deze bezwaren niet hebben en welke alle 30 verschillende relatieve voor- en nadelen hebben, die .8800375 -20- evenmin voor de uitvinding relevant zijn. In figuur 3 is een voorbeeld van zo'n raster weergegeven.

Het deel van de VHF, dat de omroepfrekwenties omvat, vormt geen aaneensluitend gebied. In de conventionele 5 techniek werden daarom de gebieden van 45 tot 110 MHz en van 170 tot 230 MHz zonder omzetting gedistribueerd, terwijl het gebied van 110 tot 170 MHz en het boven 230 MHz gelegen frekwentiegebied eerst naar de UHF werden geconverteerd. Voor de hiertoe toegepaste scheidings-10 filters leverde dit uiteraard een complicerende factor op, maar het enige alternatief ervoor was de omzetting van het gehele gebied boven 110 MHz, wat meer kanaal-omzetters zou hebben gevergd.

Bij breedbandomzetting vervalt dit argument en blijven 15 slechts geringe bezwaren tegen omzetting van het gehele gebied boven 110 MHz. Zonder verder op voor- en nadelen in te gaan worden hier de belangrijkste van de verschillende mogelijkheden bij de toepassing van breedbandomzetting weergegeven.

20 1. Omzetting van het gebied van 110 tot 170 en van 230 tot 450 MHZ in één breedbandomzetter naar de UHF. Directe distributie van het gebied 45 tot 110 en van 170 tot 230 MHz.

2. Omzetting van het gebied van 110 tot 450 MHz in één 25 breedbandomzetter naar de UHF. Directe distributie van het gebied van 45 tot 110 MHz.

3. Omzetting van het gebied van 110 tot 170 MHz in één breedbandomzetter en van het gebied van 230 tot 450 .6800375 -21- MHz in een tweede breedbandomzetter. Directe distributie van het gebied van 45 tot 110 en van 170 tot 230 MHz.

4. Omzetting van het gebied van 230 tot 450 MHz in één 5 breedbandomzetter. Directe distributie van het gebied van 45 tot 110 en van 170 tot 230 MHz, 5. In een bestaande draadomroep-inrichting met wellicht een beperkt aantal aanwezige kanaalomzetters, gebruik van deze kanaalomzetters voor omzetting van 10 het gebied van 110 tot 170 MHz en voorts zoals genoemd onder 4.

.8800375

Claims (23)

1. Frekwentie-convertor bestemd voor communicatie-inrichtingen voor de verwerking van signalen met een communicatiekanaal-breedte die groter is dan die van smalbandige signalen, met het kenmerk, dat 5 de convertor is ingericht voor het uitvoeren van frekwentie-omzettingen met meer dan één communi-catie-kanaal gelijktijdig per convertor, waarbij ten behoeve van het realiseren van de beoogde omzettingen, frekwenties van een uitgangssignaal 10 het verschil vormen van frekwenties van een ingangs signaal en een oscillator-frekwentie, alsmede dat de oscillator-frekwentie groter is dan de frekwenties van het ingangssignaal.

2. Frekwentie-convertor volgens conclusie 1, met het 15 kenmerk, dat deze is ingericht voor het uitvoeren van de frekwentie-omzettingen met vijf of meer kanalen gelijktijdig per convertor.

3. Frekwentie-convertor volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat deze is ingericht voor het uitvoeren 20 van de frekwentie-omzettingen met tien of meer kanalen gelijktijdig per convertor.

4. Frekwentie-convertor volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat deze is ingericht voor het uitvoeren van de frekwentie-omzettingen met twintig of meer 25 kanalen gelijktijdig per convertor. .8800375 -23- 5-. Frekwentie-convertor volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de toegepaste oscillator een frekwentie zodanig kan opwekken, dat sub-harmonischen niet optreden.

6. Frekwentie-convertor volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat deze is bestemd voor een draadomroep-inrichting, ingericht voor het transport van in het bijzonder televisie-signalen met in hoofdzaak draaggolffrekwenties beneden 450 10 MHz vanaf een beginpunt naar tenminste één omzet- station, en voor distributie van deze televisiesignalen ten minste deels met draaggolffrekwenties boven 450 MHz vanaf het omzetstation naar een aantal eindgebruikers, welke frekwentie-convertor 15 een up-convertor is bestemd voor het omzetstation.

7. Communicatie-inrichting voorzien van een frekwentie-convertor volgens een der voorgaande conclusies .

8. Communicatie-inrichting volgens conclusie 7, met 20 het kenmerk, dat de conversie kan plaatsvinden in twee achter elkaar geschakelde frekwentie-conver-tors.

9. Communicatie-inrichting volgens conclusie 8, met het kenmerk dat één van de twee convertors een 25 invertor is, zodanig dat in de invertor omgezette signalen geheel, althans in belangrijke mate, in eenzelfde frekwentiegebied liggen als signalen v66r de omzetting. .0800375. ♦ -24-

10. Communicatie-inrichting volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat de invertor voorafgaat aan de andere convertor.

11. Communicatie-inrichting volgens conclusie 9 of 10, 5 met het kenmerk, dat de invertor op een andere lokatie is opgesteld dan de andere convertor.

12. Communicatie-inrichting volgens een der conclusies 9 tot en met 11, met het kenmerk, dat een oscil-lator-frekwentie voor de invertor zodanig is 10 gekozen, dat uitgangsfrekwenties een offset hebben t.o.v. ingangsfrekwenties.

13. Communicatie-inrichting volgens conclusie 12, met het kenmerk, dat de offset circa 8 tot 8,5 MHz bedraagt.

14. Communicatie-inrichting volgens een der conclusies 11 tot en met 13, waarbij de communicatie-inrichting een draadomroep-inrichting is, met het kenmerk, dat de invertor is opgesteld in een wijkcentrum van de draadomroepinrichting.

15. Communicatie-inrichting volgens een der conclusies 11 tot en met 13, waarbij de communicatie-inrichting een draadomroep-inrichting is, met het kenmerk, dat de invertor is opgesteld in een ontvangstation van de draadomroep-inrichting. .8800375 * -25-

16. Communicatie-inrichting volgens een der conclusies 11 tot en met 13, waarbij de communicatie-inrichting een draadomroep-inrichting is, met het kenmerk, dat de invertor is opgesteld in een tussen-station aan 5 het begin of in een lokaalverdeelnet van de draad omroep-inrichting.

17. Communicatie-inrichting volgens een der conclusies 9 tot en met 16, met het kenmerk dat de inversie kan geschieden nadat het te inverteren frekwentie- 10 gebied in delen is gesplitst en de inversie tot stand kan komen met een aparte invertor per deelgebied.

18. Communicatie-inrichting volgens een der conclusies 9 tot en met 17, met het kenmerk, dat de inver- 15 tor(s) is (zijn) uitgevoerd als twee-traps omzetter met êên inverterende en êên niet-inverterende trap.

19. Communicatie-inrichting volgens een der conclusies 9 tot en met 18, met het kenmerk, dat de invertor (s) is (zijn) ingericht voor één televisie-ka- 20 naai per invertor.

20. Communicatie-inrichting volgens conclusie 18 en 19, met het kenmerk, dat de omzettingen kunnen verlopen via de standaard midden-frekwentie van nominaal 38,9 MHz.

21. Communicatie-inrichting volgens conclusie 20, met het kenmerk, dat de tweede trap niet-inverterend is. .6800375 f , -26-

22. Communicatie-inrichting volgens een der conclusies 14 tot en met 16, met het kenmerk, dat de aanwezige apparatuur zonder invertor reeds de geïnverteerde televisie-signalen kan produceren.

23. Communicatie-inrichting volgens een der conclusies 7 tot en met 22, met het kenmerk, dat de frekwen-tie-conversie gedeeltelijk plaats kan vinden met convertors volgens de uitvinding.

24. Werkwijze voor het verwerken van signalen met een 10 communicatiekanaal-breedte die groter is dan die van smalbandige signalen, met het kenmerk, dat door middel van een frekwentieconvertor frekwentie-omzettingen met meer dan één communicatiekanaal per convertor worden uitgevoerd, waarbij de frekwenties 15 van een uitgangssignaal worden gevormd door het verschil van frekwenties van een ingangssignaal en een oscillatorfrekwentie en dat de oscillatorfre-kwentie groter wordt gekozen dan de frekwenties van het ingangssignaal. .8800375