Mezclador heterodino reconfigurable y procedimientos de configuración.

Mezclador heterodino que comprende:

• un primer medio de división (1) equilibrado en amplitud de una señal de entrada

(RF) que permite generar una primera señal (RF1) y una segunda señal (RF2);

• un segundo medio de división (3) equilibrado en amplitud que permite dividir una señal de 5 referencia (OL) en una primera señal de referencia (OL1) y en una segunda señal de referencia (OL2); • al menos dos células de mezclas (4, 5) equilibradas en amplitud que mezclan, por una parte, la primera señal (RF1) con la primera señal de referencia (OL1) de tal modo que se crea una primera señal intermedia (FI1) y, por otra parte, la segunda señal (RF2) con la segunda señal de referencia (OL2) de tal modo que se crea una segunda señal intermedia (FI2);

• un medio de combinación (2) que permite re-combinar la primera señal intermedia (FI1) y la segunda señal intermedia (FI2) en una señal de salida intermedia (FI).

caracterizado porque al menos dos dispositivos de desplazamiento de fase configurables, por medio de un control remoto, permiten regular la fase respectivamente de dicha primera (RF1) y dicha segunda (RF2) señales, estando dichos al menos dos dispositivos de desplazamiento de fase configurables situados de la siguiente forma:

• un primer dispositivo de desplazamiento de fase configurable está situado:

a. en dichos primeros medios de división (1); o

b. en dichos segundos medios de división (3);

• un segundo dispositivo de desplazamiento de fase configurable está respectivamente situado:

a. en dichos segundos medios de división (3) o en dichos medios de combinación (2) de la señal de salida intermedia (FI); o

b. en dichos primeros medios de división (1) o en dichos medios de combinación (2) de la señal de salida intermedia (FI),

seleccionándose cada fase de dicha primera (RF1) y dicha segunda (RF2) señales de tal modo que un conjunto de productos de mezcla no deseados producido en dichas células de mezcla (4, 5) entre las señales de entrada divididas (RF1, RF2) y las señales de referencia divididas (OL1, OL2) se sumen en oposición de fase en los medios de combinación (2).

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E09164335.

Solicitante: THALES.

Nacionalidad solicitante: Francia.

Dirección: 45, RUE DE VILLIERS 92200 NEUILLY-SUR-SEINE FRANCIA.

Inventor/es: ULIAN, PATRICE.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION H — ELECTRICIDAD > CIRCUITOS ELECTRONICOS BASICOS > DEMODULACION O TRANSFERENCIA DE MODULACION DE UNA... > Transferencia de modulación de una portadora a otra,... > H03D7/18 (Modificaciones de los cambiadores de frecuencia para eliminar las frecuencias imágenes)

PDF original: ES-2459443_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Mezclador heterodino reconfigurable y procedimientos de configuración La presente invención se refiere al campo de los mezcladores heterodinos para señales electromagnéticas. De manera más particular, la invención se refiere a los dispositivos que permiten reducir las señales parásitas en la salida de un mezclador heterodino.

Por lo general, un mezclador heterodino comprende al menos un oscilador local, con la referencia OL, que permite mezclar una señal de entrada, con la referencia RF, con el fin de generar una señal útil en una frecuencia intermedia, con la referencia FI.

Un problema habitual de los mezcladores es la generación de numerosos productos de mezclas, también llamados productos de intermodulación. Estas señales parásitas son los productos en las frecuencias +/-mRF +/-nOL, siendo {n, m} números enteros naturales. En particular, el problema se acentúa cuando los espectros del oscilador y/o de la señal de entrada son muy amplios. En este último caso, numerosas señales parásitas se encuentran en la banda útil

o próximas a la banda útil en la salida del mezclador.

Una solución conocida es eliminar en la salida del mezclador los productos de mezclas parásitas mediante un dispositivo de filtrado adecuado. Esta solución presenta la ventaja de filtrar de forma eficaz las señales parásitas alrededor de la señal útil pero presenta el principal inconveniente de no poder tratar las señales parásitas en la banda útil o próximas a la banda útil.

Otra solución consiste en seleccionar unas arquitecturas de mezcladores heterodinos diseñadas para eliminar ciertas señales parásitas por construcción.

Entre estas arquitecturas, existen mezcladores simplemente equilibrados que son el resultado de la asociación de dos mezcladores simples por medio de divisores y de combinadores en los accesos RF y/o OL y/o FI. El uso de este tipo de mezcladores permite reducir a la mitad el número de líneas parásitas en la banda útil.

La figura 1 representa dicho mezclador simplemente equilibrado. El mezclador comprende un primer divisor 1 que permite dividir una señal RF de entrada en dos señales RF1 y RF2 equilibradas en amplitud, pudiendo ser diferentes las fases de RF1 y RF2. Un segundo divisor 3 permite dividir la señal OL en dos señales OL1, OL2 de la misma amplitud y cuyas fases pueden ser diferentes. Dos mezcladores 4, 5 mezclan respectivamente, por una parte, la señal RF1 y la señal OL1 en una primera señal útil FI1 y, por otra parte, la señal RF2 y la señal OL2 en una segunda señal útil FI2. Las señales FI1 y FI2 tienen la misma amplitud y el mismo espectro. Pueden, por el contrario, comprender un desplazamiento de fase entre ellas según los desplazamientos de fase de OL1 y OL2, por una parte, y de RF1 y RF2, por otra parte. Un combinador 2 permite combinar las señales FI1 y FI2 en una señal de salida FI útil. De acuerdo con el valor de desplazamiento de fase de FI1 y FI2, es habitual establecer un acoplador de Wilkinson para un desplazamiento de fase entre FI1 y FI2 de 0º, un acoplador de Lange o también llamado en la terminología anglosajona « branch-line » para un desplazamiento de fase de 90º y un acoplador de Marchand para un desplazamiento de fase de 180º. Mediante la combinación, el principio de dicha arquitectura permite reducir ciertas líneas parásitas por la construcción de la señal FI. Algunas señales parásitas se anulan simplemente mediante la suma que comprende un desplazamiento de fase por ejemplo de 180º.

Otras arquitecturas más complejas permiten suprimir un mayor número de líneas por construcción. Por ejemplo, entre estas, hay mezcladores doblemente equilibrados o mezcladores triplemente equilibrados.

La figura 2 representa un ejemplo de una arquitectura de un mezclador doblemente equilibrado que comprende un divisor 1 de la señal RF. El divisor 1 permite la obtención de dos señales RF1 y RF2 equilibradas en amplitud cuyas fases pueden ser diferentes según el desplazamiento de fase introducido por el divisor. Un divisor 3 permite, como anteriormente, dividir la señal procedente del oscilador local con el fin de obtener dos señales OL1, OL2 equilibradas en amplitud. Cuatro mezcladores 20, 21, 22 y 23 permiten mezclar las señales RF1, RF2 con las señales OL1 y OL2 con el fin de obtener las señales FI1 y FI2. Las señales FI1, FI2 se recombinan entonces en un combinador 2 con el fin de obtener una señal de salida FI. Esta solución, más compleja que el mezclador simplemente equilibrado, permite mediante los desplazamientos de fase entre las señales OL1 y OL2 y entre las señales RF1 y RF2 y, por último, entre las señales FI1 y FI2 suprimir en parte las señales parásitas durante la combinación en el combinador de salida (2) .

Esta solución presenta la ventaja de poder suprimir las señales parásitas en la banda útil o próximas a la banda útil mediante una simple combinación de las señales según su desplazamiento de fase. Por el contrario, esta solución presenta la ventaja de poder suprimir las señales parásitas en la banda útil o próximas a la banda útil mediante una simple combinación de las señales de acuerdo con su desplazamiento de fase. Por el contrario, esta solución presenta un inconveniente principal. En efecto, los productos de intermodulación dependen de la señal de entrada, en particular de su frecuencia y de la banda útil. Como consecuencia, las líneas parásitas en las frecuencias +/-mRF +/-nOL obligan a seleccionar, desde su concepción, unos desplazamientos de

fase adecuados para los divisores y los combinadores. Por lo general, la elección de los desplazamientos de fase de los diferentes elementos divisores y combinador permite suprimir las líneas parásitas más molestas para una aplicación dada, es decir para una señal de entrada RF dada. Un inconveniente es, por lo tanto, la ausencia de flexibilidad de dicha arquitectura obligada a diseñarse para una señal de entrada específica y, en particular, en función de su frecuencia. Las aplicaciones de este tipo de mezcladores son, lo por tanto, la mayoría de las veces dedicados y no presentan una modularidad suficiente para adaptarse a una nueva señal de entrada o a una nueva aplicación, salvo que se modifiquen los componentes. Por otra parte, dicha solución es cara de diseñar, ya que es preciso desarrollar tanto mezcladores como aplicaciones. La invención permite resolver los mencionados inconvenientes. Para ello, la invención permite disponer de desplazadores de fase programables bien directamente en los divisores y/o en el combinador, o bien en la entrada o en la salida de los divisores y/o del combinador de un mezclador heterodino. Ya se conoce el principio de la supresión de las señales parásitas en un mezclador, utilizando un único desplazador de fase variable en uno de los canales de las señales, por ejemplo en las publicaciones de las patentes US 6 137 999 y US 2006/0035617.

Esta solución permite ajustar el desplazamiento de fase entre las señales divididas y combinadas a partir de un control eléctrico de acuerdo con el tipo de aplicación utilizada.

De manera ventajosa, el mezclador heterodino comprende:

• un primer medio de división (1) equilibrado en amplitud de una señal de entrada (RF) que permite generar una primera señal (RF1) y una segunda señal (RF2) ;

• un segundo medio de división (3) equilibrado en amplitud que permite dividir una señal de referencia (OL) en una primera señal de referencia (OL1) y en una segunda señal de referencia (OL2) ;

• al menos dos células de mezclas (4, 5) equilibradas en amplitud que mezclan, por una parte, la primera señal (RF1) con la primera señal de referencia (OL1) de tal modo que se crea una primera... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Mezclador heterodino que comprende:

• un primer medio de división (1) equilibrado en amplitud de una señal de entrada (RF) que permite generar una primera señal (RF1) y una segunda señal (RF2) ;

• un segundo medio de división (3) equilibrado en amplitud que permite dividir una señal de referencia (OL) en una primera señal de referencia (OL1) y en una segunda señal de referencia (OL2) ;

• al menos dos células de mezclas (4, 5) equilibradas en amplitud que mezclan, por una parte, la primera señal (RF1) con la primera señal de referencia (OL1) de tal modo que se crea una primera señal intermedia (FI1) y, por otra parte, la segunda señal (RF2) con la segunda señal de referencia (OL2) de tal modo que se crea una segunda señal intermedia (FI2) ;

• un medio de combinación (2) que permite re-combinar la primera señal intermedia (FI1) y la segunda señal intermedia (FI2) en una señal de salida intermedia (FI) .

caracterizado porque al menos dos dispositivos de desplazamiento de fase configurables, por medio de un control remoto, permiten regular la fase respectivamente de dicha primera (RF1) y dicha segunda (RF2) señales, estando dichos al menos dos dispositivos de desplazamiento de fase configurables situados de la siguiente forma:

• un primer dispositivo de desplazamiento de fase configurable está situado:

a. en dichos primeros medios de división (1) ; o

b. en dichos segundos medios de división (3) ;

• un segundo dispositivo de desplazamiento de fase configurable está respectivamente situado:

a. en dichos segundos medios de división (3) o en dichos medios de combinación (2) de la señal de salida intermedia (FI) ; o

b. en dichos primeros medios de división (1) o en dichos medios de combinación (2) de la señal de salida intermedia (FI) ,

seleccionándose cada fase de dicha primera (RF1) y dicha segunda (RF2) señales de tal modo que un conjunto de productos de mezcla no deseados producido en dichas células de mezcla (4, 5) entre las señales de entrada divididas (RF1, RF2) y las señales de referencia divididas (OL1, OL2) se sumen en oposición de fase en los medios de combinación (2) .

2. Mezclador heterodino según la reivindicación 1, caracterizado porque dos desplazadores de fase configurables, ajustándose cada uno por medio de un control remoto, están situados en cada uno de los medios de división respectivamente de la señal de entrada (RF) y de la señal de referencia (OL) .

3. Mezclador heterodino según la reivindicación 1, caracterizado porque un primer desplazador de fase configurable está situado en los medios de división de la señal de entrada (RF) y porque un segundo desplazador de fase configurable está situado en los medios de combinación de la señal intermedia (FI) .

4. Mezclador heterodino según la reivindicación 1, caracterizado porque un primer desplazador de fase configurable está situado en los medios de división de la señal de referencia (OL) y porque un segundo desplazador de fase configurable está situado en los medios de combinación de la señal intermedia (FI) .

5. Mezclador heterodino según la reivindicación 1, caracterizado porque tres desplazadores de fase configurables, ajustándose cada uno por medio de un control remoto, están situados en la salida de cada uno de los medios de división respectivamente de la señal RF y de la señal FI2 y en la entrada de los medios de combinación de las señales FI.

6. Mezclador heterodino según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el conjunto de los productos de mezcla no deseados están seleccionados entre un conjunto de números enteros {n, m} que verifican la siguiente relación: FI = +/-mRF +/-nOL, en la que OL es la frecuencia de la señal de referencia y RF la frecuencia de la señal de entrada del mezclador heterodino.

7. Mezclador heterodino según la reivindicación 1, caracterizado porque el control remoto dirige un control eléctrico que controla una tensión en N estado (s) , siendo N un número entero natural positivo.

8. Mezclador heterodino según una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 5, caracterizado porque las fases regulables de los dispositivos de desplazamiento de fase configurables están seleccionadas entre las fases 0º, -90º, +90º y -180º.

9. Mezclador heterodino según la reivindicación 6, caracterizado porque las fases regulables de los dispositivos de desplazamiento de fase configurables están seleccionadas de tal modo que:

+/-n<RF +/-m<OL E [-180º;+180º], en la que <RF es la fase regulable del dispositivo de desplazamiento de fase configurable situado en una de las salidas de los medios de división de la señal de entrada (RF) y <OL es la fase regulable del dispositivo de desplazamiento de fase configurable situado en una de las salidas de los medios de división de la señal de referencia (OL) .

10. Procedimiento de eliminación de un conjunto de productos de intermodulación que parasitan una señal

intermedia (FI) obtenida a partir de un mezclador de una cualquiera de las reivindicaciones 3 a 9, para unas aplicaciones en las cuales se realiza un cambio de la frecuencia de la señal de entrada (RF) , caracterizado porque comprende:

• una primera etapa de cálculo de la nueva frecuencia intermedia (FI) ;

• una segunda etapa del cálculo de los productos de intermodulación que inducen una perturbación en la señal 10 intermedia (FI) , que consiste en encontrar los números enteros n y m de tal modo que:

FI = +/-mRF +/-nOL, esto es, en la banda útil o próxima a la banda útil;

• una tercera etapa de regulación por medio de al menos un control remoto de al menos una fase regulable de un dispositivo de desplazamiento de fase configurable del mezclador de tal modo que se obtenga un conjunto de productos de intermodulación en oposición de fase en la entrada del medio de combinación.

11. Procedimiento de eliminación de un conjunto de productos de intermodulación que parasitan una señal intermedia (FI) según la reivindicación 10, caracterizado porque en la primera etapa se realiza la selección de una frecuencia intermedia que verifica una relación: FI = |±mRF +nOL|.

12. Procedimiento de eliminación de un conjunto de productos de intermodulación que parasitan una señal intermedia (FI) según la reivindicación 10, caracterizado porque la segunda etapa comprende el cálculo de los productos de intermodulación cuya amplitud de los productos +/-mRF +/-nOL son superiores a un umbral predeterminado.