Un método para la generación de señales del oscilador local (LO1 - n) que comprende las etapas de:

- generar una señal de baja frecuencia (XOR) con frecuencia FXOR;

- proporcionar la señal de baja frecuencia (XOR) como una señal de entrada a:

i) un bucle de PLL fijo (PLL1) que comprende una fuente fija de alta frecuencia (OXO1) 5 de la frecuenciafXO1 que se engancha en fase y frecuencia a FXOR;

ii) un primer bucle de PLL programable (PLL2) y al menos un segundo (PLL3) bucle de PLLprogramable que comprenden un primer (OXO2) y un segundo (OXO3) osciladores de microondassintetizados independientes de frecuencias fXO2 y fXO3, respectivamente, que están enganchados enfase y frecuencia a una frecuencia adecuada;

- mezclar la señal de salida (XO1) del bucle de PLL fijo (PLL1) con la señal de salida (XO2) desde el primerbucle de PLL programable (PLL2) para obtener una primera señal de oscilador local (LO1) que tiene unafrecuencia fLO1 ≥ fXO1 ± fXO2, y

- mezclar la señal de salida (XO1) desde el bucle de PLL fijo (PLL1) con la señal de salida (XO3) desde almenos el segundo bucle de PLL programable (PLL3) para obtener al menos una segunda señal del osciladorlocal (LO2) que tiene una frecuencia fLO2 ≥ fXO1 ± fXO3.

Convertidor de frecuencia flexible libre de espurios y arquitectura de repetidor de comunicaciones por satélite

Campo técnico

La presente revelación se refiere a un método para la generación de señales del oscilador local de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1, un circuito para generar señales de oscilador local de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 3, y un sistema repetidor basado en satélite que comprende un convertidor de frecuencia y dicho circuito de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 5.

Técnica anterior

El método de comunicaciones por satélite más común es por el uso de un sistema repetidor de satélite transparente (bent pipe) . Un sistema repetidor de satélite transparente usa convertidores de frecuencia de microondas, o receptores, para la conversión directa desde las frecuencias del enlace ascendente a las frecuencias del enlace descendente. Estos convertidores de frecuencia son usualmente un único equipo de conversión, que utilizan una frecuencia de oscilador local interno (LO) fija. Usualmente la conversión de frecuencia se hace bien para una aplicación de un único canal, o portadora, o más comúnmente para un bloque de canales, o multi-portadoras. Por supuesto, un canal puede consistir de uno o más sub-canales. En consecuencia, una portadora puede consistir de una o más sub-portadoras. Una portadora es bien modulada o no modulada.

Tales sistemas repetidores están limitados en flexibilidad y no permiten al usuario/operador cambiar la frecuencia de los enlaces ascendentes y descendentes para la adaptación al nuevo tráfico y/o cambios en el tráfico. Esta limitación puede superarse usando un gran número de convertidores de frecuencia, teniendo cada uno una única frecuencia de oscilador local, en cuyo caso cada uno de estos puede dirigirse usando una disposición de conmutación. Esta disposición se usa hoy en la mayor parte de sistemas. Sin embargo, tal disposición conduce directamente a un par de inconvenientes: el número de convertidores de frecuencia aumenta, la red de conmutación empleada introduce grandes pérdidas de señal que necesitan compensarse teniendo mayores capacidades de potencia de salida de dichos convertidores de frecuencia y también teniendo una contribución de ruido menor de los amplificadores de canal y los convertidores de frecuencia en la carga útil del satélite.

Es posible reemplazar el oscilador local fijo por uno sintetizado, y de este modo hacer posible tratar cualquier frecuencia de LO deseada de interés. Sin embargo no es posible cambiar la frecuencia del oscilador local de forma arbitraria debido a la generación de señales de salidas espurias no deseadas. Los armónicos de la frecuencia de LO que caen dentro de los anchos de banda del canal en funcionamiento cuando emplean un esquema de frecuencias único van particularmente en detrimento del funcionamiento del sistema.

Estos inconvenientes han hecho técnicamente y económicamente muy difícil aumentar la flexibilidad de un sistema repetidor de comunicaciones de satélite transparente (bent pipe) .

La solicitud de patente EP Nº 712 104 se refiere a un sistema transpondedor de señales de frecuencia de radio multi-canal usado en los satélites de comunicaciones. El sistema incluye una unidad convertidora del canal de frecuencia para la implementación de conversiones de frecuencia dual. El sistema convierte hacia abajo las señales de RF recibidas a las señales de frecuencia intermedia que más tarde se convierten hacia arriba a las señales de frecuencia de transmisión requeridas. Las frecuencias pueden variarse usando un bucle de fijación de fase (PLL) de bajo ruido de fase.

La patente de los Estados Unidos 6 973 121 proporciona un método y un sistema para recibir y transmitir señales moduladas usando un repetidor. Además, la patente desvela cómo controlar la frecuencia de salida del repetidor usando circuitos de modulador y demodulador y un reloj basado en el sistema repetidor. Adicionalmente, se proporciona un sintonizador entre la entrada del sistema repetidor y el demodulador para la conversión hacia abajo de la frecuencia recibida a la frecuencia intermedia. De forma similar, se proporciona un sintonizador entre la salida del modulador y la salida del sistema para la conversión hacia arriba de frecuencia a la frecuencia de transmisión. Los circuitos del modulador y demodulador comprenden osciladores/PLL controlados numéricamente, mezcladores de frecuencia y circuitos de retro-alimentación.

Sin embargo, hay aún una necesidad de aumentar la flexibilidad con respecto a la frecuencia para los sistemas de repetidor basados en satélite sin introducir la degradación de señal que limita el uso del sistema repetidor.

Sumario de la invención

El problema identificado es por lo tanto, cómo conseguir flexibilidad con respecto a la frecuencia para los sistemas repetidores basados en satélite sin introducir una degradación de señal que limite el uso del sistema repetidor, y sin introducir equipamiento redundante aumentado el coste y el peso neto del sistema repetidor.

El problema se resuelve por un método para la conversión de frecuencia dentro de un sistema repetidor basado en satélite, que comprende las etapas de:

- recibir una señal de frecuencia de radio del enlace ascendente que tiene una frecuencia fRF

- generar una primera y al menos una segunda señal del oscilador local que tienen frecuencias fLO1 y fLO2, respectivamente;

- en una primera etapa de conversión de frecuencia, mezclar dicha señal del enlace ascendente con dicha señal del oscilador local para generar una señal intermedia que tiene una frecuencia fMF;

- en una segunda etapa de conversión de frecuencia, mezclar dicha señal intermedia

con dicha al menos una segunda señal del oscilador local generar una señal del enlace descendente que tiene una frecuencia fIF; en el que la generación y mezcla de dichas señales se realiza de modo que: fLO1 y fLO2 > fRF y fIF fMF = fLO1 – fRF, y fIF = fLO2 – fMF

Generando y mezclando las señales de modo que se obtienen las relaciones de frecuencia anteriores, todas las señales espurias no deseadas que son armónicos de las frecuencias del oscilador local serán de mayor frecuencia que las de la señal del enlace ascendente y la señal del enlace descendente y pueden, si se necesita, rechazarse por un simple filtro de paso bajo. Por lo tanto, un esquema convertidor que emplea este método estará libre de espurios con respecto a los armónicos de LO. Siempre que se mantengan estas relaciones de frecuencias, las señales del oscilador local pueden variarse de forma arbitraria, permitiendo de este modo a un usuario/operador cambiar la frecuencia de los enlaces de satélite ascendente y descendente para la adaptación al nuevo tráfico y/o cambios en el tráfico.

El método para la conversión de frecuencia descrito anteriormente puede emplearse para una aplicación de conversión de bloque. Esto es, cuando la señal del enlace ascendente comprende un bloque de canales dentro de un cierto ancho de banda. En este caso, el ancho de banda completo del enlace ascendente se convierte en frecuencia usando el método de conversión descrito anteriormente para una señal del enlace descendente que usa el mismo ancho de banda.

El método para la conversión de frecuencia también puede emplearse para una aplicación de conversión de canal. A continuación, un bloque de canales disponibles en la frecuencia del enlace ascendente se convierte hacia abajo a una señal intermedia por el uso de una única señal del oscilador local después de lo cual la señal intermedia se divide en una pluralidad de trayectorias de señal. La señal en cada una de las trayectorias de señal se filtra por un filtro elegido de forma individual para obtener canales intermedios separados a la salida de dichos filtros. Cada uno de los canales intermedios puede procesarse a continuación separadamente antes de convertirse hacia arriba independientemente mezclándolo con una señal del oscilador local separado para generar un canal del enlace descendente deseado.

De este modo, el método hace posible convertir cualquier canal del enlace ascendente determinado a cualquier frecuencia del enlace descendente de interés.

Los filtros que realizan la función de multiplexación en la aplicación de conversión... [Seguir leyendo]

1. Un método para la generación de señales del oscilador local (LO1 – n) que comprende las etapas de:

- generar una señal de baja frecuencia (XOR) con frecuencia FXOR;

- proporcionar la señal de baja frecuencia (XOR) como una señal de entrada a:

i) un bucle de PLL fijo (PLL1) que comprende una fuente fija de alta frecuencia (OXO1) de la frecuencia fXO1 que se engancha en fase y frecuencia a FXOR; ii) un primer bucle de PLL programable (PLL2) y al menos un segundo (PLL3) bucle de PLL programable que comprenden un primer (OXO2) y un segundo (OXO3) osciladores de microondas sintetizados independientes de frecuencias fXO2 y fXO3, respectivamente, que están enganchados en fase y frecuencia a una frecuencia adecuada;

- mezclar la señal de salida (XO1) del bucle de PLL fijo (PLL1) con la señal de salida (XO2) desde el primer bucle de PLL programable (PLL2) para obtener una primera señal de oscilador local (LO1) que tiene una frecuencia fLO1 = fXO1 ± fXO2, y

- mezclar la señal de salida (XO1) desde el bucle de PLL fijo (PLL1) con la señal de salida (XO3) desde al menos el segundo bucle de PLL programable (PLL3) para obtener al menos una segunda señal del oscilador local (LO2) que tiene una frecuencia fLO2 = fXO1 ± fXO3.

2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además las etapas de:

- proporcionar una de dichas señales del oscilador local (LO1) como una entrada a una primera etapa de conversión hacia abajo en un convertidor de frecuencia (1a; 1b) , y

- proporcionar al menos la segunda señal del oscilador local (LO2) como una entrada a una segunda etapa de conversión hacia arriba en dicho convertidor de frecuencia (1a; 1b) .

3. Un circuito oscilador local (2a; 2b) para la generación de señales de oscilador local (LO1-n) que comprende:

- una fuente de baja frecuencia (OXOR) para la generación de una señal de baja frecuencia (XOR) ;

- un bucle de PLL fijo (PLL1) que comprende una fuente fija de alta frecuencia (OXO1) , estando dispuesto dicho bucle de PLL fijo (PLL1) para recibir la señal (XOR) desde la fuente de baja frecuencia (OXOR) como entrada y estando dicha fuente fija de alta frecuencia (OXO1) enganchada en fase y frecuencia con la frecuencia de la señal recibida (fXOR) ;

- un primer (PLL2) y al menos un segundo (PLL3) bucles de PLL programables que comprenden un primer (OXO2) y un segundo (OXO3) osciladores de microondas sintetizados de forma independiente, respectivamente, estando dispuestos dichos primer (PLL2) y al menos el segundo (PLL3) bucles de PLL programables para recibir la señal (XOR) desde la fuente de baja frecuencia (OXOR) como entrada, y estando dichos osciladores sintetizados independientes (OXO2, OXO3) enganchados en fase y frecuencia a una frecuencia adecuada, y

- medios de mezcla (MLO1, MLO2) dispuestos para recibir las salidas (XO1, XO2, XO3) desde el bucle de PLL fijo (PLL1) , el primer bucle de PLL programable (PLL2) , y al menos el segundo bucle de PLL programable (PLL3) y mezclar la salida desde dicho bucle PLL fijo (PLL1) con las salidas desde al menos dos bucles de PLL programables (PLL2, PLL3) para generar al menos dos señales de oscilador local (LO1, LO2) .

4. El circuito oscilador local (2a, 2b) de acuerdo con la reivindicación 3, que comprende además la circuitería de conexión dispuesta para conectar dicho circuito de oscilador local (2a, 2b) a un convertidor de frecuencia (1a, 1b) y proporcionar una de dichas señales de oscilador local (LO1) como entrada a una primera etapa de conversión hacia abajo en dicho convertidor de frecuencia, y para proporcionar al menos la segunda señal de oscilador local (LO2) como entrada a una segunda etapa de conversión hacia arriba en dicho convertidor de frecuencia.

5. Un sistema repetidor basado en satélite que comprende un convertidor de frecuencia (1a, 1b) dispuesto para recibir una señal de frecuencia de radio del enlace ascendente (RF) , dicho convertidor de frecuencia (1a, 1b) comprende:

- un primer mezclador (M1) dispuesto para recibir la señal del enlace ascendente (RF) y una primera señal del oscilador local (LO1) como señales de entrada, y sacar una señal intermedia (MF) como la diferencia entre la señal del primer oscilador local (LO1) y la señal del enlace ascendente (RF) :

- al menos un segundo mezclador (M2) dispuesto para recibir la señal intermedia procesada (MF) y al menos una segunda señal de oscilador local (LO2) como señales de entrada, y sacar al menos una señal del enlace descendente (IF) como la diferencia entre al menos la segunda señal del oscilador local (LO2) y la señal intermedia (MF) , caracterizado porque dicho sistema repetidor comprende además un circuito oscilador local (2a, 2b) de acuerdo con la reivindicación 3 o 4 para generar dichas al menos dos señales de oscilador local (LO1, LO2) .