Duplexador frecuencial de masa reducida y poca ocupación de espacio.

Duplexador en frecuencia destinado a ser conectado a una antena (4) que comprende:

una vía de emisión (64; 102, 402) que tiene un primer puerto de entrada (42); una vía de recepción (66; 112; 406) que tiene un segundo puerto de salida (44); una vía de antena (68; 122; 418) que tiene un puerto de entrada y de salida (46); y una unión (50; 108; 410) de la vía de emisión (64; 102, 402), de la vía de recepción (66; 112; 406), y de la vía de antena (68; 122; 418), que tiene un primer terminal de entrada (56;126; 412), un segundo terminal de entrada (58; 128; 414), un tercer terminal de entrada (60;130; 416), y una zona local efectiva de unión (63;134; 420) unos terminales de entrada primero, segundo y tercero (56, 58, 60; 126, 128, 130; 412, 414, 416); estando la vía de emisión (66; 112; 406) delimitada entre el primer puerto de entrada (42) y la zona efectiva de unión (63;134; 420) pasando por el primer terminal de entrada (56, 126, 412), estando configurada para funcionar a una primera frecuencia f1 de emisión estando adaptada a la primera frecuencia f1 en una impedancia real característica R0 y para dejar pasar una primera potencia electromagnética predeterminada a la primera frecuencia f1, y comprendiendo conectados en serie desde el primer puerto de entrada un filtro de emisión (52) y un primer elemento de adaptación (61;104; 404); la vía de recepción (66; 112; 406) estando delimitada entre la zona efectiva de unión (63;134; 420) y el segundo puerto de salida (44) pasando por el segundo terminal de entrada (58; 128; 414), estando configurada para funcionar a una segunda frecuencia f2 de recepción estando adaptada a la impedancia característica R0, y comprendiendo conectados sucesivamente en serie desde la zona efectiva de unión (63;134; 420) un filtro de recepción (54) y un segundo elemento de adaptación (62;114; 408); estando la vía de antena (68; 122; 418) delimitada entre la zona efectiva de unión (63;134; 420) y el tercer puerto de entrada y de salida (46) pasando por el tercer terminal de entrada (60; 130; 416), estando configurado para funcionar a las frecuencias primera y segunda f1, f2 estando adaptado a la impedancia característica R0; y estando el filtro de emisión (52) configurado para dejar pasar la primera frecuencia f1 de emisión y rechazar la segunda frecuencia f2 de recepción; estando el filtro de recepción (54) configurado para dejar pasar la segunda frecuencia f2 de recepción y rechazar la primera frecuencia f1 de emisión a un nivel de rechazo rej1 con respecto a la segunda frecuencia f2; caracterizado por el hecho de que el filtro de emisión (52) está fabricado con una primera tecnología caracterizada por una primera resistencia de potencia máxima de entrada, y el filtro de recepción (54) está fabricado con una segunda tecnología caracterizada por una segunda resistencia de potencia máxima de entrada; el rechazo rej1 del filtro de recepción (54) a la primera frecuencia f1 se escoge de manera que, cuando el filtro de recepción (54) está adaptado a través del ajuste de la impedancia del segundo elemento de adaptación (62;114; 408) para presentar una impedancia sensiblemente real y máxima R a la primera frecuencia f1 en la zona efectiva de unión (63;134; 420), la relación entre la impedancia real máxima R y la resistencia característica R0 expresada en dB es superior a la diferencia expresada entre la primera resistencia en potencia máxima y la segunda resistencia en potencia máxima, estando las resistencias primera y segunda en potencia de entrada máxima expresadas en dBm.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E12164889.

Solicitante: CENTRE NATIONAL D'ETUDES SPATIALES.

Nacionalidad solicitante: Francia.

Dirección: 2, PLACE MAURICE QUENTIN 75001 PARIS FRANCIA.

Inventor/es: PERAGIN,ERIC.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • H01P1/213 SECCION H — ELECTRICIDAD.H01 ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS.H01P GUIAS DE ONDAS; RESONADORES, LINEAS, U OTROS DISPOSITIVOS DEL TIPO DE GUIA DE ONDAS (que funcionan con frecuencias ópticas G02B). › H01P 1/00 Dispositivos auxiliares (dispositivos de acoplamiento del tipo guía de ondas H01P 5/00). › que combinan o separan varias frecuencias diferentes (H01P 1/215 tiene prioridad).

PDF original: ES-2417340_T3.pdf

 

Duplexador frecuencial de masa reducida y poca ocupación de espacio.

Fragmento de la descripción:

Duplexador frecuencial de masa reducida y poca ocupación de espacio.

La presente invención se refiere a un duplexador frecuencial destinado a separar señales de emisión y de recepción comprendidas en una misma banda de frecuencia, por ejemplo la banda UHF, o comprendidas en dos bandas de frecuencias diferentes, por ejemplo las bandas VHF y UHF, y un procedimiento de fabricación de este duplexador.

Un equipamiento de emisión y de recepción de señales radioeléctricas, por ejemplo un transpondedor de mandos a distancia y de medidas a distancia de una sonda de Marte, puede ser desensibilizada o incluso dañada en caso de presencia de señales de elevado nivel en la antena de recepción.

Si la antena de recepción opera mutuamente con una antena de emisión en la misma banda de frecuencia, o en un ancho de banda que cubre a la vez la banda de emisión y la banda de recepción, un dispositivo debe permitir aislar y proteger el receptor.

En el caso de una transmisión que utiliza un acceso por duplexado frecuencial, es clásico recurrir a un duplexador frecuencial.

Para un duplexador que está concebido para funcionar en frecuencias de emisión y de recepción bien definidas, las frecuencias deben obviamente ser diferentes y suficientemente alejadas con la finalidad de obtener un rechazo suficiente de la señal de emisión y del ruido traido a la frecuencia de recepción.

Además, para un duplexador la noción de resistencia en potencia del duplexador es un parámetro importante a considerar.

En particular, la potencia residual observada en la vía de recepción en la entrada del filtro de recepción a la frecuencia de emisión debe ser compatible con un nivel máximo de potencia admisible por el filtro de recepción, llamado resistencia en potencia de entrada máxima.

El nivel máximo de potencia admisible para un filtro cualquiera fabricado con una tecnología predeterminada es igual a la potencia a partir de la cual los parámetros del filtro se modifican de manera temporal o definitiva. Ello puede llevar a la ruptura del filtro que se convierte de manera permanente en un circuito abierto o cerrado.

Es por ello que con respecto a esta exigencia de seguridad de funcionamiento, la tecnología del filtro de recepción es clásicamente idéntica en términos de resistencia de potencia a la del filtro de emisión.

La tecnología actual, utilizada para realizar los filtros de los duplexadores de los equipos de comunicación de radiofrecuencia implica así un dispositivo que puede ser pesado y voluminoso. En un equipamiento espacial, esto se puede traducir en tiempos de misión reducidos, en particular en micro- y nano- satélites desprovistos de propulsión.

El problema técnico es disminuir la masa y la ocupación de espacio del duplexador frecuencial.

A tal efecto la invención tiene por objeto un duplexador en frecuencia destinado a ser conectado a una antena que comprende:

una vía de emisión que tiene un primer puerto de entrada;

una vía de recepción que tiene un segundo puerto de salida;

una vía de antena que tiene un puerto de entrada y de salida; y

una unión de la vía de emisión, de la vía de recepción, y de la vía de antena, que tiene un primer terminal de entrada, un segundo terminal de entrada, un tercer terminal de entrada, y una zona local efectiva de unión de los terminales de entrada primero, segundo y tercero;

estando la vía de emisión delimitada entre el primer puerto de entrada y la zona efectiva de unión que pasa por el primer terminal de entrada, estando configurada para funcionar a una primera frecuencia f1 de emisión estando adaptada a la primera frecuencia f1 en una impedancia real característica R0 y para dejar pasar una primera potencia electromagnética predeterminada a la primera frecuencia f1, y comprendiendo conectados en serie desde el primer puerto de entrada un filtro de emisión y un primer elemento de adaptación;

estando la vía de recepción delimitada entre la zona efectiva de unión y el segundo puerto de salida pasando por el segundo terminal de entrada, estando configurada para funcionar a una segunda frecuencia f2 de recepción estando adaptada a la impedancia característica R0, y comprendiendo conectados sucesivamente en serie desde la zona efectiva de unión un filtro de recepción y un segundo elemento de adaptación;

estando la vía de antena delimitada entre la zona efectiva de unión y el tercer puerto de entrada y de salida pasando por el tercer terminal de entrada, estando configurada para funcionar a las frecuencias primera y segunda f1, f2 estando adaptada a la impedancia característica R0; y

estando el filtro de emisión configurado para dejar pasar la primera frecuencia f1 de emisión y rechazar la segunda frecuencia f2 de recepción;

estando el filtro de recepción configurado para dejar pasar la segunda frecuencia f2 de recepción y rechazar la primera frecuencia f1 de emisión a un nivel de rechazo rej1 con respecto a la segunda frecuencia f2;

caracterizado por el hecho de que el filtro de emisión está fabricado con una primera tecnología caracterizada por una primera resistencia de potencia máxima de entrada, y

el filtro de recepción está fabricado con una segunda tecnología caracterizada por una segunda resistencia de potencia máxima de entrada;

el rechazo rej1 del filtro de recepción a la primera frecuencia f1 se escoge de manera que, cuando el filtro de recepción está adaptado a través del ajuste de la impedancia del segundo elemento de adaptación para presentar una impedancia sensiblemente real y máxima R a la primera frecuencia f1 en la zona efectiva de unión, la relación entre la impedancia real máxima R y la resistencia característica R0 expresada en dB es superior a la diferencia expresada entre la primera resistencia en potencia máxima y la segunda resistencia en potencia máxima, estando las resistencias primera y segunda en potencia de entrada máxima expresadas en dBm.

Según unos modos particulares de realización, el duplexador frecuencial comprende una o varias de las características siguientes, tomadas aisladamente o en combinación:

- la diferencia entre la primera resistencia en potencia de entrada máxima y la segunda resistencia en potencia de entrada máxima es superior o igual a 10 dB, preferentemente a 20 dB;

- la primera tecnología del filtro de emisión es una tecnología de filtro comprendida en el conjunto de los filtros con cavidades cerámicas, filtros con cavidades de aire o vacío, filtros con cavidades refrigeradas por un dispositivo de refrigeración consumidor de energía, y la segunda tecnología del filtro de recepción es una de las tecnologías de filtros de entre los filtros SAW, los filtros con ondas de volumen BAW, los filtros LTCC, los filtros de cuarzo;

- el filtro de recepción está configurado para que la pérdida de inserción del filtro de recepción a la segunda frecuencia f2 sea inferior o igual a 2 dB, siendo el rechazo del filtro de recepción a la primera frecuencia inferior a un valor límite de una configuración del filtro de recepción para la cual la pérdida de inserción es igual a 2 dB;

- para un rechazo fijado rej1 del filtro de recepción a la primera frecuencia f1, la impedancia del segundo elemento de adaptación está configurada donde la impedancia de entrada de la vía de recepción en la zona efectiva de unión es sensiblemente real y máxima, y en el cual para una potencia de entrada del filtro de emisión fijada expresada en Vatios corresponde una tensión de salida U expresada en voltios del filtro de emisión a la primera frecuencia f1, una potencia activa de valor igual a la tensión de salida U del filtro de emisión al cuadrado multiplicada por la relación lineal entre la parte real R0 de la impedancia característica y la parte real R de la impedancia de entrada de la vía de recepción en la zona efectiva de unión a la primera frecuencia f1, es la potencia activa recibida a la entrada del filtro de recepción;

- la unión es una unión de banda ancha que comprende unas porciones primera, segunda y tercera de una línea coaxial de resistencia característica R0, reunidas entre sí en la zona de unión efectiva local y de longitudes predeterminadas, y la segunda porción de línea coaxial está conectada con el segundo elemento de adaptación, y el primer elemento de adaptación y el segundo elemento de adaptación son externos a la unión de banda ancha y están formados respectivamente por un primer tramo y por un segundo tramo de línea coaxial que tiene la resistencia característica R0, y una longitud L de la segunda porción de línea coaxial que forma el segundo elemento... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Duplexador en frecuencia destinado a ser conectado a una antena (4) que comprende: una vía de emisión (64; 102, 402) que tiene un primer puerto de entrada (42) ; una vía de recepción (66; 112; 406) que tiene un segundo puerto de salida (44) ; una vía de antena (68; 122; 418) que tiene un puerto de entrada y de salida (46) ; y una unión (50; 108; 410) de la vía de emisión (64; 102, 402) , de la vía de recepción (66; 112; 406) , y de la vía de antena (68; 122; 418) , que tiene un primer terminal de entrada (56;126; 412) , un segundo terminal de entrada (58; 128; 414) , un tercer terminal de entrada (60;130; 416) , y una zona local efectiva de unión (63;134; 420) unos terminales de entrada primero, segundo y tercero (56, 58, 60; 126, 128, 130; 412, 414, 416) ; estando la vía de emisión (66; 112; 406) delimitada entre el primer puerto de entrada (42) y la zona efectiva de unión (63;134; 420) pasando por el primer terminal de entrada (56, 126, 412) , estando configurada para funcionar a una primera frecuencia f1 de emisión estando adaptada a la primera frecuencia f1 en una impedancia real característica R0 y para dejar pasar una primera potencia electromagnética predeterminada a la primera frecuencia f1, y comprendiendo conectados en serie desde el primer puerto de entrada un filtro de emisión (52) y un primer elemento de adaptación (61;104; 404) ; la vía de recepción (66; 112; 406) estando delimitada entre la zona efectiva de unión (63;134; 420) y el segundo puerto de salida (44) pasando por el segundo terminal de entrada (58; 128; 414) , estando configurada para funcionar a una segunda frecuencia f2 de recepción estando adaptada a la impedancia característica R0, y comprendiendo conectados sucesivamente en serie desde la zona efectiva de unión (63;134; 420) un filtro de recepción (54) y un segundo elemento de adaptación (62;114; 408) ; estando la vía de antena (68; 122; 418) delimitada entre la zona efectiva de unión (63;134; 420) y el tercer puerto de entrada y de salida (46) pasando por el tercer terminal de entrada (60; 130; 416) , estando configurado para funcionar a las frecuencias primera y segunda f1, f2 estando adaptado a la impedancia característica R0; y estando el filtro de emisión (52) configurado para dejar pasar la primera frecuencia f1 de emisión y rechazar la segunda frecuencia f2 de recepción; estando el filtro de recepción (54) configurado para dejar pasar la segunda frecuencia f2 de recepción y rechazar la primera frecuencia f1 de emisión a un nivel de rechazo rej1 con respecto a la segunda frecuencia f2; caracterizado por el hecho de que el filtro de emisión (52) está fabricado con una primera tecnología caracterizada por una primera resistencia de potencia máxima de entrada, y el filtro de recepción (54) está fabricado con una segunda tecnología caracterizada por una segunda resistencia de potencia máxima de entrada; el rechazo rej1 del filtro de recepción (54) a la primera frecuencia f1 se escoge de manera que, cuando el filtro de recepción (54) está adaptado a través del ajuste de la impedancia del segundo elemento de adaptación (62;114; 408) para presentar una impedancia sensiblemente real y máxima R a la primera frecuencia f1 en la zona efectiva de unión (63;134; 420) , la relación entre la impedancia real máxima R y la resistencia característica R0 expresada en dB es superior a la diferencia expresada entre la primera resistencia en potencia máxima y la segunda resistencia en potencia máxima, estando las resistencias primera y segunda en potencia de entrada máxima expresadas en dBm.

2. Duplexador en frecuencia según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que la diferencia entre la primera resistencia en potencia de entrada máxima y la segunda resistencia en potencia de entrada máxima es superior o igual a 10 dB, preferentemente a 20 dB.

3. Duplexador en frecuencia según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizado por el hecho de que la primera tecnología del filtro de emisión (52) es una tecnología de filtro comprendida en el conjunto de los filtros con cavidades cerámicas, filtros con cavidades de aire o vacío, filtros con cavidades refrigeradas por un dispositivo de refrigeración consumidor de energía, y la segunda tecnología del filtro de recepción es una de las tecnologías de filtros de entre los filtros SAW, los filtros con ondas de volumen BAW, los filtros LTCC, los filtros de cuarzo.

4. Duplexador en frecuencia según cualquiera de las reivindicaciones1 a 3, caracterizado por el hecho de que el filtro de recepción (54) está configurado para que la pérdida de inserción del filtro de recepción a la segunda frecuencia f2 es inferior o igual a 2 dB, siendo el rechazo del filtro de recepción a la primera frecuencia inferior a un valor límite de una configuración del filtro de recepción para la cual la pérdida de inserción es igual a 2 dB.

5. Duplexador según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el cual para un rechazo fijado rej1 del filtro de recepción (54) a la primera frecuencia f1, la impedancia del segundo elemento de adaptación (62; 114; 408) está configurado donde la impedancia de entrada de la vía de recepción (66; 112; 406) en la zona efectiva de unión (63; 134; 420) es sensiblemente real y máxima, y en el cual para una potencia de entrada del filtro de emisión (52) fijada expresada en Vatios corresponde una tensión de salida U expresada en voltios del filtro de emisión (52) a la primera frecuencia, una potencia activa de valor igual a la tensión de salida U del filtro de emisión (52) al cuadrado multiplicada por la relación lineal entre la parte real R0 de la impedancia característica y la parte real R de la impedancia de entrada de la vía de recepción (66; 112; 406) en la zona efectiva de unión (63;134; 420) a la primera frecuencia f1, es la potencia activa recibida a la entrada del filtro de recepción (54) .

6. Duplexador en frecuencia según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el cual la unión (108) es una unión de banda ancha (108) que comprende unas porciones primera, segunda y tercera (106, 116, 124) de una línea coaxial de resistencia característica R0, reunidas entre sí en la zona de unión efectiva local (134) y de longitudes predeterminadas, y la segunda porción (116) de línea coaxial está conectada con el segundo elemento de adaptación (114) , y el primer elemento de adaptación (104) y el segundo elemento de adaptación (114) son externos a la unión de banda ancha (108) y están formados respectivamente por un primer tramo y por un segundo tramo de línea coaxial que tiene la resistencia característica R0, y una longitud L de la segunda porción de línea coaxial que

forma el segundo elemento de adaptación (114) es una longitud para la cual, estando el rechazo del filtro de recepción a la primera frecuencia f1 fijado, la impedancia de entrada R de la vía de recepción (112) en la zona efectiva de unión (134) es real y máxima.

7. Duplexador en frecuencia según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el cual la unión (410) comprende unas porciones primera, segunda y tercera (404, 408, 418) de una línea con cinta o micro-cinta de impedancia característica R0, reunidas entre sí en la zona efectiva local de unión (420) y de longitudes predeterminadas, y la segunda porción (408) de línea con cinta está conectada directamente con la entrada del filtro de recepción (54) y constituye el segundo elemento de adaptación, la primera porción (404) de línea con cinta está conectada directamente con la salida del filtro de emisión (52) y constituye el primer elemento de adaptación, y la longitud (L2) de la segunda porción (408) de línea con cinta o micro-cinta que forma el segundo elemento de adaptación es una longitud para la cual, estando el rechazo del filtro de recepción a la primera frecuencia f1 fijado, la impedancia de entrada R de la vía de recepción en la zona efectiva de unión es real y máxima.

8. Duplexador en frecuencia según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el cual las frecuencias f1 y f2 pertenecen a un mismo rango de frecuencias.

9. Equipamiento de radiocomunicación que comprende un emisor (6) configurado para emitir una señal electromagnética a una primera frecuencia f1 y a una potencia de emisión; un receptor (8) configurado para recibir una señal electromagnética a una segunda frecuencia f2; una antena radioeléctrica (4) configurada para emitir una señal radioeléctrica a la primera frecuencia f1 y recibir una señal radioeléctrica a la segunda frecuencia f2; un duplexador (10) definido según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, cuyo primer puerto de entrada (42) está conectado como salida al emisor (6) , cuyo segundo puerto de salida (44) está conectado como entrada al receptor (54) , y cuyo tercer puerto de entrada y salida (46) está conectado como entrada a la antena (4) ; en el cual la potencia electromagnética expresada en dBm y suministrada por el emisor (6) al duplexador (10) está comprendida entre Padm1 - Lem1 - 5 dB y Padm1 - Lem1 donde Padm1 es la resistencia en potencia de entrada, expresada en dBm, del filtro de emisión (52) del duplexador (10) , y Lem1 es la pérdida de inserción expresada en dB del filtro de emisión del duplexador.

10. Procedimiento de fabricación de un duplexador, que comprende: una primera etapa (504) de fabricación de un filtro de emisión con una primera tecnología, estando el filtro de emisión configurado para dejar pasar una primera frecuencia f1 predeterminada, para soportar una primera potencia de entrada máxima a la primera frecuencia f1 llamada primera resistencia en potencia de la primera tecnología, y ser adaptado a la primera frecuencia f1 a una impedancia característica real R0, una segunda etapa (506) de fabricación de un filtro de recepción con una segunda tecnología, estando el filtro de recepción configurado para dejar pasar una segunda frecuencia f2 predeterminada, para soportar una potencia de entrada máxima a la primera frecuencia f1 llamada segunda resistencia en potencia de la segunda tecnología, siendo la primera resistencia en potencia de la primera tecnología superior a la segunda resistencia en potencia de la segunda tecnología, y siendo la diferencia entre la primera resistencia en potencia de la primera tecnología y la segunda resistencia en potencia de la segunda tecnología superior o igual a 10 dB, estando el rechazo del filtro de recepción a la primera frecuencia f1 escogido de manera que cuando el filtro de recepción está conectado a una entrada de una unión de tres entradas que tiene una zona efectiva de unión y está adaptado por un elemento de adaptación a la primera frecuencia f1, externo al filtro de recepción y comprendido entre la zona efectiva de unión y la entrada del filtro de recepción, para que la impedancia de entrada R del filtro de recepción llevada a la zona efectiva de unión sea real y máxima, la relación entre la impedancia real máxima R y la resistencia característica R0 expresada en dB es superior a la diferencia entre la primera resistencia en potencia de entrada máxima y la segunda resistencia en potencia de entrada máxima, estando las resistencias primera y segunda en potencia máxima expresadas en dBm, una tercera etapa (508) de fabricación de una unión de tres entradas que tiene una zona local efectiva de unión, de un primer elemento de adaptación, y de un segundo elemento de adaptación, estando la impedancia del segundo elemento de adaptación a la primera frecuencia f1 escogida para que, estando el rechazo del filtro de recepción a la primera frecuencia f1 fijado en la etapa (506) , la impedancia de entrada R de la vía de recepción a la primera frecuencia f1 en la zona efectiva de unión es real y máxima, una cuarta etapa (510) de ensamblado del filtro de emisión, del filtro de recepción, de la unión, del primer elemento de adaptación y del segundo elemento de adaptación.

Hacia la fuente

CuarzoTLC – SAW – BAWCavidad cerámica Cavidad aire – vidrioCavidad con dispositivo de enfriamiento


 

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