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Die
Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zum Mischen von Signalen.
Insbesondere betrifft die Erfindung Mischer, Modulatoren und Demodulatoren.
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1 zeigt
einen bekannten Mischer 100. Ein lokales Oszillatorsignal
wird an den Anschluss 110 angelegt. Es sind zwei weitere
Anschlüsse
vorgesehen: ein RF-Anschluss 118 und
ein ZF-Anschluss 112. Der Schaltkreis kann eine Hochwandlung
oder Herunterwandlung der Frequenz durchführen. Im Fall der Hochwandlung
wird der ZF-Anschluss 112 als Niederfrequenzeingang und
der RF-Anschluss 118 als Hochfrequenzausgang verwendet.
Wenn der Eingang ein Basisbandsignal ist, wird der Hochwandlungsprozess
häufig
als „Modulation" bezeichnet und der
Mischer wird als „Modulator" bezeichnet. Im Fall
der Herunterwandlung wird der RF-Anschluss 118 als Hochfrequenzeingang
benutzt und der ZF-Anschluss 112 als Niederfrequenzausgang:
Wenn der Ausgang ein Basisbandsignal ist, wird dieser Vorgang häufig als „Demodulation" bezeichnet und der
Mischer als „Demodulator". Das lokale Oszillatorsignal
wird über
einen Transformator 114 in den Dioden 116 enthaltenden
Schaltkreis eingekoppelt. Die Wellenform des lokalen Oszillators
steuert das Schalten der Dioden 116 und „zerhackt" das Eingangssignal,
wodurch eine hochfrequente Komponente eingeführt wird, wenn der Eingang
niederfrequent ist (Hochwandlung), oder eine niederfrequente Komponente
eingeführt
wird, wenn der Eingang hochfrequent ist (Herunterwandlung). Um den
Eingang und Ausgang von Signalen der richtigen Frequenz zu erleichtern,
ist der ZF-Anschluss 112 mit den Dioden 116 über ein
Tiefpassfilter 122 (angedeutet durch eine Spule) verbunden
und der RF-Anschluss ist mit den Dioden 116 über ein
Hochpassfilter 120 (angedeutet durch einen Kondensator)
verbunden. Es kann mathematisch gezeigt werden, dass sich ein vollständig linearer
Zusammenhang sowohl zwischen der Amplitude als auch der Phase der
Eingangs- und der Ausgangssignale ergibt, wenn die Dioden als perfekte
Schalter arbeiten. Unvollkommenheiten bei diesem Schalten erzeugen üblicherweise
eine Nichtlinearität
sowohl in der Amplituden- als auch der Phasenübertragungscharakteristik des Mischers,
von denen jede wiederum in der Einführung zusätzlicher unerwünschter spektraler
Komponenten am Ausgang resultiert. Diese werden üblicherweise als Intermodulationsprodukte
bezeichnet.
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Mit
dem Mischer 100 aus 1 sind bestimmte
Probleme und Beschränkungen
verbunden.
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Als
erstes ist die Symmetrie der Signale, die vom Transformator 114 an
den Diodenkreis weitergegeben werden, nur bei niedrigen Trägerfrequenzen
gut und nimmt mit einer Zunahme der lokalen Oszillatorfrequenz ab.
Das liegt daran, dass der Anschluss 110 an eine unsymmetrische
Quelle angeschlossen ist, und an einer kapazitiven Kopplung zwischen
den Windungen des Transformators 114, was einen Signaldurchbruch auch
in Abwesenheit eines Stimulus an dem RF/ZF-Anschluss (112 und 118)
erzeugt.
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Zweitens
ist die Intermodulationsleistung nur bei niedrigen Trägerfrequenzen
gut und nimmt ebenso mit einer Zunahme der lokalen Oszillatorfrequenz
ab. Es tritt auch eine beachtliche Veränderlichkeit in der Modulationsleistung
mit der Frequenz in einer komplizierten und schwierig vorherzusagenden
Weise auf, und es ist bei hohen Frequenzen möglich, dass die Leistung des
Mischers bei einer relativ kleinen Änderung der Frequenz von gut
nach schlecht (oder umgekehrt) wechselt. Man nimmt an, dass diese
Leistungsänderung
aufgrund einer Wechselwirkung zwischen der Schaltfunktion der Dioden 116 und
der unvollkommenen Beschaffenheit des den LO symmetrierenden Transformators 114 auftritt.
Der Transformator 114 arbeitet nur bei Frequenzen korrekt,
bei denen die elektrische Länge
der Windungen kurz im Vergleich zu den Wellenlängen der beteiligten Signale,
in diesem Fall des lokalen Oszillatorsignals, ist. Allerdings erzeugt
die Schaltfunktion der Dioden eine Reihe von spektralen Komponenten
bei Harmonischen der lokalen Oszillatorfrequenz, und bei hohen lokalen
Oszillatorfrequenzen werden die Windungslängen des Transformators nicht
mehr kurz im Vergleich zu den Wellenlängen dieser Spektralkomponenten
sein.
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Idealerweise
werden diese Harmonischen durch den Transformator 114 an
den LO-Anschluss
reflektiert und werden schließlich
durch den Quellenwiderstand des lokalen Oszillators absorbiert.
In der Tat ist es üblich,
eine Widerstandsdämpfung
zwischen die LO-Quelle und den Mischer zu platzieren, um diese Absorption
zu unterstützen,
wenn lokale Oszillatoren mit schlecht geregelter Quellenimpedanz
verwendet werden. Wenn dies aufgrund von Beschränkungen des Transformators
nicht möglich
ist, werden die Harmonischen mit einer Amplitude und Phase, die
als Funktion der Frequenz veränderlich
sein können,
und auf eine Art und Weise, die die Schaltfunktion der Dioden 116 beeinträchtigen
kann, wieder zurück
zu den Dioden reflektiert.
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In
der Praxis arbeitet der Mischer 100 effektiv bis zu ungefähr 200 MHz.
Darüber
ergibt sich eine allmähliche
Verschlechterung der Symmetrie und der Intermodulationsleistung.
Oberhalb von etwa 1 GHz wird die Symmetrie schlecht und die Intermodulationsleistung
ist stark frequenzabhängig.
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Drittens
ist die Last, die der lokale Oszillator sieht, in hohem Maße unsymmetrisch
und stellt im Effekt einen Halbwellengleichrichter dar. Es muss
ein Vorspannungspfad für
den Gleichrichterstrom vorgesehen werden, da sonst die Dioden nicht
leiten können;
zusätzlich
kann es notwendig sein, diese Vorspannung anzupassen, um eine gute
Schaltfunktion der Dioden zu erhalten, wenn das Signalaustastverhältnis nahe
1 ist. Ohne diese Maßnahmen
wird ein übermäßiges Mischen
bei der zweiten und höheren
geradzahligen Harmonischen des lokalen Oszillatorsignals auftreten.
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Es
sind auch Mischer bekannt, wie etwa in der
EP 0917283 gezeigt, die als doppeltsymmetrische Mischer
mit zwei aktiven Symmetriergliedern, die quer über eine Vierfachringanordnung
aus Dioden verbunden sind, ausgeführt sind, so dass ein lokales
Oszillatorsignal, das über
ein Symmetrierglied angekoppelt wird, benutzt werden kann, ein Eingangssignal,
das über
das andere Symmetrierglied eingekoppelt wird, zu schalten, um ein
Ausgangssignal zu erzeugen.
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, Vorrichtungen und Verfahren zum Mischen
von Signalen vorzusehen, die zumindest einige der angeführten Nachteile
verbessern.
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Entsprechend
einem Aspekt stellt die Erfindung eine Signalmischvorrichtung umfassend
Anschlussmittel, Schaltmittel und Symmetriermittel bereit, in der
das Anschlussmittel umfasst einen Hochfrequenzsignalanschluss, der
durch ein Hochpassfilter mit einem Anschlusspunkt verbunden ist
und einen Niederfrequenzsignalanschluss, der über ein Tiefpassfilter mit
dem Anschlusspunkt verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das
Symmetriermittel über
das Schaltmittel mit dem Anschlusspunkt und mit der Erde verbunden
ist und aus einem Übertragungsleitungsabschnitt,
der mit einem Blindleitungsabschnitt verbunden ist, besteht, wobei das
Schaltmittel so ausgestaltet ist, dass, wenn an das Symmetriermittel
ein Steuersignal angelegt wird, das Schaltmittel abwechselnd das
Symmetriermittel mit Erde und mit dem Anschlusspunkt verbindet,
um an einem der Signalanschlüsse
ein Ausgangssignal zu erzeugen, das zu einem Eingangssignal an dem
anderen der Signalanschlüsse
in Beziehung steht.
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Entsprechend
einem anderen Aspekt stellt die Erfindung ebenso ein Verfahren zum
Signalmischen bereit, das eine Vorrichtung benutzt, die Anschlussmittel,
Schaltmittel und Symmetriermittel umfasst, und in der das Anschlussmittel
umfasst einen Hochfrequenzsignalanschluss, der über ein Hochpassfilter mit
einem Anschlusspunkt verbunden ist und einen Niederfrequenzsignalanschluss,
der über
ein Tiefpassfilter mit dem Anschlusspunkt verbunden ist, und wobei
das Symmetriermittel über
das Schaltmittel mit dem Anschlusspunkt und mit Erde verbunden ist
und aus einem Übertragungsleitungsabschnitt,
der mit einem Blindleitungsabschnitt verbunden ist, besteht, wobei
das Verfahren umfasst, ein Eingangssignal an einen der Signalanschlüsse anzulegen
und ein Steuersignal an das Symmetriermittel anzulegen, um das Schaltmittel
zu veranlassen, das Symmetriermittel abwechselnd mit Erde zu verbinden
und an dem anderen der Anschlüsse
ein Ausgangssignal zu erzeugen, das von dem Eingangssignal abhängt.
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Die
Erfindung kann zur Hochwandlung der Frequenz des Eingangssignals
benutzt werden, d.h. das Eingangssignal auf ein höherfrequentes
Signal aufzumodulieren. Alternativ kann die Erfindung dazu benutzt werden,
die Frequenz des Eingangssignals herunterzuwandeln.
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Die
wahlweise Verbindung des Symmetriermittels mit der Erde über das
Schaltmittel sorgt dafür,
dass das Symmetriermittel einen durchgehenden Pfad hat, über den
Gleichtaktströme
in das Symmetriermittel hinein und aus ihm heraus fließen können. Dies
erlaubt es dem Symmetriermittel, eine Gleichtaktimpedanz zu haben,
die teilweise induktiv sein kann, ohne die Beschaffenheit des diskontinuierlichen
Stromflusses zwischen dem Anschlussmittel und dem Schaltmittel zu
beeinträchtigen.
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Die
Verwendung des Symmetriermittels sorgt dafür, dass das Schaltmittel mit
einer symmetrischen Version des Steuersignals versorgt wird. Das
Symmetriermittel sorgt dafür,
dass parasitäre
Admittanzen gegen Erde symmetrischer werden, wodurch die Symmetrie
des symmetrierten Signals verbessert wird.
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Das
Symmetriermittel kann einen Übertragungsleitungsabschnitt
umfassen, der mit einem Blindleitungsabschnitt verbunden ist. Vorzugsweise
ist das Symmetriermittel ein Pausey-Stichsymmetrierglied. Das Pausey-Stichsymmetrierglied
kann ein Stück
koaxialen Wellenleiter umfassen, wobei ein Ende des axialen Leiters
an einen zylindrischen Leiter angeschlossen ist, der im wesentlichen
denselben Durchmesser hat wie der Außenleiter des koaxialen Weilenleiterstücks. Das
Steuersignal wird am anderen Ende des axialen Leiters eingespeist.
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In
einer anderen Ausbildungsform wird eine Ausführung des Symmetriermittels
als Streifenleiter verwendet. Das Übertragungsleitungsstück des Symmetriermittels
umfasst eine Schichtstruktur aus drei Leitern, wobei das Steuersignal
an den mittleren Leiter angeschlossen wird. Der Blindleitungsabschnitt
des Symmetriermittels umfasst einen Abschnitt der Übertragungsleitung,
bei dem der mittlere Leiter weggelassen wird. Die zwei Lagen des
Blindabschnitts sind miteinander und mit dem mittleren Leiter des Übertragungsleitungsabschnitts
verbunden. Durchkontaktierungen verbinden die äußeren Leiter sowohl des Übertragungsleitungsabschnitts
als auch des Blindabschnitts.
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Vorzugsweise
haben die äußeren Oberflächen des Übertragungsleitungs-
und des Blindabschnitts des Symmetriermittels einen verteilten Widerstand
gegenüber
Erde. Der verteilte Widerstand kann entlang jeden Abschnitts abnehmen,
wenn man sich von der Verbindung zwischen den Abschnitten entfernt.
Der verteilte Widerstand kann hergestellt sein durch einen widerstandsbehafteten
Film mit variierendem Widerstand oder durch verteilte diskrete Widerstände, die
in Abständen
entlang der Außenseiten
der Abschnitte angebracht sind. Die diskreten Widerstände können regelmäßig oder
unregelmäßig beabstandet
sein. Der verteilte Widerstand hilft dabei, unerwünschte Reflexionen
des Steuersignals im Symmetrierglied im Griff zu halten.
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Das
Schaltmittel kann eine Diodenanordnung sein. Diese Diodenanordnung
kann dergestalt sein, dass sie auf die Wellenform des Steuersignals
reagiert, um das Symmetriermittel abwechselnd an das Anschlussmittel
und an Erde zu schalten. Das Ausgangssignal kann durch die Zerhackeraktion
der abwechselnden Verbindung des Symmetriermittels mit dem Anschlussmittel
und der Erde durch die Dioden erzeugt werden.
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Lediglich
als Beispiel werden bestimmte Ausbildungsformen der Erfindung nun
mit Bezug auf die entsprechenden Figuren beschrieben, in denen:
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1 einen
Mischer gemäß dem Stand
der Technik darstellt;
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2 einen
Modulator mit einem Symmetrierglied darstellt;
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3 einige
beispielhafte Wellenformen für
den Modulator aus 2 darstellt;
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4 einen
Reflexionskoeffizienten des Symmetrierglieds aus 2 darstellt;
und
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5 ein alternatives Symmetrierglied darstellt,
das im Modulator aus 2 verwendet werden kann.
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Der
Modulator 200 aus 2 umfasst
ein Pausey-Stichsymmetrierglied 210, das über einen
Diodenschaltstromkreis 212 mit einem Eingangsanschluss 214 verbunden
ist. Der Eingangsanschluss 214 umfasst einen ZF-Anschluss 216 und
einen RF-Anschluss 218, die mit dem Schaltstromkreis 212 durch
ein Tiefpassfilter 220 bzw. ein Hochpassfilter 222 verbunden
sind. Ein Zwischenfrequenz (ZF)-Eingangssignal wird am Anschluss 216 zugeführt und
wird mit einem lokalen Oszillatorsignal (das dem Symmetrierglied
zugeführt
wird) gemischt, um ein Radiofrequenz (RF)-Signal zu erhalten, das über Filter 220 am
Anschluss 218 ausgegeben wird. Die Anschlüsse 216 und 218 können gemeinsam
als „Eingang" in den Modulator 200 betrachtet
werden.
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Das
Symmetrierglied 210 umfasst ein Stück Koaxialleitung 224 und
ein Stück
Blindleitung 226. Die Blindleitung 226 umfasst
einen Zylinder mit im Wesentlichen derselben Länge und Durchmesser wie die
Koaxialleitung 224. Die Blindleitung 226 kann
dadurch gebildet werden, dass man den Innenleiter aus einem Stück Koaxialkabel
entfernt und Lötmittel
verwendet, um das Ende, das mit der Koaxialleitung 224 verbunden
werden soll, zu verschließen.
Das lokale Oszillatorsignal wird am freien Ende 228 des
Innenleiters der Koaxialleitung 224 zugeführt. Das
andere Ende 230 des Innenleiters ist mit der Blindleitung 226 verbunden.
Der Zweck des Symmetrierglieds ist es, das lokale Oszillatorsignal
gegenüber
der Erde potentialfrei zu machen. Das bedeutet, dass das Symmetrierglied
dem Schaltstromkreis 212 zwei Signale mit gleicher Amplitude
und entgegengesetztem Vorzeichen zuführt, d.h. die zugeführten Signale
sind symmetrisch gegenüber
der elektrischen Erde.
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Physikalisch
beabstandete Widerstände
(z.B. 232) sind zwischen dem Außenleiter 234 des
Koaxialleiters 224 und Erde angeschlossen, und auch zwischen
Blindleitung 226 und Erde. Auch die Enden der Koaxialleitung 224 und
der Blindleitung 226, die von ihrem Verbindungspunkt entfernt
sind, sind geerdet. Der Zweck dieser Widerstände wird später erklärt werden.
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Der
Diodenschaltstromkreis 212 umfasst einen Ring aus vier
Dioden 236, 238, 240 und 242.
Der Schaltstromkreis 212 ist an einem Knoten zwischen den
Dioden 240 und 242 mit der Erde verbunden. Der
Eingang 214 ist mit dem Schaltstromkreis an einem Knoten
zwischen den Dioden 236 und 238 verbunden. Das der
Koaxialleitung 234 nächstliegende
Ende der Blindleitung 236 ist mit Knoten 244 im
Schaltstromkreis 212 verbunden, zwischen den Dioden 238 und 242.
Der Außenleiter 234 der
Koaxialleitung 224 ist an seinem der Blindleitung 226 nächstliegenden
Ende mit Knoten 246 im Schaltstromkreis 212 verbunden,
zwischen den Dioden 236 und 240.
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Der
Betrieb des Modulators 200 wird nun mit Bezug auf 3 beschrieben.
Die Kurve 300 ist ein Beispiel einer ZF-Wellenform, die
am ZF-Anschluss 216 zugeführt wird. Die Kurve 310 ist
ein Beispiel für
ein lokales Oszillatorsignal, das an den Innenleiter 228 des
Symmetrierglieds 210 angelegt wird. Das lokale Oszillatorsignal 310 wird
vom Symmetrierglied 210 an den Knoten 244 und 246 an
den Diodenschaltstromkreis 212 übertragen. Wenn das LO-Signal 310 den
Knoten 246 positiv macht, dann wird Knoten 244 negativ
und die Dioden 236 und 238 schalten durch (vorausgesetzt,
die Amplitude des LO-Signals ist groß genug), und Dioden 240 und 242 werden
gesperrt. Zu so einem Zeitpunkt verbindet der Schaltstromkreis 212 den
Eingang 214 mit dem Symmetrierglied.
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Wenn
das lokale Oszillatorsignal 310 so ist, dass Knoten 244 positiv
und Knoten 246 negativ ist, dann sind die Dioden 240 und 242 durchgeschaltet
(vorausgesetzt, dass die Amplitude des Signals 310 ausreichend ist),
und die Dioden 236 und 238 sind gesperrt. In so
einem Zeitpunkt wird der Eingang 214 vom Symmetrierglied 210 abgetrennt
und das Symmetrierglied wird mit der Erde verbunden.
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Aus
der Sicht des Eingangsanschlusses 214 „zerhackt" der Schaltstromkreis 214 das
ZF-Signal wie in Kurve 312 gezeigt. Als Ergebnis wird durch
den Schaltvorgang eine Hochfrequenzkomponente in das Signal am Anschluss 214 eingeführt. Diese
Hochfrequenzkomponente, gezeigt als Kurve 314 in 3,
kann am RF-Anschluss 218 des „Eingangs"-Anschlusses 214 über den
Hochpassfilter 224 abgegriffen werden. Die Wellenform 314 stellt
das durch den ZF-Eingang 300 modulierte lokale Oszillatorsignal 310 dar.
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Die
Wirkung des Symmetrierglieds 210 ist es, das LO-Signal
gegenüber
Erde potentialfrei zu machen und gleichzeitig sicherzustellen, dass
die verbleibenden parasitären
Admittanzen gegenüber
Erde in hohem Maße
symmetrisch sind. Dies behandelt das Problem schlechter Symmetrierung.
Die Verbindung mit der Erde zwischen Dioden 240 und 242 hat
den Effekt, das Symmetrierglied 210 in abwechselnden Halbwellen
der Wellenform des lokalen Oszillators mit dem Eingangsanschluss 214 und
dann mit der Erde zu verbinden. Auch wenn dies keine direkte Verbindung
zwischen dem Eingang 214 und der Erde herstellt, (für Gleichtakt-RF-Ströme, die
im Falle eines Mischers am Eingang auftreten, oder am Ausgang im
Falle eines Modulators), erlaubt es dennoch, Strom vom Eingang 214 durch
eine Leerlaufaktion an die Erde zu übertragen. Wenn ein (Modulations-)Signal
mit relativ niedriger Frequenz am Anschluss 216 eingegeben
wird, dann ist es die Wirkung des Schaltstromkreises 212,
dieses Signal für
Halbwellen des lokalen Oszillatorsignals 310 mit dem Symmetrierglied
zu verbinden. Allerdings ist das Symmetrierglied bei niedrigen Frequenzen
im Wesentlichen ein Kurzschluss gegen Erde, so dass sich bei dieser
Frequenz keine Spannungskomponente am Symmetrierglied entwickeln
kann. Stattdessen fließt
niederfrequenter Strom durch das Symmetrierglied zur Erde. In den übrigen Halbwellen
des Signals 310 wird das Symmetrierglied 210 mit
der Erde verbunden, wobei während
dieser Zeit die Induktivität
des Symmetrierglieds diesen Stromfluss aufrechterhalten wird.
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Ein
weiterer Vorteil der zusätzlichen
Dioden 240 und 242 (im Vergleich mit dem Mischer 100)
ist es, dass die Last des lokalen Oszillators nun symmetrisch ist,
bestehend aus Paaren antiparalleler Dioden. Das beseitigt die Notwendigkeit
eines DC-Durchgangs im Symmetrierglied oder irgendeiner anderen
Vorspannung am lokalen Oszillatoreingang und entfernt den größten Teil
der Neigung zum Mischen in der zweiten Harmonischen.
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Die
parasitäre
Impedanz gegen Erde der Koaxialleitung 224 und der Blindleitung 226 ist
frequenzabhängig
und wird bei Vielfachen einer halben Wellenlänge niedrig, was eine ausreichende
Reflexion erzeugen könnte,
um die Schaltfunktion der Dioden zu beeinträchtigen. Im Zeitbereich können der
Außenleiter 234 der Koaxialleitung 224 und
die Blindleitung 226 als kurzgeschlossene Übertragungsleitungen
mit einer nominellen charakteristischen Impedanz, die durch ihre
Nähe zu
benachbarten elektrischen Erdungen, insbesondere der Grundplatte,
auf der Schaltkreis aufgebaut ist, bestimmt wird, betrachtet werden.
Der Kurzschluss wird die Weitenform des lokalen Oszillators invertieren
und reflektieren, wobei die Reflexion der ursprünglichen Wellenform mit einer
Zeitverschiebung überlagert
wird. Bei bestimmten Frequenzen werden die relativen Phasen des
lokalen Oszillatorsignals und seiner Reflexion derart sein, dass
destruktive Interferenz auftreten kann und so die Schaltfunktion
der Dioden beeinträchtigt
wird. Es könnten
Ferritmanschetten am Außenleiter 234 und an
der Blindleitung 226 angebracht werden, aber dies wird
den Fluss des Modulationsstroms behindern, wenn der Modulationsstrom
eine Bandbreite von mehreren MHz hat. Weiterhin könnten Ferritmanschetten
eine zwar geringe, aber signifikante Nichtlinearität einführen.
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Wie
in 2 gezeigt, können
die Reflexionen gehandhabt werden, indem Verluste in Form von Widerständen gegen
Erde (z.B. 232) hinzugefügt werden, die symmetrisch
am Außenleiter 234 und
an der Blindleitung 226 platziert sind. Die Widerstände können einen
gleichmäßigen Abstand,
aber ungleichmäßige Werte haben,
wobei die Werte im Allgemeinen am aktiven Ende (d.h. an der Verbindung
zwischen der Koaxialleitung 224 und der Blindleitung 226)
hoch sind und deren Werte an den geerdeten Enden niedriger sind.
Als Beispiel werden in der folgenden Tabelle für Fälle von zwei bis sechs Widerständen (wobei
R1 der Widerstand ist, der dem geerdeten Ende jedes Teils des Symmetrierglieds
am nächsten
ist) die Widerstandswerte gezeigt, die im schlimmsten Falle eine
Reflexion von –20
dB mit gleichwelligem Verhalten ergeben.
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Die
gezeigten Widerstandswerte sind auf die Übertragungsleitungsimpedanz,
die durch den Außenleiter 234 der
Koaxialleitung 224 gegen Erde gebildet wird, normiert.
Die Tabelle zeigt die erhaltene normierte Bandbreite, zentriert
um eine Frequenz FC, bei der der Abstand
der Widerstände
einem Viertel der Wellenlänge des
lokalen Oszillatorsignals entspricht. In 4 ist die
normierte Bandbreite der Wert von FU/FL zentriert um FC.
N Widerstände
pro Abschnitt des Symmetrierglieds erzeugen N Nullstellen im Reflexionskoeffizienten.
Es ist anzumerken, dass das Hinzufügen von mehr Widerständen die
Bandbreite, über
die die Reflexion kontrolliert wird, erhöht, aber dass die Reflexion
immer auf 0 dB bei 2 FC ansteigt. FL und FU sind die
Stellen, an denen der Reflexionskoeffizient über –20 dB ansteigt.
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In
der Theorie könnte
die Anzahl der Widerstände
pro Abschnitt des Symmetrierglieds ins Unendliche erhöht werden,
um die Bandbreite unbegrenzt zu erhöhen. Die diskreten Widerstände könnten dann
als durchgehender widerstandsbehafteter Film gegenüber der
Erde auf dem Außenleiter 234 und
in einer gleichen Weise auf der Blindleitung 226 ausgeführt werden.
In einer anderen Variante, die wiederum diskrete Widerstände verwendet,
könnten
die Widerstände
mit ungleichem oder irrationalem Abstand geordnet werden. Dies würde verhindern,
dass eine Frequenz (2 FC in 4)
existiert, bei der alle Widerstände
auf Spannungsknoten fallen (entsprechend einer halben Wellenlänge zwischen
Widerständen).
Die resultierende Kontrolle des Reflexionskoeffizienten ist schlechter
und in ihrer Art nicht gleichwellig, aber erstreckt sich bei einer
gegebenen Anzahl von Widerständen über einen
viel breiteren Frequenzbereich.
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5 stellt ein alternatives Streifenleiter-Symmetrierglied 500 dar,
das im Modulator aus 2 verwendet werden kann. Das
Symmetrierglied 500 umfasst einen Übertragungsleitungsabschnitt 510 und
einen Blindabschnitt 512, die beide von einer Grundplatte 514 umgeben
und an ihren äußeren Enden
mit dieser verbunden sind. Das Symmetrierglied 500 umfasst
eine Schichtstruktur aus drei Leitern 516, 518 und 520.
Der mittlere Leiter 518 ist in einer dielektrischen Schicht 522 angebracht,
die ihn in einem Abstand von den äußeren Leitern 516, 520 hält. 5b ist
ein Schnitt entlang der Linie A-A in 5a. Sie
zeigt die schichtartige Struktur des Symmetrierglieds 500.
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Der
mittlere Leiter 518 erstreckt sich im Wesentlichen nur
durch den Übertragungsleitungsabschnitt 510.
Das lokale Oszillatorsignal wird am freien Ende 524 des
mittleren Leiters aufgebracht, und das andere Ende ist am freien
Ende des Blindstücks 512 mit
Hilfe von metallbeschichteten Bohrungen 526 mit den äußeren Leitern 516 und 520 verbunden.
Wie aus 5b ersichtlich ist, sind die äußeren Leiter 516 und 520 durch Durchkontaktierungen
(z.B. 528 in 5b – es handelt sich um metallbeschichtete
Löcher)
verbunden, die entlang beider Längskanten
sowohl des Übertragungsleitungsabschnitts 510 als
auch des Blindabschnitts 512 vorgesehen sind.
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Das
Symmetrierglied 500 arbeitet in analoger Weise wie Symmetrierglied 210 und
kann ähnlich
mit einem über
den Übertragungsleitungsabschnitt 510 und
den Blindabschnitt 512 verteilten Verlust gegen Erde versehen
werden. Das Streifenleiter-Symmetrierglied 500 ist insbesondere
für Hochfrequenzanwendungen geeignet.
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Es
ist ebenso ersichtlich, dass die Ausbildungsform auch zum frequenzmäßigen Herunterwandeln oder
zur Demodulation verwendet werden kann. In so einer Anwendung wird
ein Signal relativ hoher Frequenz am Anschluss 218 des
Eingangs 214 angelegt, und ein Signal relativ niedrigerer
Frequenz wird am Anschluss 216 abgegriffen.