DE69116629T2

DE69116629T2 - Vorrichtung zur Vergrösserung des Signal-/Rauschverhältnisses von magnetostatischen Wellen und FM- oder PM-Empfangsgerät, das diese Vorrichtung benutzt

Info

Publication number: DE69116629T2
Application number: DE69116629T
Authority: DE
Inventors: Toshihiro Nomoto
Original assignee: Japan Broadcasting Corp
Current assignee: Japan Broadcasting Corp
Priority date: 1990-09-14
Filing date: 1991-09-12
Publication date: 1996-05-30
Anticipated expiration: 2011-09-13
Also published as: CN1060752A; EP0475408B1; US5307516A; CN1027850C; EP0475408A1; KR100191906B1; DE69116629D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Empfängergerät für ein FM-Signal oder PM-Signal, wobei das Gerät ein C/N-Verhältnis (Träger/Rausch-Verhältnis) eines Eingangssignals in einem Mikrowellen-Frequenzbereich vor der Demodulation erhöhen kann, um ein S/N-Verhältnis (Rauschabstand) eines demodulierten Signals zu erhöhen, außerdem bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Einrichtung zur Erhöhung des Rauschabstandes (S/N) mittels magnetostatischer Wellen (MSW), die in dem Empfängergerät verwendet werden kann, um das C/N zu erhöhen, und insbesondere auf eine MSW-S/N-Erhöhungseinrichtung, die das C/N eines Mikrowellensignals, das in das Empfängergerät eingegeben wird, auf der Grundlage der frequenzselektiven Sättigungscharakteristiken der MSW erhöhen kann.

BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK

Um den Schwellenwert eines FM-Signals zu verbessern, ist das herkömmliche Empfängergerät für ein EM-Signal oder ein PM-Signal beispielsweise mit einem schmalbandigen Bandpaßfilter versehen, das in einen Übertragungsweg für ein Hochfrequenzsignal (HF-Signal) eingefügt ist und zur Verringerung einer äquivalenten Rauschbandbreite beiträgt. Alternativ verwendet das herkömmliche Empfängergerät zu diesem Zweck einen Rückkopplungsdemodulator, der eine Frequenzverriegelungsschleife (FLL) oder eine Phasenverriegelungsschleife (PLL) verwendet.
Falls das von dem FM-Signal-Empfängergerät empfangene Signal ein gleichmäßiges Rauschspektrum besitzt, kann die Beziehung zwischen einem C/N des empfangenen Signals und einem S/N des demodulierten Signals dann, wenn das Signal eine Sinuswelle ist, folgendermaßen dargestellt werden:
wobei C eine Leistung W des Eingangs-HF-Signals ist, n&sub0; eine das Signal enthaltende Rauschverteilung (W/Hz) ist, Δf eine maximale Frequenzabweichung (Hzp-p) ist, f eine Bandbreite eines demodulierten Signals (Hz) ist, und B eine Übertragungsbandbreite des HF-Signals ist.
Δf, fm und B hängen von der Art der Modulation des FM- Signals in einem Sendegerät ab. Falls n&sub0; in bezug auf die Frequenz gleichmäßig ist, ist der S/N des demodulierten Signals unabhängig von der Übertragungsbandbreite B des HF-Signals gut proportional zu einem Verhältnis von C zu n&sub0;, wie in Gleichung (1) gezeigt ist. Selbst wenn daher der Rückkopplungsdemodulator im Empfängergerät verwendet wird, kann eine Erhöhung des S/N des demodulierten Signals nicht erzielt werden, wenn das C/N des empfangenen Signals höher als der IM-Schwellenwert ist, wobei die Erhöhung des S/N eine Erhöhung des C/N selbst erfordert.
Aus der US-A-3 875 537 ist ein Rauschreduzierungssystem bekannt, in dem linear bearbeitete und nichtlinear bearbeitete Signalkomponenten in einem Kompressor additiv kombiniert werden. Die nichtlineare Bearbeitung der einen Signalkomponente betrifft jedoch nur den Signalteil unterhalb eines Schwellenwerts, wo die Verstärkung bei fallendem Signalpegel abfällt. Auf der anderen Seite des Rauschreduzierungssystems ist ein Dehner vorgesehen, der zum Kompressor komplementär ist.
Die grundlegende Technik des Rauschreduzierungssystems besteht somit darin, das Signal in zwei Teile aufzuspalten, wovon jedes auf seinem eigenen Weg befördert wird. Ein erster Weg ist in der Weise begrenzt, daß Rauschsignale ungedämpft durchgelassen werden, während andere, nützliche Signale gedämpft werden. Der zweite Weg wird für sämtliche Signale einschließlich dem Rauschen und der Nutzsignale linear bearbeitet. Nach einem Phasenschieber für die Invertierung eines der Signale, die entweder vom ersten oder vom zweiten Weg abgeleitet werden, kombiniert der Kompressor additiv die Ausgänge der zwei Wege.
Ferner ist aus IEEE Transactions on Magnetics, Bd. MAG.- 16 Nr. 5, September 1980 bekannt, daß magnetostatische Wellen geeignet sind, um Rauschabstand-Erhöhungseinrichtungen zu erhalten.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Empfängergerät zu schaffen, das es ermöglicht, einen S/N eines demodulierten Signals durch Erhöhen eines C/N eines empfangenen Signals zu verbessern.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine S/N- Erhöhungseinrichtung mittels magnetostatischer Wellen zu schaffen, die in einem Empfängergerät verwendet wird und in ausreichendem Maß ermöglicht, auf der Grundlage der Tatsache, daß die Differenz zwischen einem Schwellenleistungspegel PL und einem Erhöhungsbegrenzungs-Leistungspegel PH der Erhöhungseinrichtung wegen einer steilen Änderung einer Eingangs-/Ausgangs-Kennlinie (E/A-Kennlinie) von PL nach PH sehr klein ist, ein C/N eines Eingangssignals selbst dann, wenn das Eingangssignal ein niedriges C/N besitzt, zu erhöhen.
Die Erfindung wird gemäß den beigefügten Ansprüchen ausgeführt.
Zur Lösung der Aufgabe enthält das Empfängergerät für ein FM-Signal oder ein PM-Signal gemäß der Erfindung eine S/N-Erhöhungseinrichtung mittels magnetostatischer Wellen, die vor einem Demodulator vorgesehen ist, um die Verteilung eines in einem Eingangssignal enthaltenen Rauschspektrums zu verändern, wobei die Erhöhungseinrichtung eine frequenzselektive Sättigungscharakteristik besitzt. Der Grund hierfür besteht darin, daß die Rauschverteilung n&sub0; des empfangenen HF-Signals in bezug auf eine gewünschte Wellensignalleistung durch Verwenden der frequenzselektiven Sättigungscharakteristik der Erhöhungseinrichtung, die im Mikrowellenfrequenzbereich verwendet wird, relativ geändert wird. Daraus ergibt sich in der Nähe des gewünschten Signals eine Reduzierung der Rauschleistung und eine Erhöhung des C/N, wodurch das S/N des demodulierten Signals verbessert wird.
Zur Lösung der weiteren Aufgabe verwendet die S/N-Erhöhungseinrichtung mittels magnetostatischer Wellen (MSW) einen ersten und einen Mikrowellen-MSW-Wandler mit frequenzselektiven Sättigungscharakteristiken und enthält einen an der Eingangsseite vorgesehen Teiler, um das Eingangssignal in ein Signal für einen ersten Weg und in ein Signal für einen zweiten Weg zu teilen, deren Leistungspegel verschieden sind, einen ersten MSW-Wandler, der in einem ersten Weg vorgesehen ist, um ein Signal mit relativ hohem Pegel zu verarbeiten, sowie einen zweiten MSW-Wandler, der in einem zweiten Weg vorgesehen ist und im wesentlichen die gleichen E/A-Kennlinien wie der erste Mikrowellen-MSW-Wandler besitzt, um das Signal mit relativ niedrigem Pegel zu verarbeiten, sowie eine Kombinationseinrichtung, die an der Ausgangsseite vorgesehen ist, um das Signal für den ersten Weg und das Signal für den zweiten Weg zu einem vorgegebenen Pegel zu kombinieren.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die Fig. 1A, 1B und 1C sind Blockschaltbilder, die Empfängergeräte gemäß einer ersten, einer zweiten bzw. einer dritten Ausführungsform der Erfindung zeigen;
Fig. 2 ist eine Ansicht, die eine Struktur einer Ausführungsform einer herkömmlichen MSW-S/N-Erhöhungseinrichtung zeigt, die in dem Empfängergerät gemäß der Erfindung verwendet wird;
Fig. 3 ist eine graphische Darstellung, die eine Eingangs-/Ausgangskennlinie der herkömmlichen MSW-S/N-Erhöhungseinrichtung zeigt;
die Fig. 4A und 4B sind Diagramme, die ein gewünschtes Signal, das Rauschen enthält, an einem Eingangs- bzw. einem Ausgangsanschluß der MSW-S/N-Erhöhungseinrichtung zeigen;
Fig. 5 ist eine Spektraldarstellung, die eine Nachlaufoperation der MSW-S/N-Erhöhungseinrichtung zeigt;
die Fig. 6A und 6B sind Darstellungen eines Eingangsspektrums bzw. eines Ausgangsspektrums, die auftreten, wenn ein Signal mit Seitenbändern in die MSW-S/N-Erhöhungseinrichtung eingegeben wird;
die Fig. 7A und 7B sind Blockschaltbilder, die Anordnungen gemäß einer ersten bzw. einer zweiten Ausführungsform der MSW-S/N-Erhöhungseinrichtung der vorliegenden Erfindung zeigen;
Fig. 8 ist eine Ansicht, die eine Struktur eines Mikrowellen-MSW-Wandlers zeigt, der in der MSW-S/N-Erhöhungseinrichtung gemäß der ersten bzw. der zweiten Ausführungsform verwendet wird;
Fig. 9 ist eine graphische Darstellung, die eine Eingangs-/Ausgangskennlinie des Mikrowellen-MSW-Wandlers zeigt;
Fig. 10 ist eine graphische Darstellung, die eine Eingangs-/Ausgangskennlinie der MSW-S/N-Erhöhungseinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt; und
die Fig. 11A bis 11D sind Ansichten zur Erläuterung der Funktionsweise der MSW-S/N-Erhöhungseinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist vor einem FM-Demodulator beispielsweise in einem RS-(Rundfunksatellit)- Empfängergerät eine S/N-Erhöhungseinrichtung mittels magnetostatischer Wellen (MSW) eingefügt, um ein Träger/Rausch-Verhältnis (C/N) zu erhöhen, um dadurch einen Rauschabstand (S/N) eines demodulierten Signals zu verbessern.
In folgenden werden die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im einzelnen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1A ist ein Blockschaltbild, das ein Prinzip des Empfängergeräts 1 zeigt, das in einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten ist. Ein Hochfrequenz-Eingangssignal (HF-Eingangssignal) 2 in einem Mikrowellenfrequenzbereich wird in eine MSW-S/N-Erhöhungseinrichtung 10 eingegeben, die in einer C/N-Erhöhungseinheit 3 enthalten ist. Die MSW-S/N-Erhöhungseinrichtung 10 liefert ein Signal 4 mit einem erhöhten C/N an einen FM-Demodulator 40. Der Demodulator 40 liefert ein demoduliertes Signal 6 mit einem verbesserten S/N. Der Demodulator 40 kann jeglichen Demodulationstyp verwenden.
Die in Fig. 1A gezeigte erste Ausführungsform verwendet eine MSW-S/N-Erhöhungseinrichtung, sie kann jedoch auch zwei oder mehr Erhöhungseinrichtungen verwenden. Wie in Fig. 1B gezeigt, können dann, wenn die Erhöhungseinrichtung 10-1 der C/N-Erhöhungseinrichtung 3 das C/N nicht ausreichend erhöht, andere MSW-S/N-Erhöhungseinrichtungen 10-2 bis 10-n mit demselben Betriebsfrequenzband wie die Erhöhungseinrichtung 10-1 mit dieser Erhöhungseinrichtung 10-1 in Kaskade geschaltet sein, wodurch das C/N deutlich erhöht wird. Bezüglich der in Fig. 1C gezeigten weiteren Anordnung sind zwei oder mehr Erhöhungseinrichtungen 10- 11 bis 10-1n, ..., und 10-m1 bis 10-mn für entsprechende Betriebsfrequenzbänder in Kaskade und parallel geschaltet. Im Ergebnis kann das Gesamtbetriebsfrequenzband im Vergleich zu einer einzigen Erhöhungseinrichtung m-mal verbreitert und kann das C/N n-mal erhöht werden. In dieser Anordnung wird das Eingangssignal 2 durch einen Eingangsmultiplexierer 5 in die zwei Züge von Erhöhungseinrichtungen, die den spezifizierten Frequenzbändern entsprechen, aufgeteilt. In jedem Zug von Erhöhungseinrichtungen wird das C/N des Signals erhöht. Dann werden die erhöhten Signale durch einen Ausgangsmultiplexierer 7 kombiniert. Daraus folgt, daß es möglich ist, das C/N in einem breiteren Frequenzband stärker zu erhöhen. Jede der in den Fig. 1B und 1C gezeigten Erhöhungseinrichtungen ist die gleiche wie die in Fig. 1A gezeigte Erhöhungseinrichtung.
Fig. 2 zeigt eine typische Struktur der herkömmlichen MSW-S/N-Erhöhungseinrichtung 10, die in der Ausführungsform von Fig. 1A verwendet wird. Die Erhöhungseinrichtung 10 besitzt die Struktur, bei der sich ein YIG-Film (Yttrium-Eisen-Granat-Film) 14, der auf einem GGG- Substrat (Gadolinium-Gallium-Granat-Substrat) aufgewachsen ist, auf einer Mikrostreifenleitung oder auf einer Schlitzleitung 13 befindet, die auf einem dielektrischen Substrat 17 ausgebildet ist, um das Eingangssignal in eine magnetostatische Welle im YIG-Film zu wandeln. Die Dicke des YIG-Films 14 beträgt z. B. einige 10 Mikrometer. Auf beiden Seiten des dielektrischen Substrats 17 befinden sich Absorber 18 für magnetostatische Wellen. Die Erhöhungseinrichtung 10 besitzt eine Eingangs/Ausgangskennlinie (E/A-Kennlinie), die in Fig. 3 gezeigt ist, sowie Eingangs- und Ausgangs-Spektralcharakteristiken, die in den Fig. 4A bzw. 4B gezeigt sind. In Fig. 3 bezeichnet eine Abszissenachse einen Eingangssignalpegel, der in dBm dargestellt ist, und eine Ordinatenachse einen relativen Ausgangssignalpegel, der in dB dargestellt ist. Eine Linie 124 stellt die lineare E/A-Kennlinie als Referenz dar. Eine Kurve 125 stellt die E/A-Kennlinie der Erhöhungseinrichtung dar. PL bezeichnet einen Schwellenpegel der Erhöhungseinrichtung, während PH einen Erhöhungsbegrenzungs-Leistungspegel bezeichnet.
Von einem Eingangsanschluß 11 wird ein Mikrowellensignal eingegeben, das sich in der Mikrostreifenleitung 13 zu einem Ausgangsanschluß 12 fortpflanzt. Während der Fortpflanzung wird das Eingangsmikrowellensignal in eine magnetostatische Welle proportional zum Eingangsleistungspegel der Mikrowelle gewandelt. Die magnetostatische Welle pflanzt sich im YIG-Film 14 fort und wird durch die Absorber 18 absorbiert. Folglich wird das Mikrowellensignal am Ausgangsanschluß 12 um die in die mikrostatische Welle gewandelte Energie gedämpft. Falls jedoch das Eingangsmikrowellensignal einen höheren Pegel als den in Fig. 9 gezeigten Schwellenleistungspegel Pth besitzt, ist die in die elektromagnetische Welle gewandelte Energie gesättigt, so daß die E/A-Kennlinie nichtlinear wird. Daraus folgt, daß die Dämpfung der Mikrowellenenergie reduziert wird, wodurch der größte Teil der Eingangsmikrowellenenergie erhöht wird und am Ausgangsanschluß 12 erscheint. Das heißt, das Sättigungsphänomen der magnetostatischen Welle bewirkt für eine Eingabe mit hoher Leistung einen kleinen Einfügungsverlust, jedoch für eine Eingabe mit niedriger Leistung einen großen Einfügungsverlust. Das Sättigungsphänomen bei der Wandlung der elektromagnetische Welle in die magnetostatische Welle ist frequenzselektiv. Falls daher zwei oder mehr Signale mit unterschiedlicher Frequenz in die Erhöhungseinrichtung 10 gleichzeitig eingegeben werden, ist der Einfügungsverlust durch jeden Signalleistungspegel bestimmt. Die Information über dieses Phänomen ist an den Literaturstellen "Broadband Microwave Signal-to-Noise Enhancer" von J.D. Adam, IEEE Trans., Bd. MAG-16, Nr. 5, S. 1168-1170 (1980), und "A Slot-Line MSW Signal-to-Noise in Enhancer" von J.D. Adam IEEE Trans., Bd. MAG-21, Nr. 5, S. 1794-1796 (1985) beschrieben.
Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, schafft die Erhöhungseinrichtung 10 für ein Signal mit hohem Pegel einen niedrigen Einfügungsverlust, jedoch für ein Signal mit niedrigem Pegel einen großen Einfügungsverlust. Folglich ist es durch Setzen des Pegeis eines gewünschten Signals auf den Pegel PH oder darüber oder durch Setzen des Pegels eines unerwünschten Signals oder eines Rauschens auf den Pegel PL oder darunter möglich, ein Verhältnis des gewünschten Signals zu dem im Ausgangssignal 4 enthaltenen Rauschen um den Pegel Le zu verbessern. Wie in den Fig. 4A und 4B gezeigt ist, ist jedoch die Dämpfung des Rauschens um so geringer, je näher das Rauschen beim Signal mit hohem Pegel liegt. Folglich dient die Erhöhungseinrichtung 10 strenggesprochen der Änderung der Rauschverteilung.
Falls die Erhöhungseinrichtung 10 dann, wenn ein Signal nicht FM-moduliert ist, die obengenannte Kennlinie besitzt und als Nachlauffilter verwendet werden kann, das eine momentane Frequenz des empfangenen FM-Signals festhält (siehe Fig. 5), kann die Rauschleistung reduziert werden. Wenn im Hinblick auf das Spektrum des IM-Signals das Signal, welches das in Fig. 6A gezeigte Spektrum besitzt, in die Erhöhungseinrichtung 10 eingegeben wird, ist es möglich, das C/N des in den Demodulator 40 eingegebenen Signals 4 zu verbessern.
Daher erscheint am Ausgangsanschluß das demodulierte Signal, das ein in Fig. 6B gezeigtes Spektrum besitzt, wodurch das S/N des demodulierten Signals verbessert wird.
Nun wird die Beschreibung auf die erste und auf die zweite Ausführungsform der im Empfängergerät der vorliegenden Erfindung verwendeten S/N-Erhöhungseinrichtung mittels magnetostatischer Wellen gerichtet.
Wie aus Fig. 3 hervorgeht, besitzt die obengenannte, magnetostatische Wellen (MSW) nutzende Vorrichtung, d. h. die MSW-S/N-Erhöhungseinrichtung 10 einen Schwellenleistungspegel PL von ungefähr -6 dBm und einen Erhöhungsbegrenzungs-Leistungspegel PH von ungefähr +15 dBm. Die E/A-Kennlinie verändert sich allmählich von PH nach PL. Im Ergebnis kann für ein sehr niedriges C/N-Signal eine ausreichende Erhöhung nicht erzielt werden. Um diesen Nachteil zu beseitigen, verwendet die erste Ausführungsform zwei Mikrowellen-MSW-Wandler mit übereinstimmenden E/A-Kennlinien. Einer der zwei Wandler ist auf einen Sättigungsbetrieb eingestellt, während der andere auf einem linearen Betrieb eingestellt ist, was bedeutet, daß die E/A-Kennlinie linear ist. Die Ausgänge dieser zwei Wandler werden mit entgegengesetzter Phase kombiniert.
Nun wird die Beschreibung auf die erste Ausführungsform der in dem Empfängergerät der vorliegenden Erfindung verwendeten MSW-Erhöhungseinrichtung 10 wie in den beigefügten Zeichnungen gezeigt gerichtet.
Fig. 7A ist ein Blockschaltbild, das eine Anordnung der ersten Ausführungsform der MSW-S/N-Erhöhungseinrichtung 10 zeigt. Auf demselben Substrat sind zwei Mikrowellen- MSW-Wandler 24 und 26 ausgebildet, so daß die Wandler unter beliebigen Umgebungsbedingungen die gleichen Charakteristiken besitzen. Die Struktur des Wandlers ist in Fig. 8 gezeigt. Dieser Wandler verwendet eine Folie aus einem YIG-Film 14, der auf dem GGG 15 aufgewachsen ist, und zwei Mikrostreifenleitungen 13-1 und 13-2, die auf einem dielektrischen Substrat 17 vorgesehen sind. Eine Seite der Mikrostreifenleitungen 13-1 und 13-2 ist mit der Masseebene 16 verbunden.
Eine Mikrowellensignal-Eingabe von einem Eingangsanschluß 11 in die Leitung 13-1 wird im Verhältnis zu der in Fig. 9 gezeigten E/A-Kennlinie des Wandlers in eine magnetostatische Welle gewandelt. Die gewandelte magnetostatische Welle pflanzt sich durch den YIG-Dünnfilm 14 zur Leitung 13-2 fort. Wenn sie die Leitung 13-2 erreicht, wird die magnetostatische Welle wieder in eine Mikrowelle gewandelt. Die gewandelte Mikrowelle wird vom Ausgangsanschluß 12 ausgegeben. Wie in Fig. 9 gezeigt, besitzt der Wandler die E/A-Kennlinie, die bis zu einem Schwellenleistungspegel Pth linear bleibt, jedoch oberhalb des Pegels Pth gesättigt ist. Der Schwellenwert Pth ist im wesentlichen durch die Eigenschaft von YIG bestimmt. Das Betriebsfrequenzband des Wandlers kann durch Ändern der Form der Mikrostreifenleitung oder durch Ändern der Intensität des Magnetfeldes eingestellt werden.
Nun wird die Beschreibung auf den Betrieb der MSW-S/N- Erhöhungseinrichtung gerichtet. Ein empfangenes Signal 2 wird wie in Fig. 11A gezeigt durch einen Teiler 22 wie etwa einen Richtungskoppler 32 in ein Signal für einen ersten Weg und ein Signal für einen zweiten Weg geteilt, die unterschiedliche Leistungspegel besitzen. Diese beiden Signale werden den Mikrowellen-MSW-Wandlern 24 bzw. 26 zugeführt. Das erste Signal ist ein Signal mit hohem Pegel, während das zweite Signal ein Signal mit niedrigem Pegel ist. Das erste Signal über den Wandler 24 enthält gewünschte Komponentensignale und unerwünschte Signale wie etwa Rauschen, die höher bzw. niedriger als der in Fig. 9 gezeigte Schwellenleistungspegel Pth sind. Das Rauschen wird vom Wandler 24 ohne Amplitudenbegrenzung ausgegeben. Andererseits wird jedes Komponentensignal aufgrund der frequenzselektiven Sättigung der MSW wie in Fig. 11B gezeigt mit einer Amplitudenbegrenzung ausgegeben. Sämtliche zurückgewandelten ersten Komponentensignale werden an eine Dämfpungseinrichtung 34 und an einen Richtungskoppler 38 in einer Kombinationseinrichtung 28 geliefert.
Andererseits werden sämtliche Komponentensignale des Signals für den zweiten Weg stets niedriger als der Pegel Pth gesetzt. Folglich wird das Signal für den zweiten Weg ohne Amplitudenbegrenzung ausgegeben, wie in Fig. 11C gezeigt ist. Das gewandelte/zurückgewandelte zweite Signal wird an einen Phasenschieber 36 in der Kombinationseinrichtung 28 geliefert.
Die Dämpfungseinrichtung 34 dient als Angleicheinrichtung für die Kompensation des Verlusts des Phasenschiebers 36. Der Phasenschieber 36 verschiebt die Phase des gewandelten/zurückgewandelten zweiten Signals um 180º, d. h., die Phasen der zwei Signale sind vor einem Richtungskoppler 38 zueinander entgegengesetzt. Der Richtungskoppler 38 kombiniert die zwei Wegesignale mit entgegengesetzter Phase und gleicher Amplitude für die Komponentensignale so, daß sie unterhalb von Pth liegen. Im Ergebnis wird das Ausgangssignal 4 erhalten, das in Fig. 11D gezeigt ist.
Fig. 10 zeigt eine gemessene E/A-Kennlinie der MSW-S/N- Erhöhungseinrichtung 10, die die zwei Mikrowellen-MSW- Wandler verwendet, wenn die Gerichtetheit der Richtungskoppler 32 und 38 -30 dB beträgt. Die in Fig. 10 gezeigten Linien 122 und 123 besitzen eine ähnliche Bedeutung wie jene, die in Fig. 3 gezeigt sind. Verglichen mit den beiden in den Fig. 10 und 3 gezeigten Kennlinien weist die in Fig. 2 gezeigte Erhöhungseinrichtung eine allmähliche Anderung der E/A-Kennlinie von PL nach PH auf, weil der Unterschied zwischen PL (-6 dBm) und PH (+15 dBm) groß ist (21 dB während die Erhöhungseinrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine steile Anderung der E/A-Kennlinie aufweist, weil die Differenz zwischen PL (-20 dBm) und PH (-14 dBm) klein ist (6 dB). Falls das Verhältnis des gewünschten Signals zum Rauschen 2 bis 3 dB beträgt, ist die Erhöhung der in Fig. 3 gezeigten Erhöhungseinrichtung auf ungefähr 5 dB begrenzt, während die Erhöhung der Erhöhungseinrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform 15 dB oder mehr betragen kann. Im Prinzip ist es möglich, eine größere Erhöhung zu erhalten. Im Vergleich zu den absoluten Leistungspegelwerten von PL und PL kann die Erhöhungseinrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform den Pegel PL um ungefähr 15 dB und den Pegel PH um ungefähr 30 dB absenken. Das bedeutet, daß die vorliegende Erhöhungseinrichtung den Betriebsleistungspegel des Eingangssignal um 15 dB oder mehr absenken kann.
Wenn bei der in Fig. 7A gezeigten Erhöhungseinrichtung die zwei Wandler 24 und 26 die gleichen Kennlinien besitzen, wie oben beschrieben worden ist, ist es selbst dann, wenn ein Gleichstrom-Magnetfeld oder eine Umgebungstemperatur geändert wird, möglich, den Einfluß der Änderung des Magnetfeldes oder der Temperatur nahezu vollständig zu kompensieren. Falls der Phasenschieber 36 verlustlos arbeitet, kann die Dämpfungseinrichtung 34 offensichtlich weggelassen werden. Der Phasenschieber 36 kann durch eine Verzögerungsleitung oder durch eine lange Übertragungsleitung ersetzt sein. Ferner wird in der vorangehenden Anordnung das Signal für den ersten Weg über den Wandler 24 durch eine Dämpfungseinrichtung 34 gedämpft und zum Koppier 38 geliefert. Alternativ kann im Weg für das zweite Signal anstelle der Dämpfungseinrichtung 34 ein Verstärker 37 vorgesehen sein.
Nun wird die Beschreibung unter Bezugnahme auf Fig. 7B auf die MSW-S/N-Erhöhungseinrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform gerichtet. Diese Ausführungsform schafft eine vereinfachte Schaltung für die Reduzierung der Kosten der MSW-S/N-Erhöhungseinrichtung. Der Unterschied der vorliegenden Erhöhungseinrichtung gegenüber der in Fig. 7A gezeigten Erhöhungseinrichtung besteht darin, daß der Wandler 26 und die Dämpfungseinrichtung 34 weggelassen sind. Aufgrund der Frequenzabhängigkeit der Verzögerung wird ein effektives Frequenzband der Erhöhungseinrichtung schmäler als das in Fig. 7 gezeigte Band. Die vorliegende Erhöhungseinrichtung kann jedoch das S/N äquivalent zur ersten Ausführungsform erhöhen.
Wie oben beschrieben, kann bei dem Empfängergerät der vorliegenden Erfindung durch die Verwendung der MSW-S/N- Erhöhungseinrichtung ein Rauschpegel in der Nähe einer momentanen Frequenz eines FM-Signals oder eines PM-Signals reduziert werden, außerdem kann das C/N des Signals, das in den FM- oder den PM-Demodulator eingegeben wird, erhöht werden. Im Ergebnis ist es möglich, daß Empfängergerät zu vereinfachen und die Kosten des Empfängergeräts zu senken. Zum Beispiel kann die Größe einer RS-Empfangsantenne reduziert werden.
Wenn das C/N des Eingangssignals niedrig ist, kann die C/N-Erhöhung durch die im Empfängergerät verwendete Erhöhungseinrichtung deutlicher als im Stand der Technik gesteigert werden, außerdem kann der Leistungspegel des Eingangssignals erheblich reduziert werden. Folglich kann das S/N eines demodulierten Signals für ein FM-Signal oder ein PM-Signal mit niedrigem C/N verbessert werden.
Falls die Erhöhungseinrichtung so beschaffen ist, daß sie zwei übereinstimmende Mikrowellen-MSW-Wandler besitzt, ist die Anordnung ferner vorteilhaft bei der Reduzierung des Einflusses einer Änderung von physikalischen Eigenschaften des YIG-Films und einer Änderung des äußeren Gleichstrom-Magnetfeldes auf die Erhöhungseinrichtung.
Nachdem die vorliegende Erfindung beschrieben worden ist, ist für den Fachmann auf einfache Weise verständlich, daß die vorliegende Erfindung nicht auf die obigen Ausführungsformen eingeschränkt ist und daß viele Veränderungen und Abwandlungen der Erfindung innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche vorgenommen werden können.

Claims

1. Einrichtung zur Erhöhung des Rauschabstandes (S/N) von magnetostatischen Wellen (MSW), mit

einer Einrichtung (22) zum Aufteilen eines Eingangsignals in ein Signal für einen ersten Weg und ein Signal für einen zweiten Weg, die unterschiedliche Leistungspegel besitzen, wobei das Signal für den ersten Weg wenigstens ein gewünschtes Signal, daß höher als ein Schwellenleistungspegel (Pth) ist, und eine Rauschkomponente enthält, die niedriger als der Schwellenleistungspegel (Pth) ist, und das Signal für den zweiten Weg sämtliche Komponentensignale enthält, bei denen daß Rauschen niedriger als der Schwellenleistungspegel (Pth) ist;

einer ersten Mikrowellen-MSW-Wandlereinrichtung (24), die den Schwellenleistungspegel (Pth) für die Wandlung des Signals für den ersten Weg in ein gewandeltes Signal für den ersten Weg besitzt, wobei das Rauschen des Signals für den ersten Weg in linearer Operation gewandelt wird und die gewünschten Komponentensignale in einer Sättigungsoperation gewandelt werden ;

einer zweiten Mikrowellen-MSW-Wandlereinrichtung (26), die den Schwellenleistungspegel (Pth) für die Wandlung des Signals für den zweiten Weg in ein gewandeltes Signal für den zweiten Weg besitzt, wobei sämtliche Komponentensignale für den zweiten Weg in linearer Operation gewandelt werden ;

einer Kombinationseinrichtung (28), die die gewandelten Signale für den ersten und für den zweiten Weg in zueinander entgegengesetzter Phase bei gleicher Amplitude der Komponentensignale unterhalb des Schwellenleistungspegels (Pth) kombiniert.

2. Empfängervorrichtung, mit:

einer C/N-Erhöhungseinrichtung (3), die wenigstens eine Einrichtung (10) zur Erhöhung des Rauschabstandes (S/N) für magnetostatische Wellen (MSW) nach Anspruch 1 enthält, um das C/N zu erhöhen und das Signal mit erhöhtem C/N auszugeben;

einer Demodulationseinrichtung (40) zum Demodulieren des Signals mit erhöhtem C/N.

3. Empfängervorrichtung nach Anspruch 2, bei der die C/N-Erhöhungseinrichtung (3) wenigstens einen Zweig enthält, der parallelgeschaltet ist, um das C/N unterschiedlicher Frequenzbänder zu erhöhen, wobei jeder Zweig wenigstens aus einer MSW-S/N-Erhöhungseinrichtung (10-11,...,10-1n;10-21,...,10-n;...) besteht, um das C/N des Frequenzbandes der ersten MSW-S/N-Erhöhungseinrichtung (10-11, 10-21,...) der Kaskade zu erhöhen.

4. MSW-S/N-Erhöhungseinrichtung nach Anspruch 1, bei der die Kombinationseinrichtung (28) eine Phasenschiebereinrichtung (36) für den zweiten Weg enthält, die eine Phase des gewandelten Signals für den zweiten Weg in eine entgegengesetzte Phase verschiebt.

5. MSW-S/N-Erhöhungseinrichtung nach Anspruch 4, bei der die Phasenschiebereinrichtung (36) für den zweiten Weg eine Verzögerungseinrichtung (36) für den zweiten Weg enthält, die das gewandelte Signal für den zweiten Weg verzögert.

6. MSW-S/N-Erhöhungseinrichtung nach Anspruch 1, bei der die Aufteilungseinrichtung (22) eine gerichtete Kopplungseinrichtung (32) enthält, die das Eingangssignal in das Signal für den ersten Weg und in das Signal für den zweiten Weg aufteilt.

7. MSW-S/N-Erhöhungseinrichtung nach Anspruch 1, bei der die Kombinationseinrichtung (28) eine gerichtete Kopplungseinrichtung (38) enthält, die das Signal für den ersten Weg und das Signal für den zweiten Weg kombiniert.