p200400377 filtro activo paso-banda para comunicaciones de

P200400377
FILTRO ACTIVO PASO-BANDA PARA
COMUNICACIONES DE BANDA ANCHA Y RADARES
Descripción
Un grupo de investigación de la Universidad Politécnica de Madrid ha desarrollado una tecnología que consiste
en una estructura filtrante activa paso-banda, susceptible de ser implementada en las bandas de radiofrecuencia,
microondas o milimétricas, de gran selectividad mediante el empleo de secciones de interferencia de señales
basadas en pares de tramos de línea de transmisión.
La estructura filtrante está constituida por la conexión en cascada de un filtro pasivo y una etapa de interferencia
activa. El filtro pasivo constituye una aproximación de bajo orden a la respuesta global, altamente selectiva, que
se desea conseguir, lo que significa que la banda de paso de la respuesta global vendrá básicamente definida
por la del filtro pasivo. La función de la etapa de interferencia es incrementar la selectividad del filtro pasivo
mediante la generación de interferencias destructivas en forma de ceros de transmisión fuera de la banda de
paso del filtro. De esta forma, resulta posible disminuir en gran medida la transición entre la banda de paso y la
banda atenuada y aumentar de ese modo el rechazo en la banda atenuada del filtro, obteniéndose, por tanto, una
respuesta filtrante altamente selectiva.
Diagrama de bloques conceptual del sistema.
Las prestaciones anteriores se consiguen mediante el empleo de novedosas secciones de interferencia
consistentes en pares de tramos de línea de transmisión. Dichas secciones generan múltiples ceros de
transmisión fuera de la banda de paso del filtro pasivo, manteniendo una interferencia totalmente constructiva
en dicha banda. Para ello, resulta necesario que la diferencia entre las longitudes de onda eléctricas de los tramos
de línea de transmisión que constituyen las secciones de interferencia sea múltiplo de 2π a la frecuencia central
de respuesta del filtro.
Foto del sistema.
Dentro de la etapa de interferencia es posible utilizar secciones de interferencia similares (misma diferencia
entre longitudes de onda eléctricas) o distintas, en función de las características concretas deseadas para la
respuesta filtrante global. Es decir, la diferencia entre las longitudes de onda de los tramos de línea para las
diversas secciones de interferencia es distinta. De igual forma, resulta necesario el empleo de etapas aisladoras
conectadas entre las distintas secciones de interferencia para garantizar una buena adaptación entre los distintos
elementos de la estructura filtrante, además de asegurar un comportamiento unilateral del filtro activo. Cuando
las etapas aisladoras se implementan con amplificadores de alta ganancia y gran aislamiento, se añade ganancia
a la respuesta global. Si las etapas aisladoras se realizan mediante circuladores, se garantiza el comportamiento
unilateral de la estructura filtrante completa con bajas pérdidas de transmisión.
La tecnología propuesta es especialmente adecuada para el diseño y desarrollo sencillo de estructuras filtrantes
activas con gran selectividad de banda ancha y estrecha, con alta ganancia y estabilidad incondicional.
Innovación/Ventajas
Hasta este momento nunca se habían empleado tramos de línea de transmisión para actuar como secciones de
interferencia de señal para la síntesis de respuestas filtrantes altamente selectivas. Dicha variante permite diseñar
y desarrollar estructuras filtrantes paso-banda de muy alta selectividad mediante principios de interacciones
de señales, todo ello de una forma totalmente novedosa y muy sencilla frente al resto de técnicas de diseño de
filtros activos. La principal ventaja de la sección de interferencia propuesta con respecto a las existentes consiste
en el gran número de ceros de transmisión fuera de banda que se pueden generar, lo que conduce a funciones
de transferencia globales con altos niveles de rechazo fuera de banda y abruptas transiciones entre la banda
de paso y la banda atenuada. Además, debe destacarse la simplicidad en el proceso de diseño de la estructura
filtrante propuesta y su flexibilidad para sintetizar cualquier tipo de respuesta filtrante paso-banda.
La topología de filtro activo paso-banda propuesta en esta invención es muy adecuada para el desarrollo
de subsistemas de radiofrecuencia de altas prestaciones dirigidos a las nuevas aplicaciones radar y de
comunicaciones inalámbricas de datos a alta velocidad:
· En el módulo receptor, para eliminar señales interferentes indeseadas y ruido fuera de banda.
· En el módulo transmisor, para suprimir posibles radiaciones espúreas que puedan interferir con otros
sistemas inalámbricos.
Además, la invención que se propone no requiere tecnologías muy sofisticadas para ser desarrollada. La estructura
filtrante puede ser realizada mediante tecnologías de muy bajo coste (p.e., tecnología híbrida), disponibles hoy
en día en la mayor parte de las compañías dedicadas a la producción de equipos de radiofrecuencia.
Situación de la propiedad intelectual
Patente española P200400377 concedida en 2006.
Inventor/es
José Ignacio Alonso Montes
Dpto. Señales, Sistemas y Radiocomunicaciones
ETSI Telecomunicación
ignacio@gmr.ssr.upm.es
Roberto Gómez García
Dpto. Señales, Sistemas y Radiocomunicaciones
ETSI Telecomunicación
Enlaces de interés
http://www.gmr.ssr.upm.es