RU2218663C2

RU2218663C2 - Transceiver station

Info

Publication number: RU2218663C2
Application number: RU2001132202/09A
Authority: RU
Inventors: Владимир Николаевич Денисенко (UA); Владимир Николаевич Денисенко; А.П. Пицык (RU); А.П. Пицык; Б.А. Левитан (RU); Б.А. Левитан
Original assignee: Открытое акционерное общество "Радиофизика"
Priority date: 2001-11-29
Filing date: 2001-11-29
Publication date: 2003-12-10

Abstract

FIELD: microwave engineering. SUBSTANCE: transceiver station has sending and receiving channels integrated into transmitting and receiving trunks, narrowband channel filters installed at output of sending channel and at input of receiving one, broadband filters, circulators, communication channels, antenna-feeder assembly, and transceiver antenna; input of antenna- feeder assembly is connected to output of power adder with communication channels connected to its input sides, each channel being connected to same quantity of transmitting (receiving) trunks; phase correctors are inserted between narrow-band channel filters and circulators integrating sending (receiving) channels into trunks. EFFECT: reduced variations in amplitude-frequency response of transceiver station. 1 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к микроволновой технике, например к многоканальным станциям беспроводных сотовых систем. The invention relates to microwave technology, for example, to multi-channel stations of wireless cellular systems.

Известна многоканальная станция передающая и/или приемная, например телевизионная (патент Украины 26888, МПК Н 04 Р 1/23, 1999 г.), в которой имеются передающие и/или приемные каналы, узкополосные канальные фильтры на выходе передающего и на входе приемного каналов, широкополосные фильтры, циркуляторы, каналы связи, антенно-фидерное устройство с поляризационным селектором на входе, приемопередающая антенна. Передающие и/или приемные каналы объединены в стволы с помощью узкополосных канальных фильтров и циркуляторов, а стволы присоединены к каналам связи с помощью широкополосных фильтров и циркуляторов, причем количество плеч циркуляторов от последнего передатчика или приемника в каком-либо стволе ко входу канала связи минимальное. Known multi-channel station transmitting and / or receiving, for example television (patent of Ukraine 26888, IPC Н 04 Р 1/23, 1999), in which there are transmitting and / or receiving channels, narrow-band channel filters at the output of the transmitting and at the input of the receiving channel , broadband filters, circulators, communication channels, antenna-feeder device with a polarizing input selector, transceiver antenna. The transmitting and / or receiving channels are combined into trunks using narrow-band channel filters and circulators, and the trunks are connected to communication channels using broadband filters and circulators, and the number of circulator arms from the last transmitter or receiver in any trunk to the input of the communication channel is minimal.

Эта многоканальная станция является прототипом предложенного технического решения. В станции объединено много передающих (приемных) каналов, т.е. на выход (вход) станции поступают групповые сигналы. This multi-channel station is a prototype of the proposed technical solution. The station combines many transmitting (receiving) channels, i.e. the output (input) of the station receives group signals.

Основной недостаток станции - большая неравномерность амплитудно-частотной характеристики (АЧХ), что приводит к большому перепаду уровней мощности между составляющими групповых сигналов. Это в конечном счете затрудняет их прием абонентами и сужает зону уверенного приема сигналов станции. The main disadvantage of the station is the large non-uniformity of the amplitude-frequency characteristic (AFC), which leads to a large difference in power levels between the components of group signals. This ultimately complicates their reception by subscribers and narrows the area of reliable reception of station signals.

Причинами большой неравномерности АЧХ являются:
во-первых, наличие поляризационного селектора на входе (выходе) каналов связи. Часть сигналов (первый пакет) передающих каналов излучается антенной в вертикальной поляризации, часть - в горизонтальной (второй пакет). Различие электродинамических характеристик трактов формирования этих сигналов приводит к различию амплитудных характеристик в каждом из сформированных пакетов.The reasons for the large frequency response are:
firstly, the presence of a polarization selector at the input (output) of communication channels. Some signals (the first packet) of the transmitting channels are emitted by the antenna in vertical polarization, and some in the horizontal (second packet). The difference in the electrodynamic characteristics of the paths for the formation of these signals leads to a difference in the amplitude characteristics in each of the generated packets.

Кроме того, как известно, электромагнитные волны, излучаемые антенной станцией, в вертикальной поляризации распространяются к приемникам абонентов с меньшими потерями и искажениями, чем в горизонтальной, что приводит к дополнительной неравномерности АЧХ передаваемых сигналов. In addition, as is known, electromagnetic waves emitted by an antenna station propagate in vertical polarization to subscriber receivers with less loss and distortion than in horizontal, which leads to additional non-uniformity of the frequency response of the transmitted signals.

Амплитуды сигналов, принимаемых станцией, из-за наличия на входе поляризационного селектора будут зависеть от азимутального положения источника сигнала относительно антенны станции. Возможны такие положения, при которых входной сигнал не будет приниматься приемными каналами станции, если приемные стволы включены в плечо поляризационного селектора, расположенного ортогонально вектору поляризации принимаемой волны. The amplitudes of the signals received by the station, due to the presence of a polarizing selector at the input, will depend on the azimuthal position of the signal source relative to the antenna of the station. Such positions are possible in which the input signal will not be received by the receiving channels of the station if the receiving trunks are included in the arm of a polarizing selector located orthogonal to the polarization vector of the received wave.

Во-вторых, неодинаковое количество передающих стволов в плечах поляризационного селектора приводит к разному значению уровней мощности группового сигнала в каждой поляризации, что увеличивает неравномерность АЧХ. Secondly, the unequal number of transmitting trunks in the arms of the polarization selector leads to a different value of the group signal power levels in each polarization, which increases the frequency response unevenness.

Третьим обстоятельством, приводящим к большой неравномерности АЧХ, является то, что узкополосные фильтры передающих (приемных) каналов подключаются непосредственно к плечам циркуляторов. The third circumstance leading to large frequency response unevenness is that the narrow-band filters of the transmitting (receiving) channels are connected directly to the arms of the circulators.

При этом плоскость короткого замыкания (за счет внеполосного отражения фильтра), которая создается в отрезке линии передачи между фильтром и циркулятором, зависит от настройки фильтра и точности изготовления конструкции циркулятора и волновода, т.е. может находиться в произвольном сечении волновода. Поэтому суммирование каналов происходит по случайному закону, в результате чего амплитуды сигналов на выходе стволов имеют большой разброс, а суммарная АЧХ - большую неравномерность. In this case, the plane of the short circuit (due to out-of-band reflection of the filter), which is created in the segment of the transmission line between the filter and the circulator, depends on the filter settings and the accuracy of the design of the circulator and the waveguide, i.e. may be in an arbitrary section of the waveguide. Therefore, the summation of the channels occurs according to a random law, as a result of which the amplitudes of the signals at the output of the trunks have a large spread, and the total frequency response is large uneven.

Целью изобретения ставится уменьшение неравномерности АЧХ приемопередающей станции. The aim of the invention is to reduce the uneven frequency response of a transceiver station.

Цель достигается тем, что в приемопередающей станции, содержащей передающие и приемные каналы, объединенные в передающие и приемные стволы, узкополосные канальные фильтры на выходах передающих и на входах приемных каналов, широкополосные фильтры, циркуляторы, каналы связи, антенно-фидерное устройство и приемопередающую антенну, согласно изобретению, вход антенно-фидерного устройства соединен с выходом сумматора мощности, ко входным плечам которого подключены каналы связи, каждый из которых соединен с одинаковым количеством передающих (приемных) стволов, а между узкополосными канальными фильтрами и циркуляторами, объединяющими передающие (приемные) каналы в стволы, включены фазовые корректоры. The goal is achieved by the fact that in a transceiver station containing transmitting and receiving channels combined into transmitting and receiving shafts, narrow-band channel filters at the outputs of the transmitting and at the inputs of the receiving channels, broadband filters, circulators, communication channels, an antenna-feeder device and a transceiver antenna, according to the invention, the input of the antenna-feeder device is connected to the output of the power adder, to the input shoulders of which communication channels are connected, each of which is connected to the same number of transmitting (Reception) trunks, between narrow band and channel filters and circulators uniting transmitting (receiving) channel in the trunks included phase correctors.

Применение сумматора мощности вместо поляризационного селектора позволяет передавать в эфир сигналы, поступающие из каналов связи, в одной поляризации, обусловленной ориентацией выходного волновода сумматора. Формирование этих сигналов происходит в электродинамических системах одинаковой конструкции, плечи сумматора практически индентичны, следовательно, групповые сигналы, поступающие в антенно-фидерный тракт, будут мало отличаться по амплитуде. Электромагнитные волны, распространяющиеся из антенны станции, на каждом азимутальном направлении будут иметь одинаковую поляризацию, значит, дополнительного искажения групп сигналов не будет. The use of a power adder instead of a polarization selector allows you to broadcast signals coming from communication channels in one polarization, due to the orientation of the output waveguide of the adder. The formation of these signals takes place in electrodynamic systems of the same design, the arms of the adder are almost identical, therefore, the group signals entering the antenna-feeder path will differ little in amplitude. Electromagnetic waves propagating from the station’s antenna will have the same polarization in each azimuthal direction, which means there will be no additional distortion of signal groups.

Одинаковое количество стволов, включенных в каждое плечо сумматора, выравнивает в суммарном сигнале амплитуды двух групп сигналов, поступающих во входные плечи сумматора, следовательно, улучшается общая АЧХ. The same number of trunks included in each arm of the adder equalizes in the total signal the amplitudes of two groups of signals entering the input arms of the adder, therefore, the overall frequency response improves.

Введение фазовых корректоров между узкополосными канальными фильтрами и циркуляторами позволяет обеспечить оптимальный режим отражения сигналов от каждого предыдущего передающего или приемного канала в сторону выхода из ствола, избежать дополнительных потерь при формировании группового сигнала в каждом стволе и, следовательно, уменьшить неравномерность АЧХ. The introduction of phase correctors between narrow-band channel filters and circulators allows us to ensure the optimal mode of reflection of signals from each previous transmitting or receiving channel towards the exit from the barrel, to avoid additional losses during the formation of a group signal in each barrel, and, therefore, reduce the frequency response unevenness.

Сущность изобретения поясняется фиг.1, где представлена схема построения станции приемопередающей, фиг.2, где представлена схема построения передающего ствола, фиг.3 - схема построения приемного ствола, фиг.4 - вариант построения частотной сетки станции. The invention is illustrated in figure 1, which shows a diagram of the construction of the station transceiver, figure 2, which shows the diagram of the construction of the transmitting barrel, figure 3 - diagram of the construction of the receiving trunk, figure 4 - option for constructing the frequency grid of the station.

Станция приемопередающая содержит передающие каналы 1 в составе передатчика ПРД 2, узкополосного канального фильтра передатчика 3, фазового корректора 4 и приемные каналы 5 в составе приемника ПРМ 6, узкополосного канального фильтра приемника 7, фазового корректора 8. Передающие и приемные каналы объдинены в передающие 9 и приемные 10 стволы с помощью циркуляторов. Стволы с помощью широкополосных фильтров 11 и циркуляторов 12 соединены с каналами связи 13. Антенно-фидерное устойство 14 соединено с приемопередающей антенной 15 и выходом сумматора мощности 16, ко входным плечам которого подключены каналы связи 13. The transceiver station contains transmitting channels 1 as part of the transmitting device 2, narrow-band channel filter transmitter 3, phase corrector 4 and receiving channels 5 as part of the receiver PFP 6, narrow-band channel filter receiver 7, phase corrector 8. The transmitting and receiving channels are combined into transmitting 9 and receiving 10 trunks using circulators. The trunks using broadband filters 11 and circulators 12 are connected to communication channels 13. Antenna-feeder device 14 is connected to a transceiver antenna 15 and the output of the power adder 16, to the input shoulders of which communication channels 13 are connected.

Передающий ствол 9, представленный на фигуре 2, содержит N передающих каналов, объединенных с помощью последовательно включенных циркуляторов 12. Между узкополосными канальными фильтрами передатчиков 3 и циркуляторами 12 включены фазовые корректоры 4. The transmitting barrel 9, shown in FIG. 2, contains N transmitting channels combined using series-connected circulators 12. Between the narrow-band channel filters of the transmitters 3 and the circulators 12, phase correctors 4 are included.

На фиг. 3 представлена схема приемного ствола 10, который содержит К приемных каналов, объединенных с помощью последовательно включенных циркуляторов 12. Между узкополосными канальными фильтрами приемников 7 и циркуляторами 12 включены фазовые корректоры 8. In FIG. 3 is a diagram of a receiving barrel 10, which contains K receiving channels combined using series-connected circulators 12. Between the narrow-band channel filters of the receivers 7 and the circulators 12, phase correctors 8 are included.

На фиг.4 представлен вариант построения частотной сетки станции. В данном варианте для построения многоканальной станции отведено 20 частот (f1... f20). Рабочая полоса каждого канала ограничена АЧХ (17) канального узкополосного фильтра. Приемные и передающие каналы объединены в стволы. Каждый приемный и передающий стволы содержит пять каналов, которые занимают частотные диапазоны в полосах ΔF1, ΔF2, ΔF3, ΔF4 (поз.18, 19, 20, 21). Стволы соединяются с каналами связи с помощью широкополосных фильтров, включенных между выходом ствола и циркулятором канала связи. Полосы пропускания широкополосных фильтров равны: для стволов, включенных в первый канал связи, ΔF1 и ΔF3, а для стволов, включенных во второй канал связи, ΔF2 и ΔF4 соответственно. Figure 4 presents the option of constructing a frequency grid of the station. In this embodiment, 20 frequencies are allocated for the construction of a multi-channel station (f1 ... f20). The working band of each channel is limited by the frequency response (17) of the channel narrow-band filter. The receiving and transmitting channels are combined into trunks. Each receiving and transmitting trunks contains five channels that occupy frequency ranges in the bands ΔF1, ΔF2, ΔF3, ΔF4 (pos. 18, 19, 20, 21). The trunks are connected to the communication channels using broadband filters connected between the barrel output and the communication channel circulator. The bandwidths of the broadband filters are equal: for trunks included in the first communication channel, ΔF1 and ΔF3, and for trunks included in the second communication channel, ΔF2 and ΔF4, respectively.

Станция приемопередающая работает следующим образом. На вход передатчика ПРД передающего канала поступает информационный сигнал на промежуточной частоте. В передатчике происходит усиление и преобразование сигнала в диапазон выходных частот, после чего сигнал через узкополосные канальные фильтры, фазовые корректоры и циркуляторы поступает на выход ствола, где установлен широкополосный фильтр. Фазовые корректоры регулируются таким образом, чтобы обеспечить оптимальное суммирование сигналов передающих каналов и формирование группового выходного канала с минимальной неравномерностью АЧХ. The transceiver station operates as follows. An input signal at an intermediate frequency is received at the transmitter input of the transmitting channel of the transmitting channel. In the transmitter, the signal is amplified and converted into a range of output frequencies, after which the signal is fed through the narrow-band channel filters, phase correctors, and circulators to the barrel output, where a broad-band filter is installed. Phase correctors are adjusted in such a way as to ensure optimal summation of the signals of the transmitting channels and the formation of a group output channel with minimal frequency response unevenness.

Полоса пропускания широкополосного фильтра обеспечивает прохождение сигналов всех каналов, входящих в состав ствола, на вход циркулятора канала связи и далее к приемепередающей антенне. Внеполосное заграждение широкополосного фильтра обеспечивает режим короткого замыкания для сигналов предыдущего передающего ствола, поэтому эти сигналы отражаются по направлению к антенне. Из каждого канала связи групповые сигналы, сформированные в стволах, поступают на входы сумматора мощности, где происходит их объединение в единый групповой сигнал, который поступает на выход антенны. Объединяемые сигналы формируются в симметричных электродинамических системах, поэтому дополнительной неравномерности АЧХ не возникает. The passband of the broadband filter ensures the passage of signals of all channels included in the barrel to the input of the communication channel circulator and further to the transmitting and receiving antenna. The out-of-band boom of the broadband filter provides a short circuit mode for the signals of the previous transmitting barrel, so these signals are reflected towards the antenna. From each communication channel, group signals formed in the trunks are fed to the inputs of the power adder, where they are combined into a single group signal, which is fed to the antenna output. The combined signals are formed in symmetric electrodynamic systems, therefore, additional frequency response unevenness does not occur.

Сигналы, принимаемые из эфира на вход антенны, через сумматор мощности, который для входных сигналов является делителем мощности, через плечо циркулятора канала связи и широкополосный фильтр поступают на вход приемного ствола, далее через циркулятор, фазовый корректор и узкополосный фильтр подаются на вход приемника. После усиления и преобразования сигналы на промежуточной частоте поступают из приемных каналов к аппаратуре последующей обработки. С помощью фазовых корректоров устанавливается оптимальный режим расфильтровки входного группового канала для обеспечения минимальной неравномерности АЧХ и наименьших потерь информационного сигнала. The signals received from the ether to the antenna input, through the power adder, which is a power divider for the input signals, are fed to the input of the receiver barrel through the channel circulator arm and to the input barrel input, and then fed to the receiver input through the circulator, phase corrector, and narrow-band filter. After amplification and conversion, the signals at the intermediate frequency come from the receiving channels to the subsequent processing equipment. Using phase correctors, the optimal filtering mode of the input group channel is established to ensure minimal frequency response unevenness and minimal information signal loss.

Таким образом, совокупность предложенных отличительных признаков позволяет получить положительный эффект - снижение неравномерности амплитудно-частотной характеристики приемопередающей станции, что в конечном счете приводит к расширению зоны уверенного приема сигналов, передаваемых станцией. Thus, the combination of the proposed distinguishing features allows you to get a positive effect - reducing the unevenness of the amplitude-frequency characteristics of the transceiver station, which ultimately leads to the expansion of the zone of reliable reception of signals transmitted by the station.

Claims

A transceiver station containing transmitting and receiving channels combined into transmitting and receiving shafts, narrow-band channel filters at the outputs of the transmitting and receiving channels, broadband filters, circulators, communication channels, an antenna-feeder device and a transceiver antenna, characterized in that the antenna input -feeder device is connected to the output of the power adder, to the input shoulders of which communication channels are connected, each of which is connected to the same number of transmitting and receiving trunks by th wideband filters connected between the output shaft and the circulator communication channel between a narrowband channel filters and circulators uniting transmitting and receiving channels in the trunks included phase correctors.