CN1156984C - 具有备份切换的双发射机电路 - Google Patents

Abstract

在多通道系统中信号的可靠传送通过如下方法实现，即把来自故障操作的发射机或不工作的发射机的信号输入传送到另一部继续发射另一个通道的发射机。通常至少两部发射机在工作，每部发射它自己的通道组。当一部发射机的输出不适合或不存在时一个传感器检测并使一个转换开关动作。开关的动作把来自于一个发射机的通道组增添到另一(或一个或多个)发射机，因而剩余的一个或多个发射机提供全部通道。

Description

具有备份切换的双发射机电路

本发明涉及多通道工作的发射机电路，具体地说涉及希望转换到一台备份发射机的电路。

为了防止直接税收损失和忠实订户或听众的损失，多数商业无线电和电视发射机包括某些设施，用于即使常规发射机发生故障也能继续广播。有时提供一部完整的备用发射机和调制器。然而，这样的安排是相当昂贵的，如此一个常用装置包括比主发射机功率小一半的备份发射机。天线连接和低电平信号输入必须从一部发射机改接到另一部上，备份发射机可能要求较长的预热时间以使稳定工作。这使自动切换难以实现，并造成不希望的较长时间的服务中断。

按照本发明，多通道发射机电路包括至少两部发射机，其中每部处于正常工作时发射一组信号，其约为总带宽的一半，加到一个电信装置如电缆、波导或天线上；当通道相同时，每部发射一半通道。万一其中一部发射机发生故障，它正在发射的那组或那个通道的信号被加到另一部发射机上，因此后者发射所有通道。最好每个通道发射的功率将大体上保持不变，虽然要避免失真增加这可能是不可能的或不实际的。另一方面，每个通道的功率电平可能被减小。

在正常工作时，一组通道可能占据频带的下一半，另一组占据上一半。另一个电路可能使用具有交错的通道的两组，其中每组被覆盖几乎整个相同的频带。

因为不需要天线连接的高电平转换开关，所以按照本发明的电路相对易于自动化，并且毋需预热时间。

在正常工作时，每当每部发射机工作在低于它的最大功率输出以便例如提高工作寿命或减小失真时，总是备份方式提供以每个通道相同的功率电平进行传送，因而服务区覆盖范围不会减小，这通道是切实可行的。当自适应功率控制被用于改变发射功率以调节服务区内信号传播的时变变化，以及希望发射机工作在正好在低于饱和时，这是特别适用的。

在服务区中信号衰落在一年期间起伏很大的情况下，从发射机工作成本考虑，可能希望系统如下工作，即当最小发射机功率就足够时，可能要关掉一部发射机或让一部发射机处于等待方式，并使用转换开关把所有通道转换到另一部发射机。对于该方式在其它情况下是行得通的场合，一个重要考虑将是启动、预热和稳定未被主动使用的发动机所需要时间，以便可以维持服务的高可靠性。

在一个优选实施例中，发射电路处理许多电视或频率高于10至12GHz，例如27.5和28.5GHz之间的1GHz频带的类似宽频带通道。对于每组120W输出功率，每个25FM通道的组的一个行波管提供足够的每个通道功率，以提供3英里半径的全向覆盖范围。在正常工作时，较低频率的管子发射在27.5至28.0GHz上的通道1-25，较高频率的管子发射在28.0至28.5Ghz上的通道26-50。

在另一个实施例中，每部发射机包括许多固态放大或混频/放大装置，它们连接到一个或类似的许多天线元件。在每个这样的装置通常对所发射的大量通道的一个小的频率组或各自通道提供功率的场合，在备用工作下每个装置则发射两个这样的组或通道。

在增加复杂性方面作出一些牺牲，同样的发明原理可以应用于希望具有两个以上放大器来处理各段频谱的场合，万一其中一个发生故障或性能恶化，这段可以均分给另一个，或者可以一个整体增加到由另一个发射的组内。

图1是按照本发明的蜂窝状发射电路的原理图；以及

图2是本发明使用的切换电路的原理图。

图1示意地说明的系统包括两个复杂信号源10和11，它们分别在调制器20和21中被调制和组合，以提供信号组22和23。每个信号组可能包括不同类型的通道、调制特性和专用的带宽，或者可以是一个单个宽频带通道；不一定要包含一个以上信号源10或11。事实上，所组合的组22和23可代表一个十分宽的频带的节目内容，它们因为发射机或接收机工艺技术的限制或某种其它原因，最好分两段由各自的发射机发射。

信号组22和23是主耦合器30和备用耦合器31的每个输入端。这些耦合器通常相同的，可能是简单的信号组合装置或有源装置如频率变换器。每个耦合器有两个输出，一个包含相应于组22的信号，另一个包含相应于组23的信号。四个输出是转换开关40的输入端，它们通道被自动地电动控制。转换开关有两个输出端，一个提供至发射机50的信号，另一个主发射机51。发射机50的输出馈至天线52，发射机51的输出馈至天线53。当然，凡工艺技术上可行的场合，两个发射机的输出可以馈至一个天线，只要一部发射机的故障不会由于天线或其馈线的耦合影响另一部。

控制器60被接入以检测来自发射机50和51中任何一个的输出的损失。所示出的传感信号来自于各个天线52和53，但十分明显，发射机输出的损失可以在发射机和馈线组合中的其它位置上或远离天线处检测。控制器60有一个输出，它被连接以使转换开关40动作。

在正常工作时，转换开关40被设置因而来自相应于组22的主耦合器30的输出信号是至发射机50的输入，来自相应于组23的主耦合器30的输出信号是至发射机51的输入。万一来自一个发射机的输出发生损失(或影响来自仅有的一个发射机的输出的任何其它故障)，转换开关40被设置以使来自备用耦合器31的信号耦合到输出仍正常的发射机。

按照本发明的另一个特点，控制器60可以连接到自适应功率控制电路，以使自适应功率控制电路提供输出损失信号至控制器60，或可以使用发射的功率控制以便对每个通道的输出功率的变化自动作出反应从而切换到备用方式。自适应功率控制电路可能包括一个或多个传感器70，位于发射机服务区域内的不同位置，它们通过导线(例如电话线，或遥测信号如本地电力线的“载波电流”)发射或无线电传送发射或通过至发射机现场上单元72的其它链路发射。该单元包括一个控制部分74，它提供功率控制信号；一个接收机部分76，它接收来自该一个或多个传感器的无线电传送或其它链路的信号。所示出的功率电平控制是在发射机50、51上实现。然而，取决于设备和调制器或频率变换电路的选择，最好通过对耦合器30、31或调制器20、21起作用来控制发射机功率电平。

可以在一个或多个预定的固定地点上安装传感器70。另一方面，一些或全部正常服务接收机，如顾客住所设备可能配备双向工作。在那种情况下，在那些服务接收现场上的接收部分可以被定期询问以提供一个与各个现场上所接收的信号强度有关的报告信号。在传播受降雨严重影响的地方，这样的系统很可能识别小的暴雨效应。

图2所示的切换电路尤其适合于每个通道具有20MHz标称带宽的FM大量电视通道的传输。当然，一个或多个通道可以有宽一点或窄一点的带宽，并可以携载各不相同的比特或脉冲速率的数字或其它信号。两组的通道的数目或它们的间隔不需要相同。

频率捷变的调制器组120和121每个包含25个单独的调制器如120a，并具有输入信号(未示出)，它们可能是基带信号或可能本身是较高频率信号如ISDN或T-1或E-1信号，并以不同通道频率调制它们。调制器组120、121的输出是50和550MHz之间的信号组122、123，因而不需要工作在1GHz或1GHz以上的调制器就可提供总数为1Ghz的通道间隔。这些组的每个是至主L波段上变频器130和备用L波段上变频器131的输入。

在这个实施例中，两个上变频器是相同的。它们有各自的两个信号组的输出132、134和133、135。组132和133包含21GHz和2.6GHz之间的信号，组134和135包含2.6GHz和3.1GHz之间的信号，该组133和135在耦合器137组合，以形成在2.1GH和3.1GH之间的一个组，并提供至单刀双掷同轴转换开关147的一个公共端子，该同轴转换开关是三个独立部分的电气控制开关140的一部分。对于正常工作，在公共接点被连接到发射机150的混频器156上的常闭接点组上，开关部分142把组132连接到发射机150的输入端；类似地，在常闭接点组开关部分144把组134连接到发射机151。

万一检测到发射机151有不适当或没有输出，开关142动作以便把至混频器156的输入连接到常开接点，它再被连接到开关147的常闭接点，从而把由组133和135构成的信号加到混频器156上。同时开关144动作。开关144的常开接点被连接到开关147的常开接点，因而至发射机151的输入被断开。

万一检测到发射机150有不适当或没有输出，开关144动作以便把至发射机151的输入连接到常开接点，它再被连接到开关147的常开接点。类似地，开关147动作，把来自耦合器137的信号连接至它的常开接点，从而把由组133和135构成的信号加到发射机151上。同时，开关142被设置到常开接点，它被连接到开关147的常闭接点上，因而发射机150的输入被断开。

在这个实施例中，发射机150包括一个连接至混频器156的振荡器155，把L波段IF信号上变频至27.5至28.5GHz频段。28GHz频段信号在行波管放大器158中放大，行波管放大器被连接到天线152。

本发明的电路无论是否包括发射机失真抵消技术都是有用的。这样的技术可能例如包括正向馈送或预失真。

应当指出，优选实施例对1GHz连续频带的传送是最佳的。如果服务区域所分配的频率不是一个邻接的频带，那么可能建议不同的变型。例如，如果允许传送从27.5至28.35GHz和从291.至29.25GHz，也可能从31至31.3GHz，那么设备的实际限制可以要求精细的最佳化。例如，如果只使用两个低于30GHz的频段，以便扩展IF频段至总共1.75GHz，并留一部分没有信号，那么可以被优选的。它的优点在于只要求一个上变频，可是它大大展宽了IF所要求的通过频带。另一方面，可以设置调制器，以便在28.35GHz以下和以上的那些通道之间提供刚好足够的空频段，因而在发射机中的锐截止滤波器可以把低组馈送到上变频器(混频器和振荡器)，把较高的组馈送到另一个上变频器。如果也使用30Ghz以上的频带，那么后一个技术似乎更适合。

采用本发明的许多其它变型对于阅读本申请的本专业人员将变得显而易见。例如，把上述所希望的频段分开，其中使用三个稍微分开的频率组，可能通过使用两个以上的发射部分被最佳化，当在与正常发射分开的频段上以备用方式工作时，以某些附加成本为代价，发射部分的每个或所选的一个可能具有允许传输的滤波器或其它电路。十分明显，不同频段或通道可能不仅具有不同的带宽，而且可能包含明显不同的信号类型或被不同地调制。虽然复杂性的观点是不可取的，但是在备用工作中用不同极化发射所增加的组，这也是可能的。

因此，本发明的范围应当仅以所追加的权利要求来衡量。

Claims (11)

1.多通道工作的发射电路包括：至少两部发射机，每部具有一个各自的输入和一个各自的输出，

连接各自的输出到至少一个电信元件的装置，所说电信元件包括至少一个天线，

提供相应于至少第一通道的第一输入信号到所说第一发射机的输入端上的装置，

提供相应于至少第二通道的第二输入信号到所说第二发射机的输入端上的装置，

检测来自所说的发射机之一的输出信号的损失的装置，和

对来自于所说的发射机之一的输出信号的损失的检测信号起反应的装置，用于提供至另一所说的发射机的输入端的两个输入信号，从而所说的另一发射机则发射所说的第一和第二个通道。

2.按照权利要求1的电路，其特征在于所说的至少一个电信元件是一对天线，每个发射各自的发射机的输出。

3.按照权利要求2的电路，其特征在于每个所说的天线是全向天线。

4.按照权利要求1的电路，其特征在于每个所说的发射机包括频率变换器单元和RF输出单元。

5.按照权利要求4的电路，其特征在于频率变换器单元是上变频器，RF单元包括一个输出放大器。

6.按照权利要求4的电路，其特征在于每个所说的RF单元包括一个行波管，所说的电信部件是一个微波天线，所说的连接装置包括波导。

7.按照权利要求1的电路，其特征在于每部所说的发射机当发射两个所说的输入信号时以及当仅发射各自的一个所说的输入信号时实质上发射每个通道相同的功率。

8.按照权利要求1的电路，其特征在于：

每个所说的用于提供的装置包括在各个频率上用于各个许多信号的源，以及用于把每个所说的各个许多信号组合成各个无线电频段的装置。

两个用于一起提供的装置包括一个具有两个输出的主上变频器，

用于提供两个输出信号的装置包括一个备用上变频器和一个开关部件，以及

所说的用于检测的装置包括一个开关控制，用于提供一个控制信号至所说的开关装置。

9.按照权利要求8的电路，其特征在于备用操作用于连接的所说的装置把上变频器输出分别连接至一个公共端子，对于正常操作用于连接的所说的装置包括把主上变频器输出分别连接至两个组发射机的装置。

10.多通道工作的发射电路，包括：

许多发射机每部具有一个各自的输入和一个各自的输出。

连接各自的输出到至少一个电信元件的装置，

提供相应于至少第一通道的一第一输入信号到所说第一发射机的输入端上的装置，

提供相应于至少第二通道的第二输入信号到所说第二发射机的输入端上的装置。

检测来自所说的发射机之一的输出信号的损失的装置，和

对来自于所说的所说的发射机之一的而不是第一部发射机的输出信号的损失的检测信号起反应的装置，用于至少提供正常提供到所说的发射机之一的输入端的一部分输入信号至所说的第一发射机，从而所说的第一发射机则发射相应于所说的第一信号的信号和相应于所说的部分的信号。

11.按照权利要求10的电路，其特征在于所说的部分包括正常提供至所说的发射机之一的输入端的全部输入信号。

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