DE102010045244A1

DE102010045244A1 - Kompensation der Dämpfung in einer Hochfrequenzleitung zwischen einer Mobilfunkstation und einer Antenne

Info

Publication number: DE102010045244A1
Application number: DE201010045244
Authority: DE
Inventors: Helmut Nast
Original assignee: Funkwerk Dabendorf GmbH
Current assignee: Molex CVS Dabendorf GmbH
Priority date: 2010-09-14
Filing date: 2010-09-14
Publication date: 2012-03-15

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Kompensieren der Dämpfung in einer Hochfrequenzleitung zwischen einer Mobilfunkstation (1) und einer Antenne (3), wobei die Schaltungsanordnung Folgendes aufweist: – einen Empfangspfad (16, 5, 6, 4), über den bei Empfang von Funksignalen durch die Antenne (3) die empfangenen Funksignale zu der Mobilfunkstation (1) geleitet werden, – einen Sendepfad (4, 10, 5, 8, 16), über den beim Senden von Funksignalen durch die Mobilfunkstation (1) die gesendeten Funksignale zu der Antenne (3) geleitet werden, wobei der Empfangspfad und der Sendepfad einen ersten gemeinsamen Abschnitt (55) aufweisen, über den wahlweise die empfangenen Funksignale und die gesendeten Funksignale geleitet werden, wobei sich in dem ersten gemeinsamen Abschnitt (55) ein Verstärker (5) zum zumindest teilweisen Kompensieren der Dämpfung befindet und wobei die empfangenen Funksignale und die gesendeten Funksignale in derselben Richtung durch den ersten gemeinsamen Abschnitt (55) geleitet werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Kompensieren der Dämpfung in einer Hochfrequenzleitung zwischen einer Mobilfunkstation und einer Antenne. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Kompensieren der Dämpfung in einer solchen Hochfrequenzleitung. Insbesondere betrifft die Erfindung das Gebiet der Übertragung von Funksignalen zwischen einer Mobilfunkstation innerhalb eines Fahrzeuges und einer Antenne des Fahrzeuges, über die die Mobilfunkverbindung zu einer entfernten Basisstation stattfindet. Die Erfindung ist jedoch nicht auf Fahrzeuge beschränkt. Vielmehr kann sich die Antenne z. B. im Bereich der äußeren Hülle eines Gebäudes befinden, um für eine Mobilfunkstation, die sich innerhalb des Gebäudes befindet und daher nicht oder nur bei schlechter Übertragungsqualität direkt mit einer Basisstation kommunizieren kann, eine bessere Kommunikation mit der Basisstation zu ermöglichen. Bei der Mobilfunkstation handelt es sich z. B. um ein Mobiltelefon oder ein anderes portables Gerät, wie z. B. ein portabler Computer oder ein PDA (Personal Digital Assistant). Die Mobilfunkstation kann jedoch auch ortsfest sein oder fest in dem Fahrzeug verbaut sein. Im Fall von Fahrzeugen ist z. B. häufig eine Freisprecheinrichtung für das Benutzen von Mobiltelefonen vorgesehen, die mit der Antenne des Fahrzeugs über die Hochfrequenzleitung verbunden ist. Das Mobiltelefon oder eine andere portable Mobilfunkstation kann bei Bedarf an die Freisprecheinrichtung und damit an die Hochfrequenzleitung angeschlossen werden. Unter einer Mobilfunkstation wird insbesondere ein Endgerät verstanden, das in der Lage ist, über eine Funkstrecke mit einer Basisstation eines Mobilfunknetzes zu kommunizieren.
Mobilfunkstationen kommunizieren mit anderen Mobilfunkstationen durch Funksignale in verschiedenen Frequenzbereichen, z. B. in einem von mehreren möglichen Frequenzbändern des GSM (Global System for Mobile Communication). In vielen möglichen Betriebssituationen ist die Kommunikation der Mobilfunkstation über die in der Regel fest mit der Mobilfunkstation verbundene oder in die Mobilfunkstation integrierte eigene Funkantenne nicht oder nur bei schlechter Qualität der Funkverbindung möglich. Gründe sind insbesondere Gegenstände und Gruppen von Gegenständen, die die Übertragung von Funksignalen behindern. Insbesondere innerhalb von Gebäuden und Fahrzeugen werden solche Situationen angetroffen. Es wird daher häufig eine zusätzliche Antenne verwendet, die bessere Übertragungseigenschaften hat als die eigene Funkantenne der Mobilfunkstation und/oder die über eine Gruppe von Verstärkern mit der Mobilfunkstation verbunden ist. In der Regel ist zumindest ein Verstärker im Empfangspfad vorhanden, über den Empfangssignale zwischen der Antenne und der Mobilfunkstation geleitet werden. Ferner ist in der Regel zumindest ein Verstärker für den Sendepfad vorhanden, über den Sendesignale von der Mobilfunkstation zu der Antenne geleitet werden. Der Empfangspfad und der Sendepfad sind Teil der leitungsgebundenen Hochfrequenzverbindung zwischen der Antenne und der Mobilfunkstation.
Eine derartige Schaltungsanordnung mit mehreren Verstärkern ist beispielsweise aus EP 1 039 650 B1 bekannt. Die Schaltungsanordnung ist für den wahlweisen Betrieb in zwei verschiedenen Frequenzbändern ausgestaltet. Hierzu sind in der Schaltungsanordnung ein erster und ein zweiter Frequenzzweig vorhanden, die eingangsseitig und ausgangsseitig jeweils mit einem mit dem Hochfrequenzkabel verbundenen Eingang und Ausgang verbunden sind. Jeder Frequenzzweig weist jeweils einen Empfangsverstärker und einen Sendeverstärker auf, die mit zugeordneten Hochfrequenz-Umschaltern von einer Detektorschaltung angesteuert werden.
Abhängig von der Art des Mobilfunknetzes bzw. der Mobilfunkverbindung der Mobilfunkstation zu der entfernten Mobilfunkstation (z. B. Basisstation) finden der Sende- und Empfangsbetrieb (d. h. das Senden von Sendesignalen und das Empfangen von Empfangssignalen aus Sicht einer Mobilfunkstation) gleichzeitig oder nacheinander statt.
EP 1 039 650 B1 schlägt vor, für Nicht-Vollduplexfunkverbindungen (insbesondere so genannte Time Division Duplex Verbindungen) den Empfangssignalpfad und den Sendesignalpfad bei Bedarf umzuschalten. Bei Sendebetrieb werden die von der Mobilfunkstation gesendeten Funksignale in einer ersten Schalterstellung der Schalter über den Sendeverstärker geleitet, während bei Empfangsbetrieb die über die Antenne empfangenen Empfangssignale bei einer zweiten Schalterstellung der Schalter über den Empfangsverstärker geleitet werden. Die verschiedenen Verstärker ermöglichen eine Verstärkung und damit Kompensation, die speziell auf die Empfangssignale bzw. Sendesignale angepasst ist. Obwohl die Schaltungsanordnung zuverlässig funktioniert, ist der schaltungstechnische Aufwand jedoch verhältnismäßig hoch.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schaltungsanordnung und ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, die eine Kompensation der Dämpfung in der Hochfrequenzleitung zwischen der Mobilfunkstation und der Antenne bei geringem schaltungstechnischem Aufwand ermöglichen.
Gemäß einem Grundgedanken der vorliegenden Erfindung weisen der Empfangspfad, über den bei Empfang von Funksignalen durch die Antenne die empfangenen Funksignale zu der Mobilfunkstation geleitet werden, und der Sendepfad, über den beim Senden von Funksignalen durch die Mobilfunkstation die gesendeten Funksignale zu der Antenne geleitet werden, einen gemeinsamen Abschnitt auf, über den wahlweise die empfangenen Funksignale und die gesendeten Funksignale geleitet werden. Unter wahlweise wird verstanden, dass zu jedem Zeitpunkt entweder nur Empfangssignale oder Sendesignale über den gemeinsamen Abschnitt geleitet werden. In dem gemeinsamen Abschnitt befindet sich ein Verstärker zum zumindest teilweisen, und vorzugsweise vollständigen Kompensieren der Dämpfung, wobei die empfangenen Funksignale und die gesendeten Funksignale in derselben Richtung durch den ersten gemeinsamen Abschnitt geleitet werden (wenn auch nicht zum selben Zeitpunkt). Derselbe Verstärker wird somit sowohl für die Verstärkung der gesendeten als auch der empfangenen Funksignale genutzt. Daher ist der schaltungstechnische Aufwand reduziert.
Unter einem Verstärker wird insbesondere ein Teil der Schaltungsanordnung verstanden, der eine bautechnische Einheit bildet. Der Verstärker kann aus verschiedenen Verstärkerbauteilen, z. B. mehreren integrierten Halbleiterschaltungen (z. B. Chips), zusammengesetzt sein oder ein einziges Bauteil, z. B. eine einzige integrierte Halbleiterschaltung (z. B. Chip), aufweisen. Im Fall von verschiedenen Verstärkerbauteilen ist dennoch der schaltungstechnische Aufwand reduziert, da dieselben Bauteile für das Senden und das Empfangen genutzt werden. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Verstärker um ein einziges Bauteil, so dass der Aufwand weiter reduziert ist.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem Verstärker um einen mehrstufigen Verstärker, insbesondere einen Verstärker mit zwei hintereinander geschalteten Verstärkungsstufen, d. h. das Hochfrequenz-Eingangssignal wird zunächst von der ersten Verstärkerstufe verarbeitet und das Ausgangssignal der ersten Verstärkerstufe wird als Eingangssignal der zweiten Verstärkerstufe zugeleitet. Wenn noch mehr Verstärkerstufen in Reihe geschaltet sind, wird dementsprechend weiter verfahren, d. h. insbesondere wird das Ausgangssignal der zweiten Verstärkerstufe der dritten bzw. folgenden Verstärkerstufe als Eingangssignal zugeführt. Bei all diesen Signalen handelt es sich um Hochfrequenzsignale.
In bevorzugter Ausgestaltung wird berücksichtigt, dass die Verstärkung der Sendesignale und der Empfangssignale in anderer Weise ausgeführt wird, um eine hochqualitative Funkverbindung zu gewährleisten. Für Sendesignale werden höhere Signalstärken benötigt. Empfangssignale dagegen werden zunächst mit niedrigerer Signalintensität im Vergleich zu den Sendesignalen empfangen. Zur Lösung wird daher vorgeschlagen, dass zumindest eine Verstärkerstufe im Sendebetrieb und im Empfangsbetrieb in unterschiedlicher Weise betrieben wird. Ferner wird hierzu vorzugsweise lediglich der Arbeitspunkt der Verstärkerstufe für den Sendebetrieb und den Empfangsbetrieb verändert. Dabei wird es weiterhin bevorzugt, dass die Versorgungsspannung der Verstärkerstufe im Sendebetrieb und im Empfangsbetrieb gleich ist (d. h. zumindest nicht aktiv geändert wird) und dass aber der Ruhestrom der Verstärkerstufe, d. h. wenn die Verstärkerstufe keine Signale verstärken, für den Sendebetrieb höher gewählt wird. Damit ändert sich der Arbeitspunkt der Verstärkerstufe. Im Sendebetrieb ist der Ruhestrom größer als im Empfangsbetrieb.
Ferner wird bevorzugt, dass die Verstärkerstufe, welche im Sendebetrieb und im Empfangsbetrieb unterschiedlich betrieben wird, eine Verstärkerstufe mit niedrigem Rauschniveau ist, d. h. ein so genannter LNA (Low Noise Amplifier), z. B. mit einer Rauscherzeugung von weniger als 1 dB, insbesondere weniger als 0,6 dB. Die niedrige Rauscherzeugung ermöglicht es, die Empfangssignale am Ausgang des Verstärkers mit guter Signalqualität, d. h. guten Signal-Rauschverhältnissen, bereitzustellen. Andererseits ist die Verstärkerstufe so ausgelegt, dass sie im Sendebetrieb vorzugsweise als Treiberstufe betreibbar ist, die einer weiteren Verstärkerstufe, welche die Leistungsverstärkung durchführt, vorangeschaltet ist. Aufgrund des vorzugsweise höheren Arbeitspunktes mit größerem Ruhestrom der Verstärkerstufe erfolgt der Betrieb als Treiberstufe daher in einem höheren Leistungsbereich als im Empfangsbetrieb. Die Verstärkerstufe ist daher einerseits ein LNA und andererseits in der Lage, bei deutlich höheren Leistungen als im Empfangsbetrieb die Vorverstärkung zu übernehmen.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die empfangenen Funksignale und die gesendeten Funksignale wahlweise über den gemeinsamen Abschnitt des Empfangspfades und des Sendepfades geleitet und werden in dem gemeinsamen Abschnitt zum zumindest teilweisen, und vorzugsweise vollständigen Kompensieren der Dämpfung verstärkt, wobei die empfangenen Funksignale und die gesendeten Funksignale in verschiedenen Zeitabschnitten, aber in derselben Richtung durch den gemeinsamen Abschnitt geleitet werden. Dieser gemeinsame Abschnitt wird im Folgenden als der erste gemeinsame Abschnitt bezeichnet.
Insbesondere wird Folgendes vorgeschlagen: eine Schaltungsanordnung zum Kompensieren der Dämpfung in einer Hochfrequenzleitung zwischen einer Mobilfunkstation und einer Antenne, wobei die Schaltungsanordnung Folgendes aufweist:

– einen Empfangspfad, über den bei Empfang von Funksignalen durch die Antenne die empfangenen Funksignale zu der Mobilfunkstation geleitet werden,
– einen Sendepfad, über den beim Senden von Funksignalen durch die Mobilfunkstation die gesendeten Funksignale zu der Antenne geleitet werden,

Ferner wird ein Verfahren zum Kompensieren der Dämpfung einer Hochfrequenzleitung zwischen einer Mobilfunkstation und einer Antenne vorgeschlagen, wobei

– bei Empfang von Funksignalen durch die Antenne die empfangenen Funksignale über einen Empfangspfad zu der Mobilfunkstation geleitet werden,
– beim Senden von Funksignalen durch die Mobilfunkstation die gesendeten Funksignale über einen Sendepfad zu der Antenne geleitet werden,

Bei den Funksignalen handelt es sich insbesondere um Funksignale einer Mobilfunkverbindung, die im so genannten TDD-Verfahren (Time Division Duplex) betrieben wird. Das TDD-Verfahren wird insbesondere bei GSM, aber auch z. B. bei bestimmten Ausgestaltungen des UMTS (Universal Mobile Telecommunication System) angewandt.
Vorzugsweise ist die Schaltungsanordnung in der Lage bzw. wird das Verfahren derart ausgeführt, dass gleichzeitig und/oder nacheinander in verschiedenen Frequenzbändern (z. B. GSM 900 und GSM 1800) Funksignale übertragen werden. Die Funksignale in den verschiedenen Frequenzbändern werden dennoch über den ersten gemeinsamen Abschnitt geleitet und damit von dem Verstärker verstärkt.
Insbesondere um die Sendesignale und die Empfangssignale nacheinander auf den ersten gemeinsamen Abschnitt zu leiten, kann am Beginn des ersten gemeinsamen Abschnitts ein erster Schalter angeordnet sein, der sich beim Sendebetrieb in einer ersten Schalterstellung befindet, in der die gesendeten Funksignale über den ersten Schalter in den ersten gemeinsamen Abschnitt geleitet werden, und der sich beim Empfangsbetrieb in einer zweiten Schalterstellung befindet, in der die empfangenen Funksignale über den ersten Schalter in den ersten gemeinsamen Abschnitt geleitet werden. Dieser Schalter, wie auch im Folgenden erwähnte mögliche weitere Schalter sind beispielsweise Halbleiterschalter, z. B. so genannte SPDT (Single Pole Double Throw). Es können jedoch auch zumindest teilweise Schalter eingesetzt werden, die je nach Schalterstellung einen gemeinsamen Pol mit mehr als zwei weiteren Polen verbinden können oder wahlweise, je nach Schalterstellung, zwei Pole oder zwei andere Pole miteinander verbinden können. Die Verbindung ist aber nicht auf Halbleiterschalter begrenzt. Die genannten Schaltertypen können auch durch Schalter mit umschaltbaren elektrischen Kontakten realisiert werden oder teilweise mit Halbleiterschaltern und teilweise mit Schaltern, die umschaltbare elektrische Kontakte aufweisen. Schalter mit umschaltbaren elektrischen Kontakten können z. B. so genannte MEMS(mikroelektromechanisches System)-Schalter sein.
Alternativ oder zusätzlich kann sich am Ende des gemeinsamen Abschnitts, in dem sich der Verstärker befindet, ein zweiter Schalter befinden, der sich beim Sendebetrieb in einer ersten Schalterstellung befindet, in der die gesendeten und von dem Verstärker verstärkten Funksignale über den zweiten Schalter aus dem ersten gemeinsamen Abschnitt zu der Antenne geleitet werden, und der sich beim Empfangsbetrieb in einer zweiten Schalterstellung befindet, in der die empfangenen und von dem Verstärker verstärkten Funksignale über den zweiten Schalter aus dem ersten gemeinsamen Abschnitt zu der Mobilfunkstation geleitet werden.
Bevorzugtermaßen befindet sich am Anfang des ersten gemeinsamen Abschnitts der oben genannte erste Schalter und am Ende des ersten gemeinsamen Abschnitts der zuvor beschriebene zweite Schalter. Es müssen jedoch nicht beide Schalter zwingend vorhanden sein. Z. B. kann das Mobilfunkgerät separate Anschüsse zum Ausgeben der Sendesignale und zum Empfangen der Empfangssignale aufweisen. Wenn das Mobilfunkgerät nicht über eine durchgehende Hochfrequenzleitung mit der Antenne verbunden ist, sondern die geräteeigene Antenne des Mobilfunkgeräts drahtlos über eine elektromagnetische Kopplung mit der Hochfrequenzleitung verbunden ist, können die Sende- und Empfangssignale über getrennte Hochfrequenzleitungen zu dem Antennenkoppler geführt werden (im Falle der Sendesignale) bzw. von dem Antennenkoppler Richtung Antenne geführt werden (im Fall der Sendesignale). In diesem Fall reicht z. B. der erste Schalter am Beginn des ersten gemeinsamen Abschnitts aus, wenn außerdem z. B. durch ein Bandpassfilter verhindert wird, dass die Sendesignale, die von dem Verstärker verstärkt wurden, wieder auf den Eingang des Mobilfunkgeräts rückgekoppelt werden.
Insbesondere um den Schaltzustand der Schalter oder des Schalters steuern zu können, oder alternativ oder zusätzlich, um den Verstärker in den Sendebetrieb und/oder Empfangsbetrieb versetzen zu können, weist die Schaltungsanordnung vorzugsweise einen Signaldetektor auf, der ausgestaltet ist, außerhalb des ersten gemeinsamen Abschnitts ein Vorhandensein von gesendeten Funksignalen zu detektieren, wobei der Signaldetektor mit einer Steuerung verbunden ist, die mit dem ersten Schalter und/oder mit dem zweiten Schalter verbunden ist, wobei der Signaldetektor und die Steuerung ausgestaltet sind, den ersten Schalter und/oder den zweiten Schalter so anzusteuern, dass der Schalter oder die Schalter in die Schalterstellung gelangen oder in der Schalterstellung verbleiben, in der das gesendete Funksignal durch den ersten gemeinsamen Abschnitt geleitet wird, wenn von dem Signaldetektor ein Vorhandensein von gesendeten Funksignalen detektiert wird. Wenn die Steuerung lediglich dazu dient, den Verstärker anzusteuern, kann die Steuerungsverbindung zwischen der Steuerung und dem ersten Schalter oder dem zweiten Schalter oder beiden entfallen. Entsprechend gilt für das Verfahren, dass empfangene Funksignale und/oder gesendete Funksignale detektiert werden und abhängig von dem Ergebnis der Detektion zumindest einer der Schalter und/oder der Verstärker angesteuert werden, um den Sendebetrieb und/oder den Empfangsbetrieb durchzuführen.
Vorzugsweise ist der Signaldetektor ausgestaltet, das Vorhandensein von gesendeten Funksignalen zu detektieren. Insbesondere befindet sich die Schaltungsanordnung immer in dem Betriebszustand für den Empfangsbetrieb, wenn keine gesendeten Funksignale detektiert werden. In jedem Fall kann sich die Detektion der Funksignale auf einen vorgegebenen Frequenzbereich beziehen, so dass nur Signale in einem erwarteten Frequenzbereich dazu führen können, dass sie von dem Signaldetektor detektiert werden und automatisch zu einer Änderung des Betriebszustandes führen (z. B. von Sendebetrieb zu Empfangsbetrieb oder umgekehrt). Statt einem Frequenzbereich, in dem der Signaldetektor Funksignale detektiert, können auch mehr als ein Frequenzbereich für die Detektion vorgegeben sein und dann Funksignale detektiert werden. Dadurch ist es möglich, dass über die Schaltungsanordnung Funksignale in verschiedenen Frequenzbereichen übertragen werden und von dem Verstärker verstärkt werden. Dabei ist die Kommunikation nicht auf zwei Frequenzbereiche beschränkt. Vielmehr kommen in der Praxis bereits auch drei oder vier Frequenzbereiche vor, in denen ein Mobilfunkgerät kommunizieren kann. Vorzugsweise ist der Signaldetektor auf diese verschiedenen Frequenzbereiche ausgelegt, d. h. er detektiert vorzugsweise die zu detektierenden Sendesignale oder Empfangssignale in den entsprechenden Frequenzbereichen der verschiedenen Frequenzbänder. Wenn der Signaldetektor ausgestaltet ist, das Vorhandensein von gesendeten Funksignalen zu detektieren, befindet sich der erste Schalter und/oder der zweite Schalter (und optional weitere Schalter) jeweils in der zweiten Schalterstellung, in der empfangene Funksignale über den ersten gemeinsamen Abschnitt geleitet werden, wenn der Signaldetektor kein gesendetes Funksignal detektiert. Der Signaldetektor und die Steuerung sind ausgestaltet, den ersten Schalter und/oder den zweiten Schalter so anzusteuern, dass der Schalter oder die Schalter in die erste Schalterstellung gelangen, in der das gesendete Funksignal durch den gemeinsamen Pfad geleitet werden.
Wie oben beschrieben, kann die Steuerung alternativ oder zusätzlich den Verstärker ansteuern. Insbesondere müssen die Sendesignale üblicherweise mit höherer Leistung gesendet werden als die Empfangssignale dem Mobilfunkgerät zugeführt werden müssen. Daher wird auch der Arbeitspunkt des Verstärkers im Sendebetrieb in der Regel höher sein als im Empfangsbetrieb, d. h. der Verstärker wird bei höherer Leistung betrieben. Dies kann durch die Steuerung gesteuert werden.
Daher kann die Schaltungsanordnung einen Signaldetektor aufweisen, der ausgestaltet ist, außerhalb des gemeinsamen Abschnitts ein Vorhandensein von gesendeten Funksignalen zu detektieren, wobei der Signaldetektor mit einer Steuerung verbunden ist, die mit einem Steuereingang des Verstärkers verbunden ist, wobei der Signaldetektor und die Steuerung ausgestaltet sind, den Verstärker so durch ein Steuersignal anzusteuern, dass der Verstärker die gesendeten Funksignale bei einem ersten vorgegebenen Arbeitspunkt des Verstärkers verstärkt und die empfangenen Funksignale bei einem zweiten vorgegebenen Arbeitspunkt des Verstärkers verstärkt.
Insbesondere können der Empfangspfad und der Sendepfad einen zweiten gemeinsamen Abschnitt aufweisen, über den die empfangenen Funksignale und die gesendeten Funksignale geleitet werden und der sich auf den Signalpfaden zwischen der Mobilfunkstation und dem ersten gemeinsamen Abschnitt befindet, wobei die empfangenen Funksignale und die gesendeten Funksignale in entgegengesetzter durch den zweiten gemeinsamen Abschnitt geleitet werden und wobei ein dritter Schalter vorgesehen ist, der sich beim Sendebetrieb in einer ersten Schalterstellung befindet, in der die gesendeten Funksignale über den zweiten gemeinsamen Abschnitt, den dritten Schalter und den ersten Schalter in den ersten gemeinsamen Abschnitt geleitet werden, und der sich beim Empfangsbetrieb in einer zweiten Schalterstellung befindet, in der die empfangenen Funksignale über den zweiten Schalter gemäß aus dem ersten gemeinsamen Abschnitt zu dem dritten Schalter und über den dritten Schalter in den zweiten gemeinsamen Abschnitt geleitet werden. Auf den dritten Schalter kann jedoch auch verzichtet werden, wenn der zweite Schalter vorhanden ist und wenn der zweite gemeinsame Abschnitt unmittelbar am Ende des ersten gemeinsamen Abschnitts beginnt, wo sich der zweite Schalter befindet.
In bevorzugter Ausgestaltung ist jedoch der dritte Schalter vorhanden und befindet sich zwischen dem zweiten Schalter und dem dritten Schalter ein dritter Abschnitt, der den zweiten Schalter und den dritten Schalter verbindet, wobei der dritte Abschnitt zu dem Empfangssignalpfad gehört, aber nicht zu dem Sendesignalpfad. In dem dritten Abschnitt befindet sich zumindest ein Signalpfad für die Empfangssignale, der eine Einrichtung zum Verändern der Empfangssignale aufweist, insbesondere ein Bandpassfilter. Eine Behandlung der Empfangssignale kann insbesondere zu dem Zweck erfolgen, von dem Verstärker erzeugte Signalkomponenten (Oberwellen) auszufiltern und/oder Signale, die zusammen mit den Empfangssignalen empfangen wurden, welche im Rahmen der bestehenden Mobilfunkverbindung zu übertragen sind. Solche zusätzlichen empfangenen Signale können z. B. Sendesignale von Mobilfunkgeräten sein, die sich in der Nachbarschaft der Schaltungsanordnung befinden. Diese Sendesignale liegen in einem anderen Frequenzbereich als die Empfangssignale der Mobilfunkverbindung und werden daher vorzugsweise ausgefiltert.
In Bezug auf die Detektion der Sendesignale, die von dem Mobilfunkgerät bzw. der Mobilfunkstation über die Hochfrequenzleitung gesendet werden, hat die Behandlung der Empfangssignale, nämlich insbesondere das Herausfiltern aller anderen Signale und Oberwellen aus den Empfangssignalen, den Vorteil, dass der Signaldetektor sehr empfindlich auf die Sendesignale der Mobilfunkstation eingestellt werden kann. Würde im dritten Abschnitt nicht sichergestellt, dass den dritten Abschnitt keine Signale in Richtung Mobilfunkstation verlassen, welche in dem Frequenzbereich der Sendesignale liegen, könnte der Signaldetektor fälschlicherweise das Vorhandensein von Sendesignalen detektieren und während des Empfangsbetriebes auf Sendebetrieb umschalten, obwohl die Mobilfunkstation keine Sendesignale gesendet hat. Andererseits ermöglicht es die besonders empfindliche Einstellung des Signaldetektors, dass beim Auftreten von Sendesignalen sehr frühzeitig auf Sendebetrieb umgeschaltet werden kann. Dies verhindert Störungen, nämlich die Erzeugung von Störsignalen beim Umschalten des zumindest einen Schalters der Schalteranordnung. Solche Störsignale würden dann auftreten, wenn erst in den Sendebetrieb umgeschaltet würde, wenn die Sendeleistung der Sendesignale bereits stärker geworden ist. Dem liegt der Gedanke zugrunde, dass bei jedem Beginn der Übertragung eines Funksignals die Leistung des Funksignals zunächst noch sehr gering ist und dann die Leistung mit großer Änderungsrate zunimmt.
Wenn Empfangssignale in verschiedenen Frequenzbereichen möglich sind, z. B. weil das Mobilfunkgerät Mobilfunkverbindungen in verschiedenen Frequenzbändern betreiben kann, werden vorzugsweise sämtliche anderen Frequenzanteile herausgefiltert. Z. B. bei zwei Frequenzbändern existieren zwei Frequenzbereiche, in denen Empfangssignale erwartet werden. In diesem Fall kann das empfangene Empfangssignal, welches von dem Verstärker verstärkt wurde, durch eine Frequenzweiche in einen oberen und einen unteren Frequenzbereich aufgeteilt werden und kann jeweils in dem oberen und in dem unteren Frequenzbereich durch ein Bandpassfilter der Frequenzbereiche auf den schmalen Frequenzbereich reduziert werden, indem Empfangssignale erwartet werden. Entsprechendes gilt für mehr als zwei Frequenzbänder.
Der Empfangspfad und der Sendepfad können einen vierten gemeinsamen Abschnitt aufweisen, über den die empfangenen Funksignale und die gesendeten Funksignale geleitet werden und der sich auf den Signalpfaden zwischen der Antenne und dem ersten gemeinsamen Abschnitt befindet, wobei die empfangenen Funksignale und die gesendeten Funksignale in entgegengesetzter Richtung durch den vierten gemeinsamen Abschnitt geleitet werden und wobei beim Sendebetrieb die Sendesignale über den ersten gemeinsamen Abschnitt, den zweiten Schalter zu dem vierten gemeinsamen Abschnitt geleitet werden und beim Empfangsbetrieb die Empfangssignale über den vierten gemeinsamen Abschnitt und den ersten Schalter in den ersten gemeinsamen Abschnitt geleitet werden.
Ferner kann zusätzlich zu dem vierten gemeinsamen Abschnitt ein fünfter Abschnitt vorhanden sein, der den zweiten Schalter mit dem vierten Abschnitt verbindet, wobei der fünfte Abschnitt zu dem Sendesignalpfad gehört, aber nicht zu dem Empfangssignalpfad, und wobei sich in dem fünften Abschnitt zumindest ein Signalpfad ausschließlich für Sendesignale in einem vorgegebenen Frequenzbereich und/oder eine Einrichtung zum Behandeln von Sendesignalen in einem vorgegebenen Frequenzbereich befinden. Insbesondere kann sich in dem fünften Abschnitt ein Tiefpassfilter (das auch Oberwellenfilter genannt werden kann) befinden, das von dem Verstärker erzeugte Oberwellen ausfiltert. Wenn der Sendebetrieb in verschiedenen Frequenzbändern stattfinden kann, ist vorzugsweise eine Frequenzweiche vorgesehen, wobei das Oberwellenfilter sich lediglich in dem Pfad in Signalflussrichtung hinter der Frequenzweiche befindet, in dem die Frequenzanteile mit der höheren Frequenz in Richtung des vierten Abschnitts geleitet werden.
Am Übergang des fünften Abschnitts zu dem vierten Abschnitt kann sich ein vierter Schalter befinden, der sich bei Sendebetrieb in einer ersten Schalterstellung befindet, in der er den fünften Abschnitt und den vierten Abschnitt verbindet und der sich bei Empfangsbetrieb in einer zweiten Schalterstellung befindet, in der der fünfte Abschnitt und der vierte Abschnitt voneinander getrennt sind, so dass keine Signalübertragung direkt zwischen dem vierten und dem fünften Abschnitt stattfinden kann. Dies dient insbesondere dazu, dass Empfangssignale nicht auch in den fünften Abschnitt geleitet werden und dadurch die Intensität der Empfangssignale abnimmt.
Der gemeinsame Verstärker für den Sende- und Empfangsbetrieb kann optional auch dann genutzt werden, wenn die Mobilfunkverbindung im Vollduplex-Betrieb betrieben wird, d. h. wenn gleichzeitig Sendesignale und Empfangssignale übertragen werden. Z. B. ist ein Vollduplex-Betrieb bei UMTS-Verbindungen üblich. In diesem Fall kann der Verstärker z. B. als Empfangsverstärker für die über die Antenne empfangenen Empfangssignale genutzt werden, während ein zweiter Verstärker für die Sendesignale genutzt wird.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. Die einzelnen Figuren der Zeichnung zeigen:
1 schematisch eine erste Ausführungsform einer Schaltungsanordnung,
2 eine zweite Ausführungsform einer Schaltungsanordnung,
3 eine spezielle Ausführungsform eines Teils der in 2 dargestellten Schaltungsanordnung, nämlich des Teils, der von der Mobilfunkstation gesendete Sendesignale detektiert,
4 eine spezielle Ausführungsform eines anderen Teils der in 2 dargestellten Schaltungsanordnung, nämlich des Teils, der den ersten gemeinsamen Abschnitt und die Abschnitte lediglich für Sende- und Empfangssignale aufweist, und
5 eine bevorzugte Ausführungsform eines Verstärkers zur Verstärkung sowohl der Sendesignale als auch der Empfangssignale.
1 zeigt eine Mobilfunkstation 1, die über eine Anschlusseinrichtung 2 mit einem Anschluss 14 einer Schaltungsanordnung verbunden ist. Die Anschlusseinrichtung 2 kann z. B. ein Hochfrequenzkabel und/oder ein Antennenkoppler zum drahtlosen ankoppeln der eigenen Antenne der Mobilfunkstation 1 an den Anschluss 14 sein.
Die Schaltungsanordnung dient dem Kompensieren der Dämpfung der Funksignale, die zwischen Antenne 3 und der Mobilfunkstation 1 übertragen werden. Die Dämpfung kann durch Leitungen und Bauteile der Anschlusseinrichtung 2 und auch durch die Schaltungsanordnung selbst bewirkt werden. Die Schaltungsanordnung weist einen Verstärker 5 auf, der sowohl die Sendesignale als auch die Empfangssignale verstärkt. Ferner sind ein erster Schalter 7 und ein zweiter Schalter 9 vorgesehen. Eine erste Schalterstellung der Schalter 7, 9 ist jeweils durch eine ununterbrochene Linie dargestellt, die durch kleine Kreise dargestellte Schalterkontakte verbindet. Durch eine unterbrochene Linie ist die zweite Schalterstellung der Schalter dargestellt.
In der ersten Schalterstellung werden Sendesignale der Mobilfunkstation 1 über einen zweiten Abschnitt 4 der Schaltungsanordnung, die den Anschluss 14 mit dem zweiten Schalter 9 verbindet, über einen weiteren Abschnitt 10, der den zweiten Abschnitt 4 mit dem ersten Schalter 7 verbindet, über den ersten Schalter in dessen ersten Schalterstellung, über einen gemeinsamen Abschnitt, in dem sich der Verstärker 5 befindet, über den zweiten Schalter 9 in dessen ersten Schalterstellung, über einen fünften Abschnitt, der den zweiten Schalter 9 mit einem vierten Abschnitt 16 verbindet, zu der Antenne 3 geleitet. Dabei verstärkt der Verstärker 5 die Sendesignale.
Beim Empfangen von Funksignalen über die Antenne 3 werden diese über den vierten Abschnitt, den ersten Schalter 7 in dessen zweiter Schalterstellung, über den ersten gemeinsamen Abschnitt mit dem Verstärker 5, über den zweiten Schalter 9 in dessen zweiter Schalterstellung und über den zweiten gemeinsamen Abschnitt bis zu dem Anschluss 14 übertragen. Von dort werden die Empfangssignale über die Anschlusseinrichtung 2 der Mobilfunkstation 1 zugeführt.
Eine Steuerung 20 steuert den ersten Schalter 7, den zweiten Schalter 9 und den Verstärker 5 an, um den Sendebetrieb und/oder Empfangsbetrieb einzustellen. Arbeitet die Schaltungsanordnung z. B. in dem Sendebetrieb (erste Schalterstellungen der Schalter 7, 9) und soll die Schaltungsanordnung in den Empfangsbetrieb versetzt werden, steuert die Steuereinrichtung 20 den ersten Schalter 7 und den zweiten Schalter 9 mit einem entsprechenden Steuersignal an, um die Schalter 7, 9 umzuschalten. Auch der Verstärker 5 wird von der Steuerung 20 angesteuert, um insbesondere den Arbeitspunkt des Verstärkers 5 einzustellen. Wird wieder in den Sendebetrieb umgeschaltet, steuert die Steuerung 20 wiederum den ersten Schalter 7, den zweiten Schalter 9 und den Verstärker 5 entsprechend an. Z. B. kann die Steuerung 20 einen Schaltimpuls oder Steuerimpuls an die Einrichtungen 5, 7, 9 ausgeben, um den Sendebetrieb in den Empfangsbetrieb umzuschalten oder umgekehrt. Es ist jedoch z. B. auch möglich, dass die Steuerung 20 solange ein konstantes Signal zu den Einrichtungen 5, 7, 9 überträgt, wie der momentan bestehende Betriebszustand aufrecht erhalten werden soll. Soll die Schaltungsanordnung in den anderen Betriebszustand versetzt werden, wird ein anderes Steuersignal von der Steuerung 20 ausgegeben.
Die in 2 dargestellte Schaltungsanordnung ist für den Mobilfunkbetrieb in zwei verschiedenen Frequenzbändern ausgelegt. Gleiche und einander entsprechende Teile der Schaltungsanordnung sind mit denselben Bezugszeichen wie in 1 bezeichnet. So ist z. B. der zweite Schalter wiederum mit der Bezugsziffer 9 bezeichnet. Allerdings befindet sich der zweite Schalter nicht mehr am Übergang zwischen dem ersten gemeinsamen Abschnitt und dem zweiten gemeinsamen Abschnitt, sondern es befindet sich zwischen dem ersten gemeinsamen Abschnitt und dem zweiten gemeinsamen Abschnitt ein dritter Abschnitt, der lediglich für Empfangssignale genutzt wird. Daher ist am Übergang des zweiten gemeinsamen Abschnitts zu dem dritten Abschnitt ein dritter Schalter 11 vorgesehen. Ferner ist am Übergang des vierten gemeinsamen Abschnitts zu dem fünften Abschnitt ein vierter Schalter 13 vorgesehen. Wie auch bei dem ersten Schalter 7 und dem zweiten Schalter 9 sind der dritte Schalter 11 und der vierte Schalter 13 in einer ersten Schalterstellung für den Sendebetrieb geschaltet. Diese Schalterstellung ist durch eine durchgezogene Linie zwischen Anschlüssen der Schalter 13, 11 dargestellt. Die zweite Schalterstellung für den Empfangsbetrieb ist durch unterbrochene Linien dargestellt. Beim Sendebetrieb werden die Sendesignale von der Mobilfunkstation 1 über die Anschlusseinrichtung 2, den Anschluss 14, den zweiten gemeinsamen Abschnitt 4, den dritten Schalter 11 in dessen ersten Schalterstellung, den weiteren Abschnitt 10, den ersten Schalter 7 in dessen erster Schalterstellung, den ersten gemeinsamen Abschnitt mit dem Verstärker 5, den zweiten Schalter 9 in dessen erster Schalterstellung, den fünften Abschnitt 8, den vierten Schalter 13 in dessen erster Schalterstellung und den vierten gemeinsamen Abschnitt 16 zu der Antenne 3 übertragen. Der Verstärker 5 verstärkt die Sendesignale mit der entsprechenden Verstärkung.
Im fünften Abschnitt 8, der ausschließlich der Übertragung der Sendesignale dient, befindet sich eine erste Frequenzweiche 38, beispielsweise ein Diplexer. Die Frequenzweiche 38 ist an einen ersten Signalübertragungspfad (oben) für die Übertragung der Frequenzanteile des Sendesignals mit den niedrigeren Frequenzen verbunden. Der Pfad endet an einem weiteren Diplexer, an dem die getrennten Pfade für niedrigere und höhere Frequenzen wieder in einen gemeinsamen Pfad des fünften Abschnitts 8 übergehen. Der zweite Pfad (unten) für die Frequenzanteile mit den höheren Frequenzen weist noch ein Oberwellenfilter 37 auf, insbesondere um die durch den Verstärker 5 erzeugten Oberwellen auszufiltern. Die so gefilterten höheren Frequenzanteile werden an dem zweiten Diplexer 36 wieder in den gemeinsamen Pfad eingekoppelt. Beim Mobilfunkbetrieb entweder in einem ersten, niedrigeren Frequenzband oder in einem zweiten, höheren Frequenzband werden die Funksignale dementsprechend entweder in den ersten Pfad oder in den Pfad des fünften Abschnitts 8 geleitet.
Beim Empfangsbetrieb werden die über die Antenne 3 empfangenen Empfangssignale über den vierten gemeinsamen Abschnitt 16, den ersten Schalter 7 in dessen zweite Schalterstellung, den ersten gemeinsamen Abschnitt mit dem Verstärker 5, den zweiten Schalter 9 in dessen zweiter Schalterstellung, den dritten Abschnitt 6, den dritten Schalter 11 in dessen zweiter Schalterstellung und den zweiten gemeinsamen Abschnitt 4 bis zum Anschluss 14 geleitet und von dort über die Anschlusseinrichtung 2 dem Mobilfunkgerät 1 zugeführt.
In dem dritten Abschnitt befindet sich ähnlich der Anordnung in dem fünften Abschnitt eine erste Frequenzweiche 22, z. B. ein Diplexer, der in einen ersten (oben dargestellten) Pfad für die Frequenzanteile mit den niedrigeren Frequenzen und in einen unteren, zweiten Pfad für die Frequenzanteile mit den höheren Frequenzen übergeht. In den beiden Pfaden für die niedrigeren und höheren Frequenzen befindet sich jeweils ein Bandpassfilter 23, 24, der die Frequenzanteile in einem vorgegebenen, erwarteten Bereich von Empfangssignalen passieren lässt und andere Frequenzanteile ausfiltert. Die beiden Pfade gehen an einer zweiten Frequenzweiche 25, wiederum z. B. ein Diplexer, in den gemeinsamen Pfad des dritten Abschnitts 6 über.
Wie auch bei den Frequenzweichen im fünften Abschnitt können anstelle von Diplexern z. B. Splitter in Kombination mit je einem Bandpassfilter für jedes Frequenzband handeln bzw. um so genannte Combiner, die die verschiedenen Frequenzanteile wieder auf den gemeinsamen Pfad leiten.
Die Bandpässe 23, 24 dienen dazu, Frequenzanteile in Frequenzbereichen auszufiltern, in denen andere Mobilfunkgeräte Sendesignale senden. Auf solche Sendesignale reagiert eine Detektoranordnung, die im Folgenden beschrieben wird. Detektiert diese Detektoranordnung Sendesignale, müssen diese Sendesignale von der Mobilfunkstation 1 stammen und daher wird der Empfangsbetrieb der dargestellten Schaltungsanordnung in den Sendebetrieb umgeschaltet. Werden dagegen keine Sendesignale mehr detektiert, wird wieder in den Empfangsbetrieb umgeschaltet.
Zur Ankopplung der Detektionseinrichtung ist ein Koppler 15 vorgesehen, der die Detektionseinrichtung galvanisch von dem zweiten gemeinsamen Abschnitt 4 trennt. Nicht nur bei der hier beschriebenen Ausführungsform können die Detektionssignale der Detektionseinrichtung auch auf andere Weise aus dem Pfad für die Übertragung der Hochfrequenzsignale gewonnen werden. Zum Beispiel kann ein Spannungsteiler in dem Hochfrequenzsignalpfad vorhanden sein, wobei der Spannungsteiler aus Induktivitäten, Kapazitäten oder Widerständen aufgebaut sein kann. Die Detektionseinrichtung greift ihr Signal an einem der Elemente des Spannungsteilers ab. In dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel wird ein Anteil der über den zweiten gemeinsamen Abschnitt übertragenen Funksignale über den Koppler 15 auskoppelt und einer ersten Frequenzweiche 17 zuführt. An dieser ersten Frequenzweiche 17 werden die ausgekoppelten Signale in dem Ausführungsbeispiel in zwei Frequenzanteile geteilt, einen ersten Anteil bei niedrigeren Frequenzen und einen zweiten Anteil bei höheren Frequenzen. Der Anteil mit den niedrigeren Frequenzen wird einem ersten Bandpassfilter 18 zugeführt, das so ausgelegt ist, dass es Sendesignale der Mobilfunkstation 1 in einen ersten vorgegebenen Frequenzbereich innerhalb eines ersten Frequenzbandes passieren lässt und andere Frequenzanteile ausfiltert. Entsprechend ist ein zweites Bandpassfilter 19 vorgesehen, das in dem Zweig für die Frequenzanteile mit höherer Frequenz entsprechend funktioniert. Im Ergebnis gelangen am Ende der beiden Pfade für die höheren und die niedrigeren Frequenzen im Wesentlichen lediglich Anteile der Sendesignale der Mobilfunkstation 1 zu einer Steuerung 20, die bei Anliegen eines ausreichenden Signalpegels der Sendesignale ein Ausgangssignal als Steuersignal über die Steuerleitungen 12 zu den Schaltern 7, 9, 11, 13 und zu dem Verstärker 5 ausgibt, so dass diese in den Sendebetriebszustand versetzt werden. Bei Ausbleiben eines entsprechend ausreichenden Signalpegels der Sendesignale gibt die Steuerung 20 ein entsprechend anderes Steuersignal an die Schalter 7, 9, 11, 13 und den Verstärker 5 aus, so dass diese in den Empfangsbetriebszustand versetzt werden oder in diesem Zustand bleiben. Alternativ könnte, wie oben erwähnt, die Steuerung 20 auch Impulssignale an die Einrichtungen 7, 9, 11, 13 und 5 ausgeben, um den Betriebszustand in den anderen Betriebszustand umzuschalten.
Es wurden mehrere Frequenzweichen und Bandpassfilter in den Abschnitten 6 und 8 sowie in der Detektionseinrichtung beschrieben. Die Beschreibung galt dem Fall, dass die Mobilfunkverbindung in zwei verschiedenen Frequenzbändern stattfinden kann. Bei drei oder mehr Frequenzbändern können diese Frequenzweichen und die Pfade für die Signale in den verschiedenen Frequenzbereichen entsprechend angepasst sein. Z. B. kann die Frequenzweiche 38 die von dem Verstärker 5 erhaltenen Eingangssignale in Frequenzanteile in drei verschiedenen Frequenzbereichen aufteilen und damit ein Triplexer sein, wobei das Oberwellenfilter lediglich in dem obersten Frequenzbereich vorzusehen ist. Grundsätzlich kann das Frequenzspektrum z. B. mit einer Kombination aus einem Tiefpassfilter, einem Bandpassfilter und einem Hochpassfilter in drei Frequenzbänder aufgeteilt werden. Bei den entsprechenden drei Pfaden in der Detektionseinrichtung und in dem dritten Abschnitt kann für jeden Pfad zusätzlich ein Bandpassfilter vorgesehen sein, das nur die Signale in einem vorgegebenen Teil-Frequenzbereich für die Sende- bzw. Empfangsfrequenzen passieren lässt.
Rechts oben in 2 ist eine Stromversorgung für die mit elektrischer Energie zu versorgenden Bauteile der Schaltungsanordnung angedeutet. Eine Stromversorgungseinrichtung 34 speist z. B. in die Anschlusseinrichtung 2 einen Gleichstrom ein, der über den Anschluss 14 in den zweiten gemeinsamen Abschnitt 4 eingekoppelt wird. In dem zweiten gemeinsamen Abschnitt 4 ist jedoch eine Kapazität 26 vorgesehen, die den Gleichstrom nicht passieren lässt. Aus Sicht des Anschlusses 14 vor der Kapazität 26 wird der Gleichstrom ausgekoppelt. Um lediglich den Gleichstrom auszukoppeln, nicht aber die Funksignale, ist eine Induktivität 28 vorgesehen, die an einem ersten Anschlusspunkt mit dem Anschluss 14 und an einem zweiten Anschlusspunkt über eine Kapazität 30 mit Bezugspotential verbunden ist. Der zweite Anschlusspunkt zwischen der Induktivität 28 und der Kapazität 30 ist mit der Stromversorgungseinrichtung 32 der Schaltungsanordnung verbunden, so dass diese Einrichtung 32 die Komponenten, z. B. den Verstärker 5, und die Schalteinrichtungen der Schalter 7, 9, 11, 13 sowie optional weitere Komponenten der Schaltungsanordnung mit elektrischer Energie versorgen kann. Eine derartige Energieversorgung über die Anschlusseinrichtung 2 ist von Vorteil, da sich zwischen Mobilfunkstation 1 und Anschluss 14 Hochfrequenzleitungen mit Kabellängen von einigen Metern befinden können und die Schaltungsanordnung nicht separat über eine getrennte Energieversorgungsleitung mit elektrischer Energie versorgt werden muss.
3 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Detektionseinrichtung aus 2. Der Koppler 15 ist vorzugsweise ein Richtkoppler, der bevorzugt Funksignale aus dem gemeinsamen zweiten Abschnitt 4 auskoppelt, welche von der Mobilfunkstation 1 in den zweiten gemeinsamen Abschnitt 4 eingespeist werden, im Gegensatz zu Empfangssignalen, die über den dritten Schalter 11 in den zweiten gemeinsamen Abschnitt 4 eingespeist werden. Dadurch kann die Detektionseinrichtung noch empfindlicher für das Detektieren der Sendesignale ausgestaltet werden. Es ist daher möglich, beim Auftreten von Sendesignalen noch früher vom Empfangsbetrieb in den Sendebetrieb umzuschalten. Die Empfindlichkeit für die Sendesignale wird z. B. durch Referenzspannung des Komparators eingestellt, der noch näher beschrieben wird.
Der Koppler 15 ist sekundärseitig auf der Seite der Detektionseinrichtung über einen Widerstand 39 mit Bezugspotential verbunden. Ferner ist die Sekundärseite des Kopplers 15 mit einer ersten Weiche 40 verbunden, wobei alternativ ein Splitter verwendet werden kann. An der Weiche 40 beginnen die zwei Frequenzpfade für die Frequenzanteile mit der höheren und der niedrigeren Frequenz, in dem sich die bereits beschriebenen Bandpassfilter befinden, die in 3 mit dem Bezugszeichen 42 und 44 bezeichnet sind. Die beiden Pfade münden in einem Combiner 46, an den eine Diode 48 zum Erzeugen einer Gleichspannung angeschlossen ist. Die Ausgangsseite der Diode 48 ist über eine Kapazität 50 mit einem Bezugspotential verbunden. Ein Anschlusspunkt zwischen der Diode 48 und der Kapazität 50 ist mit einem ersten Eingang des Komparators 52 verbunden. Der andere Eingang des Komparators 52 ist mit einem Referenzpotential verbunden. Erreicht der Pegel der über den Koppler 15 ausgekoppelten Sendesignale eine entsprechende Schwelle, die zu einer ausreichenden Gleichspannung am ersten Eingang des Komparators führt, die das Bezugspotential überschreitet, wechselt das Ausgangssignal am Ausgang des Komparators 52 und wird ein geändertes Steuersignal über die Steuerleitungen 12 zu den Einrichtungen 7, 9, 11, 13 und 5 ausgegeben.
4 zeigt eine spezielle Ausführungsform der in 2 dargestellten Anordnung. Im Folgenden werden lediglich die gegenüber 2 zusätzlich vorhandenen Bauteile und Einrichtungen beschrieben. Diese Ausführungsform berücksichtigt, dass der Verstärker in verschiedenen Frequenzbereichen unterschiedliche Verstärkungseigenschaften haben kann. Daher weist die Ausführungsform zusätzliche Dämpfungsglieder zum Dämpfen (d. h. Reduzieren der Signalstärke) auf, mit denen die frequenzabhängigen Eigenschaften ausgeglichen bzw. angepasst werden können. In dem dritten Abschnitt, der ausschließlich für die Übertragung von Empfangssignalen genutzt wird, befinden sich ein erstes Dämpfungsglied D₁ in dem Pfad für das Frequenzband mit den niedrigeren Frequenzen und ein zweites Dämpfungsglied D₂ in dem Pfad für die Frequenzen im höheren Frequenzband. Die Dämpfungsglieder D₁, D₂ sind jeweils in Reihe zu dem Bandpassfilter 24, 25 geschaltet. Es ist auch möglich, mit lediglich dem Dämpfungsglied D, oder dem Dämpfungsglied D₂ auszukommen. Welches der Dämpfungsglieder benötigt wird, hängt von den Eigenschaften des Verstärkers ab. Verstärkt der Verstärker z. B. Frequenzen in dem höheren Frequenzband mit höherem Verstärkungsfaktor, wird das Dämpfungsglied D₂ benötigt und umgekehrt.
Für den Sendebetrieb ist in dem weiteren Abschnitt 10, der ausschließlich für die Übertragung der von der Mobilfunkstation gesendeten Sendesignale dient, ein drittes Dämpfungsglied D₃ vorgesehen. Dieses Dämpfungsglied D₃ dämpft sämtliche Sendesignale. Dabei ist jedoch der Dämpfungsfaktor, den das Dämpfungsglied D₃ bewirkt, insbesondere abhängig von der Frequenz, der über den weiteren Abschnitt 10 übertragenden Sendesignale. Dadurch findet zumindest eine erste Anpassung der frequenzabhängigen Eigenschaften des Verstärkers statt.
Optional ist außerdem in dem fünften Abschnitt 8, der ausschließlich der Übertragung der Sendesignale dient, zumindest ein weiteres Dämpfungsglied vorgesehen. In dem in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel sind zwei weitere Dämpfungsglieder D₄ und D₅ vorgesehen, wobei sich das Dämpfungsglied D₄ in dem Pfad für das Frequenzband mit den niedrigeren Frequenzen befindet und wobei sich das Dämpfungsglied D₅ in dem Pfad für das Frequenzband mit den höheren Frequenzen befindet, und zwar in Reihe zu dem Oberwellenfilter 37. Dadurch können die frequenzabhängigen Eigenschaften des Verstärkers 5 noch genauer als durch das gemeinsame Dämpfungsglied D₃ in dem weiteren Abschnitt 10 ausgeglichen werden. Wiederum kann gegebenenfalls auf eines der beiden Dämpfungsglieder D₄ und D₅ verzichtet werden (siehe oben zu den Dämpfungsgliedern D₁ und D₂). Umgekehrt kann auch für den Empfangsbetrieb ein gemeinsames Dämpfungsglied z. B. in dem gemeinsamen Pfad des dritten Abschnitts 6 zum Übertragen sämtlicher Empfangssignale vorgesehen sein.
Die Dämpfungsglieder können z. B. als so genannte Π- oder T-Glieder ausgeführt sein. Bei einem Π-Glied befindet sich in dem Übertragungsweg für Hochfrequenzsignale ein erster Widerstand, der an seinen entgegen gesetzten Anschlusspunkten jeweils über einen weiteren Widerstand mit einem elektrischen Bezugspotential verbunden ist. Dagegen sind bei einem T-Glied zwei Gleichstromwiderstände in dem Hochfrequenzsignal-Übertragungspfad in Reihe geschaltet und ist ein Anschlusspunkt zwischen den beiden Gleichstromwiderständen über einen weiteren Widerstand mit einem elektrischen Bezugspotential verbunden.
5 zeigt einen zweistufigen Verstärker 5, der z. B. der Verstärker 5 gemäß 1 und 2 ist. Dargestellt ist daher auch der erste gemeinsame Abschnitt 55. Ebenfalls dargestellt ist der Teil der Steuerleitung 12, der von der Steuerung zu dem Verstärker 5 führt.
Der Verstärker 5 weist eine erste Verstärkungsstufe 451 auf, deren Hochfrequenzsignaleingang mit dem eingangsseitigen Anschluss des ersten gemeinsamen Abschnitts 55 verbunden ist. Der Ausgang der ersten Verstärkungsstufe 451 ist mit dem Eingang der zweiten Verstärkungsstufe 452 verbunden. Der Ausgang der zweiten Verstärkungsstufe 452 ist mit dem ausgangsseitigen Anschluss des ersten gemeinsamen Abschnitts 55 verbunden.
Die Steuerleitung 12 ist mit einer Stromversorgungseinrichtung 49 verbunden, die wiederum mit der ersten Verstärkungsstufe 451 und der zweiten Verstärkungsstufe 452 verbunden ist. Die Stromversorgungseinrichtung 49 versorgt die Verstärkungsstufen 451, 452 mit Strom.
Bei der ersten Verstärkungsstufe 451 handelt es sich vorzugsweise um einen LNA (Low Noise Amplifier), der auch als Treiber, d. h. als eigentlicher Verstärker, für die Verstärkung der Sendesignale betrieben werden kann. Abhängig von dem an der Signalleitung 12 anliegenden Steuersignal wird der Verstärker 5 entweder als Sendeverstärker oder als Empfangsverstärker betrieben. Wird der Verstärker 5 als Sendeverstärker betrieben, versorgt die Stromversorgungseinrichtung 49 die erste Verstärkungsstufe 451 mit einem im Vergleich zur Verstärkung von Empfangssignalen hohen Ruhestrom, d. h. der Arbeitspunkt der ersten Verstärkungsstufe 451 liegt bei höheren Stromwerten und damit höheren Leistungen. Wird der Verstärker 5 dagegen als Empfangsverstärker betrieben, d. h. er verstärkt die über die Antenne empfangenen Empfangssignale, versorgt die Stromversorgungseinrichtung 49 die erste Verstärkungsstufe 451 mit einem geringeren Ruhestrom, d. h. der Arbeitspunkt liegt bei geringeren Stromwerten und damit geringeren Leistungen.
Auch die zweite Verstärkungsstufe 452 kann optional mit unterschiedlichen Ruheströmen versorgt werden, abhängig davon, ob der Verstärker 5 als Sendeverstärker oder Empfangsverstärker betrieben wird. Im Fall des Betriebes als Sendeverstärker wird die zweite Verstärkungsstufe 452 vorzugsweise als Leistungsverstärker betrieben, d. h. erzeugt Hochfrequenzsignale mit hoher Signalintensität im Vergleich zum Empfangsbetrieb. Beim Empfangsbetrieb wird die zweite Verstärkungsstufe 452 als Endverstärker betrieben. Da die erste Verstärkungsstufe 451 rauscharm verstärkt, muss es sich bei der zweiten Verstärkungsstufe 452 nicht zwingend um einen LNA handeln.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 1039650 B1 [0003, 0005]

Claims

Schaltungsanordnung zum Kompensieren der Dämpfung in einer Hochfrequenzleitung zwischen einer Mobilfunkstation (1) und einer Antenne (3), wobei die Schaltungsanordnung Folgendes aufweist: – einen Empfangspfad (16, 5, 6, 4), über den bei Empfang von Funksignalen durch die Antenne (3) die empfangenen Funksignale zu der Mobilfunkstation (1) geleitet werden, – einen Sendepfad (4, 10, 5, 8, 16), über den beim Senden von Funksignalen durch die Mobilfunkstation (1) die gesendeten Funksignale zu der Antenne (3) geleitet werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Empfangspfad und der Sendepfad einen ersten gemeinsamen Abschnitt (55) aufweisen, über den wahlweise die empfangenen Funksignale und die gesendeten Funksignale geleitet werden, wobei sich in dem ersten gemeinsamen Abschnitt (55) ein Verstärker (5) zum zumindest teilweisen Kompensieren der Dämpfung befindet und wobei die empfangenen Funksignale und die gesendeten Funksignale in derselben Richtung durch den ersten gemeinsamen Abschnitt (55) geleitet werden.
Schaltungsanordnung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei am Beginn des gemeinsamen Abschnitts (55) ein erster Schalter (7) angeordnet ist, der sich beim Sendebetrieb in einer ersten Schalterstellung befindet, in der die gesendeten Funksignale über den ersten Schalter (7) in den ersten gemeinsamen Abschnitt (55) geleitet werden, und der sich beim Empfangsbetrieb in einer zweiten Schalterstellung befindet, in der die empfangenen Funksignale über den ersten Schalter (7) in den ersten gemeinsamen Abschnitt (55) geleitet werden.
Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei am Ende des ersten gemeinsamen Abschnitts (55) ein zweiter Schalter (9) angeordnet ist, der sich beim Sendebetrieb in einer ersten Schalterstellung befindet, in der die gesendeten und von dem Verstärker (5) verstärkten Funksignale über den zweiten Schalter (9) aus dem ersten gemeinsamen Abschnitt (55) zu der Antenne (3) geleitet werden, und der sich beim Empfangsbetrieb in einer zweiten Schalterstellung befindet, in der die empfangenen und von dem Verstärker (5) verstärkten Funksignale über den zweiten Schalter (9) aus dem ersten gemeinsamen Abschnitt (55) zu der Mobilfunkstation (1) geleitet werden.
Schaltungsanordnung nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schaltungsanordnung einen Signaldetektor (15, 17, 18, 19) aufweist, der ausgestaltet ist, außerhalb des ersten gemeinsamen Abschnitts ein Vorhandensein von gesendeten Funksignalen zu detektieren, wobei der Signaldetektor (15, 17, 18, 19) mit einer Steuerung (20) verbunden ist, die mit dem ersten Schalter (7) und/oder mit dem zweiten Schalter (9) verbunden ist, wobei der Signaldetektor und die Steuerung ausgestaltet sind, den ersten Schalter und/oder den zweiten Schalter so anzusteuern, dass der Schalter oder die Schalter in die Schalterstellung gelangen oder in der Schalterstellung verbleiben, in der das gesendete Funksignal durch den ersten gemeinsamen Abschnitt (55) geleitet wird, wenn von dem Signaldetektor (15, 17, 18, 19) ein Vorhandensein von gesendeten Funksignalen detektiert wird.
Schaltungsanordnung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Signaldetektor (15, 17, 18, 19) ausgestaltet ist, das Vorhandensein von gesendeten Funksignalen zu detektieren, wobei sich der erste Schalter (7) und/oder der zweite Schalter (9) jeweils in der zweiten Schalterstellung befindet, wenn der Signaldetektor (15, 17, 18, 19) kein gesendetes Funksignalen detektiert, und wobei der Signaldetektor (15, 17, 18, 19) und die Steuerung (20) ausgestaltet sind, den ersten Schalter (7) und/oder den zweiten Schalter (9) so anzusteuern, dass der Schalter oder die Schalter in die erste Schalterstellung gelangen, in der das gesendete Funksignal durch den ersten gemeinsamen Abschnitt (55) geleitet wird.
Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Verstärker (5) zumindest eine Verstärkungseinrichtung (451) zum Verstärken der Sendesignale und Empfangssignale aufweist, wobei eine Steuerung (20, 49) der Schaltungsanordnung ausgestaltet ist, den Verstärker (5) derart anzusteuern, dass im Sendebetrieb die Verstärkungseinrichtung (451) an einem anderen Arbeitspunkt als im Empfangsbetrieb betrieben wird.
Schaltungsanordnung nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schaltungsanordnung einen Signaldetektor (15, 17, 18, 19) aufweist, der ausgestaltet ist, außerhalb des gemeinsamen Abschnitts ein Vorhandensein von gesendeten Funksignalen zu detektieren, wobei der Signaldetektor (15, 17, 18, 19) mit einer Steuerung (20) verbunden ist, die mit einem Steuereingang des Verstärkers (5) verbunden ist, wobei der Signaldetektor (15, 17, 18, 19) und die Steuerung (20) ausgestaltet sind, den Verstärker (5) so durch ein Steuersignal anzusteuern, dass der Verstärker (5) die gesendeten Funksignale bei einem ersten vorgegebenen Arbeitspunkt des Verstärkers verstärkt und die empfangenen Funksignale bei einem zweiten vorgegebenen Arbeitspunkt des Verstärkers verstärkt.
Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Empfangspfad und der Sendepfad einen zweiten gemeinsamen Abschnitt (4) aufweisen, über den die empfangenen Funksignale und die gesendeten Funksignale geleitet werden und der sich auf den Signalpfaden zwischen der Mobilfunkstation (1) und dem ersten gemeinsamen Abschnitt (55) befindet, wobei die empfangenen Funksignale und die gesendeten Funksignale in entgegengesetzter durch den zweiten gemeinsamen Abschnitt (4) geleitet werden und wobei ein dritter Schalter (11) vorgesehen ist, der sich beim Sendebetrieb in einer ersten Schalterstellung befindet, in der die gesendeten Funksignale über den zweiten gemeinsamen Abschnitt, den dritten Schalter (11) und den ersten Schalter (7) gemäß Anspruch 2 in den ersten gemeinsamen Abschnitt (55) geleitet werden, und der sich beim Empfangsbetrieb in einer zweiten Schalterstellung befindet, in der die empfangenen Funksignale über den zweiten Schalter (9) gemäß Anspruch 3 aus dem ersten gemeinsamen Abschnitt (55) zu dem dritten Schalter (11) und über den dritten Schalter (11) in den zweiten gemeinsamen Abschnitt (4) geleitet werden.
Schaltungsanordnung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei ein dritter Abschnitt (6) den zweiten Schalter (9) und den dritten Schalter (11) verbindet, wobei der dritte Abschnitt (6) zu dem Empfangssignalpfad gehört aber nicht zu dem Sendesignalpfad, und wobei sich in dem dritten Abschnitt (6) zumindest ein Signalpfad ausschließlich für Empfangssignale in einem vorgegebenen Frequenzbereich und/oder eine Einrichtung zum Behandeln von Empfangssignalen in einem vorgegebenen Frequenzbereich befinden.
Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Empfangspfad und der Sendepfad einen vierten gemeinsamen Abschnitt (16) aufweisen, über den die empfangenen Funksignale und die gesendeten Funksignale geleitet werden und der sich auf den Signalpfaden zwischen der Antenne (3) und dem ersten gemeinsamen Abschnitt (55) befindet, wobei die empfangenen Funksignale und die gesendeten Funksignale in entgegengesetzter Richtung durch den vierten gemeinsamen Abschnitt (16) geleitet werden und wobei beim Sendebetrieb die Sendesignale über den ersten gemeinsamen Abschnitt (55), den zweiten Schalter (9) gemäß Anspruch 3 zu dem vierten gemeinsamen Abschnitt (16) geleitet werden und beim Empfangsbetrieb die Empfangssignale über den vierten gemeinsamen Abschnitt (16) und den ersten Schalter (7) gemäß Anspruch 2 in den ersten gemeinsamen Abschnitt (55) geleitet werden.
Schaltungsanordnung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei ein fünfter Abschnitt (8) den zweiten Schalter (9) und den vierten gemeinsamen Abschnitt (16) verbindet, wobei der fünfte Abschnitt (8) zu dem Sendesignalpfad gehört aber nicht zu dem Empfangssignalpfad, und wobei sich in dem fünften Abschnitt (8) zumindest ein Signalpfad ausschließlich für Sendesignale in einem vorgegebenen Frequenzbereich und/oder eine Einrichtung zum Behandeln von Sendesignalen in einem vorgegebenen Frequenzbereich befinden.
Verfahren zum Kompensieren der Dämpfung in einer Hochfrequenzleitung zwischen einer Mobilfunkstation (1) und einer Antenne (3), wobei: – bei Empfang von Funksignalen durch die Antenne (3) die empfangenen Funksignale über einen Empfangspfad (16, 5, 6, 4) zu der Mobilfunkstation (1) geleitet werden, – beim Senden von Funksignalen durch die Mobilfunkstation (1) die gesendeten Funksignale über einen Sendepfad (4, 10, 5, 8, 16) zu der Antenne (3) geleitet werden, dadurch gekennzeichnet, dass die empfangenen Funksignale und die gesendeten Funksignale wahlweise über einen ersten gemeinsamen Abschnitt (55) des Empfangspfades und des Sendepfades geleitet werden und in dem ersten gemeinsamen Abschnitt (55) zum zumindest teilweisen Kompensieren der Dämpfung verstärkt werden, wobei die empfangenen Funksignale und die gesendeten Funksignale in verschiedenen Zeitabschnitten aber in derselben Richtung durch den ersten gemeinsamen Abschnitt (55) geleitet werden.