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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf ein System und ein Verfahren zum Filtern von Signalen in einem Frequenzband, das an ein Frequenzband angrenzt, welches für den Funkempfang verwendet wird, und insbesondere ein System und Verfahren zum Filtern von drahtlosen Kommunikationsdienst-Signalen (WCS), die in einem Frequenzband gesendet werden, das benachbart zu einem Satelliten-Hochfrequenzband ist, das von einem Fahrzeug-Satelliten-Radio empfangen wird.
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Erläuterung des Standes der Technik
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Mobilfunkgeräte sind überall. Mobilfunkgeräte ermöglichen die drahtlose Übertragung und den Empfang von Video, Audio und Daten und werden von den Anwendern für viele Zwecke herangezogen. Diese Zwecke und die Technologie, wie zum Beispiel 4G Langzeit-Evolution (LTE), um die Dienste zu erbringen, steigen, was einen zunehmenden Bedarf an mehr Wireless-Bandbreite und Datendurchsatz erfordert. Mit der Explosion der Nachfrage nach mobilen Daten- und Sprachdiensten gibt es eine zunehmende Belastung für die vorhandenen Frequenzbänder, die für diese Dienste zugeteilt werden, wobei die verfügbare zelluläre Bandbreite nicht ausreicht, um diese Forderungen zu erfüllen. Die Bereitstellung zusätzlicher Frequenzbänder für Mobilfunkdienste hat eine direkte und oftmals messbare Auswirkung auf den kommerziellen Fortschritt.
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Die Federal Communications Commission (FCC) regelt, welche Frequenzbänder für welche Zwecke in den USA verwendet werden. So gab es einen erheblichen Druck auf die FCC, um mehr Frequenzbänder für Mobilfunkdienste zuzuteilen, was auch erhebliche Einnahmen bietet. Als Reaktion darauf hat die FCC vor kurzem das WCS-Frequenzband für Mobilfunkdienste neu zugeordnet, wobei nun das Frequenzband 2305–2320 MHz für Signale verwendet wird, die von Mobilfunkgeräten an einen Mobilfunkmast übertragen werden und das Frequenzband 2345–2360 MHz wird nun für Signale verwendet, die vom Mobilfunkmast zu den mobilen Geräten übertragen werden.
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Satellitenradio, speziell Sirius und XM, wurde auch ein bestimmtes Frequenzband von der FCC zugeteilt, wobei das Sirius Satellitenradio im 2320–2332,50 MHz Frequenzband und XM das Satelliten-Radio arbeitet im 2332.50–2345 MHz Frequenzband. Wie ersichtlich ist, ist das XM-Frequenzband angrenzend und angrenzend an das WCS-Frequenzband, das für Signale verwendet wird, die vom Mobilfunkmast übertragen werden, und das Sirius-Frequenzband ist angrenzend an das WCS-Frequenzband, das für Signale verwendet wird, die von den mobilen Geräten übertragen werden.
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Satellitenradios empfangen Signale von Satelliten, von denen bestimmte Audiosignale abgespielt werden können. Diese Signale sind bei geringem Stromverbrauch, wenn sie vom Radio empfangen werden. Mobilfunkmasten übertragen Mobilfunksignale zu den mobilen drahtlosen Geräten in einem bestimmten Bereich des Masts. Diese Signale werden mit einer relativ hohen Leistung von dem Mast gesendet, um von den mobilen Geräten in einem gewissen Abstand mit dem geeigneten Datenratendurchsatz empfangen zu werden. Wenn ein Fahrzeug mit einem Satellitenradio innerhalb einer bestimmten Nähe zu einem Mobilfunkmast fährt, die Mobilfunksignale im WCS-Frequenzband ausstrahlen, werden diese Signale von der Satelliten-Funkantenne am Fahrzeug mit einer relativ hohen Leistung empfangen, beispielsweise etwa fünf Größen, die größer sind als die Satelliten-Funksignale, die von der Antenne empfangen werden. Für XM-Satelliten-Funksignale, die direkt an die WCS-Signale vom Mobilfunkturm angrenzen können, können die WCS-Frequenzsignale die Satelliten-Funksignale überwältigen und blockieren, wobei das Satellitenradio am Fahrzeug stumm geschaltet werden kann.
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Auch wenn ein Fahrzeug mit einem Satellitenradio innerhalb einer bestimmten Nähe eines Mobilfunkgerätes fährt, welche zellulare Signale in dem WCS-Frequenzband sendet, wobei das Mobilfunkgerät im Fahrzeug sein kann, werden diese Signale von der Satelliten-Funkantenne am Fahrzeug und möglicherweise mit einem höheren Leistungspegel als die Satelliten-Funksignale empfangen. Für Sirius-Satelliten-Funksignale, die direkt an die WCS-Signale des Mobilfunkgeräts angrenzen können, können die WCS-Frequenzsignale die Satelliten-Funksignale überwältigen und blockieren, wobei das Satellitenradio auf dem Fahrzeug stumm schalten kann.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung offenbart und beschreibt ein Filtersystem, das WCS-Signale filtert, die von einer Satellitenfunkantenne empfangen werden, wenn die WCS-Signale eine ausreichend hohe Signalstärke aufweisen, wobei sie die Satelliten-Funksignale überwältigen und das Satellitenradio daran hindern könnten. Das Filtersystem beinhaltet eine Kopplungsschaltung, die einen kleinen Teil des von der Antenne empfangenen Signals koppelt und an einen Detektor sendet, der die Signalstärke des abgekoppelten Teils des Signals erfasst. Wenn die Signalstärke einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet, stellt der Detektor ein Steuersignal an einen Schalter bereit, der das von der Antenne empfangene Signal zu einem WCS-Filter leitet, um die WCS-Signale herauszufiltern, wobei der Schalter ansonsten das von der Antenne empfangene Signal direkt an das Radio sendet.
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Zusätzliche Eigenschaften der vorliegenden Erfindung gehen aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Patentansprüchen in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen hervor.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine Darstellung eines Fahrzeugs mit Satellitenradio in Verbindung mit einem Satelliten und einem Mobilfunkturm;
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2 ist ein Blockdiagramm eines Satellitenfunkgeräts mit einem WCS-Filtersystem;
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3 ist ein Blockdiagramm eines WCS-Filtersystems für ein Satellitenfunkgerät, das einen WCS-Signaldetektor beinhaltet; und
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4 ist ein Block eines Diagramms eines weiteren WCS-Filtersystems für ein Satellitenradio, das einen WCS-Signaldetektor beinhaltet.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die nachfolgende Erörterung der Ausführungsformen der Erfindung, die auf ein WCS-Filtersystem zum Filtern von WCS-Signalen in einem Satellitenradio gerichtet sind, ist lediglich exemplarischer Natur und soll in keiner Weise die Erfindung oder ihre Anwendungen oder Verwendungen einschränken. Wie hierin beschrieben, ist beispielsweise das Satellitenradio auf einem Fahrzeug. Jedoch kann, wie der Fachmann erkennen wird, das Satellitenradio auf anderen mobilen Plattformen oder auf andere Weise sein.
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1 ist eine Darstellung 10, die ein Fahrzeug 12 mit einem Satellitenradio 14, wie einem XM-Satellitenradio oder einem Sirius-Satellitenradio, zeigt, das Satellitenfunksignale von einem Satelliten 16 empfängt. Das Fahrzeug 12 kann sich in der Nähe eines Mobilfunkturms 18 bewegen, der zellulare Signale im WCS-Frequenzband ausstrahlen kann, die an das Frequenzband der von dem Satelliten 16 gesendeten Signale angrenzen können. So kann beispielsweise das Funkgerät 14 ein XM-Radio sein, der Satellit 16 kann XM-Signale in dem Frequenzband von 2332,50 bis 2345 MHz ausstrahlen, und der Mobilfunkturm 18 kann WCS-Signale im 2345–2360 MHz-Frequenzband senden. Wie vorstehend erörtert, kann die Leistung der Signale vom Mobilfunkturm 18 hoch genug und nahe genug an den von dem Satelliten 16 gesendeten Signalen sein, sodass die Satelliten-Funksignale im Radio 14 überwältigt sind und es stumm schaltet. Das Fahrzeug 12 kann auch in der Nähe eines Mobilfunkgeräts 28, das zellulare Signale in dem WCS-Frequenzband übertragen kann, die auch an das Frequenzband der von dem Satelliten 16 gesendeten Signale angrenzen können, zugreifen, wobei die Vorrichtung 28 innerhalb des Fahrzeugs 12 sein kann. So kann beispielsweise das Radio 14 ein Sirius-Radio sein, der Satellit 16 kann Sirius-Signale im Frequenzband 2320 bis 2332,50 MHz ausstrahlen und das Mobilfunkgerät 28 kann WCS-Signale in dem Frequenzband von 2305–2320 MHz übertragen. Wie vorstehend erörter, kann die Leistung der Signale vom Mobilfunkgerät 28 hoch genug und nahe genug an den von dem Satelliten 16 gesendeten Signalen sein, dass die Satelliten-Funksignale im Radio 14 überwältigt sind und es stumm wird.
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2 ist ein Blockdiagramm eines Satellitenfunksystems 20, das ein Satellitenradio 22 beinhaltet, das Satellitenfunksignale von beispielsweise dem Satelliten 16 über eine Antenne 24 empfängt. Wie im Stand der Technik bekannt ist, sind Satelliten-Funkantennen sowie andere Antennen an einem Fahrzeug mit dem jeweiligen Empfänger/Sender durch Koaxialkabel verbunden, wobei diese Kabel in abschnittsweise durch Inline-Steckverbinder wie FAKRA-Steckverbinder miteinander verbunden werden können, sodass das Fahrzeug in Teilen gefertigt und dann durch Verbinden der Steckverbinder zusammengebaut werden kann. Die vorliegende Erfindung schlägt vor, ein WCS-Filtersystem 26 zwischen der Antenne 24 und dem Radio 22 einzufügen, wobei das System 26 beispielsweise einen Tiefpass-WCS-Filter 30 beinhaltet, der Signale von dem von der Antenne 24 empfangenen Turm 18 herausfiltert, bevor sie vom Funkgerät 22 empfangen werden können. In einer anderen Ausführungsform kann der Filter ein Bandpass-, Kerb- oder Hochpassfilter sein, der mit der hierin beschriebenen Erläuterung übereinstimmt.
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Bei dieser Konstruktion kann ein Inline-Koaxialverbinder 32, der zuvor mit einem Inline-Koaxialverbinder 34 gekoppelt worden sein könnte, um die Antenne 24 mit dem Radio 22 zu verbinden, getrennt werden, und das Filtersystem 26 ist zwischen der Antenne 24 und dem Funkgerät 22 verbunden, indem ein Koaxialverbinder 36 mit dem Verbinder 32 verbunden ist, und ein Koaxialverbinder 38 mit dem Verbinder 34, wie gezeigt, wobei das Filtersystem 26 an beliebiger geeigneter Stelle am Fahrzeug 12 montiert werden kann. Der WCS Filter 30 ist so konzipiert, dass er Signale über dem XM-Frequenzband blockiert oder zurückweist, um zu verhindern, dass die vom Turm 18 übertragenen zellulären Signale vom Funkgerät 22 empfangen werden. In einer alternativen Ausführungsform kann der Filter 30 ein Hochpassfilter sein, der entworfen ist, um WCS-Signale in dem Frequenzband von 2305 bis 2320 MHz zu blockieren, sodass sie nicht mit Satellitenfunksignalen für ein Sirius-Satellitenradio interferieren. Der Filter 30 kann ein beliebiges geeigneter Tiefpass-, Hochpass-, Bandpass- und Kerbfilter für die hier diskutierten Anwendungen sein, wie beispielsweise ein Filter, der im Handel von QuorvoTM mit der Teilenummer QPQ1900Q erhältlich ist. Es wird darauf hingewiesen, dass der Filter 30, da das XM- oder Sirius-Frequenzband und das hier beschriebene WCS-Frequenzband benachbart sind, ein schmales Übergangsfrequenzband haben muss, um die gewünschten Signale zu passieren und die unerwünschten Signale zurückzuweisen. Der WCS-Filter 30 kann auf einer gedruckten Schaltungsplatine implementiert sein, worin die Filterantwort eine eines Tiefpassfilters, eines Hochpassfilters, eines Sperrfilters oder eines Bandpassfilters ist. Durch die Verwendung einer Kerbfilter-Konfiguration, die an der WCS-Frequenz zentriert ist, kann eine ausreichende Dämpfung für eine akzeptable Dämpfung bereitgestellt werden. Der Filter kann unter Verwendung von Film Bulk Acoustic Resonator (FBAR) Filtertechnik oder einem Surface Acoustic Wave (SAW) Filter implementiert werden.
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Im System 20 dämpft der WCS-Filter 30 die Satelliten-Funksignale in gewissem Ausmaß, je nachdem, wie nahe es sich in der Frequenz des WCS-Frequenzbandes befindet. Wenn daher das Satelliten-Funksignal relativ schwach ist, was durch Baumlaub, Gebäude usw. verursacht werden kann, kann die Leistung des Funkgerätes 22 auch in Abwesenheit von Signalen des Mobilfunkturms 18 oder dem Mobilfunkgerät 28 verringert werden. Mit anderen Worten, um den Filter 30 für die Ablehnung der WCS-Signale akzeptabel zu machen, können einige der Satelliten-Funksignale aufgrund ihrer Frequenznähe zum WCS-Frequenzband abgeschwächt werden. Daher schlägt die vorliegende Erfindung vor, nur in dem WCS-Filter 30 in Gegenwart der WCS-Signale des Mobilfunkturms 18 zu schalten.
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3 ist ein Blockdiagramm eines WCS-Filtersystems 40, welches das Filtersystem 26 ersetzen kann, wobei die Verbinder 32, 34, 36 und 38 und das Radio 22 nicht gezeigt sind. Bei dieser Ausgestaltung wird ein kleiner Teil des von der Antenne 24 empfangenen Signals durch eine Kopplungsschaltung 42 abgekoppelt und an einen Detektor 44 gesendet. Der Detektor 44 detektiert die Signalstärke des abgekoppelten Teils des Empfangssignals, und wenn er größer als ein vorbestimmter Schwellenwert ist, was das Vorhandensein des WCS-Signals anzeigt, sendet der Detektor 44 ein Steuersignal, das einen Schalter 46 steuert, um den Hauptteil des Empfangssignals an das WCS-Filter 30 zu leiten. Das Steuersignal von dem Detektor 44 bewirkt auch, dass ein Schalter 48 das von dem WCS-Filter 30 ausgegebene Signal an das Radio 22 leitet. Wenn der Detektor 44 die hohe Signalleistung nicht erkennt, bleibt der Schalter 46 in der Position, in der der Hauptteil des Signals von der Antenne 24 zur Leitung 50 geleitet wird, um den WCS-Filter 30 zu umgehen, wobei der Schalter 48 ist In der Lage, dieses Signal an das Radio 22 zu leiten. Somit werden die WCS-Signale daran gehindert, das Radio 22 zu stummschalten.
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Einige der Elemente in dem System 40 können aktive Elemente sein, die eine Stromquelle über die Leistung hinaus benötigen, die verfügbar sein kann, um der Antenne 24 Energie zuzuführen. So können beispielsweise der Detektor 44, die Schalter 46 und 48 und möglicherweise Elemente in dem Filter 30 aktive Elemente aufweisen, die Leistung erfordern. Ferner können auch aktive Elemente verwendet werden, um das Satelliten-Funksignal zu verstärken. Zu diesem Zweck kann das System 40 eine eigene Stromversorgung 52, wie beispielsweise eine wiederaufladbare Batterie, beinhalten oder eine externe Verbindung zu einer Stromquelle (nicht gezeigt) aufweisen.
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In einer alternativen Ausführungsform, die in 4 als WCS-Filtersystem 60 gezeigt ist, wobei gleiche Elemente mit der gleichen Bezugsnummer identifiziert sind, kann der Schalter 48 durch einen HF-Kombinierer 62 ersetzt werden. In dieser Konstruktion wird, wenn der Hauptteil des Antennensignals durch den WCS-Filter 30 kommt, wobei kein Signal auf der Leitung 50 vorhanden wäre, dann kombiniert der Kombinierer 62 dieses Signal mit dem No-Signal auf der Leitung 50, um die Ausgabe an das Radio 22 zu liefern. Wenn der Schalter 46 den Hauptteil des Antennensignals auf die Leitung 50 schaltet, wobei kein Signal durch das WCS-Filter 30 geht, gibt der Kombinierer 62 das ungefilterte Signal aus.
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Die vorangegangene Abhandlung offenbart und beschreibt lediglich beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Fachleute auf dem Gebiet erkennen leicht aus einer derartigen Abhandlung und aus den begleitenden Zeichnungen und Ansprüchen, dass verschiedene Änderungen, Abwandlungen und Variationen darin ohne Abweichung von dem Erfindungsgedanken und dem Schutzumfang der Erfindung, wie in den folgenden Ansprüchen definiert ist, durchgeführt werden können.
