DE19514993A1 - Bidirectional aerial amplifier for telecommunication signals - Google Patents

Bidirectional aerial amplifier for telecommunication signals

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Abstract

The amplifier (1) includes a transmitter amplifier and a receiver amplifier. The switch is designed as a crossover switch and connections are made between the amplifier input (10) and the output (11) and the telecommunication station and aerial. When the switch is in one position, the amplifier operates incoming signals, and in the other switching position, the amplifier operates with the outgoing signals. The transmitter and receiver amplifiers are connected in parallel and are mutually independent. The isolating system pref. has a changeover which operates two switches together, so that the telecommunication station (2) and the aerial (3) selectively connect with one of the amplifiers (12,13).

Description

Die Erfindung betrifft einen Antennenverstärker nach dem Oberbegriff des An­ spruchs 1. Es wird klargestellt, daß unter dem Begriff Antennenverstärker ein in zwei Richtungen arbeitender Verstärker zu verstehen ist, der sowohl der Antenne zugeführte als auch von der Antenne kommende Signale verstärken kann.The invention relates to an antenna amplifier according to the preamble of the Proverb 1. It is clarified that under the term antenna amplifier an in Two directions working amplifier is to be understood, that of both the antenna can amplify supplied as well as coming from the antenna.

Gattungsgemäße Verstärker sind bereits als sogenannte Zweirichtungsverstärker, nicht jedoch als Antennenverstärker bekannt. Ein derartiger, bekannter Zweirich­ tungsverstärker ist in Fig. 3 schematisch dargestellt. Diese zeigt eine mobile Funk­ station 2 sowie eine stationäre Funkstation 2′, welche beide in Funkverbindung mit einer Verstärkereinheit 1 stehen. Der Zweirichtungsverstärker wird vorzugsweise an einer exponierten Stelle im Gelände, z. B. auf einem Hügel, positioniert und dient dazu, in Gebieten, in denen aus topologischen Gründen zwischen der Basisstation 2′ und der mobilen Station 2 starke Dämpfung der elektromagnetischen Wellen auf­ tritt, die Verbindung zwischen den beiden Stationen aufrechtzuerhalten. Der Zwei­ richtungsverstärker verfügt hierzu über zwei voneinander unabhängige Verstärker­ systeme 12 bzw. 13, von denen das eine Verstärkersystem 12 zur Verstärkung der von der Mobilstation 2 kommenden Signale und das andere Verstärkersystem 13 zur Verstärkung der von der stationären Station 2′ kommenden Signale dient. Der Zweirichtungsverstärker verfügt auch über zwei Antennen 3 und 3′ und jeweils eine Frequenzweiche 5 bzw. 5′. Ein derartiges Funksystem wird im Duplexbetrieb be­ trieben, die von der stationären Station 2′ kommenden Signale liegen also auf einer anderen Frequenz als die von der Mobilstation 2 kommenden Signale. Die Frequen­ zweichen 5 bzw. 5′ dienen der Aufspaltung der Signale und der Zuführung zu dem entsprechenden Verstärker 12 bzw. 13. Durch die Auftrennung der ankommenden Signale mittels Frequenzweichen 5 bzw. 5′ wird gewährleistet, daß der Zweirichtungs­ verstärker zu jedem Zeitpunkt bereit ist, Signale von beiden Stationen aufzunehmen und zu verstärken. Die Verstärkereinheiten 12 und 13 können also zeitgleich arbei­ ten. Generic amplifiers are already known as so-called bidirectional amplifiers, but not as antenna amplifiers. Such a known bi-directional amplifier is shown schematically in Fig. 3. This shows a mobile radio station 2 and a stationary radio station 2 ', both of which are in radio communication with an amplifier unit 1 . The bidirectional amplifier is preferably at an exposed location in the field, for. B. positioned on a hill and serves to maintain the connection between the two stations in areas in which strong attenuation of the electromagnetic waves occurs between the base station 2 'and the mobile station 2 for topological reasons. The two directional amplifier has two mutually independent amplifier systems 12 and 13 , of which one amplifier system 12 serves to amplify the signals coming from the mobile station 2 and the other amplifier system 13 serves to amplify the signals coming from the stationary station 2 '. The bidirectional amplifier also has two antennas 3 and 3 'and a crossover 5 and 5 ', respectively. Such a radio system is operated in duplex mode, the signals coming from the stationary station 2 'are therefore at a different frequency than the signals coming from the mobile station 2 . The frequencies between 5 and 5 'serve the splitting of the signals and the supply to the corresponding amplifier 12 or 13th The separation of the incoming signals by means of crossovers 5 and 5 'ensures that the bidirectional amplifier is ready at any time to receive and amplify signals from both stations. The amplifier units 12 and 13 can thus work simultaneously.

In einer weiteren Anwendung eines Zweirichtungsverstärkers dient dieser als Booster einer mobilen Station, wenn sich diese in einem Raum befindet, der elektromagne­ tisch dämpfend wirkt. Beispielsweise benötigt man zum Betrieb eines Handfunk­ telefons innerhalb eines Kraftfahrzeugs eine Außenantenne und vorzugsweise eine Verstärkereinheit, um die relativ schwache Ausgangsleistung des Handfunktelefons zu erhöhen. Die bekannten Zweirichtungsverstärker im Einsatz als Booster für in Kraftfahrzeugen betriebene Funktelefone arbeiten nach dem in Fig. 3 dargestell­ ten Prinzip mit Frequenzweichen. In dem interessierenden Frequenzbereich und bei der geringen Kanaltrennung sind die Frequenzweichen teuere und auch voluminöse Geräte. Die Boostereinheiten benötigen also viel Platz, einen komplexen Aufbau und sind für die beschriebene Anwendung sehr teuer.In a further application of a bidirectional amplifier, this serves as a booster for a mobile station when it is in a room which has an electromagnetic damping effect. For example, to operate a hand-held radio telephone within a motor vehicle, an external antenna and preferably an amplifier unit are required to increase the relatively weak output power of the hand-held radio telephone. The known bidirectional amplifier in use as a booster for radio telephones operated in motor vehicles work according to the principle shown in FIG. 3 with crossovers. In the frequency range of interest and the low channel separation, the crossovers are expensive and also voluminous devices. The booster units therefore require a lot of space, a complex structure and are very expensive for the described application.

Es besteht daher die Aufgabe, einen als Antennenverstärker betriebenen Zweirich­ tungsverstärker so auszubilden, daß er bei kleinen Abmessungen und einfachem Aufbau billig in der Herstellung ist.There is therefore the task of a two-way operated as an antenna amplifier training amplifier so that it is small in size and simple Construction is cheap to manufacture.

Gelöst wird diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.This object is achieved with the characterizing features of claim 1. Advantageous refinements can be found in the subclaims.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen, insbesondere auf die Fig. 1 und 2, näher beschrieben, welche zeigen:An embodiment of the invention is described in more detail below with reference to the accompanying drawings, in particular to FIGS. 1 and 2, which show:

Fig. 1 ein schematisches Schaltbild einer ersten Ausführungsform des Antennen­ verstärkers; Fig. 1 is a schematic diagram of a first embodiment of the antenna amplifier;

Fig. 2 ein schematisches Schaltbild einer zweiten Ausführungsform des Antennen­ verstärkers; Fig. 2 is a schematic diagram of a second embodiment of the antenna amplifier;

Fig. 3 einen Zweirichtungsverstärker nach dem Stand der Technik mit einer mobilen und einer stationären Funkstation; und Fig. 3 shows a bi-directional amplifier according to the prior art with a mobile and a stationary radio station; and

Fig. 4 den Einbau des Antennenverstärkers in einem Kraftfahrzeug in der Verwen­ dung mit einem Handfunktelefon. Fig. 4 shows the installation of the antenna amplifier in a motor vehicle in use with a hand-held radio telephone.

Fig. 1 zeigt schematisch einen Antennenverstärker 4, der an eine mobile Telekom­ munikationsstation 2 und eine Antenne 3 angeschlossen ist. Bei der mobilen Tele­ kommunikationsstation 2 handelt es sich beispielsweise um ein in einem Kraftfahr­ zeug angebrachtes Handfunktelefon, bei der Antenne 3 um eine Kraftfahrzeugan­ tenne. Der Antennenverstärker 4 beinhaltet eine Verstärkereinheit 1, welche im wesentlichen aus zwei Verstärkern 12 und 13 besteht. Der Verstärker 12 dient als Sendeverstärker und der Verstärker 13 als Empfangsverstärker. Der Eingang des Sendeverstärkers 12 ist hierzu mit der Telekommunikationsstation 2 verbindbar, der Ausgang mit der Antenne 3. Andererseits ist der Eingang des Empfangsverstärkers 13 mit der Antenne 3 verbindbar und der Ausgang des Empfangsverstärkers 13 mit der Telekommunikationsstation 2. Anstelle der bekannten Frequenzweichen zur Verbindung der beiden Verstärker 12 und 13 mit Telekommunikationsstation 2 und Antenne 3 werden vorliegend jedoch Wechselschalter verwendet, und zwar ein erster Wechselschalter 6, der die Telekommunikationsstation 2 alternativ mit dem Eingang des Sendeverstärkers 12 und dem Ausgang des Empfangsverstärkers 13 verbindet und ein zweiter Wechselschalter 7, der die Antenne 3 alternativ mit dem Ausgang des Sendeverstärkers 12 und dem Eingang des Empfangsverstärkers 13 verbindet. Fig. 1 shows schematically an antenna amplifier 4 , which is connected to a mobile telecommunications station 2 and an antenna 3 . In the mobile tele communication station 2 is, for example, a hand-held radio telephone installed in a motor vehicle, in the antenna 3 to a motor vehicle antenna. The antenna amplifier 4 contains an amplifier unit 1 , which essentially consists of two amplifiers 12 and 13 . The amplifier 12 serves as a transmission amplifier and the amplifier 13 as a reception amplifier. For this purpose, the input of the transmission amplifier 12 can be connected to the telecommunications station 2 , and the output to the antenna 3 . On the other hand, the input of the reception amplifier 13 can be connected to the antenna 3 and the output of the reception amplifier 13 to the telecommunications station 2 . Instead of the known crossovers for connecting the two amplifiers 12 and 13 to the telecommunication station 2 and antenna 3 , however, changeover switches are used in the present case, namely a first changeover switch 6 , which alternatively connects the telecommunication station 2 to the input of the transmit amplifier 12 and the output of the receive amplifier 13 , and a second changeover switch 7 , which alternatively connects the antenna 3 to the output of the transmission amplifier 12 and the input of the reception amplifier 13 .

Die beiden Wechselschalter 6 und 7 werden von einer Steuerungsvorrichtung 15 so angesteuert, daß sich entweder beide in der in Fig. 1 dargestellten unteren Stellung oder der in Fig. 1 mit gestrichelten Linien dargestellten oberen Stellung befinden, also entweder der Sendeverstärker 12 oder der Empfangsverstärker 13 zwischen Tele­ kommunikationsstation 2 und Antenne 3 geschaltet ist. Die Steuerungsvorrichtung 15 wird wiederum von einer Detektionsvorrichtung 14 angesteuert, die ihrerseits auswertet, ob die Telekommunikationsstation 2 Signale absendet.The two changeover switches 6 and 7 are controlled by a control device 15 such that either both are in the lower position shown in FIG. 1 or in the upper position shown in broken lines in FIG. 1, that is to say either the transmit amplifier 12 or the receive amplifier 13 is connected between tele communication station 2 and antenna 3 . The control device 15 is in turn controlled by a detection device 14 , which in turn evaluates whether the telecommunication station 2 sends signals.

Solange die Telekommunikationsstation 2 nicht sendet, also während des größten Teils der Zeit, befinden sich die Wechselschalter 6 und 7 in der in Fig. 1 mit durchgezogenen Linien dargestellten Stellung, in welcher der Empfangsverstärker 13 zwischen Antenne 3 und Telekommunikationsstation 2 liegt und eingehende Sig­ nale verstärkt. Sobald die Telekommunikationsstation 2 jedoch sendet, liegen an dem Meßpunkt 17 zwischen Telekommunikationsstation 2 und Wechselschalter 6 - verglichen mit den eingehenden Signalamplituden - hohe Signalamplituden an, was von der Detektionsvorrichtung 14 detektiert wird. Diese sendet daraufhin ein Steu­ ersignal an die Steuerungsvorrichtung 15, welche ein gleichzeitiges Umschalten der beiden Wechselschalter 6 und 7 in die in Fig. 1 mit gestrichelten Linien dargestellte obere Schaltstellung bewirkt. Die beiden Wechselschalter 6 und 7 sind vorzugsweise als schnelle Halbleiterschalter ausgebildet.As long as the telecommunication station 2 is not transmitting, that is to say for most of the time, the changeover switches 6 and 7 are in the position shown in solid lines in FIG. 1, in which the receiving amplifier 13 lies between the antenna 3 and the telecommunication station 2 and incoming signals reinforced. As soon as the telecommunication station 2 transmits, however, there are high signal amplitudes at the measuring point 17 between the telecommunication station 2 and the changeover switch 6 , compared to the incoming signal amplitudes, which is detected by the detection device 14 . This then sends a control signal to the control device 15 , which causes a simultaneous switching of the two changeover switches 6 and 7 into the upper switching position shown in dashed lines in FIG. 1. The two changeover switches 6 and 7 are preferably designed as fast semiconductor switches.

Sobald die Detektionsvorrichtung 14 am Meßpunkt 17 kein Sendesignal mehr fest­ stellt, veranlaßt sie die Steuerungsvorrichtung 15 die Wechselschalter 6 und 7 wieder in ihren ursprünglichen Zustand zurückzubewegen. Da die Telekommunikationssta­ tion im Zeitschlitzbetrieb arbeitet, paßt sich der Antennenverstärker durch das Um­ schalten der beiden Wechselschalter 6 und 7, angepaßt an den Zeitschlitzbetrieb, dem Sendeverfahren der Telekommunikationsstation 2 an, belegt also den Sende­ verstärker 12 genau dann, wenn die Telekommunikationsstation 2 sich in einem Sende-Zeitschlitz befindet. Unter dem Begriff Zeitschlitzbetrieb fällt unter anderem der Zeitmultiplexbetrieb, jedoch auch ein Betrieb, bei dem die Sende- und Emp­ fangskanäle zusätzlich zum herkömmlichen Duplexbetrieb, in welchem sie unter­ schiedlichen Trägerfrequenzen zugeordnet sind, auch unterschiedlichen Zeitschlitzen zugeordnet sind.As soon as the detection device 14 no longer detects a transmission signal at the measuring point 17 , it causes the control device 15 to move the changeover switches 6 and 7 back to their original state. Since the Telekommunikationssta tion works in time slot operation, the antenna amplifier adapts by switching the two toggle switches 6 and 7 , adapted to the time slot operation, the transmission method of the telecommunications station 2 , thus occupying the transmission amplifier 12 exactly when the telecommunications station 2 is in a send time slot. The term time slot operation includes time division multiplexing, but also an operation in which the transmit and receive channels in addition to conventional duplex operation, in which they are assigned under different carrier frequencies, are also assigned to different time slots.

Eine alternative Ausführungsform des Antennenverstärkers 4 ist in Fig. 2 darge­ stellt. Diese unterscheidet sich von der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform, bei welcher zwei voneinander unabhängig arbeitende Verstärker 12 bzw. 13 vorgesehen sind, dadurch, daß nur mehr ein Verstärker 9 vorhanden ist. Die beiden Wechsel­ schalter 6 und 7, welche die beiden Verstärker 12 und 13 abwechselnd beaufschlagen, sind durch einen Kreuzschalter 8 ersetzt, der in seinem mit durchgezogenen Linien dargestellten Normalzustand die von der Antenne 3 kommenden Signale verstärkt der Telekommunikationsstation 2 zuführt. Sobald die Telekommunikationsstation 2 sendet, wird dies, wie oben beschrieben, von der Detektionsvorrichtung 14 regi­ striert, welche die Steuerungsvorrichtung 15 veranlaßt, den Kreuzschalter 8 in seine zweite, mit gestrichelten Linien dargestellte Schaltstellung umzuschalten. In diesem Schaltzustand werden die von der Telekommunikationsstation 2 kommenden Signale dem Eingang des Verstärkers 9 zugeführt und verstärkt an die Antenne 3 weiter­ gegeben. Die Ausführungsform nach Fig. 2 ist, da nur ein Verstärker verwendet wird, noch einfacher und billiger in der Herstellung. Auch der Kreuzschalter 8 ist vorzugsweise als Halbleiterschalter ausgeführt.An alternative embodiment of the antenna amplifier 4 is shown in Fig. 2 Darge. This differs from the embodiment shown in FIG. 1, in which two amplifiers 12 and 13 , which operate independently of one another, are provided in that only one amplifier 9 is present. The two changeover switches 6 and 7 , which act on the two amplifiers 12 and 13 alternately, are replaced by a cross switch 8 which, in its normal state shown with solid lines, supplies the signals coming from the antenna 3 to the telecommunications station 2 . As soon as the telecommunication station 2 transmits, this is, as described above, regi strated by the detection device 14 , which causes the control device 15 to switch the cross switch 8 into its second switching position, shown with dashed lines. In this switching state, the signals coming from the telecommunications station 2 are fed to the input of the amplifier 9 and passed on to the antenna 3 in an amplified manner. The embodiment according to FIG. 2 is, because only one amplifier is used, even simpler and cheaper to manufacture. The cross switch 8 is also preferably designed as a semiconductor switch.

In Fig. 4 ist die Anwendung des Antennenverstärkers 4 innerhalb eines Kraftfahr­ zeugs 16 beschrieben, in welchem sich ein Handfunktelefon 2 in einer Fahrzeughal­ terung befindet. Vorzugsweise befindet sich der Antennenverstärker 4 unmittelbar unterhalb der Fahrzeugantenne 3. Der Antennenverstärker kann jedoch auch un­ abhängig von einem Fahrzeug oder mit anderen Fahrzeugen, beispielsweise in einem Zug verwendet werden.In Fig. 4, the application of the antenna amplifier 4 within a motor vehicle 16 is described, in which there is a handheld radio telephone 2 in a vehicle holder. The antenna amplifier 4 is preferably located directly below the vehicle antenna 3 . However, the antenna amplifier can also be used independently of a vehicle or with other vehicles, for example in a train.

Claims (6)

1. Antennenverstärker (4) mit einer Verstärkereinheit (1) zur Verstärkung von Signalen zwischen einer Telekommunikationsstation (2) und einer Antenne (3) sowie mit einer Trennvorrichtung (5) zur getrennten Beaufschlagung der Verstärkereinheit (1) mit ein- und auslaufenden Signalen, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Trennvorrichtung (5) mindestens einen Schalter (6, 7, 8) zur zeitlich getrennten Beaufschlagung der Verstärkereinheit (1) im Zeitschlitzbe­ trieb aufweist.1. antenna amplifier ( 4 ) with an amplifier unit ( 1 ) for amplifying signals between a telecommunication station ( 2 ) and an antenna ( 3 ) and with a separating device ( 5 ) for separately supplying the amplifier unit ( 1 ) with incoming and outgoing signals, characterized in that the separating device ( 5 ) has at least one switch ( 6 , 7 , 8 ) for time-dependent application of the amplifier unit ( 1 ) in Zeitschlitzbe. 2. Antennenverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkereinheit (1) einen als Sende- und Empfangsverstärker dienenden Verstärker (9) aufweist und der Schalter als Kreuzschalter (8) ausgebildet und so zwischen Verstärkereingang (10), Verstärkerausgang (11), Telekommunikationsstation (2) und Antenne (3) geschaltet ist, daß der Verstärker (9) im einen Schaltzustand mit den einlaufenden Signalen und im anderen Schaltzustand mit den auslau­ fenden Signalen beaufschlagt wird.2. Antenna amplifier according to claim 1, characterized in that the amplifier unit ( 1 ) has an amplifier ( 9 ) serving as a transmitting and receiving amplifier and the switch is designed as a cross switch ( 8 ) and thus between amplifier input ( 10 ) and amplifier output ( 11 ), Telecommunication station ( 2 ) and antenna ( 3 ) is switched that the amplifier ( 9 ) is acted upon in a switching state with the incoming signals and in the other switching state with the outgoing signals. 3. Antennenverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkereinheit (1) einen Sendeverstärker (12) für die auslaufenden Sig­ nale und einen hiervon unabhängigen parallel geschalteten Empfangsverstärker (13) für die einlaufenden Signale aufweist und die Trennvorrichtung (5) zwei gemeinsam zu betätigende Wechselschalter (6, 7) aufweist, welche die Te­ lekommunikationsstation (2) und die Antenne (3) wahlweise mit einem der Verstärker (12, 13) verbinden.3. Antenna amplifier according to claim 1, characterized in that the amplifier unit ( 1 ) has a transmit amplifier ( 12 ) for the expiring signals and an independent parallel receive amplifier ( 13 ) for the incoming signals and the separating device ( 5 ) two together Actuating changeover switch ( 6 , 7 ), which optionally connect the telecommunications station ( 2 ) and the antenna ( 3 ) to one of the amplifiers ( 12 , 13 ). 4. Antennenverstärker nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß er eine Detektionsvorrichtung (14) zur Detektion auslau­ fender Signale aufweist sowie eine nachgeschaltete Steuerungsvorrichtung (15) zur Ansteuerung des oder jeden Schalters (6, 7, 8) und bei Detektion eines auslaufenden Signals dieses dem Sendeverstärker (9, 12) zugeführt wird. 4. Antenna amplifier according to one of the preceding claims, characterized in that it has a detection device ( 14 ) for detecting auslau fender signals and a downstream control device ( 15 ) for controlling the or each switch ( 6 , 7 , 8 ) and upon detection of a outgoing signal this is supplied to the transmission amplifier ( 9 , 12 ). 5. Antennenverstärker nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der oder jeder Schalter (6, 7, 8) als elektronischer Halblei­ terschalter ausgebildet ist.5. Antenna amplifier according to one of the preceding claims, characterized in that the or each switch ( 6 , 7 , 8 ) is designed as an electronic semiconductor switch. 6. Antennenverstärker nach einem der voranstehenden Ansprüche in der Verwen­ dung in einem Kraftfahrzeug (16) zur Verstärkung von Signalen zwischen einer mobilen Telekommunikationsstation (2) und einer Fahrzeugantenne (3).6. Antenna amplifier according to one of the preceding claims in the use in a motor vehicle ( 16 ) for amplifying signals between a mobile telecommunications station ( 2 ) and a vehicle antenna ( 3 ).
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