DE4203174C2

DE4203174C2 - Channel selection circuit

Info

Publication number: DE4203174C2
Application number: DE19924203174
Authority: DE
Inventors: Herbert Dipl Ing Schuff
Original assignee: ANT Nachrichtentechnik GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1991-06-28
Filing date: 1992-02-05
Publication date: 1993-11-18
Anticipated expiration: 2012-02-06
Also published as: DE4203174A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kanalauswahlschaltung gemäß Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a channel selection circuit according to Preamble of claim 1.

Solche Kanalauswahlschaltungen sind bekannt, insbesondere im Zusammenhang mit Redundanzschaltungen in Kommunikationssatelliten.Such channel selection circuits are known, in particular in Connection with redundancy circuits in Communication satellites.

Die Aufgabe besteht darin, immer dafür zu sorgen, daß möglichst viele funktionsfähige Kanalpfade, bestehend aus Verstärkern, Filtern, usw. vorhanden sind. Da im Verlauf eines Satellitenlebens durchaus mit Ausfällen dieser Verstärker und anderer Baugruppen zu rechnen ist, wird ein solches Satellitenkommunikationssystem meist mit Redundanz ausgerüstet. Aufgabe dieser Kanalauswahlschaltung ist es also, die Ausgänge beispielsweise von funktionstüchtigen Kanalverstärkern mit den Eingängen von funktionsfähigen Frequenzumsetzern zu verbinden und dies möglichst dämpfungsarm.The task is to always make sure that as possible many functional channel paths, consisting of amplifiers, Filters, etc. are available. Because in the course of a Satellite life definitely with failures of these amplifiers and other assemblies is to be expected, such Satellite communication system mostly equipped with redundancy. The task of this channel selection circuit is therefore the outputs for example of functional channel amplifiers with the Connect inputs of functional frequency converters and this with as little damping as possible.

Mit anderen Worten besteht die Aufgabe einer Kanalauswahlschaltung darin beispielsweise aus einer beliebigen Zahl von m Eingangssignalen beliebige k Signale auszuwählen (m Eingänge, n Ausgänge, mit k = min. (m, n)) und dabei eine möglichst geringe Zahl von Schalterdurchgängen mit dem Ziel einer möglichst geringen Dämpfung zu erreichen.In other words, the job is one Channel selection circuit therein, for example, from any one Number of m input signals to select any k signals (m Inputs, n outputs, with k = min. (m, n)) and one the smallest possible number of switch passes with the aim to achieve the lowest possible damping.

Die Aufgabe einer Redundanzschaltung läßt sich wie folgt umreißen: Sie soll eine Verzweigung von gewählten k Signalen auf beispielsweise n Verstärker (n < k, k = m) ermöglichen und zwar so, daß alle Kombinationen k aus n möglich sind ohne Berücksichtigung der Reihenfolge. Auch hier besteht wiederum die Nebenforderung nach einer geringen Zahl von Schalterdurchgängen mit dem Ziel einer möglichst geringen Dämpfung und einer möglichst geringen Zahl von Schaltern. Selbstverständlich ist die Verzweigung nicht auf Verstärker begrenzt; der Begriff Verstärker steht stellvertretend für allgemeine Begriffe wie Signale, Kanäle, Filter und andere Baugruppen, welche miteinander zu verschalten sind. Dementsprechend gilt das für die Auswahl und Verteilung Ausgesagte auch spiegelbildlich für die Zusammenführung und für die Zuordnung auf der Ausgangsseite der Kanalauswahlschaltung bzw. Redundanzschaltung.The task of a redundancy circuit can be described as follows outline: It is intended to branch out selected k signals enable for example n amplifiers (n <k, k = m) and in such a way that all combinations k from n are possible without Considering the order. Again there is again the secondary demand for a small number of Switch passages with the aim of minimizing Damping and the smallest possible number of switches. Of course, the branch is not on amplifiers limited; the term amplifier stands for general terms such as signals, channels, filters and others Assemblies that are to be interconnected. Accordingly, this applies to the selection and distribution Stated statements are also mirror images of the merger and for the assignment on the output side of the channel selection circuit or redundancy circuit.

Der bekannte Stand der Technik für den Aufbau "großer" Schaltmatrizen mit etwa mehr als 8-9 Eingängen und mehr als ca. 12 Ausgängen, besteht aus Lösungen mit geteilten Schaltmatrizen, etwa 2 oder 3 kleinere Matrizen die den gleichen Grad an Redundanz liefern. Wünschenswert ist eine kompakte Redundanzschaltung für viele Ein- bzw. Ausgänge; eine solche ist aber nur realisierbar durch Zusammenschalten mehrerer kleinerer Matrizen, die zwar für sich eine echte Redundanz bieten, in der Zusammenschaltung jedoch im allgemeinen nicht.The known state of the art for the construction of "large" Switching matrices with approximately more than 8-9 inputs and more than approx. 12 outputs, consists of solutions with divided Switching matrices, about 2 or 3 smaller matrices provide the same level of redundancy. One is desirable compact redundancy circuit for many inputs and outputs; a however, this can only be achieved by interconnection several smaller matrices, which are real in themselves Offer redundancy, but in the interconnection in general not.

Eine weitere durchaus gebräuchliche Möglichkeit ist der Verzicht auf eine "echte" Matrix. Dies bedeutet aber, daß Ausfallkombinationen auftreten können, die nicht von der Redundanzschaltung abgedeckt werden können, obwohl noch eine ausreichende Zahl von funktionsfähigen Verstärkern zur Verfügung stehen würde.Another quite common option is the No "real" matrix. But this means that Failure combinations can occur that are not of the Redundancy circuit can be covered, although one more sufficient number of functional amplifiers for Would be available.

Zum Durchschalten werden Hohlleiterschalter benutzt, wie sie in ähnlicher oder gleicher Weise zum Beispiel aus den deutschen Offenlegungsschriften 29 24 969 und 37 03 378 bekannt geworden sind. Das Gehäuse dieser bekannten Hohlleiterschalter hat auf seinem Umfang vier gleichmäßig verteilte Hohlleiteranschlüsse und einen im Gehäuse angeordneten Rotor, der Hohlleiterdurchgänge zur unterschiedlichen Verbindung der vier Hohlleiteranschlüsse in verschiedenen Schaltstellungen aufweist. Zwei dieser Hohlleiterdurchgänge sind Bogenstücke, die zur Verbindung zweier benachbarter Hohlleiteranschlüsse dienen. Ein in gleicher Ebene wie die Bogenstücke angeordneter gerader Hohlleiterdurchgang dient zur Verbindung gegenüberliegender Hohlleiteranschlüsse in zwei anderen Schaltstellungen.For switching through waveguide switches are used, as in similar or the same way, for example from the German Publications 29 24 969 and 37 03 378 have become known are. The housing of this known waveguide switch has its circumference four evenly distributed waveguide connections and a rotor arranged in the housing, the Waveguide passages for different connection of the four Waveguide connections in different switching positions having. Two of these waveguide passages are arcs, that for connecting two adjacent waveguide connections serve. One arranged in the same plane as the arch pieces straight waveguide passage is used for connection opposite waveguide connections in two others Switch positions.

Der Hauptanmeldung lag die Aufgabe zugrunde, eine Kanalauswahlschaltung der eingangs genannten Art anzugeben, welche in der Lage ist, eine größere Flexibilität bei der Auswahl der zu betreibenden Transponderkanäle in Satellitenkommunikationssystemen zu bieten. Diese größere Flexibilität sollte mit einem möglichst geringen zusätzlichen Schalteraufwand erreicht werden. Gleichzeitig soll auch die Anzahl hintereinander geschalteter Schalterdurchgänge begrenzt sein, d. h. eine gewisse Dämpfung nicht überschreiten.The main application was based on the task, one Specify channel selection circuit of the type mentioned at the outset, which is able to have greater flexibility in Selection of the transponder channels to be operated in To offer satellite communication systems. This bigger one Flexibility should be as little additional as possible Switch effort can be achieved. At the same time, the Limited number of switch passages connected in series be d. H. do not exceed a certain damping.

Die Kanalauswahlschaltung gemäß der Hauptanmeldung benötigt weniger zusätzliche Schalter und ermöglicht eine wesentlich höhere Erreichbarkeit und Flexibilität als bekannte Auswahlschaltungen. So braucht eine flexible Redundanzschaltung gemäß der Hauptanmeldung mit zehn Ein- und zehn Ausgängen lediglich fünf Brückenschalter mehr, d. h. kommt mit fünfzehn Schaltern insgesamt aus und überschreitet auch im schlechtesten Fall eine Hintereinanderschaltung von fünf Schalterdurchgängen nicht.The channel selection circuit according to the main registration is required fewer additional switches and allows a significant higher accessibility and flexibility than known ones Selection circuits. So a flexible redundancy circuit needs According to the main application with ten inputs and ten outputs only five more bridge switches, d. H. comes at fifteen Switches off overall and exceed even in the worst In the case of a series connection of five switch passes Not.

Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine Kanalauswahlschaltung der eingangs genannten Art anzugeben, welche in der Lage ist, für den Sonderfall einer reinen Redundanzschaltung eine größere als bisher bekannte Anzahl von Transponderkanälen in Satellitenkommunikationssystemen zu betreiben. Dies sollte mit einem noch geringeren zusätzlichen Schalteraufwand erreicht werden , und gleichzeitig soll auch die Anzahl hintereinander geschalteter Schalterdurchgange begrenzt sein, d. h. eine bestimmte kleinere Dämpfung nicht überschreiten.The present invention was based on the object Specify channel selection circuit of the type mentioned at the outset, which is able, for the special case of a pure Redundancy circuit a larger number than previously known Transponder channels in satellite communication systems too operate. This should be done with an even less additional Switch effort can be achieved, and at the same time the number of switch passages connected in series be limited, d. H. a certain smaller damping is not exceed.

Diese Aufgabe wurde gelöst mit den Merkmalen des Patenanspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen geben die Unteransprüche wieder.This task was solved with the characteristics of the Patent claim 1. Advantageous refinements give the Subclaims again.

Die erfindungsgemäße Kanalauswahlschaltung benötigt noch weniger zusätzliche Schalter und ermöglicht volle Erreichbarkeit bei einer Redundanz von vier. Somit können Auswahlschaltungen 4 aus 8, 5 aus 9 , 6 aus 10, 7 aus 11 und 8 aus 12 jeweils mit nur einem einzigen zusätzlichen Brückenschalter ermöglicht werden. Die weiteren Auswahlschaltungen 9 aus 13, 10 aus 14, 11 aus 15 und 12 aus 16 benötigen jeweils nur 2 zusätzliche Brückenschalter, so daß die Kanalauswahlschaltung 12 aus 16 mit insgesamt 18 Schaltern auskommt. Von den 16 Kanälen können also bis zu 4 beliebige Kanäle ausfallen, sie werden durch die erfindungsgemäße Schaltung ersatzgeschaltet.The channel selection circuit according to the invention requires even fewer additional switches and enables full accessibility with a redundancy of four. Selection circuits 4 from 8, 5 from 9, 6 from 10, 7 from 11 and 8 from 12 can thus each be made possible with only a single additional bridge switch. The further selection circuits 9 from 13, 10 from 14, 11 from 15 and 12 from 16 each require only 2 additional bridge switches, so that the channel selection circuit 12 from 16 manages with a total of 18 switches. Up to 4 channels of any of the 16 channels can fail, they are replaced by the circuit according to the invention.

Des weiteren ergibt sich der Vorteil, daß eine Ersatzschaltung höchstens 4 hintereinander geschaltete Schalterdurchgänge zuläßt. Ein weiterer Vorteil ist, daß bei den genannten Kanalauswahlschaltungen mit der Redundanz 4 jeweils nur die Brückenschalter, das sind etwa ein Drittel aller benötigten Schalter, mit vier Positionsschaltern ausgerüstet sein müssen, während alle anderen Schalter nur die Positionen 1 bis 3, nicht aber die Position 4 benötigen und somit eventuell billiger hergestellt werden können.Furthermore, there is the advantage that an equivalent circuit allows a maximum of 4 switch passages connected in series. Another advantage is that with the channel selection circuits with redundancy 4 , only the bridge switches, that is about a third of all required switches, must be equipped with four position switches, while all other switches only have positions 1 to 3 , but not the position 4 need and may therefore be cheaper to manufacture.

Daß die Einsparung von Schaltern auch geringeres Volumen und noch geringere Masse für die Satellitennutzlast und weniger Aufwand zur Telecommand und Telemetriesignale bedeutet, ist einleuchtend.That the saving of switches also lower volume and even less mass for the satellite payload and less Effort to telecommand and telemetry signals means is obvious.

Die erfindungsgemäße Kanalauswahlschaltung wird nun anhand der Figuren näher erklärt.The channel selection circuit according to the invention is now based on the Figures explained in more detail.

In Fig. 1 sind die verwendeten Vier-Positionsschalter dargestellt. Die Fig. 2 bis 4 zeigen Beispiele für Kanalauswahlschaltungen 9 aus 13, 10 aus 14 bzw. 12 aus 16.In Fig. 1 the four-position switch used are shown. Figs. 2 to 4 show examples of the channel selection circuits 9 of 13, 10 out of 14 and 12 of 16.

Es wird vorausgeschickt, daß die Verbindungswege bei der Kanalauswahlschaltung genau einen Anfangspunkt und einen definierten Endpunkt haben müssen und daß Verzweigungen und Verknüpfungen nicht erlaubt sind. Geeignete Schalter für die Auswahl sind sogenannte Vierpositions-R-Schalter. Diese Vierpositionsschalter sind in Fig. 1 dargestellt, sie haben vier Anschlußpunkte 1, 2, 3 und 4 und drei Brücken. Die jeweils gegenüberliegenden Anschlußpunkte 1 und 2 bzw. 3 und 4 werden über die mittlere Brücke durchgeschaltet. Nebeneinanderliegende Anschlüsse können über die beiden äußeren krummen Brücken jeweils zweipolig durchgeschaltet werden. In den Positionen 3 und 4, bei denen jeweils gegenüberliegende Anschlußpunkte durchgeschaltet sind, sind die jeweils anderen gegenüberliegenden Anschlußpunktpaare aufgetrennt, d. h. hier wird nur einpolig durchgeschaltet, während bei den anderen Positionen 1 und 2, bei denen die Schalterbrücke jeweils unter 45° steht, eine zweipolige Durchschaltung vorliegt.It is anticipated that the connection paths in the channel selection circuit must have exactly one start point and one defined end point and that branches and links are not permitted. Suitable switches for the selection are so-called four-position R switches. These four position switches are shown in Fig. 1, they have four connection points 1 , 2 , 3 and 4 and three bridges. The opposite connection points 1 and 2 or 3 and 4 are switched through the middle bridge. Connections lying next to each other can be switched through in two poles via the two outer curved bridges. In positions 3 and 4 , in which opposite connection points are switched through, the other opposite connection point pairs are separated, i.e. here only single-pole connection is made, while in other positions 1 and 2 , where the switch bridge is at 45 °, one two-pole connection is present.

In Fig. 2 ist eine flexible Redundanzschaltung mit 13 Eingängen und 9 Ausgängen oder umgekehrt dargestellt. Die hier gezeigte Schaltung weist insgesamt 15 Schalter auf, von denen die Schalter 2, 5, 8, 10, 12 und 15 jeweils Brückenschalter sind, also 4-Positionsschalter sind gemäß Fig. 1. Die anderen Schalter können auf die Position 4 verzichten. Die 15 Schalter sind in einem Ring angeordnet, wobei jeweils die gegenüberliegenden Anschlußpunkte 1, 2 zweier benachbarter Schalter miteinander verbunden sind. Die Brückenschalter 5 und 12 sind über ihre beiden anderen gegenüberliegenden Anschlußpunkte 3, 4 mit den benachbarten Brückenschaltern 2 und 8 bzw. 10 und 15 jeweils über deren Anschlußpunkte 3 zu Brücken verbunden. Die Brückenschalter 5 und 12 sind also durch Brücken voll belegt, während die anderen Brückenschalter jeweils an ihrem brückenfreien Anschlußpunkt 4 mit einem Ein- oder Ausgang belegt werden; die anderen Schalter sind jeweils an ihren ringfreien Anschlußpunkten 3, 4 mit Ein- bzw. Ausgängen belegt. Die gezeigte Schaltung vermag mit einer Redundanz von 4 zu jeder Zeit eine Auswahl von 9 aus 13 zu treffen. Angenommen links seien die Eingänge und rechts die Ausgänge, so sind in den gezeichneten Schalterstellungen folgende Verbindungen geschaltet: Eingang 2 nach Ausgang 2, Eingang 3 nach Ausgang 3, Eingang 5 nach Ausgang 5, Eingang 6 auf Ausgang 4, Eingang 7 auf Ausgang 6, Eingang 9 auf Ausgang 7, Eingang 11 auf Ausgang 9, Eingang 12 auf Ausgang 8 und Eingang 13 auf Ausgang 1. Nicht geschaltet sind also die Eingänge 1, 4, 8 und 10. Fallen beispielsweise die Eingänge 5, 6, 7 und 9 aus, so ist folgende Ersatzschaltung möglich: Eingang 10 wird über Brückenschalter 11 auf Ausgang 7 gelegt, Eingang 8 wird über Brückenschalter 9 auf Ausgang 6 gelegt, Eingang 4 wird über Brückenschalter 5 und Brückenschalter 7 auf Ausgang 5 gelegt, und Eingang 1 wird über den schon betätigten Brückenschalter 5 auf Ausgang 4 gelegt. Eine maximale Anzahl von 4 Schalterdurchgängen erreicht beispielsweise die Verbindung des Eingangs 4 mit dem Ausgang 5 über die Schalter 4, 5, 8 und 7.In Fig. 2 a flexible redundancy circuit with 13 inputs and outputs 9 is shown or vice versa. The circuit shown here has a total of 15 switches, of which switches 2 , 5 , 8 , 10 , 12 and 15 are each bridge switches, that is to say 4-position switches as shown in FIG. 1. The other switches can dispense with position 4 . The 15 switches are arranged in a ring, the opposite connection points 1 , 2 of two adjacent switches being connected to one another. The bridge switches 5 and 12 are connected via their two other opposite connection points 3, 4 to the adjacent bridge switches 2 and 8 or 10 and 15 via their connection points 3 to form bridges. The bridge switches 5 and 12 are thus fully occupied by bridges, while the other bridge switches are each assigned an input or output at their bridge-free connection point 4 ; the other switches are each assigned inputs or outputs at their ring-free connection points 3 , 4 . With a redundancy of 4 , the circuit shown can make a selection of 9 from 13 at any time. Assuming the inputs on the left and the outputs on the right, the following connections are switched in the switch positions shown: input 2 to output 2 , input 3 to output 3 , input 5 to output 5 , input 6 to output 4 , input 7 to output 6 , Input 9 to output 7 , input 11 to output 9 , input 12 to output 8 and input 13 to output 1 . Inputs 1 , 4 , 8 and 10 are not switched. If, for example, inputs 5 , 6 , 7 and 9 fail, the following equivalent circuit is possible: input 10 is connected to output 7 via bridge switch 11 , input 8 is connected to output 6 via bridge switch 9 , input 4 is connected via bridge switch 5 and bridge switch 7 put on output 5 , and input 1 is put on output 4 via the already operated bridge switch 5 . A maximum number of 4 switch passes is achieved, for example, by connecting input 4 to output 5 via switches 4 , 5 , 8 and 7 .

In gleicher Weise aufgebaut sind die Kanalauswahlschaltungen 10 aus 14 gemäß Fig. 3 und die in Fig. 4 gezeigte Auswahlschaltung 12 aus 16. Die Schaltung 10 aus 14 ist herleitbar aus der Schaltung 9 aus 13, indem zwischen den Brückenschaltern 10 und 12 nach Fig. 2 noch ein weiterer jeweils eingangs- und ausgangsseitig beschaltbarer Schalter eingefügt ist. Die Schaltung 12 aus 16 gemäß Fig. 4 ist wiederum herleitbar aus der Fig. 3, indem zwischen allen Brückenschaltern jeweils zwei ein- und ausgangsseitig beschaltbare Schalter eingefügt sind.The channel selection circuits 10 from 14 according to FIG. 3 and the selection circuit 12 from 16 shown in FIG. 4 are constructed in the same way. The circuit 10 from FIG. 14 can be derived from the circuit 9 from FIG. 13 by inserting a further switch that can be wired on the input and output sides between the bridge switches 10 and 12 according to FIG. 2. The circuit 12 from 16 according to FIG. 4 can in turn be derived from FIG. 3 by inserting two switches that can be wired on the input and output sides between all bridge switches.

Die erfindungsgemäßen Kanalauswahlschaltungen lassen sich vorteilhaft einsetzen in Satellitenkommunikationssytemen, bei denen eine Redundanz gefordert ist, z. B. Kanalverstärker TWTA. So wird beispielsweise die Kanalauswahlschaltung 12 aus 16 gemäß Fig. 4 als Eingangsredundanz benutzt, wobei 12 Eingänge auf 16 Kanalverstärker schaltbar sind, und spiegelbildlich angeordnet als Ausgangsredundanz, wobei 16 Verstärkerausgänge auf 12 Ausgänge schaltbar sind. Echte Redundanz bedeutet, daß beliebige 4 Kanalverstärker ausfallen dürfen, ohne daß das System in seiner gesamten Funktion beeinträchtigt ist.The channel selection circuits according to the invention can be used advantageously in satellite communication systems where redundancy is required, e.g. B. Channel amplifier TWTA. Thus, the channel selection circuit, for example, 12 of 16 of FIG. 4 used as the input redundancy, wherein 12 inputs are switchable to 16 channel amplifier, and disposed in mirror image as a starting redundancy, said amplifier outputs 16 are switched to 12 outputs. Real redundancy means that any 4 channel amplifiers can fail without the entire function of the system being impaired.

Claims

1. Channel selection circuit for k branch-free and link-free connections between m inputs and n outputs with four-position R switches with k = min. (m, n), which have four connection points, whereby in two switch positions an opposite pair of connection points (position 3 or 4) and in another two switch positions adjacent connection points (position 1 or 2) can be connected to each other, characterized in that a number of 1 switches with 1 <m, n is arranged in a ring, adjacent switches being connected to one another via their opposite connection points ( 1 , 2 ),
that every second or third switch serves as a bridge switch,
that every third bridge switch ( 5 , 12 ; 5 , 13 ; 5 , 14 ) via its other opposite connection points ( 3, 4 ) lying across the ring each with the two adjacent bridge switches via their connection point ( 3 ) also lying across the ring is connected by a bridge and
that all unused connection points of the switch located inside the ring are connected to the m inputs and all unused connection points of the switch located outside of the ring are connected to the n outputs or vice versa.

2. Channel selection circuit according to claim 1, characterized characterized in that the number of bridge switches Is a multiple of 3.

3. Channel selection circuit according to one of the preceding claims, characterized in that
that the bridge circuit are four-position R switches and
that the other switches are three-position R switches in which position 4 is not required.

4. Channel selection circuit according to one of the preceding claims, characterized in that the outgoing from the third bridge switches bridge connections to their neighboring bridge switches each lead to either the inside of the ring or the outside of the ring lying ( 3 ) of these adjacent bridge switches.

5. Channel selection circuit according to one of the preceding Claims, characterized in that k = 12 and m or n = 16 is.