DE4435753A1 - Bidirektional arbeitender Repeater zum Empfangen und Senden von Signalen in wechselnder Empfangs- und Senderichtung insbesondere im Halbduplex-Zeitmultiplex- bzw. im kombinierten Zeitmultiplex-Verfahren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen bidirektional arbeitenden Repeater zum Empfangen und Senden von Signalen in wech­ selnder Empfangs- und Senderichtung insbesondere im Halb­ duplex-, Zeitmultiplex- bzw. im kombinierten Zeitmulti­ plex-Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Repeater haben die Aufgabe Signale drahtlos oder leitungs­ gebunden zu Empfangen und nach einer Verstärkung über eine Antenne abzustrahlen. Derartige Repeater haben vor allem im Telekommunikationsbereich und dort wiederum im Auto­ funktelefon-Bereich große Bedeutung. Die von einer Haupt­ station ausgestrahlten Signale werden über diese Repeater verstärkt und z. B. an einen mobilen Empfänger (in Einzel­ fällen auch an eine weitere nachfolgende Repeaterstation) abgestrahlt. Umgekehrt werden z. B. die von den mobilen Empfängern ausgestrahlten Signale vom Repeater empfangen und wieder an die Hauptstation abgestrahlt. Im folgenden handelt es sich also um Repeater, die diese Funktion bidi­ rektional in Sende- bzw. Empfangsrichtung im Halbduplex- Verfahren oder im Zeitmultiplex- bzw. im kombinierten Zeitmultiplex-Verfahren erfüllen.

Anwendungsfälle derartiger Repeater-Stationen sind bei­ spielsweise auch von Autos befahrbare Tunnelanlagen, um die Möglichkeit zu eröffnen, auch im Tunnelbereich einen Telekommunikations-Funkverkehr durchzuführen.

Die Ausgestaltung der nach dem Stand der Technik bekannten Repeater kann unterschiedlich sein. Sie können breit- oder schmalbandig arbeiten. Möglich und bekannt ist ebenso, eine Zwischenfrequenzumsetzung vorzusehen, um in der Zwi­ schenfrequenzebene übliche Standardfrequenzfilter einset­ zen zu können. Ferner sind derartige bekannte Repeater auch mit oder ohne Antennenweiche ausgestattet.

Diese bekannten bidirektionalen Repeater weisen grundsätz­ lich zwei Aufbereitungszweige auf, die parallel zueinander liegen, worüber jeweils von der in Empfangsrichtung wirkenden Antenne die empfangenen Signale über den einen Zweig verstärkt und über die im betreffenden Verfahrensschritt als Sendeantenne wirkende Antenne abgegeben werden können. Im nächsten Zeitmultiplex- Verfahrensschritt werden in umgekehrter Richtung dann von der nunmehr nicht mehr als Sende-, sondern als Empfangsan­ tenne wirkende Antenne die Signale empfangen und über den im anderen Aufbereitungszweig angeordneten Verstärker wiederum verstärkt und über die in Senderichtung wirkende Antenne abgestrahlt.

Darüber hinaus sind auch Repeater bekannt geworden, die mittels eines Steuerrechners arbeiten. Solche Steuerrech­ ner haben die Aufgabe der Frequenz- und Verstärkungsein­ stellung. Die Steuerrechner können darüber hinaus mittels einer Datenkommunikationseinrichtung gekoppelt sein, um eine Fernsteuerung und Fernüberwachung zu ermöglichen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es von daher ausge­ hend von einem gattungsbildenden bidirektional arbeitenden Repeater eine verbesserte Verstärkeranordnung zu schaffen, die einfacher und damit letztlich auch kostengünstiger aufgebaut ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß entsprechend den im An­ spruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Aus­ gestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, daß ein bidirek­ tional arbeitender Repeater gleichwohl nur einen einzigen Aufbereitungszweig mit einer in ihm vorgesehenen Verstär­ keranordnung aufweist. Da der Repeater im Halbduplex- oder im Zeitmultiplex-Übertragungsverfahren arbeitet, wird durch eine am Eingang und Ausgang des Aufbereitungszweiges vorgesehene Umschalteinrichtung gewährleistet, daß jeweils in der betreffenden Phase die über die als Empfangsantenne wirkende Antenne empfangenen Signale an den Eingang des Aufbereitungszweiges gelegt und die am Ausgang des Aufbe­ reitungszweiges anliegenden verstärkten Signale jeweils über die als Sendeantenne wirkende Antenne abgestrahlt werden. Im nächsten Multiplex-Verfahrensschritt erfolgt die Umschaltung derart, daß nunmehr bei vertauschter Sen­ de- und Empfangsantennenfunktion die jeweils über die andere Antenne empfangenen Signale ebenfalls wieder an den Eingang des Aufbereitungszweiges gelegt und die am Ausgang des Aufbereitungszweiges verstärkt anliegenden Signale an die nunmehr andere in diesem Verfahrensschritt als Sende­ antenne wirkende Antenne anstehen und hierüber abgestrahlt werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist ferner vorgese­ hen, daß die Schaltung so aufgebaut ist, daß die jeweils als Sendeantenne wirkende Antenne vom Eingang des Aufbe­ reitungszweiges abgekoppelt ist.

Sofern erforderlich kann in einer bevorzugten Ausführungs­ form der Erfindung ebenfalls eine Doppelumsetzung vorgese­ hen sein, um - wie an sich beim Stand der Technik be­ kannt - herkömmliche Standardfilter in der Zwischenfre­ quenzebene einzusetzen. Dabei ist es bei Bedarf auch mög­ lich den für die Doppelumsetzung benötigten der Filterein­ richtung vor- und nachgeschalteten Mischer unter Umständen auch mit zumindest geringfügig unterschiedlicher Lokalos­ zillator-Frequenz umzusetzen, um eine gewisse Frequenz­ verschiebung zu ermöglichen.

Die Umschalteinrichtungen werden bevorzugt über einen Mikroprozessor angesteuert und überwacht.

Die vorliegende Erfindung ist nicht nur dann anwendbar, wenn die Eingangs- und Ausgangsseite des Repeaters jeweils an eine wechselweise als Empfangs- und als Sendeantenne wirkende Antenne angeschlossen ist, sondern vor allem auch dann, wenn zumindest eine Seite, in der Regel die soge­ nannte Ausgangsseite mit einer Antenne in Verbindung steht. Eingangsseitig kann der Repeater dann beispiels­ weise an einem Übertragungskabel, an einem Koaxial- oder Lichtwellenleiterkabel angeschlossen sein. Zwischen dem Repeater und dem mobilen Empfänger, bzw. vom mobilen Emp­ fänger zum Repeater findet dann ausgangsseitig der Funk­ verkehr statt. In Extrem- und in der Regel wohl Ausnahme­ fällen ist aber auch eingangs- und ausgangsseitig ein Kabelanschluß möglich, insbesondere dann, wenn beispiels­ weise auch die Antenne des Repeaters über ein vergleichs­ weise langes Kabel an diesen angeschlossen ist. Es handelt sich dann im technischen Sinne eher um einen in einem Kabelstrang geschalteten Repeater.

Schließlich ist es erfindungsgemäß auch möglich, die Um­ schaltung nicht in einem Zeitmultiplex-Verfahren durch­ zuführen, sondern grundsätzlich nur für Servicezwecke vorzusehen. Arbeitet beispielsweise der Repeater im UKW-Bereich stets in gleicher Senderichtung, so kann mittels der vorliegenden Erfindung für einen Servicefall die Mög­ lichkeit eröffnet werden, daß beispielsweise für einen Servicetechniker für eine bestimmte Zeiteinheit der Sende­ betrieb nunmehr in Umkehrrichtung erfolgt. Nach Abschluß der Servicearbeiten kann dann wieder die Umschaltung in den normalen Sendebetrieb erfolgen.

Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich nachfolgend aus dem anhand einer Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiel.

In der Zeichnung ist schematisch ein Grundschaltplan eines erfindungsgemäßen Repeaters mit einer ersten und zweiten Antenne 1 bzw. 3 gezeigt. Zwischen den Antennen ist ledig­ lich ein einziger Aufbereitungszweig 5 zur Aufbereitung und Verstärkung der Signale vorgesehen.

Der Aufbereitungszweig 5 weist eingangsseitig eine erste Umschalteinrichtung 7 und ausgangsseitig eine zweite Um­ schalteinrichtung 9 auf.

Im Aufbereitungszweig 5 selbst sind im gezeigten Ausfüh­ rungsbeispiel von der Eingangs- zur Ausgangsseite aufein­ ander folgend ein erster Mischer 11, ein Verstärker 13, ein Filter 15 sowie ein weiterer zweiter Mischer 17 ge­ schaltet.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird der erste Mischer 11 über einen ersten Lokaloszillator 11′ und der zweite Mi­ scher 17 über einen zweiten Lokaloszillator 17′ angesteu­ ert.

Die eingangs- und ausgangsseitig vorgesehenen Umschalt­ einrichtungen 7 und 9 sind jeweils gemeinsam von ihrer in der Figur gezeigten Schaltstellung in die jeweils andere Schaltstellung umlegbar, und zwar gesteuert über einen Mikroprozessor 19.

Der weitere Aufbau der Schaltung wird anhand ihrer Funk­ tion näher erläutert.

Bei dem Ausführungsbeispiel handelt es sich um einen bidi­ rektional arbeitenden Repeater beispielsweise zum drahtlo­ sen Empfang und zum drahtlosen Abstrahlen von Signalen über Antennen, wobei der Repeater im Halbduplex- oder Zeitmultiplex-Übertragungsverfahren arbeitet.

Während einer ersten Phase - die in der Figur dargestellt ist - wirkt die erste Antenne 1 als Empfangsantenne. Die erste Umschalteinrichtung 1 befindet sich in ihrer in der Figur gezeigten ersten Schaltstellung, worüber die über die erste Antenne 1 empfangenen Signale an den Eingang 5a des Aufbereitungszweiges 5 angelegt werden.

Im folgenden wird davon ausgegangen, daß die Lokaloszilla­ toren mit gleicher Frequenz arbeiten, so daß über die beiden Mischer eine Doppelumsetzung bewerkstelligt wird. Die Doppelumsetzung dient lediglich dazu in der Zwischen­ frequenzebene (also nicht im GHz-Bereich, sondern im MHz- Bereich) übliche Standardfilter zu verwenden. Die über den Repeater verstärkten Signale werden über die dem Ausgang 5b des Aufbereitungszweiges 5 nachgeordnete zweite Um­ schalteinrichtung 9 in der gezeigten Schaltstellung an die als Sendeantenne wirkende zweite Antenne 3 abgegeben und hierüber abgestrahlt.

In der nächsten Phase des Halbduplex- oder Zeitmultiplex- Verfahrens werden über den Mikroprozessor 19 beide Um­ schalteinrichtungen 7 und 9 in ihre jeweils andere Schalt­ stellung umgeschaltet.

Nunmehr wirkt die zweite Antenne 3 als Empfangs- und die erste Antenne 1 als Sendeantenne.

Die über die Empfangsantenne 3 empfangenen Signale stehen in dieser Schaltstellung über die von dem entsprechenden Schaltkontakt der Umschalteinrichtung 9 zum Aufbereitungs­ zweig 5 verlaufende Empfangsleitung 25 am Eingang des Aufbereitungszweiges 5 an. Die erste Antenne 1 ist in dieser Stellung der Umschalteinrichtung 7 vom Eingang des Aufbereitungszweiges 5 abgekoppelt.

Die verstärkten Signale werden in dieser Schaltstellung über die vom Ausgang 5b des Aufbereitungszweiges 5 und der entsprechenden Schaltstellung der Umschalteinrichtungen 7 und 9 über die dem Ausgang 5b nachgeordnete weitere Sende­ leitung 27 der nunmehr als Sendeantenne wirkenden ersten Antenne 1 zugeführt und darüber abgestrahlt.

Aus dem geschilderten Aufbau ist ersichtlich, daß jeweils eine elektrische Verbindung von der als Empfangs- zu der als Sendeantenne wirkenden Antenne jeweils über die gleiche Verstärkerrichtung im Aufbereitungszweig 5 jeweils von dessen Eingang 5a zu dessen Ausgang 5b erfolgt, wobei le­ diglich die Umschaltung und der Wechsel von Empfangs- zu Sendeantenne durch die entsprechende computergesteuerte Umschaltung der Umschalteinrichtung 7 bzw. 9 erfolgt. Da die Umschalteinrichtungen 7 bzw. 9 gemeinsam betätigt, d. h. gleichzeitig von ihrer eine in ihre jeweils andere Schaltstellung umgeschaltet werden, kann keine direkte elektrische Verbindung über die sogenannte Empfangs- oder Sendeleitung 25 bzw. 27 unter Umgehung des Aufbereitungs­ zweiges 5 zwischen den beiden Antennen 1, 3 bestehen.

In der Zeichnung ist angedeutet, daß über weitere Steu­ erleitungen 31 auch die Frequenzen der Lokaloszillatoren 11′ und 17′ gesteuert und bei Bedarf unterschiedlich ein­ gestellt werden können.

Dabei ist es auch möglich, die Lokaloszillatorfrequenzen bewußt unterschiedlich einzustellen, damit ein bestimmter Frequenzversatz zwischen der Empfangs- und der Sendefre­ quenz auftritt. Notwendig ist dies jedoch nicht.

Abweichend vom gezeigten Ausführungsbeispiel ist es auch möglich, lediglich einen einzigen Lokaloszillator 11 zu verwenden, der beide Mischer 11, 17 mit gleicher Lokalos­ zillatorfrequenz ansteuert. Schließlich kann aber grund­ sätzlich auf die Mischer und die Lokaloszillatoren ver­ zichtet werden, wenn entsprechend im GHz-Bereich arbeiten­ de Filter verwendet werden. Darüber hinaus kann abhängig von der Anwendung auch auf die Filter überhaupt verzichtet werden.

Ferner ist in der Zeichnung noch angedeutet, daß über eine weitere Steuerleitung 33 und Zwischenschaltung eines Demo­ dulators 35 der Mikrocomputer in die Lage versetzt wird, das Zeitmultiplex-Verfahren im Repeater zu überwachen und zu steuern.

Wie bereits erwähnt wurde, können anstelle der Empfangs- bzw. Sendeantenne 1, 3 allgemeine Empfangs- oder Sendeein­ heiten 1, 3 vorgesehen sein, die als Schnittstellen für einen Kabelanschluß, beispielsweise ein Koaxial- oder Lichtwellenleiterkabel dienen. Möglich ist vor allem auch, daß die Empfangs- und Sendeeinheit 1 als Schnittstelle zu einem Kabelanschluß ausgebildet ist, wohingegen die Aus­ gangsseite mit einer wechselweise zwischen Sende- und Emp­ fangsantenne umschaltbaren Antenne 3 in Verbindung steht, um hier einen Funkkontakt zum mobilen Sender/Empfänger zu ermöglichen. Die Verwendung einer Antenne 1 bzw. 3 stellt also insoweit nur einen Sonderfall einer Anschlußeinheit 1, 3 dar.

Claims (11)

1. Ein bidirektional arbeitenden Repeater zum Empfangen und Senden in wechselnder Empfangs- und Senderichtung vorzugsweise im Halbduplex-, Zeitmultiplex- bzw. im kombi­ nierten Zeitmultiplex-Verfahren, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale

• - es ist lediglich ein Aufbereitungszweig (5) vorgesehen,
• - dem Eingang des Aufbereitungszweig (5) ist eine erste Umschalteinrichtung (7) vorgeschaltet und dem Ausgang (5b) des Ausgangszweiges (5) ist eine zweite Umschalteinrich­ tung (9) nachgeschaltet,
• - die Umschalteinrichtungen (7, 9) sind wechselweise so umsteuerbar, daß in der einen Schaltstellung die als Empfangseinheit wirkende erste Anschlußeinheit (1) ein­ gangsseitig und die all Sendeeinheit wirkende zweite An­ schlußeinheit (3) ausgangsseitig am Aufbereitungszweig (5) und in der anderen Schaltstellung die als Empfangs­ einheit wirkende zweite Anschlußeinheit (3) eingangssei­ tig und die als Sendeeinheit wirkende erste Anschlußein­ heit (1) ausgangsseitig am Aufbereitungszweig (5) ange­ schlossen sind.

2. Repeater nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils als Empfangseinheit wirkende Anschlußeinheit (1 bzw. 3) jeweils ausgangsseitig vom Aufbereitungszweig (5) abgekoppelt ist.

3. Repeater nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Umsteuerung der Umschalteinrichtung (7, 9) über einen Mikroprozessor (19) erfolgt.

4. Repeater nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in dem einen Aufbereitungszweig (5) zumindest ein Verstärker (13) und ein diesem Verstärker (13) vorzugsweise nachgeschalteter Filter (15) vorgesehen ist.

5. Repeater nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in dem Aufbereitungszweig (5) mindestens eine Frequenz-Umsetzung unter Verwendung zumindest zweier Mischer (11, 17) vorgesehen ist.

6. Repeater nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle einer Frequenz-Doppelumsetzung beide Mischer (11, 17) mit gleicher Lokaloszillatorfrequenz arbeiten.

7. Repeater nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Mischer (11, 17) ein separater Lokaloszillator (11′, 17′) vorgesehen ist.

8. Repeater nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Lokaloszillatoren (11′, 17′) mit unterschiedlicher Frequenz arbeiten.

9. Repeater nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Frequenz der Lokaloszillatoren (11′, 17′) über den Mikroprozessor (19) steuer-, unterschiedlich einstell- und kontrollierbar sind.

10. Repeater nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in einer vom Aufbereitungszweig (5) zum Mikroprozessor (19) führenden Leitung (33) ein Demodulator (35) geschaltet ist.

11. Repeater nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschalteinrichtungen (7, 9) PIN-Dioden als Schaltelemente umfassen.