DE4435753C2 - Bidirektionaler Transponder - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen bidirektionalen Transponder für die Telekommunikation mit wechselnder Sende- und Emp­ gangsrichtung zum Senden und Empfangen von Signalen nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Derartige Transponder, die nachfolgend teilweise auch als Repeater bezeichnet werden, haben die Aufgabe, Signale drahtlos oder leitungsgebunden zu empfangen und nach einer Verstärkung über eine Antenne abzustrahlen. Derartige Repeater haben vor allem im Telekommunikationsbereich und dort wiederum in der drahtlosen Datenübertragung große Bedeutung. Die von einer Hauptstation ausgestrahlten Si­ gnale werden über diese Repeater verstärkt und z. B. an einen mobilen Empfänger (in Einzelfällen auch an eine weitere nachfolgende Repeaterstation) abgestrahlt. Umge­ kehrt 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 bidirektional in Sende- bzw. Empfangsrichtung im Halbduplex-Verfahren oder im Zeitmultiplex- bzw. im kombinierten Zeitmultiplex-Ver­ fahren 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.

Ein gattungsbildender Transponder ist aus der DE-PS 8 72 081 bekannt geworden, welche nach einer Vier-Tor-Schaltung aufgebaut ist. Ein Umschalter ist dabei jeweils vor- und nachgeschaltet.

Am ersten Tor ist eine erste Antenne und am zweiten Tor eine zweite Antenne angeschlossen. Zwischen der ersten Antenne und dem ersten Schaltungseingang der Mischstufe ist eingangsseitig ein erster Hochfrequenzverstärker vor­ gesehen. Dem ausgangsseitigen Schalter der Mischstufe ist an dem zweiten Tor ein zweiter Hochfrequenzverstärker nachgeschaltet.

An dem anderen, der Mischstufe eingangsseitig vorgeschal­ teten und das dritte Tor bildenden Schalteingang ist ein Oszillator angeschlossen. An dem zur Mischstufe nachgeord­ neten ausgangsseitigen Schalter ist an dem zweiten, das vierte Tor bildenden Schalteranschluß ein Zwischenfre­ quenzverstärker, eine weitere Mischstufe und ein zusätzli­ cher Zwischenverstärker in Reihe geschaltet

Im Sendebetrieb befinden sich die Umschalter in einer solchen Schaltstellung, daß der erwähnte Oszillator, die Mischstufe und der ausgangsseitige Hochfrequenzverstärker mit der Ausgangsantenne in Verbindung steht. Durch Umlegen der Schalthebel der Schalter wird das Gerät auf Empfangs­ betrieb umgeschaltet, wodurch dann die erste Empfangsan­ tenne mit einem weiteren Hochfrequenzverstärker, der Mischstufe und der am vierten Tor geschalteten Zwischen­ verstärker sowie der weiteren dort vorgesehenen Mischstufe in Verbindung stehen.

Aufgrund der spezifischen Vier-Tor-Schaltung ist es dabei möglich, das Gerät auch mit ein und derselben Antenne beim Empfangen und beim Senden zu betreiben.

Weitgehend ähnliche Schaltungen sind auch aus der DE-PS 8 73 108 bekannt geworden.

Aus dieser Druckschrift ist eine erste und gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel eine zweite Schaltung bekannt, die nach Art einer Drei-Tor-Schaltung aufgebaut ist.

Eine Mischstufe steht über einen vorgeschalteten sowie über einen nachgeschalteten Umschalter mit einer gemein­ samen, als Empfangs- wie als Sendeantenne wirkenden Anten­ ne in Verbindung. Im Empfangsbetrieb ist über die erste Umschalteinrichtung die Mischstufe mit der Antenne verbun­ den. Ausgangsseitig ist die Mischstufe über das zweite Tor mit einem nachgeordneten, in der Regel einen Zwischen­ frequenzverstärker enthaltenden Demodulatorteil in Reihe geschaltet. Im Sendebetrieb sind beide Schalter so umge­ legt, daß der am zweiten Tor angeschaltete Demodulator von der Mischstufe abgekoppelt ist, und ein am dritten Tor zugeschalteter Oszillator über die Mischstufe mit der Antenne in Verbindung steht.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 dieser Vorveröffent­ lichung beschreibt eine demgegenüber grundsätzlich ähnli­ che Schaltung mit einem kaskadierten Grundaufbau mit ins­ gesamt vier Schaltern.

Demgegenüber ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ausgehend von dem gattungsbildenden Stand der Technik einen verbesserten Transponder zu schaffen, der einfach aufgebaut ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß entsprechend den im An­ spruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausge­ staltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen ange­ geben.

Die erfindungsgemäße Schaltung unterscheidet sich vom Stand der Technik zunächst einmal schon dadurch, daß es sich bei der vorliegenden Erfindung um eine Zwei-Tor- Schaltung handelt. Dabei ist zwischen den beiden Toren ein Aufbereitungszweig vorgesehen, wobei eine erste Umschalt­ einrichtung zwischen dem ersten Tor und dem Eingang des Aufbereitungszweiges und eine zweite Umschalteinrichtung zwischen dem Ausgang des Aufbereitungszweiges und der zweiten Anschlußeinheit vorgesehen ist.

Durch diesen grundsätzlichen Aufbau ist es möglich, die gleichen im Aufbereitungszweig befindlichen Einzelkompo­ nenten (wie beispielsweise ein oder mehrere Mischstufen, Zwischenverstärkerstufen, Filter etc.) sowohl im Empfangs- als auch im umgekehrten Sendebetrieb für die Signalaufbe­ reitung zu verwenden.

Völlig andersartig ist demgegenüber der Aufbau im vor­ bekannten Stand der Technik, welcher gemäß der DE-PS 8 72 081 eine Vier-Tor-Schaltung und gemäß der DE-PS 8 73 108 eine Drei-Tor-Schaltung beschreibt.

Dabei ist aus den beiden vorstehend genannten, vorver­ öffentlichten Druckschriften zu entnehmen, daß das Gerät auch mit ein und derselben Antenne beim Empfangen und Senden betrieben werden kann, wohingegen bei dem erfin­ dungsgemäßen Gegenstand die Zusammenlegung der ersten und zweiten Anschlußeinheit, in der Regel in Form einer Anten­ ne, demgegenüber zu einem Kurzschluß, d. h. einer unerlaub­ ten Überbrückung des Aufbereitungszweiges führen würde.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, daß ein bidirek­ tional arbeitender Transponder gleichwohl nur einen ein­ zigen Aufbereitungszweig mit einer in ihm vorgesehenen Verstärkeranordnung aufweist. Da der Transponder z. B. im Halbduplex- oder im Zeitmultiplex-Übertragungsverfahren arbeitet, wird durch eine am Eingang und Ausgang des Auf­ bereitungszweiges vorgesehene Umschalteinrichtung gewähr­ leistet, daß jeweils in der betreffenden Phase die über die als Empfangsantenne wirkenden Antenne empfangenen Si­ gnale an den Eingang des Aufbereitungszweiges gelegt und die am Ausgang des Aufbereitungszweiges anliegenden ver­ stärkten Signale jeweils über die als Sendeantenne wirken­ de Antenne abgestrahlt werden. Im nächsten Multiplex-Ver­ fahrensschritt kann dann die Umschaltung derart erfolgen, daß nunmehr bei vertauschter Sende- und Empfangsantennen­ funktion die jeweils über die andere Antenne empfangenen Signale ebenfalls wieder an den Eingang des Aufbereitungs­ zweiges gelegt und die am Ausgang des Aufbereitungszweiges verstärkt anliegenden Signale an die nunmehr andere in diesem Verfahrensschritt als Sendeantenne 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 wirkenden 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 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 zu betreiben, 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 Transponders oder 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 zu 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 Transponders 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.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung für ein Ausführungsbeispiel erläutert.

In der Zeichnung ist schematisch ein Grundschaltplan eines erfindungsgemäßen nachfolgend auch als Repeater bezeichneten Transponders mit einer ersten und zweiten Antenne 1 bzw. 3 gezeigt. Zwischen den Antennen ist ledig­ lich ein einziger Signalaufbereitungszweig 5 zur Aufbereitung und Verstärkung der Signale vorgesehen.

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

Im Signalaufbereitungszweig 5 selbst sind im gezeigten Ausfüh­ rungsbeispiel von der Eingangs- zur Ausgangsseite aufein­ anderfolgend 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 Transponder, beispielsweise zum drahtlo­ sen Empfang und zum drahtlosen Abstrahlen von Signalen über Antennen, wobei der Transponder 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 Signalaufbereitungszweiges 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 Signalaufbereitungs­ zweig 5 verlaufende Empfangsleitung 25 am Eingang des Signalaufbereitungszweiges 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 Signalaufbereitungszweiges 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 Signalaufbereitungszweig 5 jeweils von dessen Eingang 5a zu dessen Ausgang 5b erfolgt, wobei le­ liglich 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 einen in ihre jeweils andere Schaltstellung umgeschaltet werden, kann keine direktte 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, d. h. im Transponder, 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. Bidirektionaler Transponder für die Telekommunikation mit wechselnder Sende- und Empfangsrichtung zum Senden und Empfangen von Signalen, der vorzugsweise im Halbduplex-, Zeitmultiplex- oder im kombinierten Zeitmultiplex-Betrieb arbeitet und bei dem einem Signalaufbereitungszweig (5) eine erste Umschalteinrichtung (7) vorgeschaltet und eine zweite Umschalteinrichtung (9) nachgeschaltet ist, ge­ kennzeichnet durch die folgenden Merkmale

• - der Transponder weist eine Zweitor-Schaltung mit einem ersten und zweiten Tor (2a, 2b) auf, zwischen denen der Signalaufbereitungszweig (5) geschaltet ist,
• - zwischen dem ersten Tor (2a) und dem Eingang des Signal­ aufbereitungszweiges (5) ist die erste Umschalteinrich­ tung (7) und zwischen dem Ausgang (5b) des Signalaufbe­ reitungszweiges (5) und dem zweiten Tor (2b) die zweite Umschalteinrichtung (9) vorgesehen, und
• - die Umschalteinrichtungen (7, 9) sind wechselweise so umsteuerbar, daß in der einen Schaltstellung die als Empfangseinheit wirkende erste Anschlußeinheit (1) ein­ gangsseitig und die als Sendeeinheit wirkende zweite An­ schlußeinheit (3) ausgangsseitig am Signalaufbereitungs­ zweig (5) und in der anderen Schaltstellung die als Empfangseinheit wirkende zweite Anschlußeinheit (3) eingangsseitig und die als Sendeeinheit wirkende erste Anschlußeinheit (1) ausgangsseitig am Signalaufberei­ tungszweig (5) angeschlossen sind.

2. Transponder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils als Empfangseinheit wirkende Anschluß­ einheit (1 bzw. 3) jeweils ausgangsseitig vom Signalaufbe­ reitungszweig (5) abgekoppelt ist.

3. Transponder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsteuerung der Umschalteinrich­ tung (7, 9) über einen Mikroprozessor (19) erfolgt.

4. Transponder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Signalaufbereitungszweig (5) zumindest ein Verstärker (13) und ein diesem Verstärker (13) nachgeschaltetes Filter (15) vorgesehen ist.

5. Transponder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Signalaufbereitungszweig (5) mindestens eine Frequenz-Umsetzung unter Verwendung zu­ mindest eines Mischers (11, 17) vorgesehen ist.

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

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

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

9. Transponder nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzen der Lokaloszillatoren (11′, 17′) über den Mikroprozessor (19) unterschiedlich einstell- und kontrollierbar sind.

10. Transponder nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in einer vom Signalaufbereitungszweig (5) zum Mikroprozessor (19) führenden Leitung (33) ein Demodulator (35) angeordnet ist.

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