DE60027989T2

DE60027989T2 - Leistungsverstärkersystem für ein Antennensystem

Info

Publication number: DE60027989T2
Application number: DE60027989T
Authority: DE
Inventors: Meng-Kun Ke (NM), Parsipanny
Original assignee: Lucent Technologies Inc
Current assignee: Nokia of America Corp
Priority date: 1999-11-10
Filing date: 2000-10-30
Publication date: 2006-12-21
Anticipated expiration: 2020-10-31
Also published as: DE60027989D1; KR100767885B1; EP1100147A2; JP2007116745A; EP1100147A3; US6292053B1; AU6970100A; JP5398957B2; KR20010051574A; EP1100147B1; BR0006777A; CN1296335A; CA2323354C; CA2323354A1; JP2001177329A

Description

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Leistungsverstärkersysteme. Insbesondere ist sie in Verbindung mit dynamischen Leistungsverstärkersystemen anwendbar und wird unter besonderer Bezugnahme auf solche beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die Erfindung auch für andere Anwendungen geeignet ist.
Wenn Funkleistung durch elektronisches Abtasten eines (1) oder mehrerer Strahlen über einen breiten Winkelbereich mit optimaler Wirksamkeit auszustrahlen (oder zu empfangen) ist, ist es möglich, entweder passive oder aktive Antennen zu benutzen. Passive Antennen weisen einen Hauptverstärker, gefolgt von einem festen oder variablen Leistungsteiler, zusammen mit Phasenverschiebern und/oder Schaltern auf. Aktive Antennen enthalten Funkfrequenzverstärker.
In konventionellen Systemen sind Antennen entsprechend der gewünschten Ausstrahlrichtung aufgestellt. Zum Beispiel können drei (3) Antennen so aufgestellt werden, dass sie in drei (3) entsprechenden Sektoren eines 360° Winkelbereichs senden (das heißt, jeder Sektor weist 120 Grad auf). An die Antennen in jedem der Sektoren sind entsprechende Sätze von Verstärkern elektrisch angeschlossen. Jeder Satz von Verstärkern erhöht die Leistung der entsprechenden Quellensignale, bevor die Signale von den Antennen gesendet werden. Die Höchstleistung eines der Quellensignale ist eine Funktion der Anzahl von Verstärkern in jedem der entsprechenden Sätze.
Wie oben besprochen, kommuniziert jeder der Verstärker in konventionellen Systemen nur mit einer bestimmten Antenne und kann nicht selektiv auf eine andere der im System enthaltenen Antennen umgeschaltet werden. Folglich kann die von den Verstärkern bereitgestellte Leistung den Antennen nicht selektiv zugeordnet werden.
Vorausgesetzt, dass jede Antenne im System mit nur einem Satz von Verstärkern kommuniziert, ist die Nutzleistung einer der Antennen eine Funktion der Anzahl von Verstärkern im Satz. In anderen Worten, es ist nicht möglich für eine Antenne, mit einem Verstärker in einem anderen Satz von Verstärkern zu kommunizieren. Wenn also einer der Verstärker ausfällt, nimmt die Nutzleistung der an den ausgefallenen Verstärker angeschlossenen Antenne entsprechend ab.
Als Kompensation für ausgefallene Verstärker kann Redundanz verwendet werden. Redundanz bedeutet, dass in jeden Satz von Verstärkern, die mit einer Antenne kommunizieren, zusätzlich ein oder mehrere Verstärker aufgenommen werden. Der/die zusätzlichen Verstärker werden nur dann benutzt, wenn einer (1) oder mehrere der Verstärker innerhalb des Satzes ausfallen. Genauer gesagt, bleiben die zusätzlichen Verstärker so lange ausgeschaltet, bis einer (1) oder mehrere der primären Verstärker ausfallen. In diesem Sinne fungieren der/die zusätzlichen Verstärker als Reserveverstärker für die primären Verstärker. Wenn demnach einer (1) der primären Verstärker innerhalb eines Satzes ausfällt, werden der/die zusätzlichen Verstärker eingeschaltet, um den Ausfall auszugleichen.
Obwohl bei dem Redundanzverfahren Reserveverstärker bereitstehen für den Fall, dass einer (1) oder mehrere der Verstärker ausfallen, steigen durch diese konventionelle Implementierung von Redundanz aber auch die Gesamtkosten und das Gewicht des Antennensystems. Genauer gesagt, erhöht sich beim Redundanzverfahren typisch die Gesamtanzahl der Verstärker im Antennensystem. Die erhöhten Kosten und das zusätzliche Gewicht sind nicht wünschenswert. Es ist daher erforderlich, Redundanz bereitzustellen, ohne die Gesamtanzahl der Verstärker in einem Antennensystem zu erhöhen.
Die vorliegende Erfindung stellt eine neue und verbesserte Vorrichtung und ein Verfahren bereit, mit dem die oben genannten und andere Probleme beseitigt werden.
WO-A-97 41642 bezieht sich auf eine Sender-Kombinierer-Anordnung, genauer gesagt auf eine Sender-Kombinierer-Anordnung, die in Kommunikationssystemen einsetzbar ist, die Signale mit einem breiten dynamischen Bereich, zum Beispiel in einer Basisstation eines Mehrlappen-Telekommunikationssystems mit phasengesteuerten Antennen senden. Die Senderanordnung ermöglicht die hocheffiziente Verstärkung niedriger und hoher Pegel mittels einer Hybrid-Anordnung, die eine Gabelschaltung von schrittweise gekoppelten Einzelträger-Leistungsverstärkern und einen mit einem Kombinierernetzwerk verbundenen Mehrträger-Leistungsverstärker aufweist.
US-B-3 928 806 offenbart einen Mikrowellen-Leistungsteiler, der eine Kombination aus N-Port Anschluss-Zirkulator und Einwegleiter-Fehlanpassungsgerät für jeden Zirkulator-Port mit Ausnahme eines einzigen Eingangsports ist und die am Eingangsport vorkommende Mikrowellen-Signalleistung in einem beliebigen gewünschten Verhältnis auf die Ausgangsports aufteilt und alle Ports von der in Richtung des Teilers zurückreflektierten Mikrowellenleistung trennt, nachdem sie durch den Teiler fortgepflanzt wurde, und somit eine gegenseitige Beeinflussung der Leitungsgeräte, wie zum Beispiel der Verstärkereinheiten, verhindert, die von den Ausgangsports gespeist werden. Außerdem wird ein Mikrowellen-Leistungskombinierer offenbart, der eine Kombination aus N-Port-Anschluss-Zirkulator und Einwegleiter-Reflektor-Gerät für jeden Port außer dem einen Ausgangsport ist, um an dem einen Ausgangsport identische Mikrowellensignale oder Mikrowellensignale zu kombinieren, die hinsichtlich Frequenz und Phase, die an den Einwegleiter-Reflektor-Geräten vorkommen, verschieden sind. Der Mikrowellen-Leistungskombinierer, wie der Mikrowellen-Leistungsteiler, stellt eine Trennung zwischen den Signalübertragungsleitungen bereit. Ferner wird ein Festkörper-Mikrowellen-Leistungsverstärker offenbart, der den Leistungsteiler, eine Festkörper-Leistungsverstärkereinheit für jedes Leistungsbruchteil der Ausgangssignale des Teilers und den Leistungskombinierer für die verstärkten Ausgangssignale des Leistungsteilers enthält.
Zusammenfassung der Erfindung
Es werden ein erfindungsgemäßes System und Verfahren, wie in den unabhängigen Ansprüchen definiert, beschrieben. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Ein Leistungsverstärkersystem weist eine Sendeeinrichtung und mehrere Verstärker auf, die jeweilige verstärkte Ausgangssignale produzieren. Erste Umschaltschaltkreise schalten selektiv eine Mehrzahl von Eingangssignalen auf jeweilige Eingänge der Verstärker um. Zweite Umschaltschaltkreise schalten selektiv die jeweiligen verstärkten Ausgangssignale um, um ein Sendesignal zu produzieren, das durch die Sendeeinrichtung empfangen und gesendet wird. Eine Leistung des Sendesignals ist eine Funktion einer Anzahl der mit der Sendeeinrichtung kommunizierenden verstärkten Ausgangssignale.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass redundante Verstärker in effizienter Weise bereitgestellt werden.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass jeweilige Leistungen von Antennen im System selektiv von einem Benutzer eingestellt werden können.
Wiederum weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden sich für den Fachmann aus dem Lesen und Verstehen der folgenden ausführlichen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen ergeben.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung kann in verschiedenen Komponenten und Anordnungen von Komponenten und in verschiedenen Schritten und Anordnungen von Schritten verkörpert werden. Die Zeichnungen dienen nur zum Zwecke der Veranschaulichung einer bevorzugten Ausführungsform; die Erfindung wird dadurch nicht eingeschränkt.
1 veranschaulicht ein erfindungsgemäßes Antennensytem;
2 veranschaulich ein Ablaufdiagramm gemäß des erfindungsgemäßen Systems;
3–6 veranschaulichen jeweilige Antennensysteme gemäß anderer erfindungsgemäßer Ausführungsformen; und
7 veranschaulicht eine Tabelle, die jeweilige Nutzleistungen von Antennen in Systemen mit verschiedenen Anzahlen von Antennen enthält.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
In 1 ist ein Antennensystem 10 mit neun (9) Trägerschaltern 12 veranschaulicht. Vorzugsweise sind die Trägerschalter 12 einpolige HF-Umschalter. Es werden jedoch auch andere Schalter in Betracht gezogen, die fähig sind, Mikrowellen- oder Höherfrequenzsignale zu übertragen. Jeder der Trägerschalter 12 weist einen entsprechenden Trägereingang 14 und einen Satz von zwei (2) Trägerausgängen 16 auf. Jeder Trägereingang 14 empfängt maximal zwei (2) Eingangskanalsignale (das heißt Frequenzsignale). In der bevorzugten Ausführungsform sind die Eingangssignale Hochfrequenzsignale (HF). Es versteht sich jedoch, dass auch Mikrowellen- oder Höherfrequenzsignale in Betracht gezogen werden können. Die Trägerschalter 12 schalten die an den jeweiligen Trägereingängen 14 empfangenen HF-Signale auf einen (1) der beiden (2) Trägerausgänge 16 um.
Eine Steuerschaltung 18 steuert elektrisch die Trägerschalter 12, indem sie den jeweiligen Eingang 14 auf einen (1) der jeweiligen Trägerausgänge 16 umschaltet. Wie im Einzelnen weiter unten besprochen wird, sind die Einstellungen der Trägerschalter 12 einer von mehreren Faktoren, die die Leistungen der jeweiligen Signale bestimmen, die von drei (3) jeweiligen Antennen 22 im System 10 gesendet werden. Es versteht sich, dass die Steuerschaltung 18 von einem Benutzer darauf eingestellt werden kann, selektiv die jeweiligen Leistungen der von den Antennen 22 gesendeten Signale zu erreichen. In einer bevorzugten Ausführungsform sendet jede der Antennen 22 ein Signal in einem (1) von drei (3) Sektoren eines 360° Bereichs (zum Beispiel sendet jede Antenne ein Signal in einem 120 Grad abdeckenden Bereich). Es ist folglich möglich, die Leistungen der in den jeweiligen Sektoren gesendeten Signale selektiv über die Steuerschaltung 18 zu steuern. Das System 10 wird also als dynamisches Verstärkersystem betrachtet.
Drei (3) aktive/passive Kombinierer 24 kommunizieren mit den Trägerschaltern 12. Jeder der aktiven/passiven Kombinierer 24 weist sechs (6) Eingänge 26 und einen (1) Ausgang 28 auf. Jeder der beiden (2) Trägerausgänge 16 für jeden der jeweiligen Trägerschalter 12 kommuniziert mit einem (1) anderen der aktiven/passiven Kombinierer 24. Genauer gesagt kommuniziert, wie in 1 veranschaulicht, einer (1) der Trägerausgänge 16₁ des Trägerschalters 12₁ mit dem aktiven/passiven Kombinierer 24₁ , während der andere Trägerausgang 16₁ mit dem aktiven/passiven Kombinierer 24₂ kommuniziert. Die übrigen Anschlüsse zwischen den Trägerschaltern 12 und den aktiven/passiven Kombinierern 24 sind in 1 veranschaulicht.
In der in 1 veranschaulichten bevorzugten Ausführungsform empfängt jeder der aktiven/passiven Kombinierer 24 sechs (6) HF-Signale von den verschiedenen Trägerschalterausgängen 16. Die aktiven/passiven Kombinierer 24 kombinieren die jeweiligen sechs (6) HF-Signale und bilden so die jeweiligen aktiven/passiven Kombinierer-Ausgangssignale an den jeweiligen aktiven/passiven Kombiniererausgängen 28. Die Signale werden in den aktiven/passiven Kombinierern 24 gemäß Steuersignalen kombiniert, die von der Steuerschaltung 18 empfangen werden. Insbesondere kann die Steuerschaltung 18 bewirken, dass zum Beispiel nur drei (3) der sechs (6) Eingangssignale in einem (1) der aktiven/passiven Kombinierer 24 kombiniert werden, um das entsprechende aktive/passive Kombiniererausgangssignal zu bilden.
Die aktiven/passiven Kombiniererausgänge 28 fungieren als Verzweigereingangssignale zu entsprechenden Eingängen 32 der drei (3) Verzweiger 34. Außer den Eingängen 32 weist jeder der Verzweiger 34 auch einen entsprechenden Satz von vier (4) Ausgängen 36 auf. Obwohl jeder Verzweiger vorzugsweise einen Satz von vier (4) Ausgängen aufweist, werden auch andere Ausführungsformen, in denen die Verzweiger mehr oder weniger Ausgänge aufweisen, in Betracht gezogen.
Die Verzweiger 34 teilen (das heißt verzweigen) die jeweiligen Eingangssignale an den jeweiligen Verzweigerausgängen 36 in eine gewünschte Anzahl von Verzweigerausgangssignalen auf. Insbesondere wird die Leistung des Verzweigerausgangssignals in jedem der jeweiligen Verzweiger 34 auf vier (4) Ausgänge 36 aufgeteilt. Ferner bewirkt die Steuerschaltung 18, die die jeweiligen Lasten auf jedem der Verzweigerausgänge 36 bestimmt, dass die jeweiligen Scheinwiderstände der Verzweigerausgangssignale weitgehend mit der für den jeweiligen Verzweigerausgang 36 bestimmten Last übereinstimmen. Auf diese Weise werden die Leistungen der Verzweigerausgangssignale in effizienter Weise übertragen. Dies ist der Grund, warum die Verzweiger 34 als „smarte" Verzweiger bezeichnet werden. Obwohl die jeweiligen Verzweigereingangssignale in der bevorzugten Ausführungsform auf die vier (4) Ausgänge 36 aufgeteilt werden, versteht es sich, dass auch andere Ausführungsformen, in denen die Verzweigereingangssignale auf weniger als die maximale Anzahl von Verzweigerausgängen verteilt werden, in Betracht gezogen werden können.
Jeder der vier (4) Ausgänge 36 der jeweiligen Verzweiger 34 kommuniziert mit einem (1) von mehreren Eingängen 38 der jeweiligen Eingangssignalschalter 42. Des Weiteren kommuniziert nicht mehr als einer (1) der Verzweigerausgänge 36 eines entsprechenden Verzweigers 34 mit dem gleichen Eingangssignalschalter 42. In der bevorzugten Ausführungsform weist das System 10 sechs (6) Eingangssignalschalter 42 auf. Jeder der Eingangssignalschalter 42 weist zwei (2) Eingänge 38 und einen (1) Ausgang 44 auf. Ferner ist jeder der Eingangssignalschalter ein einpoliger Umschalter, der Hochfrequenzsignale überträgt. Es sind jedoch auch andere Ausführungsformen denkbar, in denen die Eingangssignalschalter andere Anzahlen von Eingängen aufweisen und/oder Mikrowellen- oder Höherfrequenzsignale übertragen.
Die Steuerschaltung 18 bewirkt, dass die Eingangssignalschalter 42 die jeweiligen Eingangssignale an jeweilige Verstärker 46 übertragen. Insbesondere kommuniziert in der in 1 dargestellten Ausführungsform einer jedes der Verzweigerausgänge 36₁ , 36₃ mit einem der Eingangssignalschaltereingänge 38₁ . Je nach gewünschten Ausgangsleistungen der Antennen 22 bewirkt die Steuerschaltung 18, dass einer der Eingänge 38 für jeden der Eingangssignalschalter 42 mit dem jeweiligen Verstärker 46 über den jeweiligen Eingangssignalschalterausgang 44 kommuniziert. Zum Beispiel bewirkt die Steuerschaltung 18, dass einer der Eingänge 38₁ mit dem Verstärker 46₁ über den Eingangssignalschalterausgang 44₁ kommuniziert.
Die Steuerschaltung 18 steuert unabhängig die Leistung jedes der Verstärker 46. Auf diese Weise kann die Steuerschaltung 18, wenn keine Signale an den Eingangssignalschalter 42₁ übertragen werden und folglich kein Signal an den Verstärker 46₁ übertragen wird, dafür sorgen, dass die Leistung zum Verstärker 46₁ abgeschaltet wird. Die Leistung zu den anderen Verstärkern 46 wird auf ähnliche Weise gesteuert. Wenn demnach bestimmte Verstärker 46 zur Erzielung der gewünschten Leistungen der von den Antennen 22 übertragenen jeweiligen Ausgangssignale nicht notwendig sind, werden diese Verstärker 46 vorzugsweise abgeschaltet.
Während des Betriebs verbrauchen die Verstärker Gleichstromleistung. Ein Abschalten der nicht benutzten Verstärker erhöht sowohl die Gleichstrom- als auch die Hochfrequenz-Wirkungsgrade des Systems 10. Des Weiteren gestattet die Tatsache, dass die Leistung zu den Verstärkern selektiv gesteuert werden kann, eine wirksame Redundanz im System 10. Insbesondere sind aufgrund der Tatsache, dass die Verstärker selektiv auf jede Antenne im System umgeschaltet werden können, keine zusätzlichen Verstärker für jede Antenne erforderlich. Folglich kann, wenn ein Verstärker ausfällt, jeder andere Verstärker im System zur Verstärkung der Leistung des Signalausgangs einer der Antennen benutzt werden.
Ein entsprechender Ausgang 48 jedes Verstärkers 46 kommuniziert mit einer Mehrzahl von Ausgangsschaltern 52. Jeder Ausgangsschalter 52 weist eine Mehrzahl von Ausgängen 54 auf. In der bevorzugten Ausführungsform ist jeder der Ausgangsschalter 52 ein einpoliger Umschalter, der Hochfrequenzsignale überträgt, und einen einzelnen Eingang und zwei (2) Ausgänge 54 aufweist. Es sind jedoch auch andere Ausführungsformen denkbar, in denen die Ausgangsschalter Mikrowellenoder Höherfrequenzsignale übertragen und/oder andere Anzahlen von Ausgängen aufweisen. Die Steuerschaltung 18 sorgt dafür, dass jeder der Ausgangsschalter 52 das Signal vom jeweiligen Eingang an einen (1) der entsprechenden Ausgänge 54 überträgt.
Jeder der Ausgänge 54 für jeden entsprechenden Ausgangsschalter 52 kommuniziert mit einem anderen von mehreren Kombinierern 56. In der bevorzugten Ausführungsform kommunizieren drei (3) Kombinierer 56 mit jeweils vier (4) Eingängen 58 mit den Ausgangsschalterausgängen 54. Vorzugsweise kommuniziert jeder der Ausgänge 54 für jeden betreffenden Ausgangsschalter 52 mit einem anderen Kombinierer 56. Zum Beispiel kommuniziert einer (1) der Ausgänge 54₁ für den Ausgangsschalter 52₁ mit dem Kombinierer 56₁ , während der andere der Ausgänge 54₁ mit dem Kombinierer 56₃ kommuniziert.
Die Kombinierer 56 kumulieren die an den jeweiligen Kombinierereingängen 58 empfangenen Signale und erstellen entsprechende Antennensignale an den Kombiniererausgängen 62. Die Antennensignale werden vorzugsweise durch entsprechende Filter 64 passiert, bevor sie von den Antennen 22 gesendet werden. Die Steuerschaltung 18 bewirkt, dass die Kombinierer 56, die die an den Kombinierereingängen 58 empfangenen Signale kumulieren, entsprechende Scheinwiderstände aufweisen, die weitgehend mit den Antennen 22 übereinstimmen. Folglich wird die Leistung der Signale mit maximalem Wirkungsgrad an die Antennen 22 übertragen.
Wie oben beschrieben, wird die Leistung der Antennensignale von der Steuerschaltung 18 gemanagt. Vorzugsweise stellt ein Benutzer die Steuerschaltung 18 so ein, dass eine gewünschte Nutzleistung für jedes der Antennensignale erzielt wird. Dann aktiviert die Steuerschaltung 18 die verschiedenen Anschlüsse und Schalter, um bestimmte Eingangsfrequenzsignale von den Trägereingängen 14 durch die verschiedenen Kombinierer 24, 56, Verzweiger 34, Verstärker 46, Schalter 42, 52 und Verstärker 46 zu leiten, um das gewünschte Ergebnis zu erzielen.
Die Steuerschaltung 18, die die jeweiligen Lasten jedes der Kombiniererausgänge 62 bestimmt, bewirkt, dass entsprechende Scheinwiderstände der Kombiniererausgangssignale weitgehend mit den für die jeweiligen Antennen 22 bestimmten Lasten übereinstimmen. Auf diese Weise werden die Leistungen der Kombiniererausgangssignale in effizienter Weise übertragen. Aus diesem Grunde werden die Kombinierer 56 als „smarte" Kombinierer bezeichnet.
In der Ausführungsform in 1 werden neun (9) HF-Träger kombiniert, verzweigt und schließlich den drei (3) Antennen 22 zugeführt. Jede Antenne 22 ist fähig, das kombinierte Signal von sechs (6) Trägern zu senden. Da die smarten Kombinierer 56 vier (4) Eingänge 58 aufweisen, unterstützt jede Antenne 22 maximal vier (4) Leistungsverstärker 46. Es versteht sich, dass die Trägerschalter 12, die Kombinierer 24, die Verzweiger 34 und die Eingangssignalschalter 42 einen ersten Umschaltschaltkreis 65 innerhalb des Antennensystems 10 bilden. Des Weiteren bilden die Ausgangsschalter 52 und die Kombinierer 56 einen zweiten Umschaltschaltkreis 67 innerhalb Antennensystem 10.
In den 1 und 2 werden die Trägerschalter 12 in Schritt A geschaltet, um ein entsprechendes Trägereingangssignal an einen der aktiven/passiven Kombinierer 24 auszugeben. In Schritt B werden die entsprechenden Kombinierereingangssignale über die aktiven/passiven Kombinierer 24 kombiniert, um entsprechende Verzweigereingangssignale zu bilden. In Schritt C werden die entsprechenden Verzweigereingangssignale von den Verzweigern 34 empfangen. In Schritt D werden die entsprechenden Verzweigerausgangssignale in den Verzweigern 34 produziert. Sätze der Verzweigerausgangssignale werden in Schritt E von den entsprechenden Eingangssignalschaltern 42 empfangen. In Schritt F werden die Signale auf die entsprechenden Eingangssignalschalterausgänge umgeschaltet.
Die Signale werden an den Verstärkern 46 empfangen und die entsprechenden verstärkten Ausgangssignale werden in Schritt G produziert. In Schritt H werden die verstärkten Ausgangssignale auf einen der entsprechenden Ausgangssignalschalteausgänge umgeschaltet. In Schritt I werden die Ausgangsschalterausgänge über mindestens zwei Kombinierer in die entsprechenden Antennensignale umgewandelt. In Schritt J werden die entsprechenden Antennensignale an den Antennen 22 empfangen. In Schritt K werden die Antennensignale von den entsprechenden Antennen 22 gesendet.
In 3 bis 6 sind andere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit anderen Anzahlen von Verstärkern und HF-Schaltern veranschaulicht, die mit Kombinierern mit fünf (5) Eingängen und einem einzelnen Ausgang kommunizieren. Die Ausführungsformen in den 3 bis 6 veranschaulichen das Konzept, dass Schaltkreise, wie diejenigen in 1, durch Einsatz von mehr oder weniger Verstärkern leicht vergrößert bzw. verkleinert werden können. Es versteht sich, dass die Schaltkreise in den 3 bis 6 Teilschaltkreise sind, die betreffenden Abschnitten 100 des Schaltkreises 10 in 1 entsprechen. Die betreffenden Anzahlen von Komponenten (zum Beispiel Eingangssignalschalter 42), die zur Erzeugung der Eingangssignale zu den in 3 bis 6 dargestellten Schaltkreisen dienen, variieren entsprechend der jeweiligen Anzahl von Verstärkern. Ferner versteht es sich, dass trotz der Tatsache, dass in den 3 bis 6 keine Steuerschaltungen dargestellt sind, solche Steuerschaltungen, wie die Steuerschaltung 18 in 1, zum Managen der Operationen der betreffenden Schaltkreise in 3 bis 6 eingesetzt werden.
3 zeigt einen Schaltkreis 110 mit drei (3) Verstärkern 112. Drei (3) Ausgangsschalter 114 sind elektrisch an die jeweiligen Verstärker 112 angeschlossen. Jeder der Ausgangsschalter 114 weist einen einzelnen Eingang und zwei (2) Ausgänge 116 auf. Jeder der Ausgänge 116 für jeden betreffenden Ausgangsschalter 114 ist an einen (1) anderen der drei (3) 5-Weg-Kombinierer 118 angeschlossen. Jeder der 5-Weg-Kombinierer 118 weist fünf (5) Eingänge 122 und einen einzelnen Ausgang 124 auf. Die Ausgänge 124 sind über Filter 128 an entsprechende Antennen 126 angeschlossen. Wie in der Ausführungsform von 1 kombinieren die Kombinierer 118 die Eingangssignale zur Erzeugung eines Ausgangssignals, dessen Scheinwiderstand weitgehend mit einer Last am entsprechenden Ausgang 124 übereinstimmt.
Da drei (3) Ausgangsschalter 114 mit jeweils zwei (2) Ausgängen 116 vorgesehen sind, macht sich jeder der Kombinierer 118 zwei (2) der fünf (5) entsprechenden Eingänge 122 zunutze. Wenn demnach jeder Verstärker 112 20 Watt ausgibt, gibt jede der Antennen 126 ein Signal in einem Bereich einschließlich Null (0) und 40 Watt aus. Es versteht sich jedoch, dass die gesamte Nutzleistung von allen drei (3) Antennen 60 Watt nicht überschreitet (das heißt, drei (3) Verstärker produzieren jeweils 20 Watt).
In 4 ist ein Schaltkreis 150 mit sechs (6) Verstärkern 152 dargestellt. Sechs (6) Ausgangsschalter 154 sind elektrisch an die jeweiligen Verstärker 152 angeschlossen. Jeder der Ausgangsschalter 154 weist einen einzelnen Eingang und zwei (2) Ausgänge 156 auf. Jeder der Ausgänge 156 für jeden betreffenden Ausgangsschalter 154 ist an einen (1) anderen der drei (3) 5-Weg-Kombinierer 158 angeschlossen. Jeder der 5-Weg-Kombinierer 158 weist fünf (5) Eingänge 162 und einen einzelnen Ausgang 164 auf.
Da sechs (6) Ausgangsschalter 154 mit jeweils zwei (2) Ausgängen 156 vorgesehen sind, macht sich jeder der Kombinierer 158 vier (4) der fünf (5) entsprechenden Eingänge 162 zunutze. Wenn demnach jeder Verstärker 152 20 Watt ausgibt, gibt jede der Antennen 166 ein Signal in einem Bereich einschließlich Null (0) und 80 Watt aus. Es versteht sich jedoch, dass die gesamte Nutzleistung von allen drei (3) Antennen 120 Watt nicht überschreitet (das heißt, sechs (6) Verstärker produzieren jeweils 20 Watt).
In 5 ist ein Schaltkreis 200 mit neun (9) Verstärkern 202 dargestellt. Sechs (6) Ausgangsschalter 204 sind elektrisch an die jeweiligen Verstärker 202 angeschlossen. Jeder der Ausgangsschalter 204 weist einen einzelnen Eingang und zwei (2) Ausgänge 206 auf. Jeder der Ausgänge 206 für jeden betreffenden Ausgangsschalter 204 ist an einen (1) anderen der drei (3) 5-Weg-Kombinierer 208 angeschlossen. Jeder der 5-Weg-Kombinierer 208 weist fünf (5) Eingänge 212 und einen einzelnen Ausgang 214 auf. Drei (3) der Verstärker sind direkt an die entsprechenden Kombinierer 208 angeschlossen. Auf diese Weise wird jeder der fünf (5) Eingänge 212 für jeden der Kombinierer 208 benutzt. Die Ausgänge 214 sind über Filter 218 an entsprechende Antennen 216 angeschlossen. Wie in der Ausführungsform von 1 kombinieren die Kombinierer 208 die Eingangssignale zur Erzeugung eines Ausgangssignals, dessen Scheinwiderstand weitgehend mit einer Last am entsprechenden Ausgang 214 übereinstimmt.
Wie oben besprochen, werden alle fünf (5) betreffenden Eingänge 212 für jeden der Kombinierer 208 genutzt. Wenn demnach jeder Verstärker 202 20 Watt ausgibt, gibt jede der Antennen 216 ein Signal in einem Bereich einschließlich Null (0) und 100 Watt aus. Es versteht sich jedoch, dass die gesamte Nutzleistung von allen drei (3) Antennen 180 Watt nicht überschreitet (das heißt, neun (9) Verstärker produzieren jeweils 20 Watt).
In 6 ist ein Schaltkreis 250 mit zwölf (12) Verstärkern 252 dargestellt. Sechs (6) Ausgangsschalter 254 sind elektrisch an die jeweiligen Verstärker 252 angeschlossen. Jeder der Ausgangsschalter 254 weist einen einzelnen Eingang und zwei (2) Ausgänge 256 auf. Jeder der Ausgänge 256 für jeden betreffenden Ausgangsschalter 254 ist an einen (1) anderen der drei (3) 5-Weg-Kombinierer 258 angeschlossen. Jeder der 5-Weg-Kombinierer 258 weist fünf (5) Eingänge 262 und einen einzelnen Ausgang 264 auf. Drei (3) der Verstärker sind direkt an die entsprechenden Kombinierer 258 angeschlossen. Auf diese Weise wird jeder der fünf (5) Eingänge 262 für jeden der Kombinierer 258 benutzt. Die Ausgänge 264 sind über Filter 268 an entsprechende Antennen 266 angeschlossen. Wie in der Ausführungsform von 1 kombinieren die Kombinierer 258 die Eingangssignale zur Erzeugung eines Ausgangssignals, dessen Scheinwiderstand weitgehend mit einer Last am entsprechenden Ausgang 264 übereinstimmt.
Wie oben besprochen, werden alle fünf (5) betreffenden Eingänge 262 für jeden der Kombinierer 258 genutzt. Wenn demnach jeder Verstärker 252 20 Watt ausgibt, gibt jede der Antennen 266 ein Signal in einem Bereich einschließlich Null (0) und 100 Watt aus. Es versteht sich jedoch, dass die gesamte Nutzleistung von allen drei (3) Antennen 240 Watt nicht überschreitet (das heißt, zwölf (12) Verstärker produzieren jeweils 20 Watt).
In 7 sind mögliche Nutzleistungen der betreffenden Antennen in drei (3) Sektoren (α, β, γ) dargestellt, wenn, wie in den 3 bis 6, ein smarter 5-Weg-Kombinierer benutzt wird. Die maximale Nutzleistung pro Verstärker wird mit 20 Watt veranlagt. Wie in 7 dargestellt, hat ein System mit drei (3) Verstärkern zwei (2) mögliche Ausgabeschemen. Genauer gesagt, kommuniziert im ersten Schema jede der drei (3) Antennen mit einem (1) Verstärker und gibt demzufolge 20 Watt aus. Im zweiten Schema kommuniziert die im Sektor α sendende Antenne zum Beispiel mit zwei (2) Verstärkern und gibt demzufolge 40 Watt aus; die im Sektor β sendende Antenne kommuniziert zum Beispiel mit einem (1) Verstärker und gibt demzufolge 20 Watt aus; die im Sektor γ sendende Antenne kommuniziert mit Null (0) Verstärkern und gibt demzufolge Null (0) Watt aus. Die verschiedenen Schemen für Systeme mit anderen Anzahlen von Verstärkern sind in 7 dargestellt.

Claims

Leistungsverstärkersystem, umfassend: eine Sendeeinrichtung mit mehreren Antennen (22); und mehrere Verstärker (46), die jeweilige verstärkte Ausgangssignale produzieren; gekennzeichnet durch erste Umschaltschaltkreise (65) zum selektiven Umschalten mehrerer Eingangssignale auf jeweilige Eingänge der Verstärker, wobei die ersten Umschaltschaltkreise mehrere Aufzweiger (34) aufweisen, die Verzweigereingangssignale empfangen und mehrere Verzweigerausgangssignale produzieren, und mehrere Eingangssignalschalter (42) zum selektiven Schalten der Verzweigerausgangssignale auf die Verstärker; und zweite Umschaltschaltkreise (67) zum selektiven Umschalten der jeweiligen verstärkten Ausgangssignale, um ein Sendesignal zu erzeugen, das durch die Sendeeinrichtung empfangen und gesendet wird, wobei die zweiten Umschaltschaltkreise mehrere Ausgangsschalter (52) zum selektiven Schalten der verstärkten Ausgangssignale auf mehrere Kombinierer (56) aufweisen, die mehrere der verstärkten Ausgangssignale in das Sendesignal transformieren, wobei mindestens eine der Antennen das Sendesignal empfängt und sendet, wobei eine Leistung des Sendesignals eine Funktion einer Anzahl der mit der Sendeeinrichtung kommunizierenden verstärkten Ausgangssignale ist.
Leistungsverstärkersystem nach Anspruch 1, wobei höchstens eines der Verzweigerausgangssignale aus einem jeweiligen Verzweiger (34) mit demselben Eingangsschalter (42) kommuniziert.
Leistungsverstärkersystem nach Anspruch 2, wobei jeder der Verzweiger (34) vier Verzweigerausgangssignale produziert.
Leistungsverstärkersystem nach Anspruch 3, wobei die Kombinierer (56) mindestens vier Ausgänge aufweisen.
Leistungsverstärkersystem nach Anspruch 1, wobei jeder der Eingänge für jeden der jeweiligen Eingangsschalter (42) eines der Verzweigerausgangssignale aus einem verschiedenen der Verzweiger (34) empfängt und jeder der Ausgänge für jeden der jeweiligen Eingangsschalter (42) eines der Verzweigerausgangssignale zu einem verschiedenen der Verstärker (46) sendet; und jeder der Eingänge jedes der jeweiligen Ausgangsschalter (52) ein verschiedenes der verstärkten Ausgangssignale empfängt und jeder der Ausgänge jedes der jeweiligen Ausgangsschalter (52) das jeweilige verstärkte Ausgangssignal zu einem verschiedenen der Kombinierer (56) sendet.
Leistungsverstärkersystem nach Anspruch 5, wobei die ersten Umschaltschaltkreise ferner folgendes umfassen: mehrere aktive/passive Kombinierer (24) zum Kombinieren mehrerer jeweiliger Kombinierereingangssignale, um die jeweiligen Verzweigereingangssignale zu bilden; und mehrere Trägerschalter (16), die jeweils einen Eingang, der ein Trägereingangssignal empfängt, und mehrere Ausgänge aufweisen, wobei jeder der Ausgänge jedes der jeweiligen Trägerschalter mit einem verschiedenen der aktiven/passiven Kombinierer kommuniziert.
Leistungsverstärkersystem nach Anspruch 1, ferner umfassend: eine Steuerschaltung (18) zum dynamischen und selektiven Steuern der Verstärker, der ersten Umschaltschaltkreise und der zweiten Umschaltschaltkreise.
Leistungsverstärkersystem nach Anspruch 7, wobei die Steuerschaltung (18) selektiv einen beliebigen der Verstärker (46) auf eine beliebige der Antennen (22) schaltet, um effizient redundante Verstärker bereitzustellen.
Verfahren zum Senden von Signalen, gekennzeichnet durch selektives Umschalten mehrerer Eingangssignale auf jeweilige Eingänge mehrerer Verstärker (46), um verstärkte Ausgangssignale zu produzieren, mit den folgenden Schritten: Empfangen mehrerer Verzweigereingangssignale an mehreren Verzweigern (34), Produzieren mehrerer Verzweigerausgangssignale aus den mehreren Verzweigern (34), Leiten der Verzweigerausgangssignale durch mehrere Eingangsschalter (42), wobei jeder der Eingangsschalter einen Ausgang aufweist, der mit einem jeweiligen der Verstärker (46) kommuniziert, und Schalten der Eingangsschalter (42), um gewählte der Verzweigerausgangssignale an den Verstärkern (46) zu empfangen, um die verstärkten Ausgangssignale zu produzieren; Transformieren der verstärkten Ausgangssignale der Verstärker (46) in das Sendesignal über Ausgangsschalter (52) und Kombinierer (56), mit den folgenden Schritten: Empfangen der verstärkten Ausgangssignale an den Ausgangsschaltern (52), wobei jeder der Ausgangsschalter einen Eingang, der mit einem jeweiligen der Verstärker kommuniziert, und mehrere Ausgänge, die mit den Kombinierern kommunizieren, aufweist, selektives Schalten der Ausgangsschalter (52), um geschaltete verstärkte Ausgangssignale an mehrere der Kombinierer (56) auszugeben, und Kombinieren der geschalteten verstärkten Ausgangssignale in den Kombinierern (56), um das Sendesignal zu bilden, wobei eine Leistung des Sendesignals eine Funktion einer Anzahl der mit den mehreren Kombinierern (56) kommunizierenden verstärkten Ausgangssignale ist; und Senden des Sendesignals von der Sendeeinrichtung (22).
Verfahren zum Senden von Signalen nach Anspruch 9, wobei der Schritt des Kombinierens ferner folgendes umfaßt: Kombinieren der geschalteten verstärkten Ausgangssignale mit ungeschalteten verstärkten Ausgangssignalen in den Kombinierern (208, 258), um das Sendesignal zu bilden.
Verfahren zum Senden von Signalen nach Anspruch 9, das ferner folgendes umfaßt: Schalten mehrerer Trägerschalter (16), die Eingangssignale empfangen, um Kombinierereingangssignale an jeweilige aktive/passive Kombinierer (24) auszugeben; und Kombinieren der Kombinierereingangssignale, um die Verzweigereingangssignale zu bilden.
Verfahren zum Senden von Signalen nach Anspruch 9, ferner umfassend: eine Sendeeinrichtung (22) mit mehreren Antennen; und selektives Schalten beliebiger der verstärkten Ausgangssignale auf beliebige der Antennen, um das Sendesignal zu produzieren.