DE69706044T2 - Zwischenverstärker mit variabler bandbreite - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft einen Zwischenverstärker, nämlich einen Mobiltelefonverstärker, der eine Aufwärtsstrecke zum Verstärken von Signalen von einem Mobiltelefon zu einer Basisstation und eine Abwärtsstrecke zum Verstärken von Signalen von der Basisstation zum Mobiltelefon umfaßt, wobei die beiden Strecken mit mehreren parallelen Verstärkerketten versehen sind und jede Verstärkerkette so ausgestaltet ist, daß sie ein spezielles Frequenzband durchläßt.
• Ein Verstärker zur Verwendung in Mobiltelefonsystemen ist eine Vorrichtung, welche ein empfangenes HF-Signal verstärkt und das verstärkte Signal bei der gleichen Trägerfrequenz weiterleitet. Normalerweise arbeitet ein Verstärker in einem ziemlich breiten Spektrum von HF-Frequenzen in der Größenordnung von 1-2 GHz. Oft dient ein Verstärker mehreren Telefonsystembetreibern, wobei jedem Betreiber ein spezielles Frequenzband innerhalb des breiten Bereiches von Frequenzen zugeteilt ist, das vom Verstärker verarbeitet wird. Statt dessen kann ein Betreiber seinen eigenen Verstärker haben und verschiedene Teile des verfügbaren Frequenzbandes für verschiedene Zwecke verwenden.
• In jedem Fall besteht ein allgemeines Bedürfnis nach Flexibilität hinsichtlich der Änderung der Frequenzbänder sowohl hinsichtlich der Mittenfrequenz als auch der Bandbreite. Solche Änderungen können die Folge von Zuteilungen durch die Behörden oder von technologischen Veränderungen sein. Auch können Betreiber aus dem Umfeld ausscheiden oder neue hinzutreten.
• Demgemäß besteht ein Bedarf für Frequenzbandveränderungen in einer oder mehreren der Verstärkerketten des Verstärkers.
• Selbstverständlich können solche Veränderungen vorgenommen werden, indem man die Hardware-Bestandteile des Verstärkers, die Filter oder dergleichen verändert. Jedoch sind solche Hardwareveränderungen normalerweise umständlich und ziemlich teuer. Außerdem können Verstärker an abgelegenen Stellen montiert sein, wodurch Hardware- Austauschmaßnahmen besonders teuer werden.
• Vor diesem Hintergrund ist Ziel der Erfindung, Frequenzbandveränderungen im Verstärker zu erleichtern, ohne daß Hardware-Austauschmaßnahmen erforderlich sind.
• Erfindungsgemäß wird dieses Ziel erreicht durch einen Verstärker, der dadurch gekennzeichnet ist, daß wenigstens eine der parallelen Verstärkerketten eine Filtervorrichtung umfaßt, die mehrere Bandpaßfiltereinheiten aufweist, die in Reihe geschaltet sind; wenigstens zwei der Bandpaßfiltereinheiten steuerbare Paßbänder aufweisen, die sich wenigstens teilweise überlappen; und die Mittenfrequenz der wenigstens zwei Bandpaßfiltereinheiten steuerbar ist, so daß die Bandbreite des resultierenden überlappenden Paßbandes variabel gestaltet wird; wodurch die effektive Bandbreite der Verstärkerkette steuerbar ist.
• Die Mittenfrequenzen der Bandpaßfiltereinheiten können elektronisch gesteuert werden, beispielsweise durch die Verwendung von Mischern, die mit einem lokalen Oszillator gekoppelt sind. Oszillatoren können selbstverständlich elektronisch gesteuert werden, ohne daß irgendwelche Hardwarebestandteile verändert werden. Eine solche Steuerung kann direkt an Ort und Stelle oder durch Fernsteuerung durchgeführt werden.
• Weitere spezielle Merkmale und Verbesserungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2-6 angegeben und ergeben sich aus der folgenden detaillierten Beschreibung.
• Die Erfindung wird nun weiter erläutert mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen, die eine bevorzugte Ausführungsform zeigen.
• Fig. 1 ist ein Blockdiagramm eines Verstärkers mit Verstärkerketten, der erfindungsgemäß mit Filtervorrichtungen versehen ist und
• Fig. 2 ist ein detaillierteres Blockdiagramm einer steuerbaren Filtervorrichtung gemäß der Erfindung.
• Der Verstärker ist dem Grunde nach von der Art, wie im Dokument WO95/31866 beschrieben. Er weist eine erste Antenne 1 für Funkverkehr zwischen dem Verstärker und einem zellularen Mobiltelefon (nicht gezeigt) und eine zweite Antenne 2 für einen entsprechenden Funkverkehr zwischen dem Verstärker und einer Basisstation (nicht gezeigt) auf. Die von der ersten Antenne 1 empfangenen HF-Signale werden zunächst verstärkt und dann durch die zweite Antenne 2 mit der gleichen (ersten) Trägerfrequenz weiterübertragen. Entsprechend werden die von der zweiten Antenne 2 empfangenen HF-Signale mit der gleichen (zweiten) Zuträgerfrequenz von der ersten Antenne 1 weiterübertragen.
• Die erste und zweite Antenne 1 und 2 sind über Duplexfilter 3, 13 mit zwei entgegengesetzt gerichteten Strecken verbunden, nämlich einer Aufwärtsstrecke 100 zum Übertragen von Signalen, die von Mobiltelefonen kommen, zu einer zugehörigen Basisstation, und einer Abwärtsstrecke 200 zum Übertragen von Signalen in der entgegengesetzten Richtung.
• In der Aufwärtsstrecke 100 werden die von der ersten Antenne 1 empfangenen Signale durch das Duplexfilter 3 einem Trennverstärker 4 zugeführt, der die Signale durch eine Anzahl von parallelen Verstärkerketten 6 verteilt, und weiter über einen Kombinator 12 und das Duplexfilter 13 zur zweiten Antenne 2 geleitet. Entsprechend werden in der Abwärtsstrecke 200 die Signale von der zweiten Antenne 2 durch das Duplexfilter 13, einen Trennverstärker 14, eine Anzahl von parallelen Verstärkerketten 7, einen Kombinator S und weiter über ein Duplexfilter 3 zur ersten Antenne 1 geleitet.
• Jeder Verstärker 6 bzw. 7 ist so ausgelegt, daß er einen speziellen Frequenzkanal durchläßt, dessen Mittenfrequenz und Bandbreite erfindungsgemäß steuerbar sind.
• Ein spezielles Beispiel der Verstärkerkette 6 ist in Fig. 2 gezeigt. Es sei darauf hingewiesen, daß die Ausführungsform der Fig. 2 schematisch gezeigt ist. So enthält Fig. 2 nur diejenigen Komponenten, welche für die Erfindung wesentlich sind, während andere Komponenten, wie mögliche Dämpfungsglieder, Detektoren und Schaltvorrichtungen zum Überwachen oder Justieren des Verstärkers, z. B. gemäß der gleichzeitigen Patentanmeldung Nr. WO97/33381 weggelassen sind.
• Die in Fig. 2 gezeigte Verstärkerkette umfaßt eine große Zahl von Verstärkern A1-A9, eine Anzahl von Abwärtsmischern 20, 20a, 20b, eine entsprechende Zahl von Aufwärtsmischern 21a, 21b, 21 und eine Anzahl von Bandpaßfiltern 24a, 25, 24b, 26, 24c und 27. An den Eingangs- und Ausgangsanschlüssen der Kette hat die Trägerwelle HF-Frequenz, beispielsweise in einem Frequenzbereich um 1.800 MHz. Am Abwärtsmischer 20 wird das Signal auf eine Zwischenfrequenz IF1 von beispielsweise 200 MHz nach unten verschoben. Das Signal läuft dann durch ein Bandpaßfilter 24a, das verhältnismäßig breit ist, und einen anschließenden Verstärker A2.
• Danach läuft das Signal durch eine erste Filtereinheit 10, die durch eine Mittenfrequenz IF2 z. B. in der Größenordnung von 80 MHz und eine Bandbreite von beispielsweise 15 MHz definiert ist. Die erste Bandpaßfiltereinheit umfaßt einen Abwärtsmischer 20a, einen Verstärker A3, ein Bandpaßfilter 25, einen Verstärker A4 und einen Aufwärtsmischer 21a, wobei die zwei Mischer 20a, 21a mit einem spannungsgeregelten Oszillator (VCO = voltage controlled oscillator) 22 verbunden sind, der wiederum durch eine Frequenzsteuereinheit 28 gesteuert ist. Als nächstes läuft das Signal, nachdem es zum Frequenzbereich IF1 200 MHz zurückverschoben ist, durch ein verhältnismäßig breites Bandpaßfilter 24b und den Verstärker A5. Sodann durchläuft das Signal eine zweite Bandpaßfiltereinheit 11 mit einer verhältnismäßig schmalen Bandbreite. Die Filtereinheit 11 umfaßt einen Abwärtsmischer 20b, einen Verstärker A6, ein Bandpaßfilter 26, einen Verstärker A7 und einen Aufwärtsmischer 21b, wobei die Mischer 20b und 21b mit einem spannungsgeregelten Oszillator (VCO) 29 verbunden sind, der ebenfalls durch die Frequenzsteuereinheit 28a gesteuert ist.
• Sodann läuft das Signal durch ein verhältnismäßig breites Filter 24c und den Verstärker A8, bevor es im Aufwärtsmischer 21 in den HF-Bereich zurückverschoben wird. Schließlich läuft das Signal durch ein HF-Filter 27 und den Verstärker A9. Die Mischer 20 und 21 sind mit einem spannungsgeregelten Oszillator (VCO) 23 verbunden, der ebenfalls durch die Frequenzsteuereinheit 28 gesteuert ist.
• Die Bandpaßfilter 25 und 26 der zwei Filtereinheiten 10 und 11 sind schmäler als die anderen Bandpaßfilter 24a, 24b, 24c und 27. So hängt die Gesamtbandbreite in erster Linie von diesen zwei Filtern 25, 26 ab. Da jedoch die Oszillatoren 22 und 29 steuerbar sind, kann das in die jeweiligen Filter 25, 26 eintretende Frequenzband aufwärts oder abwärts verschoben werden.
• Es sei angenommen, daß anfangs die Mittenfrequenzen des in die Filter 25, 26 eintretenden Frequenzbandes mit der Mittenfrequenz jedes Filters 25, 26 übereinstimmen, so daß das aus der Filtereinheit 10 austretende Frequenzband in seiner Gesamtheit durch die Filtereinheit 11 hindurchtritt.
• Wenn nun der Oszillator 22 von 280 MHz zu einer höheren Frequenz, beispielsweise 282 MHz, und der Oszillator 29 von 280 MHz zu einer niedrigeren Frequenz, beispielsweise 278 MHz, verschoben wird, wird das in das feste Filter 25 eintretende Frequenzband verschoben und dementsprechend an seinem oberen Ende abgeschnitten, und nachdem es abwärts verschoben wurde und beim Filter 26 eintrifft, wird es an seinem unteren Ende abgeschnitten, so daß das aus der Filtereinheit 11 austretende resultierende Frequenzband eine um 4 MHz verringerte Bandbreite aufweist.
• Es ist selbstverständlich zweckmäßig, die Oszillatoren 22 und 29 in entgegengesetzten Richtungen zu verschieben, um beide Enden des Frequenzbandes abzuschneiden. Jedoch müssen im allgemeinen die Oszillatoren nicht synchron in entgegengesetzte Richtungen verändert werden, noch ist es unbedingt erforderlich, die gleiche Bandbreite der festen Filter 25 und 26 zu verwenden. Das entscheidende Merkmal ist, daß die zwei festen Filter 25 und 26 wenigstens teilweise überlappende Durchlaßbereiche haben und daß das in das jeweilige Filter eintretende Frequenzband verschoben werden kann. Auf diese Weise ist die Bandbreite des resultierenden überlappenden Durchlaßbandes variabel, wodurch die effektive Bandbreite der Verstärkerkette steuerbar ist.
• Falls gewünscht kann die Frequenzsteuereinheit 28 ein Teil einer allgemeineren Steuereinheit sein, welche zur Steuerung mehrerer verschiedener Funktionen des Verstärkers dient. Die Steuereinheit kann ihrerseits von Hand an Ort und Stelle oder vorzugsweise elektronisch durch Fernsteuerung von einem Betriebs- und Überwachungszentrum gesteuert werden.

Claims (6)

1. Mobiltelephonverstärker, der eine Aufwärtsstrecke (100) zum Verstärken von Signalen von einem Mobiltelephon zu einer Basisstation und eine Abwärtsstrecke (200) zum Verstärken von Signalen von der Basisstation zu dem Mobiltelephon umfaßt, wobei die beiden Strecken mit mehreren parallelen Verstärkerketten (6, 7) versehen sind und jede Verstärkerkette so ausgestaltet ist, daß sie ein spezielles Frequenzband durchläßt, dadurch gekennzeichnet, daß

- wenigstens eine der parallelen Verstärkerketten (6) eine Filtervorrichtung umfaßt, die mehrere Bandpaßfiltereinheiten (10, 11) aufweist, die in Reihe geschaltet sind,

- wenigstens zwei der Bandpaßfiltereinheiten steuerbare Passbänder aufweisen, die sich wenigstens teilweise überlappen, und

- die Mittenfrequenz der wenigstens zwei Bandpaßfiltereinheiten steuerbar ist, so daß die Bandbreite des resultierenden, überlappenden Paßbandes variabel gestaltet wird;

- wodurch die effektive Bandbreite der Verstärkerkette steuerbar ist.

2. Verstärker gemäß Anspruch 1, wobei jede der Bandpaßfiltereinheiten (10) einen Eingangsmischer (20a), ein Bandpaßfilter (25) und einen Ausgangsmischer (21a) umfaßt, wobei der Eingangs- und der Ausgangsmischer mit einem zugehörigen, steuerbaren lokalen Oszillator (22) verbunden sind, wobei das in jede Bandpaßfiltereinheit eintretende Frequenzband durch ein Verändern der Ausgangsfrequenz des lokalen Oszillators verschoben und an einem Ende abgeschnitten werden kann.

3. Verstärker nach Anspruch 2, wobei jeder Eingangsmischer (20a) so ausgestaltet ist, daß er die Ausgangsfrequenz des lokalen Oszillators von der Frequenz des Eingangssignals substrahiert, während jeder Ausgangsmischer (21a) so ausgestaltet ist, daß er die Ausgangsfrequenz des lokalen Oszillators zu der Frequenz des Ausgangssignals des Bandpaßfilters addiert.

4. Verstärker gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei die zwei steuerbaren, lokalen Oszillatoren (22, 29), die jeweils einer der zwei Bandpaßfiltereinheiten zugeordnet sind, von einer gemeinsamen Frequenzsteuereinheit (28) gesteuert werden.

5. Verstärker gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Passbänder der zwei Bandpaßfiltereinheiten (10, 11) die gleiche Bandbreite aufweisen.

6. Verstärker gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Mittenfrequenzen der zwei Bandpaßfiltereinheiten (10, 11) in entgegengesetzte Richtungen variabel sind, so daß die Bandbreite des resultierenden, überlappenden Paßbandes reduziert wird, wenn die Differenz zwischen den Mittenfrequenzen vergrößert wird, und umgekehrt.