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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Stromversorgung eines
Funkendgerätes,
die eine Übertragung
im TDMA-Verfahren (Vielfachzugriff im Zeitmultiplex) nutzt.
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet von Funksystemen
oder Systemen mit einem Funkübertragungsblock.
Sie bezieht sich insbesondere auf Funksysteme, die eine schaltbare Stromversorgung
oder einen Batterieaufladekreis nutzen, welche Geräusche erzeugen
oder Funktionsstörungen
in dem Funkübertragungsblock
nach sich ziehen.
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Bei
den Funkendgeräten
kann es sich entweder um Funktelefone, d.h. mobile Endgeräte, oder
um Endgeräte
für die
digitale Datenübertragung
handeln. Diese Endgeräte
werden mit einem Sende-/Empfänger-Modul
ausgestattet.
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf Funksysteme, welche die TDMA-Kommunikationsstandards
wie GSM (Global System for Mobile Communication) (zellulare Mobilkommunikation
der zweiten Generation), DCS (Digital Communication System) (Digitales
Kommunikationssystem) oder PCS (Personal Communication Services)
(Personenbezogene Kommunikationsdienstleistungen) verwenden.
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Nach
diesen TDMA-Kommunikationsstandards arbeitet der Funk mit Zeitintervallen
beim Senden, mit Zeitintervallen beim Empfangen und Zeitintervallen,
in denen keinerlei Funkaktivitäten
stattfinden.
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Eines
der Probleme, die bei diesen Funksystemen auftreten, liegt in der
Kompatibilität
zwischen dem Übertragungsblock
und den Schaltkreisen in unmittelbarer Nähe. Insbesondere die schaltbare Stromversorgung
verursacht beim Senden und beim Empfangen des Funksignals Störungen.
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Zahlreiche
Lösungen
wurden im Stand der Technik bereits vorgeschlagen, um dieses Geräuschproblem
oder diese Funktionsstörung
zu beheben, die durch eine schaltbare Stromversorgung im Betrieb
des Funkübertragungsblockes
hervorgerufen wird.
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So
wurden Änderungen
an der Struktur der Bauteile vorgeschlagen, um die Geräusche zu
reduzieren. Diese Lösung
ist jedoch schwer umzusetzen, da dazu Bauteile mit geringem Geräuschpegel
benötigt
werden. Außerdem
werden mit einer solchen Lösung
die für
die Stromversorgung möglichen
Konfigurationen begrenzt.
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Es
wurde auch vorgeschlagen, die Funksysteme um Filter und/oder Kondensatoren
zu ergänzen.
Doch damit würden
sich die Kosten, die Größe und das
Gewicht der Geräte
unmittelbar erhöhen,
wo doch gerade im Mobilfunk eine Miniaturisierung erwünscht ist.
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Eine
weitere Lösung
besteht darin, den Funkübertragungsblock
für die
schaltbare Stromversorgung abzutrennen, indem Isolierelemente eingeführt werden.
Diese Lösung
ist allerdings bei tragbaren Telefonen, beispielsweise aus Gründen der
Abmessungen, nicht durchführbar.
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Eine
radikalere Lösung
besteht darin, die schaltbare Stromversorgung wegzulassen, und nur eine
aufladbare Hilfsstromversorgung zu verwenden. Diese Lösung ist
allerdings hinsichtlich Autonomie und Leistungsfähigkeit begrenzt.
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Es
wurde ebenfalls vorgeschlagen, die Funkverbindung selbst zu ändern, um
sie gegen die im Zusammenhang mit den Geräuschen auftretenden Probleme
unempfindlich zu machen. Solche Änderungen
sind jedoch nicht immer möglich
und auch nicht immer ausreichend.
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Zielsetzung
der vorliegenden Erfindung ist es, eine Lösung für die Störungsprobleme vorzuschlagen,
die durch die unmittelbare Nähe
einer schaltbaren Stromversorgung mit einem Funkübertragungsblock hervorgerufen
werden.
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Eine
weitere Zielsetzung der vorliegenden Erfindung ist es, die Nachteile
des bisherigen Standes der Technik zu beseitigen.
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Zu
diesem Zweck schlägt
die vorliegende Erfindung vor, die schaltbare Stromversorgung während der
Zeitintervalle der Funkaktivität
zu verhindern, in denen der Funkübertragungsblock
von einer nicht schaltbaren Hilfsstromversorgung gespeist wird.
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Somit
wird mit der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, das Problem der
Kompatibilität
zwischen einer schaltbaren Stromversorgung mit einem Funkübertragungsblock
zu lösen,
indem vermieden wird, dass sie zur gleichen Zeit in Betrieb sind.
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Insbesondere
bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Stromversorgung
wie sie in Anspruch 1 definiert wird.
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Nach
einem weiteren Merkmal besteht die Hilfsstromversorgung aus einem
Kondensator.
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Nach
einem weiteren Merkmal besteht die Hilfsstromversorgung aus einer
wiederaufladbaren Batterie.
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Nach
einem weiteren Merkmal bestehen die Inhibitionselemente aus einem
Folgeschalter, der geeignet ist, ein Inhibitionssignal zu erzeugen.
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Nach
einem weiteren Merkmal erzeugt der Folgeschalter darüberhinaus
ein Aktivierungssignal für
den Funkübertragungsblock.
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Nach
einem weiteren Merkmal handelt es sich bei dem Inhibitionssignal
um ein digitales Signal.
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Nach
einem weiteren Merkmal handelt es sich bei dem Inhibitionssignal
um ein digitales Signal.
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Nach
einem weiteren Merkmal besteht das gleiche Signal aus dem Inhibitionssignal
und aus dem Aktivierungssignal.
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Nach
einem weiteren Merkmal ist das einzige Signal, das aus dem Inhibitionssignal
und aus dem Aktivierungssignal besteht, ein digitales Signal.
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Einer
der Vorteile der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass es möglich ist,
eine geräuscherzeugende
Stromversorgung mit einer geräuschempfindlichen
Funkschaltung zu verwenden, weil diese beiden Elemente nicht zur
gleichen Zeit arbeiten, oder weil das Rauschspektrum der primären, geräuscherzeugenden
Stromversorgung in einen Frequenzbereich verschoben wird, der für die geräuschempfindliche
Funkverbindung unschädlich
ist.
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Die
vorliegende Erfindung hat also den Vorteil, dass sie die Anforderungen
an die Wahl der Komponenten für
die Stromversorgung und die Funkverbindung reduziert.
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Die
Stromversorgung gemäß der vorliegenden
Erfindung besitzt darüberhinaus
den Vorteil, dass sie ökonomisch
und einfach durchzuführen
ist. Das Signal, das zur Inhibition der Stromversorgung verwendet
wird, besteht nämlich
vorzugsweise aus einem digitalen Signal, das durch eine auf einer
elektronischen Chipkarte integrierten Stromversorgung leicht erfasst
wird.
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Weitere
Vorteile und Besonderheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich
aus der nachfolgenden Beschreibung, die beispielhaft und nicht einschränkend zu
verstehen ist. Es wird dabei auf die Figuren im Anhang Bezug genommen,
wobei
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1 ein
Stromversorgungsschema gemäß der vorliegenden
Erfindung ist.
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2 ein Zeitdiagramm ist, das die aufeinanderfolgenden
Zustände
des Übertragungsblocks und
der Stromversorgungen veranschaulicht.
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1 zeigt
die verschiedenen Elemente eines Funkendgerätes gemäß der vorliegenden Erfindung
in schematischer Form.
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Das
Funkendgerät
sowie die Stromversorgung sind vorzugsweise auf einer Leiterplatte
integriert. Diese Leiterplatte kann beispielsweise in ein tragbares
Telefon (Handy) integriert werden.
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Das
Funkendgerät
besitzt einen Übertragungsblock 3,
der mit einer Antenne A verbunden ist, welche geeignet ist, ein
Funksignal zu empfangen und auszusenden. Ein Koppler 31 lenkt
das empfangene Signal zu einem Empfangsblock R des Endgerätes und überträgt das zu
sendende Signal zur Antenne A. Das Endgerät besitzt auch einen Leistungsverstärker 4.
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Darüberhinaus
besitzt das Endgerät
einen Folgeschalter 10 mit einem Zähler, der geeignet ist, ein
Taktsignal zu erzeugen, das die Perioden der Aktivierung des Funkübertragungsblocks
steuert. Somit arbeitet der Übertragungsblock
mit Vielfachzugriff im Zeitmultiplex mit Zeitintervallen It, in
denen der Übertragungsblock
im Sendemodus oder im Empfangsmodus arbeitet, und Zeitintervallen,
in denen an dem Funkübertragungsblock
keine Aktivität
verzeichnet wird.
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Der
Folgeschalter 10 erzeugt ebenfalls ein Aktivierungssignal 20 zum Übertragungsblock 3.
Dieses Aktivierungssignal 20 ist direkt mit den Zeitintervallen
It der Funktätigkeit
des Endgerätes
verbunden.
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Bei
dem Aktivierungssignal 20 handelt es sich vorzugsweise
um ein digitales Signal, das von dem Chip in dem Übertragungsblock 3 als
Aktivierungsbefehl oder als Ruhebefehl interpretiert wird.
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Das
Funkendgerät
besitzt darüberhinaus eine
Stromversorgung, die aus mindestens einer primären, schaltbaren Stromversorgung 1 und
einer nicht schaltbaren Hilfsstromversorgung 2 besteht.
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Die
primäre
Stromversorgung 1 kann das gesamte Funkendgerät oder auch
nur einen Teil des Endgerätes,
beispielsweise den Funk, oder einen anderen Teil, der sich je nach
den Anwendungen ändern
kann, mit Strom versorgen. Es ist sogar vorstellbar, dass mit der
primären
Stromversorgung 1 das Endgerät nicht versorgt wird, sondern
dass die Stromversorgung in das Endgerät integriert ist und inhibiert
werden muss, wenn der Funk aktiviert ist.
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Nach
einer besonderen Ausführungsart
besitzt das Funkendgerät
zwei laute Stromversorgungen. Mit einer ersten Stromversorgung wird
nur der Leistungsverstärker 4 mit
Strom versorgt, wenn die Spannung der sekundären Stromversorgung hoch ist,
und sie versorgt das Endgerät
mit Strom, wenn die Spannung der sekundären Stromversorgung schwach
wird; und eine zweite Stromversorgung stellt den Ladekreis für die sekundäre Stromversorgung
dar. Diese beiden lauten Stromversorgungen können während der Zeiträume von
Funkaktivitäten inhibiert
werden oder auch nur die erste Stromversorgung kann dynamisch zu
einem weniger lauten Modus gezwungen werden.
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Die
primäre
Stromversorgung 1 wird darüberhinaus mit Inhibitionselementen
verbunden, die ein Inhibitionssignal 15 erzeugen, das von
dem Chip der Stromversorgung 1 als Schaltbefehl interpretiert wird.
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Unter "Inhibieren der ersten
Stromversorgung 1" versteht
man, dass diese Stromversorgung in einen Betriebszustand geschaltet
wird, in dem ihr Rauschspektrum den geräuschempfindlichen Stromkreis überhaupt
nicht oder nur sehr geringfügig
beeinflusst.
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Es
kann sein, dass die primäre
Stromversorgung 1 zu diesem Zweck während der Funktätigkeit durch
das Inhibitionssignal unwirksam gemacht wird.
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Nach
einer vorteilhaften Variante schaltet das Inhibitionssignal die
Stromversorgung in einen Betriebmodus, in der das Rauschspektrum
der primären
Stromversorgung 1 in einen Frequenzbereich – beispielsweise
in höhere
Frequenzen – verschoben wird,
der für
den geräuschempfindlichen
Stromkreis unschädlich
ist. Dies hat den Vorteil, dass die primäre Stromversorgung 1 noch
Strom liefern kann, auch wenn ihre Leistung verringert wurde, so
dass man eine nicht schaltbare Hilfsstromversorgung 2 mit
geringeren Dimensionen vorsehen kann.
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Diese
Inhibitionselemente bestehen vorzugsweise aus dem Folgeschalter 10,
der das Inhibitionssignal 15 in Verbindung mit dem Aktivierungssignal 20 des
Funkübertragungsblockes 3 erzeugt.
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Bei
dem Inhibitionssignal 15 kann es sich vorteilhafterweise
um ein digitales Signal handeln.
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Nach
einer bevorzugten Ausführungsart stellt
das einzige Signal des Folgeschalters 10 das Aktivierungssignal 20 des
Funkübertragungsblockes 3 und
das Inhibitionssignal 15 der primären Stromversorgung 1 dar.
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Wenn
also der Funkübertragungsblock 3 aktiviert
ist, um in ein Zeitintervall It für den Funkempfang oder die
Funkausstrahlung einzutreten, wird die primäre Stromversorgung 1 inhibiert,
so dass der Funkbetrieb nicht gestört wird.
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Aufgrund
dieses Schaltung wird die primäre Stromversorgung 1 in
einen weniger geräuschvollen Betriebszustand
versetzt, in dem das erzeugte Rauschspektrum für den Funk weniger störend ist, doch
in dem auch die Ausbeute der Stromversorgung geringer ist.
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Während dieser
Zeitintervalle It des Sendens und des Empfangs wird der Funkübertragungsblock 3 von
einer Hilfsstromversorgung 3 versorgt, die während der
Zeitintervalle von Funkstille wiederaufgeladen wird.
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Nach
einer bevorzugten Ausführungsart kann
die Hilfsstromversorgung 2 aus einem Kondensator C bestehen.
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Nach
einer anderen Art der Ausführung
kann die Hilfsstromversorgung 2 aus einer wiederaufladbaren
Batterie bestehen.
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In 2 ist ein Zeitdiagramm der aufeinanderfolgenden
Zustände
der verschiedenen Elemente veranschaulicht, die das Funkendgerät bilden.
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Durch
die im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendeten TDMA-Standards
werden jedem Endgerät
Zeitintervalle It zugewiesen, in denen ein Funksignal gesendet oder
empfangen werden kann, wobei diese Intervalle It regelmäßig mit
einem Zeitraum T zurückkehren.
Sämtliche
Endgeräte
können an
alle Funkkanäle
in dem Frequenzbereich für
den verwendeten Telekommunkationsstandard senden und bei einem bestimmten
Kanal können
mehrere Endgeräte
auf demselben Kanal senden und also mit derselben Frequenz, aber
nicht zur gleichen Zeit.
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Bei
dem GSM-Standard beispielsweise können acht Endgeräte alle
4.615 ms auf einem Funkkanal senden und sechzehn Endgeräte können alle 9.23
ms auf einem anderen Funkkanal senden.
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In
dem Augenblick, in dem ein Intervall It einem bestimmten Endgerät zugeordnet
wird, erzeugt der Folgeschalter 10 gleichzeitig ein Aktivierungssignal 20 zum Übertragungsblock 3 und
ein Inhibitionssignal 15 zu der primären, schaltbaren Stromversorgung 1.
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In 2A ist
der Zustand des Funkübertragungsblocks 3,
der während
der Intervalle It aktiviert ist, so dass er gegebenenfalls ein Signal
empfangen oder senden kann.
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In 2B ist
der Zustand der primären, schaltbaren
Stromversorgung 1 veranschaulicht, die während derselben
Intervalle It unterbrochen ist. Die nicht schaltbare Hilfsstromversorgung 2 übernimmt dann
das Relais für
die primäre
Stromversorgung 1.
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Diese
Hilfsstromversorgung 2 besteht vorzugsweise aus einem Kondensator
C.
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In 2C ist
der Betrieb bzw. die Funktionsweise dieser Hilfsstromversorgung 2 veranschaulicht.
Der Kondensator wird in den Zeitintervallen der Funkstille aufgeladen
und entlädt
sich, um den Strom zu liefern, der für den Betrieb des Übertragungsblocks 3 in
den Zeitintervallen It des Sendens und/oder Empfangens nötig ist,
in denen die primäre Stromversorgung 1 unterbrochen
ist.