FI101329B - Menetelmä tukiaseman summausverkon virittämiseksi - Google Patents

Description

101329

Menetelmä tukiaseman summausverkon virittämiseksi Tämän keksinnön kohteena on menetelmä tukiaseman summausverkon virittämiseksi, joka summausverkko käsittää 5 suodatinvälineitä, joissa on välineitä tukiaseman radiolä-hettimien syöttämien signaalien vastaanottamiseksi ja suodattamiseksi sekä suodatettujen signaalien syöttämiseksi edelleen, ja summauselimen, joka käsittää tuloliittimet suodattimien syöttämien signaalien vastaanottamiseksi ja 10 yhdistämiseksi sekä lähtöliittimen yhdistettyjen signaalien syöttämiseksi edelleen tukiaseman antennivälineelle. Keksinnön kohteena on lisäksi radiojärjestelmän tukiasema, joka käsittää ainakin kaksi lähetintä, suodatinvälineitä, joista kukin on kytketty sitä vastaavan lähettimen lähtöön 15 tämän lähdöstä saatavien signaalien suodattamiseksi ja suodatettujen signaalien syöttämiseksi edelleen, ja summauselimen, joka käsittää tuloliittimet joista kukin on kytketty sitä vastaavan suodattimen lähtöön suodatettujen signaalien vastaanottamiseksi ja yhdistämiseksi sekä lähtö-20 liittimen yhdistettyjen signaalien syöttämiseksi tukiaseman antennivälineelle, jolloin ainakin yksi summauselimen liittimistä on koaksiaalirakenteinen ja käsittää pitkänom aisen sauvamaisen keskijohtimen sekä sauvamaista keskijohdinta ympäröivän olennaisesti putkimaisen uikojohtimen.

:· 25 Keksinnön kohteena on vielä edelleen summauselin, jossa on tuloliittimet ainakin kahden eri RF-signaalin vastaanottamiseksi ja yhdistämiseksi sekä lähtöliitin yhdistettyjen signaalien syöttämiseksi edelleen, jolloin ainakin yksi liittimistä on koaksiaalirakenteinen ja käsittää pit-30 känomaisen sauvamaisen keskijohtimen sekä sauvamaista keskijohdinta ympäröivän olennaisesti putkimaisen ulko-johtimen.

Tämä keksintö liittyy erityisesti solukkoradiojärjes-telmän tukiaseman kompainerisuodattimien summausverkkoon.

35 Kompainerisuodatin on kapeakaistainen kaistanpäästösuoda- 101329 2 tin, joka on resonanssissa (vireessä) juuri siihen kytketyn lähettimen kantoaallon taajuudella. Suodattimien säätöalue on yleensä 2 - 10 % keskitaajuudesta. Kompainerisuodattimi-en lähdöistä saatavat signaalit summataan tukiaseman sum-5 mausverkolla yhteen, ja syötetään tukiaseman antennille. Summausverkko muodostuu yleensä tukiaseman antennille johtavasta koaksiaalikaapelista, johon kompainerisuodatti-met on liitetty. Jotta mahdollisimman suuri osuus lähettimien lähetystehosta siirtyisi antennille tulee summaus-10 verkko virittää tukiaseman lähettimien käyttämien taajuus-kanavien suhteen. Tarkasti ottaen on summausverkko vireessä vain yhdellä taajuudella, mutta siirryttäessä optimitaajuu-delta sivuun epäsovitus ei alussa kasva kovinkaan jyrkästi.

Näin ollen summausverkkoa voidaan solukkoradiojärjestelmien 15 tukiasemissa yleensä käyttää taajuuskaistalla, jonka leveys on noin 1 - 3 % taajuuskaistan keskitaajuudesta.

Tunnettujen summausverkkojen viritys perustuu aallonpituuteen verrannollisten tarkkamittaisten siirtojohtojen käyttöön. Tämä asettaa erittäin suuria vaatimuksia summaus-20 verkon kaapeloinnille, koska siirtojohtojen on oltava täsmälleen oikean pituisia, jotta summausverkko olisi optimoitu oikealle taajuudelle. Toimintataajuuden kasvaessa aallonpituus pienenee ja summausverkon pituus lyhenee. Tällöin kasvavat summausverkon haarojen valmistukselle 25 asetettavat toleranssivaatimukset niin, että tarkkamit taisten kaapeleiden valmistaminen tulee mahdottomaksi tai ainakin hyvin kalliiksi. Myös automaattisesti (kauko-ohja-tusti) säädettävien kompainerisuodattimien yleistyminen on synnyttänyt tarpeen summausverkon virityksen yksinkertai-30 seen ja nopeaan muuttamiseen. Summausverkon käyttökelpoinen '· taajuuskaista on käytännössä liian kapea jotta tukiaseman lähettimien tajuuskanavia voitaisiin muuttaa kovinkaan paljon ilman että summausverkon viritykseen tarvitsisi puuttua. Aikaisemmin tunnettu ratkaisu, jossa asentaja käy 35 tukiaseman sijoituspaikalla vaihtamassa summausverkon 101329 3 kaapeloinnin uudelle taajuuskaistalle mitoitettuun kaapelointiin, on ymmärrettävästi liian kallis ja aikaa vaativa toimenpide.

Tämän keksinnön tarkoitus on tarjota käyttöön ratkai-5 su edellä selostettuun ongelmaan ja saada aikaan menetelmä, jonka avulla summausverkko voidaan virittää entistä nopeammin, helpommin ja tarkemmin. Tämä päämäärä saavutetaan keksinnön mukaisella menetelmällä, jolle on tunnusomaista, että säädetään ainakin yhdestä summauselimen liittimestä 10 heijastuvan aallon vaihekulmaa summausverkon virittämiseksi .

Keksinnön kohteena on lisäksi tukiasema, jossa keksinnön mukaista menetelmää voidaan hyödyntää. Keksinnön mukaiselle tukiasemalle on tunnusomaista, että mainittu 15 ainakin yksi liitin käsittää pienihäviöistä dielektristä materiaalia tai ferrimagneettista materiaalia olevan siirrettävän osan, joka ympäröi ainakin keskijohdinta, ja joka on siirrettävissä keskijohtimen pituussuunnassa liittimestä heijastuvan aallon vaihekulman säätämiseksi.

20 Keksinnön kohteena on vielä edelleen summauselin, jolla keksinnön mukaista menetelmää voidaan soveltaa ja joka soveltuu hyödynnettäväksi keksinnön mukaisessa tukiasemassa. Keksinnön mukaiselle summauselimelle on tunnusomaista, että mainittu ainakin yksi liitin käsittää 25 pienihäviöistä dielektristä materiaalia tai ferrimagneettista materiaalia olevan siirrettävän osan, joka ympäröi ainakin keskijohdinta, ja joka on siirrettävissä keskijohtimen pituussuunnassa liittimestä heijastuvan aallon vaihe-kulman säätämiseksi.

30 Keksintö perustuu siihen ajatukseen, että kun sum- *, mausverkon summauselimeen (tähtipisteeseen) järjestetään ainakin yksi säädettävä liitin voidaan summausverkossa kompensoida eri keskitaajuuksilla syntyvä aallonpituusvirhe, josta aiheutuu vaihekulmaero summausverkossa etenevien ja 35 heijastuvien aaltojen välille. Kun säädettävä liitin saa- 101329 4 daan aikaan siten, että liittimen koaksiaalirakenteen keskijohtimen ympärille järjestetään pienihäviöisestä die-lektrisestä materiaalista tai ferrimagneettisesta materiaalista valmistettu siirrettävä osa, joka ympäröi ainakin 5 keski johdinta, voidaan summaushaaran hei jastuskertoimen Sll vaihekulmaa helposti muuttaa. Kun summauspisteestä katsotun hei jastuskertoimen Sll vaihekulma käytettävällä taajuudella säädetään nollaksi, on summausverkon sähköinen pituus täsmälleen oikea eli η*λ/4. Keksinnön mukaisen ratkaisun 10 merkittävimmät edut ovat säädön helppous ja nopeus ja että erittäin tarkasti mitoitettuja kaapeleita ei enää tarvita, mikä tuo kustannussäästöä.

Säädön jyrkkyys voidaan keksinnön mukaisesti mitoittaa halutuksi esimerkiksi käyttämällä sopivan dielekt-15 risyysvakion omaavaa ainetta. Mitä suurempi siirrettävän osan suhteellinen permittiivisyys er on sitä suuremmat pituusvirheet voidaan säädettävän liittimen avulla kompensoida .

Kun jokaiseen summauspisteen liittimeen järjestetään 20 vastaavanlainen säädettävä rakenne voidaan summausverkon jokainen yksittäinen haara hyvin helposti ja nopeasti virittää täsmälleen oikein muiden haarojen virityksestä riippumatta.

Keksintö mahdollistaa myös automaattisesti säätyvän 25 summausverkon toteuttamisen hyvin yksinkertaisella tavalla. Tällöin jokainen summausverkon haara voi automaattisesti säätyä siihen kuuluvan kaistanpäästösuodattimen keskitaa-juuden mukaan, tai jokainen haara voidaan säätää yhtäaikaa sille kapealla taajuuskaistalle, jolle kaikki kaistanpääs-30 tösuodattimet on viritetty. Summausverkon yksittäisten : haarojen säätö voi tällöin perustua esimerkiksi heijastu neen tehon mittaamiseen. Tällöin määrättyyn summauselimen haaraan kuuluvan liittimen säätöä muutetaan kunnes heijastunut teho saavuttaa minimiarvonsa, eli mahdollisimman 35 suuri osa lähettimen syöttämästä tehosta kulkeutuu tu- 101329 5 kiaseman antenniin. Automaattisesti säätyvän summausverkon hyödyntäminen mahdollistaa sen, että operaattori voi esimerkiksi järjestelmän verkonhanintakeskuksesta käsin kauko-ohjatusti muuttaa tukiaseman käytössä olevia taajuus-5 kanavia, ilman että asentajan tämän vuoksi tarvitsee käydä tukiaseman asennuspaikalla virittämässä summausverkon uudelleen kuten aikaisemmissa ratkaisuissa.

Keksinnön mukaisen menetelmän, tukiaseman ja sum-mauselimen edulliset suoritusmuodot ilmenevät oheisista 10 epäitsenäisistä patenttivaatimuksista 2, 4 - 5 ja 7.

Keksintöä selostetaan seuraavassa lähemmin esimerkinomaisesti erään keksinnön mukaisen edullisen suoritusmuodon avulla viitaten oheisiin kuvioihin, joista kuvio 1 esittää lohkokaaviota keksinnön mukaisen 15 tukiaseman ensimmäisestä edullisesta suoritusmuodosta, ja kuvio 2 havainnollistaa keksinnön mukaisen sum-mauselimen ensimmäistä edullista rakennetta.

Kuvio 1 esittää lohkokaaviota keksinnön mukaisen tukiaseman ensimmäisestä edullisesta suoritusmuodosta.

20 Kuviossa 1 esitetty summausverkko voi olla esimerkiksi GSM-matkaviestinjärjestelmän tukiaseman summausverkko, jonka avulla kolme lähetinyksikköä TX1 - TX3 on kytketty yhteiseen lähetysantenniin ANT. Kuviossa 1 esitetyt kaistanpääs-tösuodattimet 1-3 ovat sinänsä tunnettuja suodattimia, 25 joiden päästökaista on säädettävissä, edullisesti kauko-ohjatusti verkonhallintakeskuksesta käsin. Säädettävien dielektristen resonaattoreiden rakennetta, toimintaa ja niiden keraamisia valmistusmateriaaleja on selostettu esimerkiksi FI-patenttijulkaisussa 88 227, "Dielektrinen 30 resonaattori".

: Kukin lähetinyksikkö TX1 - TX3 on kuvion 1 tapauk sessa kytketty sitä vastaavan säädettävän kaistanpääs-tösuodattimen 1-3 tuloliittimeen. Kaistanpäästösuodatti-mien lähtöliittimet on vastaavasti kytketty samanvai-35 heisillä LI siirtokaapeleilla 5-7 summauselimeen 4, jossa 101329 6 eri lähettimien signaalit summataan ennen niiden syöttämistä tukiaseman antennille ANT.

Säätöyksikkö 8 tuottaa kaistanpäästösuodattimille 1 -3 säätösignaalit f01 - f03, joiden avulla suodattimien 1 -5 3 suodatustaajuus saadaan säädettyä niihin kytkettyjen lähettimien lähetystaajuuksille fl - f3 soveltuvaksi. Tämä voi tapahtua esimerkiksi siten, että säätöyksikkö 8 vastaanottaa ohjaussignaalin verkonhallintakeskuksesta, jolloin kyseinen ohjaussignaali nimeää säätöyksikölle uudet 10 asetusarvot. Säätöyksikkö 8 voi myös säätää lähettimien lähetystaajuutta (ei esitetty kuvioissa) vasteena verkonhal-lintakeskukselta vastaanotetulle ohjaussignaalille.

Keksinnön mukaisesti säätöyksikkö 8 tuottaa lisäksi tukiaseman taajuuskanavia muutettaessa säätösignaaleja sum-15 mauselimelle 4 summausverkon virittämiseksi vastaamaan lähettimien TX1 - TX3 ja kaistanpäästösuodattimien uusia taajuuskanavia fl - f3 säätämällä summauselimen 4 liitti-mistä heijastuvan aallon vaihekulmaa. Summauselimen 4 säädettävien liittimien rakennetta on havainnollistettu ku-20 viossa 2.

Kuvio 2 havainnollistaa keksinnön mukaisen summauselimen ensimmäistä edullista rakennetta. Kuvion 2 summauselin 4 käsittää neljä liitintä 10, jotka kaikki ovat säädettäviä. Kuten kuviosta 2 ilmenee ovat liittimet 10 25 koaksiaalirakenteisia, eli ne muodostuvat sauvamaisesta keski johtimesta 11 sekä keskijohdinta ympäröivästä olennaisesti putkimaisesta ulkojohtimesta 12. Liittimien keski-johtimet 11 ja vastaavasti uikojohtimet 12 on kytketty yhteen tähtipisteen aikaansaamiseksi. Kun kuvion 2 sum-30 mauselintä hyödynnetään kuvion 1 summausverkossa kytketään kaistanpäästösuodattimien 1-3 lähdöt kolmeen liittimistä 10, esimerkiksi koaksiaalikaapeleiden välityksellä. Neljännen liittimen 10 välityksellä summauselin kytketään tukiaseman antenniin ANT esimerkiksi koaksiaalikaapelin väli-35 tyksellä.

101329 7

Kaikki kuvion 2 liittimet 10 ovat säädettäviä. Säädön mahdollistamiseksi kunkin liittimen keskijohtimen 11 ja putkimaisen johtimen 12 väliseen ilmalla täytettyyn rengasmaiseen tilaan on sovitettu pienihäviöiestä dielektrisestä 5 materiaalista valmistettu siirrettävä osa 13, joka on siirrettävissä keskijohdinta pitkin. Pienihäviöisellä dielekt-risellä materiaalilla tarkoitetaan sellaista materiaalia, jonka suhteellinen permittiivisyys er>l (ja samalla suhteellinen permeabiliteetti μτ=1) kuten esimerkiksi tefloni 10 tai keramiikka. Kuviossa 2 on eniten vasemmalla sijaitsevan liittimen yhteydessä merkitty etenevää aaltoa (suodattimel-ta saatua signaalia) a/c° nuolella a ja heijastuvaa aaltoa b/p° nuolella b. Heijastuskerroin T on tällöin: 15 T= ~~

Siirrettävän osan 13 siirtäminen paikasta toiseen vaikuttaa näin ollen heijastuskertoimeen, jolloin summaus-verkko saadaan viritettyä. Koska jokaisessa liittimessä 10 20 on oma erillinen siirrettävä osa 13 voidaan summausverkon eri haarat virittää toisistaan riippumatta.

Kuvion 2 summauselimessä on liittimien 10 putkimaisiin ulkojohtimiin 12 muotoiltu putken pituussuuntainen rako (ei esitetty kuviossa), jonka kautta siirrettävää osaa 25 13 voidaan siirtää raon läpi ulkonevan ulokkeen 14 välityk- - sellä. Kuviossa 2 esitetyllä rakenteella voidaan täten saavuttaa yksinkertainen ja riittävän lineaarinen heijastuvan aallon vaihekulmasäätö, jonka aksiaalinen säätöliike on helposti aikaansaatavissa jollakin sinänsä tunnetulla 3 0 toimilaitteella vasteena säätöyksikön 8 ohjaukselle. Lisäksi säätöelimen säätökäyrän jyrkkyyteen ja kulmakertoimeen voidaan helposti vaikuttaa siirrettävän osan mitoituksella ja materiaalinvalinnalla.

On ymmärrettävä, että edellä oleva selitys ja siihen 35 liittyvät kuviot on ainoastaan tarkoitettu havainnollistamaan esillä olevaa keksintöä. Alan ammattimiehille tulevat

Claims (7)

101329 Γ. Menetelmä tukiaseman summausverkon virittämiseksi, joka summausverkko käsittää: 5 suodatinvälineitä (1 - 3), joissa on välineitä tu kiaseman radiolähettimien (TX1 - TX3) syöttämien signaalien vastaanottamiseksi ja suodattamiseksi sekä suodatettujen signaalien syöttämiseksi edelleen, ja summauselimen (4), joka käsittää tuloliittimet suo-10 dattimien syöttämien signaalien vastaanottamiseksi ja yhdistämiseksi sekä lähtöliittimen yhdistettyjen signaalien syöttämiseksi edelleen tukiaseman antennivälineelle (ANT), tunnettu siitä, että säädetään ainakin yhdestä summauselimen liittimestä (10) heijastuvan aallon vaihekulmaa 15 summausverkon virittämiseksi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu liitin (10) käsittää sauva-maisen keskijohtimen (11) ja sauvamaista keskijohdinta ympäröivän olennaisesti putkimaisen johtimen (12), joka on 20 sovitettu samankeskeisesti keskijohtimen kanssa, sekä pienihäviöisestä dielektrisestä materiaalista tai ferromagneettisesta materiaalista valmistetun siirrettävän osan (13) joka ympäröi ainakin keskijohdinta (11) , jolloin liittimestä (10) heijastuvan aallon vaihekulmaa säädetään siir-25 tämällä mainittua siirrettävää osaa (13) keskijohtimen (11) pituussuunnassa vaiheensiirron aikaansaamiseksi.

3. Radiojärjestelmän tukiasema, joka käsittää ainakin kaksi lähetintä (TX1 - TX3), suodatinvälineitä (1 - 3), joista kukin on kytketty 30 sitä vastaavan lähettimen (TX1 - TX3) lähtöön tämän lähdöstä saatavien signaalien suodattamiseksi ja suodatettujen signaalien syöttämiseksi edelleen, ja summauselimen (4) , joka käsittää tuloliittimet joista kukin on kytketty sitä vastaavan suodattimen (1 - 3) läh-35 töön suodatettujen signaalien vastaanottamiseksi ja yhdis- 101329 tämiseksi sekä lähtöliittimen yhdistettyjen signaalien syöttämiseksi tukiaseman antennivälineelle (ANT), jolloin ainakin yksi summauselimen liittimistä on koaksiaaliraken-teinen ja käsittää pitkänomaisen sauvamaisen keskijohtimen 5 (11) sekä sauvamaista keski johdinta ympäröivän olennaisesti putkimaisen ulkojohtimen (12), tunnettu siitä, että mainittu ainakin yksi liitin (10) käsittää pienihäviöistä dielektristä materiaalia tai ferromagneettista materiaalia olevan siirrettävän osan (13), joka ympäröi 10 ainakin keskijohdinta (11), ja joka on siirrettävissä keskijohtimen pituussuunnassa liittimestä (10) heijastuvan aallon vaihekulman säätämiseksi.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen tukiasema, jossa mainitut suodatinvälineet (1 - 3) ovat säädettäviä, ja 15 jossa tukiasemaan kuuluu säätövälineitä (8) suodatinväli-neiden kaistanpäästötaajuuden muuttamiseksi, tunnet-t u siitä, että mainittu summauselin (4) käsittää säätövä-lineille (8) vasteelliset toimielimet siirrettävän osan (13) siirtämiseksi mainitusta ainakin yhdestä liittimestä 20 (10) heijastuvan aallon vaihekulman säätämiseksi ja tu kiaseman summausverkon virittämiseksi taajuusmuutoksen yhteydessä .

5. Patenttivaatimuksen 3 tai 4 mukainen tukiasema, tunnettu siitä, että kaikki summauselimen (4) liit- 25 timet (10) ovat koaksiaalirakenteisia ja käsittävät pieni-häviöistä dielektristä materiaalia tai ferrimagneettista materiaalia olevan siirrettävän osan (13), joka ympäröi ainakin keskijohdinta (11), ja joka on siirrettävissä keskijohtimen pituussuunnassa liittimestä heijastuvan 3 0 aallon vaihekulman säätämiseksi sekä tukiaseman summausver kon virittämiseksi.

6. Summauselin (4), jossa on tuloliittimet ainakin kahden eri RF-signaalin vastaanottamiseksi ja yhdistämiseksi sekä lähtöliitin yhdistettyjen signaalien syöttämi- 35 seksi edelleen, jolloin ainakin yksi liittimistä (10) on 101329 koaksiaalirakenteinen ja käsittää pitkänomaisen sauvamaisen keskijohtimen (11) sekä sauvamaista keskijohdinta ympäröivän olennaisesti putkimaisen uikojohtimen (12), tunnettu siitä, että mainittu ainakin yksi liitin (10) 5 käsittää pienihäviöistä dielektristä materiaalia tai ferri-magneettista materiaalia olevan siirrettävän osan (13), joka ympäröi ainakin keskijohdinta (11), ja joka on siirrettävissä keskijohtimen (11) pituussuunnassa liittimestä (10) heijastuvan aallon vaihekulman säätämiseksi.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen summauselin, tun nettu siitä, että mainittu summauselin (4) on tähti-piste, jonka kaikki liittimet (10) ovat koaksiaalirakentei-sia siten, että kaikkien liittimien keskijohtimet (11) on kytketty toisiinsa, ja että kaikkien liittimien ulkojohti-15 met (12) on kytketty toisiinsa, jolloin jokaiseen liittimeen (10) on järjestetty erillinen pienihäviöistä dielektristä materiaalia tai ferrimagneettista materiaalia oleva siirrettävä osa (13) kustakin liittimestä (10) heijastuvan aallon vaihekulman säätämiseksi erikseen. 101329