FI118750B - Mastovahvistinyksikkö - Google Patents

Description

» 118750

Mastovahvistinyksikkö

Keksintö koskee antennimastoon sijoitettavaa kaksisuuntaiseen radiojärjestelmään kuuluvaa vahvistinyksikköä. Vahvistinyksikkö sopii käytettäväksi erityisesti solukkoverkkojen tukiasemissa.

5 Kaksisuuntaisessa järjestelmässä lähetyksellä ja vastaanotolla voi olla yhteinen antenni, mutta vastakkaisiin suuntiin kulkevien signaalien käsittely vaatii luonnollisesti kummallekin oman siirtotiensä. Vastaanottopuolella ensimmäisen vahvistimen antennista lähdettäessä on syytä olla mahdollisimman lähellä antennia, koska vastaanottosignaali on pienitasoinen ja pitkä välikaapeli vaimentaisi sitä vielä lisää. 10 Tällöin signaalihäiriösuhde vahvistimen tulossa olisi huonompi verrattuna siihen, että vahvistin sijaitsee antennin luona. Tämän vuoksi siirtotie haarautuu antennista katsottuna sen lähellä lähetys- ja vastaanottohaaraan, ja jälkimmäisessä on pieni-kohinainen vahvistin. Kun antenni on lähellä vastaanotinta ja lähetintä, siirtotiet jatkuvat luonnollisesti erillisinä niille. Kun taas antenni on maston huipussa suh-15 teellisen kaukana lähettimestä ja vastaanottimesta, erilliset välikaapelit lähetykselle ja vastaanotolle aiheuttavat merkittävän kustannuslisän laitteistolle. Tästä syystä lähetyksen ja vastaanoton siirtotiet on tapana yhdistää uudelleen antennimastossa olevan vahvistimen jälkeen niin, että mastosta tulee alas vain yksi välikaape li.

•V; 20 Kuvassa 1 on lohkokaaviona tyypillinen mastovahvistinyksikkö MHA (masthead • * amplifier). Siihen kuuluu tässä esimerkissä kaksi säteilijää, kaksi lähetyshaaraa ja *.♦. kaksi vastaanottohaaraa. Kyseisiä yksiköitä on kaksittain diversiteetin toteuttami- seksi, joka on kauan tunnettu keino radioyhteyden luotettavuuden parantamiseksi.

:*y Ensimmäisessä lähetyshaarassa on pelkkä kaistanpäästötyyppinen ensimmäinen • · · 25 lähetyssuodin 120, joka vaimentaa voimakkaasti lähetyskaistan ulkopuolisia taa-juuskomponentteja estäen näin mm. vahvistetun vastaanottosignaalin vuotamisen vastaanottohaaran tuloon. Ensimmäisessä vastaanottohaarassa on signaalin ete-·*.·,'.* nemissuunnassa ensimmäinen vastaanottotulosuodin 130, ensimmäinen pieniko- hinainen vahvistin 140 eli LNA (low noise amplifier) ja ensimmäinen vastaanotto-30 lähtösuodin 150. Nämä vastaanottosuotimet ovat kaistanpäästötyyppisiä, ja ne vaimentavat voimakkaasti vastaanottokaistan ulkopuolisia taajuuskomponentteja • · ’*:·* puhdistaen näin vastaanotettavaa signaalia ja suojaten LNA:ta. Vastaanottotu- losuotimen 130 tulo ja lähetyssuotimen 120 lähtö on kytketty yhteisellä johdolla an-*:··.· tennin ANT ensimmäiselle säteilijälle RD1. "Säteilijä" tarkoittaa tässä selostukses- 35 sa ja patenttivaatimuksissa antennielementtiä, joka on sekä lähetystä että vastaanottoa varten. Vastaanottolähtösuotimen 150 lähtö ja lähetyssuotimen 120 tulo 118750 2 on yhdistetty ja kytketty ensimmäiselle DC-erottimelle 110. Tämä on edelleen kytketty yhteiseen ensimmäiseen välikaapeliin 160, joka on alapäästään kytketty ensimmäiseen tukiasemalohkoon BT1. DC-erottimen 110 kautta saadaan ensimmäisen vastaanottohaaran käyttöjännite Vsi.

5 Toinen vastaanottohaara on samanlainen kuin ensimmäinen vastaanottohaara. Siinä on siten toinen pienikohinainen vahvistin 240 toisen vastaanottotulosuotimen 230 ja toisen vastaanottolähtösuotimen 250 välissä. Samalla tavalla kuin ensimmäinen lähetyssuodin on ensimmäisen vastaanottohaaran rinnalla, myös toisen lähetyshaaran muodostava toinen lähetyssuodin 220 on toisen vastaanottohaaran 10 rinnalla. Tämä rinnankytkentä on kytketty yhteisellä johdolla antennin toiselle säteilijälle RD2 ja tukiaseman puoleisesta päästään toisesta DC-erottimesta 210 toiseen välikaapeliin 260. Tämä on alapäästään kytketty toiseen tukiasemalohkoon BT2.

Kuvaan 1 on merkitty ensimmäisen lähetyssuotimen 120 kautta ensimmäiselle sä-15 teilijälle RD1 etenevä ensimmäinen lähetyssignaali TX1 ja ensimmäiseltä säteilijältä vastaanottohaaraan etenevä ensimmäinen vastaanottosignaali RX1. Vastaavasti on merkitty toisen lähetyssuotimen 220 kautta toiselle säteilijälle RD2 etenevä toinen lähetyssignaali TX2 ja toiselta säteilijältä toiseen vastaanottohaaraan etenevä toinen vastaanottosignaali RX2.

20 Kuvassa 2 on esimerkki tunnetun, kuvan 1 mukaisen mastovahvistinyksikön fyy- • · sisestä toteutuksesta sen suotimien osalta. Rakenteeseen kuuluu runko BDY ja • · · * sen yläpuolinen osa, jotka yhdessä muodostavat johtavan kotelon. Kuvassa 2 ra- kenne on esitetty avattuna niin, että suotimet näkyvät päältäpäin. Kotelon ensim- :*Y mäisen päädyn toisessa päässä on koaksiaalinen ensimmäinen tukiasemaliitin * · 25 BC1, josta vahvistinyksikön MHA ensimmäinen lähetys- ja vastaanottohaara kyt-ketään välikaapelilla ensimmäiseen tukiasemalohkoon BT1. Kotelon ensimmäisen päädyn toisessa, vastakkaisessa päässä on koaksiaalinen toinen tukiasemaliitin BC2, josta vahvistinyksikön toinen lähetys- ja vastaanottohaara kytketään välikaa-pelillä toiseen tukiasemalohkoon BT2. Kotelon toisen päädyn toisessa päässä on ♦·) 30 koaksiaalinen ensimmäinen antenniliitin RC1, josta vahvistinyksikön ensimmäinen lähetys- ja vastaanottohaara kytketään antennikaapelilla ensimmäiselle säteilijälle ’·;** RD1, ja toisen päädyn toisessa päässä on koaksiaalinen toinen antenniliitin RC2, josta vahvistinyksikön toinen lähetys- ja vastaanottohaara kytketään toisella an-.... j tennikaapelilla toiselle säteilijälle RD2.

118750 3

Runkoon BDY kuuluu väliseiniä, jotka jakavat suodinosaston sisätilan niin, että kullakin suotimella on oma erillinen suodinontelo. Ensimmäisen lähetyssuotimen 120 ontelo ulottuu kotelon ensimmäisen sivuseinän puolella kotelon ensimmäisestä päädystä toiseen päätyyn. Ensimmäinen tukiasemaliitin BC1 ja ensimmäinen 5 antenniliitin RC1 ovat lähetyssuotimen 120 kohdalla tämän vastakkaisissa päissä. Vastaavasti toisen lähetyssuotimen 220 ontelo ulottuu kotelon toisen sivuseinän puolella kotelon ensimmäisestä päädystä toiseen päätyyn, ja toinen tukiasemaliitin BC2 ja toinen antenniliitin RC2 ovat toisen lähetyssuotimen 220 kohdalla tämän vastakkaisissa päissä. Ensimmäinen vastaanottotulosuodin 130 on ensimmäisen 10 lähetyssuotimen 120 vieressä kotelon toisen päädyn puolella, ja ensimmäinen vastaanottolähtösuodin 150 on ensimmäisen lähetyssuotimen vieressä kotelon ensimmäisen päädyn puolella. Toinen vastaanottotulosuodin 230 on toisen lähetyssuotimen 220 vieressä kotelon toisen päädyn puolella, ja toinen vastaanottolähtösuodin 250 on toisen lähetyssuotimen vieressä kotelon ensimmäisen päädyn 15 puolella.

Suotimet ovat resonaattorisuotimia kunkin resonaattorin ollessa neljännesaalto- tyyppinen siten, että sen sisäjohtimen alapää liittyy rungon BDY pohjaan ja yläpää on ilmassa. Kummassakin lähetyssuotimessa 120, 220 on tässä esimerkissä neljä sisäjohdinta, kuten lähinnä toisen lähetyssuotimen 220 tulopäätä oleva sisäjohdin 20 222, ja siten neljä resonaattoria. Kummassakin vastaanottotulosuotimessa 130, 230 on tässä esimerkissä vastaavasti kuusi resonaattoria, ja kummassakin vas- : *·** taanottolähtösuotimessa 150, 250 on vastaavasti neljä resonaattoria. Lisäksi kun- • · · V ! kin suotimen sekä tulo- että lähtöpäässä on tässä esimerkissä kotelon pohjasta /l· ylöspäin suuntautuva kytkentäelin, kuten ensimmäisen lähetyssuotimen 120 tulo- • ;*; 25 päässä oleva kytkentäelin 121. Tämän kytkentäelimen sekä ensimmäisen lähetys-

··« I

. .·. suotimen ja ensimmäisen vastaanottolähtösuotimen 150 välisessä seinässä ole- • · # V.'.' van kytkentäaukon kautta etenee vahvistettu ensimmäinen vastaanottosignaali *···’ RX10Ut samaan liittimeen BC1 ja välikaapeliin, jota pitkin ensimmäinen lähetyssig- naali TX1 tulee mastovahvistinyksikköön. Ensimmäinen lähetyssignaali TX1 jatkaa : *·· 30 antenniin mainitun liittimen RC1 kautta. Antennista tulee tämän liittimen kautta en- simmäinen vastaanottosignaali RX1, joka etenee ensimmäisen lähetyssuotimen 120 lähtöpäässä olevan kytkentäelimen sekä ensimmäisen lähetyssuotimen ja en-simmäisen vastaanottotulosuotimen 130 välisessä seinässä olevan kytkentäaukon • · *·;·* kautta ensimmäiseen vastaanottotulosuotimeen.

* *»· 35 Vastaavasti etenee vahvistettu toinen vastaanottosignaali RX20Ut toisen vastaanot-'* *: tolähtösuotimen 250 ja toisen lähetyssuotimen 220 välisessä seinässä olevan kyt- 4 1 18750 kentäaukon sekä toisen lähetyssuotimen tulopäässä olevan kytkentäelimen 221 kautta samaan liittimeen BC2 ja välikaapeliin, jota pitkin toinen lähetyssignaali TX2 tulee mastovahvistinyksikköön. Toinen lähetyssignaali TX2 jatkaa antenniin mainitun liittimen RC2 kautta. Antennista tulee tämän liittimen kautta toinen vastaanot-5 tosignaali RX2, joka etenee toisen lähetyssuotimen 220 lähtöpäässä olevan kytkentäelimen sekä toisen lähetyssuotimen ja toisen vastaanottotulosuotimen 230 välisessä seinässä olevan kytkentäaukon kautta toiseen vastaanottotulosuoti-meen.

Kuvassa 3 on kuvan 2 mukainen mastovahvistinyksikkö toisen lähetyssuotimen 10 220 puoleiselta sivulta nähtynä ja kyseinen sivuseinä pois leikattuna. Piirroksesta ilmenee, että mastovahvistinyksikköön MHA kuuluu kuvassa 2 näkyvän suodin-osaston lisäksi toinen osasto ELP, jossa on piirilevy PCB. Tämä piirilevy sisältää yksikön elektroniikan, minkä vuoksi kyseistä toista osastoa sanotaan tässä elekt-roniikkaosastoksi. Suodinosastosta näkyy suodinkotelon runko BDY, välikansi 15 CEI, toisen lähetyssuotimen 220 sisäjohtimet ja kytkentäelimet sekä kuvan 1 selostuksessa mainittuun DC-erottimeen 210 kuuluvia osia 211, 212, 213. Piirilevy PCB on välikannen CEI yläpuolella tähän kiinnitettynä. Piirilevyn päällä on johtava suojakuori COV, joka myös on kuvassa 3 sivusta auki leikattuna. Runko BDY ja suojakuori COV muodostavat yhdessä koko mastovahvistinyksikön kotelon.

20 Yksikön MHA elektroniikan keskeisen osan muodostavat luonnollisesti LNA:t. Ku- :*·]: vassa 3 näkyy toinen LNA 240. Tämän tulo on kytketty välikannen CEI läpiviennin kautta kuvissa 1 ja 2 näkyvän toisen vastaanottotulosuotimen 230 lähtöpäässä olevaan kytkentäelimeen. LNA:n 240 lähtö taas on kytketty välikannen läpiviennin kautta toisen vastaanottolähtösuotimen 250 tulopäässä olevaan kytkentäelimeen.

**Y 25 Elektroniikkaosastossa ELP on lisäksi mm. salamasuoja 214, joka on elektroniik- • · kapiirien käyttöjännitteen VS2 ja maan välissä oleva purkauskomponentti. Käyttö-jännite on tukiasemalohkossa BT2 kytketty välikaapelin 260 keskijohtimeen. Tämä keskijohdin on yksikön MHA liittimessä BC2 kytketty kuvissa 2 ja 3 näkyvään put-kimaiseen erotuskappaleeseen 211, josta käyttöjännite viedään syöttöjohtimella 30 213 salamasuojalle 214 ja edelleen elektroniikkapiireille. DC-erottimeen kuuluvan erotuskappaleen 211 sisällä on kytkentäjohdin 212, joka on toisesta päästään kyt-*·*.· ketty galvaanisesti toisen lähetyssuotimen tulopäässä olevaan kytkentäelimeen • φ · 221. Erotuskappaleen 211 ja kytkentäjohtimen 212 välillä on vain kapasitiivinen impedanssi, joka estää käyttöjännitteen oikosulun maahan kytkentäelimen 221 Y\ 35 kautta. Yksikön käyttötaajuuksilla kyseinen impedanssi on mitätön niin, että lähe- • " tyssignaali TX2 pääsee etenemään lähetyssuotimeen 220. Syöttöjohdin 213 on 118750 5 neljännesaallon pituinen, jolloin piirikortilta heijastuvat radiotaajuiset signaalit ku> moutuvat DC-erottimessa aiheuttamatta mainittavaa seisovaa aaltoa lähetteeseen.

Kuvien 2 ja 3 mukaisten mastovahvistinyksikköjen haittana on, että ne ovat suhteellisen isokokoisia ja painavia. Tämä merkitsee huomattavaa kustannuserää tuo-5 tannossa.

Keksinnön tarkoituksena on vähentää mainittua, tekniikan tasoon liittyvää haittaa. Keksinnön mukaiselle mastovahvistinyksikölle on tunnusomaista, mitä on esitetty itsenäisessä patenttivaatimuksessa 1. Keksinnön eräitä edullisia suoritusmuotoja on esitetty muissa patenttivaatimuksissa.

10 Keksinnön perusajatus on seuraava: Mastovahvistinyksikkö, jossa on rinnakkaiset vastaanottohaara ja lähetyshaara, koostuu fyysisesti päällekkäisistä suodinosas-tosta ja elektroniikkaosastosta. Vastaanottohaarassa on vastaanottotulosuodin, LNA ja vastaanottolähtösuodin, ja lähetyshaarassa on lähetyssuodin. Vastaanottotulosuodin ja lähetyssuodin ovat suodinosastossa ja ne toteutetaan suhteellisen 15 massiivisina ilmaeristeisinä resonaattorisuotimina vastaanottimien kohinaluvun ja lähettimien häviöiden pitämiseksi riittävän pienenä. Sen sijaan vastaanottolähtösuodin toteutetaan keksinnössä suhteellisen pienikokoisena ja sijoitetaan yksikön elektroniikkaosastoon. Yksikössä voi olla lisäksi diversiteetin toteuttamiseksi ainakin toinen vastaanottohaara, jolloin myös tämän tulosuodin on suodinosastos- :**· 20 sa ja lähtösuodin elektroniikkaosastossa.

• · • · · • · ·

Keksinnön etuna on, että mastovahvistinyksikön koko pienenee merkittävästi ver- rattuna tunnettuihin yksiköihin. Tämä johtuu siitä, että vastaanottolähtösuodin/- suotimet eivät vaadi tilaa yksikön suodinosastossa, jolloin tämän ja samalla koko : yksikön poikkipinta-ala pienenee. Samasta syystä yksikköön käytettävän materiaa- • · · .**·, 25 Iin määrä pienenee, mikä merkitsee tuotantokustannusten pienentymistä. Lisäksi keksinnön etuna on, että se mahdollistaa erilaisten suodintekniikkojen käytön vas- .. taanottolähtösuotimien valmistuksessa.

• · • ·· * * ·

Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisesti. Selostuksessa viitataan oheisiin piirustuksiin, joissa • · ·· · *·..* 30 kuva 1 esittää lohkokaaviona esimerkkiä mastovahvistinyksiköstä, • · · kuva 2 esittää esimerkkiä tunnetun mastovahvistinyksikön fyysisestä toteutuk- • · *· *t sesta sen suotimien osalta, 118750 6 kuva 3 esittää kuvan 2 mukaista mastovahvistinyksikköä sivulta päin ja sivu-seinä pois leikattuna, kuva 4 esittää lohkokaaviona keksinnön periaatetta, kuva 5 esittää esimerkkiä keksinnön mukaisen mastovahvistinyksikön suodin-5 osaston fyysisestä toteutuksesta, kuva 6 esittää kuvaa 5 vastaavaa mastovahvistinyksikköä sivulta päin ja sivu-seinä pois leikattuna, kuva 7 esittää toista esimerkkiä keksinnön mukaisesta jäijestelystä mastovah-vistinyksikössä, 10 kuvat 8a,besittävät kolmatta esimerkkiä keksinnön mukaisesta järjestelystä mas-tovahvistinyksikössä, kuva Θ esittää neljättä esimerkkiä keksinnön mukaisesta järjestelystä masto-vahvistinyksikössä, kuva 10 esittää viidettä esimerkkiä keksinnön mukaisesta järjestelystä masto-15 vahvistinyksikössä, ja kuva 11 esittää toista esimerkkiä keksinnön mukaisen mastovahvistinyksikön : V suodinosaston fyysisestä toteutuksesta.

··· • · · * « * ··* Kuvat 1-3 selostettiin jo tekniikan tason kuvauksen yhteydessä.

·»·· • · • « · * Kuva 4 esittää keksinnön periaatetta. Siinä on mastovahvistinyksikkö MHA, joka 20 on lohkokaaviona samanlainen kuin kuvassa 1 esitetty. Yksikössä on siten kaksi ··· osaa, joissa kummassakin on rinnakkain lähetys- ja vastaanottohaara. Ensimmäisessä lähetyshaarassa on ensimmäinen lähetyssuodin 420, ja ensimmäisessä •\# vastaanottohaarassa on ensimmäinen LNA 440 ensimmäisen vastaanottotu- .···, losuotimen 430 ja ensimmäisen vastaanottolähtösuotimen 450 välissä. Ensimmäi- • * *** 25 sen vastaanottotulosuotimen tulo ja ensimmäisen lähetyssuotimen lähtö kytketään V yhteisellä johdolla antennin ANT ensimmäiselle säteilijälle RD1. Ensimmäisen vas- taanottolähtösuotimen lähtö ja ensimmäisen lähetyssuotimen tulo on yhdistetty ja \# kytketty ensimmäiselle DC-erottimelle 410. Tämä kytketään edelleen ensimmäi- seen välikaapeliin 460, joka on alapäästään kytketty ensimmäiseen tukiasemaloh-** *s 30 koon BT1. Vastaavasti toisessa lähetyshaarassa on toinen lähetyssuodin 520, ja toisessa vastaanottohaarassa on toinen LNA 540 toisen vastaanottotulosuotimen 118750 7 530 ja toisen vastaanottolähtösuotimen 550 välissä. Toisen vastaanottotulosuoti-men tulo ja toisen lähetyssuotimen lähtö kytketään yhteisellä johdolla antennin ANT toiselle säteilijälle RD2. Toisen vastaanottolähtösuotimen lähtö ja toisen lähetyssuotimen tulo on yhdistetty ja kytketty toiselle DC-erottimelle 510. Tämä kytke-5 tään edelleen toiseen välikaapeliin 560, joka on alapäästään kytketty toiseen tu-kiasemalohkoon BT2.

Kuvassa 4 on ensimmäinen 440 ja toinen 540 LNA, ensimmäinen 450 ja toinen 550 vastaanottolähtösuodin sekä osa ensimmäisestä 410 ja toisesta 510 DC-erottimesta erotettu katkoviivalla omaksi yksikökseen ELP. Tämä yksikkö sisältää 10 koko mastovahvistinyksikön MHA elektroniikkapiirit ja muodostaa siinä fyysisesti erillisen elektroniikkaosaston. Keksinnöllistä tässä on se, että myös mainitut vas-taanottolähtösuotimet ovat elektroniikkaosastossa ELP sen sijaan, että ne olisivat suodinosastossa fyysisesti muiden suotimien yhteydessä kuten kuvassa 2. Ratkaisun pääetu ilmenee seuraavasta kuvasta 5.

15 Mastovahvistinyksiköstä voi kuvasta 4 poiketen puuttua toinen lähetyshaara, tai siinä on vain yksi lähetyshaara ja yksi vastaanottohaara rinnakkain kytkettyinä.

Kuva 5 esittää esimerkkiä keksinnön mukaisen mastovahvistinyksikön suodin-osaston fyysisestä toteutuksesta. Rakenne on esitetty avattuna niin, että suotimet näkyvät päältäpäin, kuten kuvassa 2. Erona kuvaan 2 on edellä kerrotun mukai-20 sesti, että ensimmäinen ja toinen vastaanottolähtösuodin puuttuvat. Muuten ra-kenne on kuvassa 2 esitetyn kaltainen. Siinä on siten rungon BDY ensimmäisen • · * * sivuseinän puolella ensimmäinen lähetyssuodin 420 ja toisen sivuseinän puolella toinen lähetyssuodin 520 ja näiden välissä ensimmäinen vastaanottotulosuodin • · · s 430 ja toinen vastaanottotulosuodin 530. Kaikkien neljän suotimen ontelot ulottu- :.i.: 25 vat rungon ensimmäisestä päädystä toiseen päätyyn. Ensimmäisessä päädyssä ovat tukiasemalohkoille yhdistettävät liittimet BC1, BC2 ja toisessa päädyssä säteilijöille yhdistettävät koaksiaaliliittimet RC1, RC2, kuten kuvassa 2.

·· • φ : ** Verrattaessa kuvan 5 mukaista rakennetta kuvan 2 mukaiseen tunnettuun raken- ··· teeseen havaitaan, että runkoa BDY voidaan lyhentää sivuseinien suunnassa vas- 30 taanottolähtösuotimien sivuseinien suuntaisen pituuden verran. Tämä lyhenemi- .··*, nen on käytännössä esimerkiksi 25 %. Jos vahvistinyksikön muut mitat pidetään · "* ennallaan, yksikön tilavuus pienenee samassa suhteessa. Tämä merkitsee huo- mättävää tilan ja valmistusmateriaalin säästöä.

« t • · · • ·· • e 118750 8

Kuvassa 6 on kuvaa 5 vastaava mastovahvistinyksikkö toisen lähetyssuotimen 520 puoleiselta sivulta nähtynä ja kyseinen sivuseinä pois leikattuna. Mastovahvis-tinyksikön kotelo muodostuu rungosta BDY ja tämän päällä olevasta suojakuores-ta COV, ja näiden välissä on suodin- ja elektroniikkaosastoja erottava välikansi 5 CEI, kuten kuvassa 3. Elektroniikkaosastossa ELP näkyy piirilevy PCB ja suodin-osastossa toisen lähetyssuotimen 520 sisäjohtimet ja kytkentäelimet sekä toiseen DC-erottimeen 510 kuuluvia osia 511, 512, 513, kuten kuvassa 3. DC-erotin on samanlainen kuin kuvan 3 yhteydessä selostettu. Erona kuvaan 3 on, että piirilevyyn kuuluu nyt keksinnön mukaisesti ensimmäinen (ei näy piirroksessa) ja toinen 10 550 vastaanottolähtösuodin. Suotimen 550 lähtö on kytketty piirilevyllä PCB kapa- sitiivisesti syöttöjohtimeen 513, jolla elektroniikan käyttöjännite toisaalta tuodaan piirilevylle. Syöttöjohtimen 513 kautta toisen vastaanottosignaalin siirtotie jatkuu liittimelle BC2 ja edelleen toiselle tukiasemalohkolle.

Vastaanottolähtösuotimet ovat tässä esimerkissä esimerkiksi keraamisubstraatille 15 tehtyjä palakomponentteja. Verrattuna kuvan 3 mukaisiin ilmaeristeisiin resonaat-torisuotimiin, vaimennus luonnollisesti kasvaa muutoksen ollessa esimerkiksi 0,3 dB. Vastaanottimen etupään kohinaluku on kuitenkin pidettävissä vielä helposti spesifioidun maksimin alapuolella. Tässä auttaa se, että vastaanottolähtösuoti-messa kulkee jo vahvistettu signaali. LNA:n tulopuolella vaimennuslisä olisi vaka-20 vampi asia.

:***: Kuva 7 esittää toista esimerkkiä keksinnön mukaisesta järjestelystä. Piirroksessa näkyy vain mastovahvistinyksikön elektroniikkaosastossa oleva piirilevy PCB. Täs-täkin näkyy vain osa, jossa on toinen kahdesta vastaanottolähtösuotimesta. Vas-taanottolähtösuodin 750 on tässä tapauksessa toteutettu piirilevyn PCB johdeku-25 violia. Suodin on kampatyyppinen resonaattorisuodin siten, että sen sisäjohtimina » i *"·’ toimii tässä esimerkissä viisi yhdensuuntaista sormiliuskaa, kuten liuska 755 piiri- ·«· levysubstraatin yläpinnalla. Liuskojen toiset päät liittyvät maatasoon GND piirilevyllä, ja niitä vastaavat resonaattorit ovat neljännesaallon pituisia. Lisäksi ovat kyt-kentäliuskat sekä suotimen tulossa että lähdössä. Suotimeen 750 kuuluvat toimin-.*··. 30 nallisesti myös piirilevyn yläpuolella oleva johtava kuori ja alapuolella oleva johtava ]·* välikansi, jotka muodostavat resonaattorien ulkojohtimen ja ovat siten tarpeen nii- \v den syntymiselle. Signaalimaata on vahvistettu suotimen kohdalla metallikappa- leella 759, joka ulottuu piirilevyltä edellä mainittuun johtavaan kuoreen. Näin saali, daan suotimen toiminnalle tärkeä tasaisempi maapotentiaali sormiliuskojen eli si- 35 säjohtimien tyvi päähän, jossa esiintyvät virtahuiput rakenteen resonoidessa. Suo-** timen tulo on yhdistetty LNA:n lähtöön johdeliuskalla 702, ja suotimen lähtö on 118750 9 kytketty kapasitiivisesti lähtöjohtimeen 715, joka jatkuu piirilevyn läpiviennin jälkeen piirilevyn tasosta alaspäin suuntautuvana syöttöjohtimena tukiasemaan johtavan liittimen keskijohtimeen. Syöttöjohtimen kautta tulee piirilevylle elektroniikan tarvitsema käyttöjännite, kuten aiemmin on kuvattu. Edellä mainittu kapasitiivinen 5 kytkentä tarvitaan, jotta käyttöjännite ei oikosulkeutuisi maahan GND suotimen kautta. Kuvaan on piirretty myös syöttöjohtimen ja maan välinen salamasuoja 714.

Mastovahvistinyksikön toinen vastaanottolähtösuodin on edellä kuvatun kaltainen ja sijaitsee piirilevyn PCB eräällä toisella alueella.

Kuvat 8a ja 8b esittävät kolmatta esimerkkiä keksinnön mukaisesta järjestelystä. 10 Niissä näkyy se osa mastovahvistinyksikön piirilevystä PCB, jossa on toinen kahdesta vastaanottolähtösuotimesta. Kuvassa 8a rakenne on esitetty piirilevyn normaalin suunnasta yläpuoliset osat poistettuna. Siinä näkyy piirilevyn lisäksi varsinaista suodinosastoa ja elektroniikkaosastoa erottavan välikannen CEI reunus, joka on kohtisuora välikannen tasoon nähden. Vastaanottolähtösuodin 850 on toteu-15 tettu piirilevyllä PCB kampatyyppisenä resonaattorisuotimena, kuten kuvassa 7. Erona kuvaan 7 on, että piirilevyn dielektrinen substraatti on työstetty pois suotimen kohdalla niin, että substraattiin muodostuu suotimen sisäjohtimien muotoiset ulokkeet. Nämä ulokkeet on päällystetty joka puolelta johdemateriaalilla sisäjohtimien 855 muodostamiseksi. Tällöin piirilevyn aiheuttamat dielektriset häviöt jäävät 20 merkittävästi pienemmiksi kuin kuvan 7 esittämässä rakenteessa.

M · • · · · I·.*. Kuvassa 8b on rakenteen poikkileikkaus X-X erään sisäjohtimen 855 vierestä niin, * , että siinä näkyy substraatin kyseinen uloke sivultapäin. Ulokkeen kapea sivupinta- # · » ·*· j kin on päällystetty johteella. Metallirakenteesta näkyy pieni osa suodinkotelon run- :.! : gosta BDY, osa suojakuoresta COV, osa välikannesta CEI ja lisäkansi LID suoja- 25 kuoren alla. Resonaattorien ulkojohtimen muodostaa suurimmaksi osaksi välikansi CEI reunuksineen ja lisäkansi LID. Suojakuori COV voisi periaatteessa toimia ulkojohtimen osana ilman lisäkenttäkin. Kuitenkin sen ja rungon BDY välinen gal-:·. vaaninen kosketus on heikko välissä olevan tiivisteen vuoksi, minkä vuoksi käyte- • e · tään tukevasti maatettua lisäkenttä. Ulkojohtimen sisään jäävää suodinonteloa **,··* 30 sulkee osaltaan pieni metallipalkki 859, joka ulottuu piirilevyltä sisäjohtimien tyvi- :V: päästä lisäkanteen LID. Tämä palkki vahvistaa samalla suotimen signaalimaata sisäjohtimien tyvipäässä. Lisäkansi voisi myös olla taivutettuna piirilevyn maa- t · * ·, tasoon ja ruuvattuna siihen kiinni, jolloin kyseinen metallipalkki olisi lisäkannen ··· ···· osa.

• · » » · « M • · 118750 10

Kuva 9 esittää neljättä esimerkkiä keksinnön mukaisesta järjestelystä. Piirroksessa on kuvaa 5 vastaava mastovahvistinyksikkö toisen lähetyssuotimen 520 puoleiselta sivulta nähtynä ja kyseinen sivuseinä pois leikattuna. Mastovahvistinyksikön kotelo muodostuu suodinosaston rungosta BDY ja tämän päällä olevasta suoja-5 kuoresta COV. Näiden välissä on suodin- ja elektroniikkaosastoja erottava väli-kansi CEI, kuten kuvassa 6, sekä tukevasti maatettu lisäkansi LID heti suojakuo-ren alapuolella. Vastaanottolähtösuotimet on tässä tapauksessa toteutettu ilma-eristeisinä resonaattorisuotimina elektroniikkaosastossa ELP. Kuvassa 9 näkyy toinen vastaanottolähtösuodin 950, jossa on peräkkäin tässä esimerkissä viisi yh-10 densuuntaista sisäjohdinta, kuten ensimmäinen 951 ja viides 955 sisäjohdin, jotka liittyvät alapäästään välikanteen CEI ja siten signaalimaahan. Sisäjohtimien yläpäässä on laajennusosana johdelevy, kuten johdelevy 959. Johdelevyt lisäävät sisäjohtimien ja lisäkannen LID välistä kapasitanssia ja siten sisäjohtimia vastaavien resonaattorien sähköistä pituutta. Tällä tavalla saadaan neljännesaallon pituiset 15 resonaattorit mahtumaan matalampaan tilaan kuin ilman johdelevyjä. Sisäjohtimet ovat tässä esimerkissä samaa kappaletta välikannen kanssa. Sisäjohdin laajen-nusosineen voi myös muodostaa yhtenäisen kappaleen, joka on kiinnitetty johta-vasti välikanteen.

Mastovahvistinyksikön toisen LNA:n lähtö on kytketty kytkentäjohtimen 903 kautta 20 ensimmäiseen sisäjohtimeen 951. Suotimen 950 lähtöjohdin 913 liittyy kapasitiivi-...4 sesti viidenteen sisäjohtimeen 955, varsinkin sen johdelevyyn. Kapasitiivinen kyt- kentä tarvitaan, jotta käyttöjännite ei oikosulkeutuisi maahan suotimen 950 sisä-*·* * johtimien kautta. Lähtöjohdin 913 jatkuu tukiasemaan johtavan liittimen BC2 keski- johtimeen, ja se on samalla syöttöjohdin, jonka kautta tulee elektroniikan tarvitse-: 25 ma käyttöjännite.

• * t

Vastaanottolähtösuotimelle 950 on muodostettu oma ontelo elektroniikkaosastoon *···* ELP johtavalla väliseinällä, joka on välikannen CEI uloke. Piirilevy PCB sijaitsee lähes kokonaan tämän ontelon ulkopuolella elektroniikkaosastossa.

• · |... Kuva 10 esittää viidettä esimerkkiä keksinnön mukaisesta järjestelystä mastovah- 30 vistinyksikössä. Yksikkö on piirretty sivulta päin nähtynä sivuseinä pois leikattuna kuten kuvissa 6 ja 9. Erona näihin on, että elektroniikkaosasto ELP on nyt suodin-osaston alapuolella. Tämä merkitsee, että yksikön rungon pohja muodostaa tässä *. esimerkissä elektroniikka- ja suodinosastoja erottavan välikannen CEI. Elektroniik- kaa kantava piirilevy PCB on kiinnitetty mainitun pohjan alapintaan, ja se on onte-35 lossa, jonka sulkee rakenteessa alimpana oleva johtava suojakuori COV. Piirilevyllä on mm. ainakin yksi vastaanottolähtösuodin A50. Suodinontelot sulkee sisäjoh- 1 1 8750 11 timien yläpuolella oleva johtava apukansi LD2. Tämän yläpuolella on tässä esimerkissä vielä toinen suojakuori CV2 apukanteen LD2 kiinnitettyjen resonaattorien virityselimien suojaamiseksi.

Kuva 11 esittää toista esimerkkiä keksinnön mukaisen mastovahvistinyksikön suo-5 dinosaston fyysisestä toteutuksesta. Rakenne on esitetty avattuna niin, että suotimet näkyvät päältäpäin, kuten kuvissa 2 ja 5. Siinä on ensimmäinen lähetyssuodin A20, ensimmäinen vastaanottosuodin A30 ja toinen vastaanottosuodin B30 kuten kuvassa 5. Ainoa ero kuvan 5 esittämään rakenteeseen on, että toinen lähetyssuodin puuttuu. Se puuttuu koko mastovahvistinyksiköstä, joten tässä on toteutettu 10 diversiteetti vain vastaanoton osalta. Mastovahvistinyksikössä voi olla myös vain yksi iähetyshaara ja yksi vastaanottohaara, jolloin kuvan 5 esittämästä rakenteesta jäisi vielä toinen vastaanottosuodin A30 pois.

Määreet "ala-", "ylä-", ja "päällä" viittaavat tässä selostuksessa ja patenttivaatimuksissa mastovahvistinyksikön asentoon, jossa sen kotelon pohja ja suojakuori 15 ovat vaakatasossa, ja suodinosaston resonaattorien sisäjohtimet ovat pohjan yläpuolella. Yksikön käyttöasento voi luonnollisesti olla mikä tahansa. Yksikön poikkipinta-ala tarkoittaa sen pinta-alaa yläpuolelta katsottuna.

Edellä on kuvattu keksinnön mukaista mastovahvistinyksikköä. Rakenne voi luonnollisesti yksityiskohdissaan poiketa esitetyistä suoritusmuodoista. Keksinnöllistä • e · : V 20 ajatusta voidaan soveltaa eri tavoin itsenäisen patenttivaatimuksen 1 asettamissa ϊΤϊ rajoissa.

«M

«··· • · • ♦ * • · · ·♦· * • ♦ · • · 9 ··· • e· • * * · ♦ ·· ·· • ♦

• M

* • e» • · *·* • · • · · « · * • · • M • · • · ··« »·· *··* » » • e · • ·· * ·

Claims (12)

118750

1. Mastovahvistinyksikkö (MHA), jossa on ainakin rinnakkaiset vastaanottohaa-ra ja lähetyshaara, jotka on toisesta päästä kytketty ensimmäiseen tukiasemaliitti-meen (BC1) ja toisesta päästä ensimmäiseen antenniliittimeen (RC1) ja jossa vas- 5 taanottohaarassa on järjestyksessä vastaanottotulosuodin (430), LNA (440) ja vastaanottolähtösuodin (450) ja jossa lähetyshaarassa on lähetyssuodin (420), joka mastovahvistinyksikkö fyysisesti käsittää päällekkäiset, välikannen (CEI) toisistaan erottamat suodinosaston ja elektroniikkaosaston (ELP) kotelossa, joka käsittää rungon (BDY) ja ainakin yhden suojakuoren (COV) ja jonka kotelon poikkipin-10 ta-ala määräytyy suodinosaston poikkipinta-alasta, joka suodinosasto käsittää ainakin mainitut vastaanottotulosuotimen (430) ja lähetyssuotimen (420) toteutettuna runkoon (BDY) suhteellisen massiivisina ilmaeristeisinä resonaattorisuotimina vastaanottimen kohinaluvun ja lähettimen häviöiden pitämiseksi riittävän pienenä ja joka elektroniikkaosasto käsittää piirilevyn (PCB), tunnettu siitä, että sen vas-15 taanottolähtösuodin (450; 550; 750; 850; 950) sijaitsee mainitussa elektroniikka-osastossa (ELP) yksikön (MHA) pienentämiseksi ja keventämiseksi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen mastovahvistinyksikkö, jossa on diversitee-tin toteuttamiseksi lisäksi ainakin toinen vastaanottohaara, joka on toisesta päästä kytketty toiseen tukiasemaliittimeen (BC2) ja toisesta päästä toiseen antenniliitti- 20 meen (RC2) ja jossa toisessa vastaanottohaarassa on järjestyksessä toinen vas- ·· · : taanottotulosuodin (530), toinen LNA (540) ja toinen vastaanottolähtösuodin (550), :T: ja mainittu suodinosasto käsittää myös toisen vastaanottotulosuotimen toteutettu- ··· na suhteellisen massiivisena ilmaeristeisenä resonaattorisuotimena vastaanotti- ···· : .·. men kohinaluvun pitämiseksi riittävän pienenä, tunnettu siitä, että myös sen toi- "V 25 nen vastaanottolähtösuodin (550) sijaitsee mainitussa elektroniikkaosastossa 1“ (ELP) yksikön (MHA) pienentämiseksi ja keventämiseksi. • · • · ···

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen mastovahvistinyksikkö, jossa on lisäksi toi- sen vastaanottohaaran rinnalla sijaitseva toinen lähetyshaara lähetysdiversiteetin ]··♦. toteuttamiseksi, tunnettu siitä, että toinen lähetyshaara käsittää toisen lähetys- • · 30 suotimen (520) ja tämä suodin sijaitsee mainitussa suodinosastossa toteutettuna • · · v : suhteellisen massiivisena ilmaeristeisenä resonaattorisuotimena lähettimen hävi- öiden pitämiseksi riittävän pienenä. • •e ·· · • V

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen mastovahvistinyksikkö, jossa vastaanotto- i'"'i haaran tarvitsema käyttöjännite (Vsi; VS2) on järjestetty tuotavaksi tukiasemasta 35 mainitun tukiasemaliittimen (BC1; BC2) keskijohtimen (511) ja tähän liittyvän syöt- 118750 töjohtimen (513; 813) kautta, tunnettu siitä, että vastaanottolähtösuotimen (550; 750; 850) lähtö on kytketty kapasitiivisesti mainittuun syöttöjohtimeen, joka siten toimii samalla vastaanottohaaran lähtöjohtimena.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen mastovahvistinyksikkö, tunnettu siitä, että 5 mainittu vastaanottolähtösuodin (550) on mainitulle piirilevylle (PCB) asennettu keraaminen resonaattorisuodin.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen mastovahvistinyksikkö, tunnettu siitä, että mainittu vastaanottolähtösuodin (750; 850) on kampatyyppinen resonaattorisuodin siten, että sen sisäjohtimet (755; 855) ovat piirilevyn (PCB) substraatin johdepääl- 10 lystettä ja niiden toiset päät eli tyvipäät liittyvät piirilevyn maatasoon (GND).

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen mastovahvistinyksikkö, tunnettu siitä, että piirilevyn (PCB) substraatissa on peräkkäisiä sormimaisia ulokkeita ja mainittu johdepäällyste peittää nämä ulokkeet joka sivulta vastaanottolähtösuotimen (850) sisäjohtimien (855) muodostamiseksi.

8. Patenttivaatimuksen 6 mukainen mastovahvistinyksikkö, joka käsittää lisäksi välikanteen (CEI) galvaanisesti liittyvän lisäkannen (LID) vastaanottolähtösuotimen sisäjohtimien yläpuolella ja suojakuoren (COV) alapuolella, tunnettu siitä, että vastaanottolähtösuotimen (850) resonaattorien ulkojohdin käsittää vahvistinyksi-kön välikannen (CEI) tietyn osan ja lisäkannen (LID) ainakin osittain ja se ulottuu ·· · • V 20 piirilevyn maatasoon (GND) mainittujen sisäjohtimien tyvipäässä metallipalkin :T: (759; 859) kautta suotimen signaalimaan vahvistamiseksi mainituissa tyvipäissä. ·*♦ ·*·; 9. Patenttivaatimuksen 1 mukainen mastovahvistinyksikkö, tunnettu siitä, että • · · ··· · mainittu vastaanottolähtösuodin (950) on ilmaeristeinen resonaattorisuodin siten, että siinä on peräkkäin yhdensuuntaisia sisäjohtimia (951, 955), jotka liittyvät ala-25 päästään mainittuun välikanteen (CEI). .. 10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen mastovahvistinyksikkö, tunnettu siitä, että • · : sisäjohtimien (951, 955) yläpäässä on laajennusosana johdelevy (959) sisäjohti- ·...· mia vastaavien resonaattorien sähköisen pituuden suurentamiseksi ja määrätyllä taajuusalueella toimivien vastaanottolähtösuotimien siten pienentämiseksi. ·*·

11. Patenttivaatimuksen 1 mukainen mastovahvistinyksikkö, tunnettu siitä, että : v. elektroniikkaosasto on suodinosaston yläpuolella. • · ··♦ ♦ » • · ··· 118750

12. Patenttivaatimuksen 1 mukainen mastovahvistinyksikkö, tunnettu siitä, että mainittu elektroniikkaosasto on suodinosaston alapuolella, jolloin suodinosaston pohja eli rungon (BDY) pohja on samalla mainittu välikansi (CEI).

5 Patentkrav