FI91338C - Vastaanottomenetelmä ja vastaanotinyksikkö erityisesti radiolinkkiä varten - Google Patents

Description

i 91338

Vastaanottomenetelmå ja vastaanotinyksikko erityisesti radiolinkkiå vårten

Keksinnon kohteena on vastaanottomenetelmå erityi-5 sesti radiolinkkia vårten, jossa menetelmåsså kåytetåån kahta vastaanottoantennia kahden erilaisen vastaanotetun signaalin tuottamiseen ja valitaan nåiden kahden vastaanotetun signaalin laadusta riippuvaisesti kulloinkin kåytettåvå signaali. Keksinnon kohteena on myos tåmån me-10 netelmån toteuttava vastaanotinyksikko.

Radiolinkkien muodostamilla kiinteillå, suunnatuil-la yhteyksillå on usein ongelmana, ettå vastaanotetun signaalin voimakkuus vaihtelee åkillisesti ja voimakkaasti ns. håipymien seurauksena. Håipymåt syntyvat radioaaltojen 15 heijastuksista ja monitie-etenemisestå, jolloin joissakin kentan pisteisså eri heijastukset kumoavat toisensa. Sa-malla tavoin voi radiosignaalien heijastuksien seurauksena vieraiden radiolåhettimien signaalit olla hetkellisesti håiritsevån voimakkaita vastaanottimessa. Sekå håipymat 20 ettå håiriot voivat merkittåvåsti heikentåå vastaanotetun signaalin laatua, pahimmassa tapauksessa siinå måårin, ettå vastaanotto tåysin estyy.

Håipymålle on tyyppillistå, ettå se on hyvin pai-kallinen siten, ettå se yleenså nåkyy erilaisena kahdessa 25 låhekkåin olevassa antennissa. Tåmå johtuu antennien eri-laisesta paikkatoisteesta.

Lisåksi myos kahden erityyppisen tai erikokoisen antennin vastaanottaman signaalin håipymå on yleenså eri-lainen samassa paikassa ja samoissa olosuhteissa. Tåmå 30 johtuu antennien erilaisesta suuntakuviotoisteesta.

Jos vastaanotossa kåytetåån kahta halkaisijaltaan erikokoista paraboloidiantennia, ovat nåiden keilan-leveydet eri suuret. Tålloin nåmå antennit "nåkevåt" ilma-kehån heijastavat kerrokset eri tavoin ja heijastuneet 35 signaalikomponentit tulevat eri tavoin painotetuiksi an- 2 tenneissa. Tåten vastaanotetut håiriokomponentit nåisså kahdessa antennissa ovat suurella todennåkoisyydellå eri-laiset ja myos håiritsevåt hyotysignaalia eri voimakkuu-della. Vastaanotossa voidaan valita kulloinkin parempi 5 antennisignaali varsinaiseksi vastaanoteuksi signaaliksi.

Kun suuntakuviotoiste aikaansaadaan kåyttamållå kahta erityyppistå antennia, esim. torviantennia ja para-boloidiantennia, tilanne on periaatteessa sama kuin edel-lå. Tårkeåå on vain se, ettå antennien suuntakuviot poik-10 keavat toisistaan.

Edellå esitettyjen kahta erikokoista tai erityyppistå antennia kåyttåvisså ratkaisuissa ei kuitenkaan saa-da kovinkaan suuria eroja antennien suuntakuvioiden vålil-le paitsi kåyttamållå huomattavasti kooltaan erilaisia 15 antenneja. Tålloin toinen antenneista on våiståmåttå pie-ni. Tållåinen pieni antenni ei aina ole taajuushallinnan (interferenssit) kannalta toivottava, jos siihen on lii-tetty myos låhetin, kuten yleenså låhetinvastaanotin so-vellutuksissa. Nåilla ratkaisuilla ei myoskåån saavuteta 20 mahdollisten maasta heijastuneiden signaalien tai interferenssien vaimennusta.

Esillå olevan keksinnon pååmåårånå on vastaanotto-menetelmå, jolla uudella tavalla saavutetaan kaksi huomattavasti toisistaan poikkeavaa suuntakuviotoistetta ja jol-25 la kyetåån vaimentamaan myos interferenssejå ja maasta heijastuneita signaaleja.

Tåmå saavutetaan johdannossa esitetyn tyyppisellå menetelmållå, jolle on keksinnon mukaisesti tunnusomaista, ettå toinen vastaanotetuista radiotaajuisista signaaleista 30 muodostetaan vain yhden antennin antennisignaalista ja toinen radiotaajuudella tapahtuvalla summauksella molempi-en antennien antennisignaaleista siten, ettå antennisig-naaleiden vålille ennen summausta aikaansaadaan ennalta mååråtty kiinteå vaihe-ero, joka tuottaa ennalta mååråtyn 35 liuskaisen vastaanottosuuntakuvion, joka oleellisesti ero- 91338 3 aa mainitun yhden antennin vastaanottosuuntakuviosta.

Keksinnon kohteena on myos vastaanotinyksikko eri-tyisesti radiolinkkia vårten, joka vastaanotinyksikko kå-sittåå esimmåisen vastaanottimen, johon on kytketty ensim-5 måinen antenni, ja toisen vastaanottimen, johon on kytketty toinen antenni, sekå valintavålineen, joka vastaan-otettujen signaalien laadusta riippuvaisesti valitsee kul-loinkin kåytettavån vastaanottimen. Vastaanotinyksikolle on keksinnon mukaisesti tunnusomaista, ettå ensimmåiseen 10 vastaanottimeen on kytketty vain yksi antenni ja toiseen vastaanottimeen on kytketty summainelimen kautta molemmat antennit siten, ettå ainakin yhden antennin antennilinjas-sa on ennen summainelintå vaiheensiirtoelin, jolla aikaan-saadaan antennisignaalien vålille ennen summausta ennalta 15 mååråtty kiinteå vaihe-ero, joka tuottaa ennalta mååråtyn liuskaisen vastaanottokuvion, joka oleellisesti eroaa mainitun yhden antennin vastanottokuviosta.

Keksinnosså kahden antennin, joiden vastaanottamat signaalit summataan, muodostaman antenniryhmån yhteinen 20 suuntakuvio on liuskoittunut yhdesså tasossa, joka on vaa-kataso, jos antennit on sijoitettu vierekkåin, ja pystyta-so, jos antennit on sijoitettu påållekkåin, mutta toisessa tasossa antenniryhmån yhteinen såteilykuvio on kuitenkin yksittåisen antennin leveåhko såteilykuvio. Yksittåisen 25 antennin suuntakuvio on kuitenkin leveåhko kaikissa leik-kaustasoissa. Tåten keksinnosså vastaanotinyksikollå on valittavinaan kaksi huomattavan erilaista vastaanotetua signaalia, jolloin on suuri todennåkoisyys, ettå molemmat eivåt ole samanaikaisesti huonolaatuisia. Vastaanotinyksi-30 kosså kåytetåån jotain sopivaa menetelmåå paremman signaa-lin valitsemiseksi.

Pystytasossa kapea ja liuskeinen suuntakuvio on edullinen monitie-etenemisen torjunnassa. Monitiehåipymi-nen johtuu signaalien heijastumisesta ja taittumisesta 35 maanpinnan ylåpuolella olevista kerrostumista erityisesti 4 radiolinkkijåånteen keskivaiheilla. Antennin liuskeinen suuntakuvio våhentåå nåihin kerroksiin lahtevåå tehoa ja myos nåistå kerroksista vastaanotettua tehoa. Samanaikai-sesti on edullista, ettå vaakatasossa såteilykuvio on le-5 veåhko, jolloin esimerkiksi antennin suuntaaminen asennus-vaiheessa on helpompaa. Tama merkitsee myos lievempiå vaa-timuksia antennimaston tukevuudelle, sillå leveå såteilykuvio sallii jopa våhåisen maston kiertymisen.

Pystytasossa liuskeista såteilykuviota voidaan 10 kåyttåå myos våhentåmåån maastosta heijastuneiden signaa-lien aiheuttamaa håipymåå. Tåmå on hyodyllistå erityisesti vesistojen ylimenevillå jånteillå sekå pitkilla jånteillå (esim. yli 50 km) tai vinoilla merijånteillå, joissa jån-teen påisså olevat linkkiasemat ovat erikorkeuksilla.

15 Vaakatasossa liuskeista såteilykuviota (vierekkåin olevat antennit) voidaan kåyttåå rajoittamaan tiettyyn (tiettyihin) suuntaan låhetettyå tehoa. Samoin sillå voidaan rajoittaa låhes såteilykuvion pååkeilan suunnasta tulevaa håiriosåteilyå (esim. tutka tai toinen radiolink-20 ki), sillå keksinnon avulla voidaan synnyttåå teråvåt nol-lakohdat suuntakuvioon. Pååkeilan leveys on saatavissa jopa alle yhteen asteen.

Keksintoå selitetåån nyt yksityiskohtaisemmin suo-ritusesimerkkien avulla viitaten oheiseen piirrokseen, 25 jossa kuvio 1 esittåå lohkokaavion låhetinvastaanottimes- ta, jossa kåytetåån keksinnon mukaista vastaanotinyksik-koå, kuvio 2 esittåå lohkokaavion toisesta kuumakorvaus- 30 periaatteella varmennetusta låhetinvastaanottimesta, jossa kåytetåån keksinnon mukaista vastaanotinyksikkoå, ja kuvio 3 havainnollistaa kuvioiden 2 ja 3 låhetin-vastaanottimien såteilykuviota liuskoittuneessa tasossa.

Nyt viitataan kuvioon, jossa on esitetty låhetin-35 vastaanotin, joka kåsittåå låhettimen 1 ja kaksi vastaan- 91338 5 otinta 9 ja 10. Låhetyssuunnassa låhettimen 1 signaali syotetåån kiertoelimen 7 ja vaiheensiirtoelimen 5 kautta antennille 2. Låhetys tapahtuu tapahtuu siten tavanomai-seen tapaan yhdellå antennilla 2.

5 Vastaanottosuunnassa signaali antennilta 2 syote tåån vaiheensiirtoelimen 5 ja kiertoelimen 7 kautta haa-roitinelimelle 4, joka jakaa signaalin kahteen ulostuloon. Haaroitinelimen 4 toinen ulostulosignaali syotetåån toi-selle vastaanottimelle 9. Haaroitinelimen 4 toinen ulos-10 tulosignaali johdetaan summainelimeen 8 yhteen sisååntu-loon. Summainelimen 8 toiseen sisååntuloon syotetåan signaali antennilta 3 syotetåan vaiheensiirtoelimen 6 kautta. Summainelin 8 summaa eri antenneilta tulevat signaalit yhteen ja syottåå summasignaalin vastaanottimelle 10, jos-15 sa se ilmaistaan. Normaalisti vastanotin 10 on kytketty kytkimen S2 kautta vastaanotinosan ulostuloksi OUT. Tål-loin voidaan kåyttåå hyvåksi esillå olevalla keksinnollå saavutettu tehonlisåys vastaanotossa sekå myohemmin selos-tettava antennien 2 ja 3 yhdistetty liuskoittunut vastaan-20 ottosuuntakuvio. Vastaanotinosa kåsittåå lisåksi ohjausyk-sikon 11, joka tarkkailee vastaanottimien 9 ja 10 vastaan-ottamien signaalien laatua. Jos vastaanottimen 10 vastaan-ottaman signaalin laatu on ennalta mååråtyn kriteerin, esim. virhesuhteen, mukaisesti heikompi kuin vastaanot-25 timessa 9, ohjausyksikkd 11 ohjaa kytkintå S2 kytkemåån vastaanotin 10 irti vastaanotinulostulosta ja ohjaa kytkimen SI kytkemåån vastaanottimen 9 ulostulo vastaanotinosan ulostuloon OUT. Tållå ratkaisulla voidaan normaalin vika-varmistuksen lisåksi saavuttaa etuja håipymåtilanteissa, 30 koska antennien 2 ja 3 yhteinen suuntakuvio ja antennin 2 suuntakuvio yksinåån ovat luonteeltaan hyvin erilaiset, jolloin saadaan erilaiset vastaanottokuviotoisteet, jotka reagoivat signaalihåipymiå aiheuttavissa olosuhteissa eri tavoin. Tåten myos vastaanottimille 9 ja 10 syotetyt sig-35 naalit ovat hyvin erilaiset, minkå vuoksi on hyvin epåto- 6 dennåkoistå, ettå ne olisivat samanaikaisesti huonolaatui-sia håipymån tai hairion vuoksi.

Summainelimen 8 sisååntulosignaalien vålinen taso-ero, joka johtuu haaroitinelimen 4 aiheuttamasta lisåvai-5 mennuksesta, aiheuttaa minimikohtien madaltumista anten-nien vastaanottosuuntakuviossa. Haaroitinelimen 4 aiheut-tamaa vaimennusta voidaan haluttaessa kompensoida siten, ettå antenni 2 on suurempi kuin antenni 3.

Antennit 2 ja 3 ovat ns. suunta-antenneja, edulli-10 sesti parboloidiantenneja. Antennisyottojohtojen såhkois-ten pituuksien tulisi olla likimain samat siten, ettå nii-den vaihe-ero olisi våhemmån kuin noin 45°. Toisaalta 360° monikerrat sallitaan. Vaiheensiirtoelimien 5 ja 6 tarkoi-tuksena on sovittaa antennisyottolinjojen vaihe-erot edel-15 lå mainitulla tarkkuudella toisiinsa. Vaiheensiirtoelimet 5 ja 6 voidaan toteuttaa esimerkiksi mååråmittaisella pa-lalla siirtojohtoa tai aseteltavalla tai såådettåvållå såhkoisellå tai ferromagneettisella vaiheensiirtoelimellå.

Kuviossa 2 låhetinvastaanottimessa on kuumakorvaus-20 periaatteella tapahtuvaa varmistusta vårten kaksi låhe-tintå 1A ja IB, joilla on yhteinen modulointisisååntulo IN låhetettåvåå dataa vårten. Låhettimen 1A ulostulosignaali johdetaan antennisyottolinjaan kiertoelimen 7 ja vaiheen-siirtoelimen 5 kautta antenniin 2. Låhettimen IB ulostu-25 losignaali syotetåån vastaavasti toiseen antennisyottolin-jaan ja edelleen kiertoelimen 7A kautta toiselle antennil-le 3. Kuvion 2 låhetinvastaanottimessa vastaanotto on toi-minnaltaan ja rakenteeltaan samanlainen kuin kuviossa 1, lukuunottamatta sitå, ettå signaali antennilta 3 syotetåån 30 summainelimelle 8 kiertoelimen 7A kautta.

Summasignaalin vastaanottavan vastaanottimen 10 kannalta kuvioissa 1 ja 2 esitetyllå tavalla kytketyt antennit 2 ja 3 muodostavat kahden antennin antenniryhmån, jonka suuntakuvio on verhokåyråltåån suurin piirtein alku-35 peråisten antennien suuntakuvion muotoinen, mutta on lius- 91338 7 koittunut pystytasossa, mlkåli antennit 2 ja 3 ovat samas-sa tasossa påållekkåin, ja vaakatasossa, mikali antennit 2 ja 3 ovat samassa tasossa rinnakkain. Kuviossa 3 on ha-vainnollistettu tållaisen antenniryhmån suuntakuviota 41 5 liuskoittuneessa tasossa. Antennien suuntakuviossa on te-råviå minimikohtia 42, joiden suunta ja keskinåinen våli-matka riippuu antennien 2 ja 3 vålisestå etaisyydestå ky-seisesså tasossa sekå kåytetystå aallonpituudesta. Kuviossa 4 kulma Θ kuvaa pååkeilan 43 måårittåvån ensimmåisen 10 minimikohdan 42 etåisyyttå suuntakuvion 41 symmetria-akse-lista, joka kulkee antennien 2 ja 3 keskivålistå. Antennien 2 ja 3 vålimatkaa s kasvattamalla tai pienentåmållå saadaan kulmaa Θ ja minimikohtien våliå vastaavasti pie-nennetyksi ja kasvatetuksi.

15 Kuviossa 1 on lisaksi graafisesti havainnollistettu miten kulma Θ voidaan maårittåå kun antennia 2 ja 3 kåyte-tåån vastaanottoon. Olkoon antennista 2 summainelimen 8 sisååntuloon syotetty signaali 2° Fe1' (1) missa ζ = antennisyottolinjojen vålinen vaihe-ero.

Talloin antenniin 3 saapuneessa signaalissa on mat-kaerosta x aiheutunut vaihe wx/c = 2πί·s·sin(©)/c, (2) 25 missa w on radiokulmataajuus, f on taajuus, x on matka-ero, s on antennien vålinen etåisyys, c on valon nopeus.

Summainelimen 8 ulostulossa oleva summasignaali on siten E. . = E-eJ? +E.e3^—inte,/c tot (3) 30

Minimikohdan suunnassa vaihekulmat ovat vastakkai-set (+n-360°). Voidaan ratkaista sin(0)=l/(2s)+l·ζ/(2π8)+η·1/s (4) misså 1 on aallonpituus (l=c/f).

8

Jos antennisyottolinjojen vålinen vaihe-ero ζ on 0 ja s on useita aallonpituuksia, saadaan ensimmaisen mini-mikohdan likimååråiseksi suunnaksi ®»in - 1/(2=) (5) 5 Esimerkiksi 26Hz taajuudella (1 = 15 cm) ja ssn ar- volla 7,5 m saadaan tulokseksi etta Θ . on noin 0,01 rad mm eli 0,57 astetta. Vertailun vuoksi todettakoon, etta nor-maalin 3 m:n paraboloidiantennin paakeilan leveys on noin 3,3 astetta.

10 Kuten edella esitetyn perusteella on ilmeista, vas- taanottimelle 10 syotettavasta summasignaalista voidaan tehokkaasti poistaa tietyistå suunnista tulevia heijastuk-sia sååtamålla summattavien signaalien valistå vaihe-eroa. Vaikka kuvioissa antennisignaalien vaiheet asetetaan mo-15 lemmissa antennilinjoissa olevilla vaiheensiirtoelimilla 5 ja 6, toinen naista vaiheensiirtoelimista voidaan jåttåå pois ja/tai vaiheensiirtoelin 5 voidaan kytkea haaroitin-elimen 4 ulostuloon ennen summainelinta 8.

Oheiset kuviot ja niihin liittyva selitys on tar-20 koitettu vain havainnollistamaan esillå olevaa keksintoa. Yksityiskohdiltaan keksinnon mukainen vastaanot tornenet elmå ja vastaanotinyksikko voivat yksityiskohdiltaan vaihdella oheisten patenttivaatimusten puitteissa.

Claims (5)

91338

1. Vastaanottomenetelmå erityisesti radiolinkkiå vårten, jossa menetelmåsså kåytetåån kahta vastaanottoan- 5 tennia kahden erilaisen vastaanotetun radiotaajuisen sig-naalin tuottamiseen ja valitaan nåiden kahden vastaanotetun signaalin laadusta riippuvaisesti kulloinkin kåytettå-vå signaali, tunnettu siitå, ettå toinen vastaan-otetuista radiotaajuisista signaaleista muodostetaan vain 10 yhden antennin antennisignaalista ja toinen radiotaajuu-della tapahtuvalla summauksella molempien antennien anten-nisignaaleista siten, ettå antennisignaaleiden vålille ennen summausta aikaansaadaan ennalta mååråtty kiinteå vaihe-ero, joka tuottaa ennalta mååråtyn liuskaisen vas-15 taanottosuuntakuvion, joka oleellisesti eroaa mainitun yhden antennin vastaanottosuuntakuviosta.

2. Vastaanotinyksikko erityisesti radiolinkkiå vårten, joka vastaanotinyksikko kåsittåå esimmåisen vastaan-ottimen (9), johon on kytketty ensimmåinen antenni (3), ja 20 toisen vastaanottimen (10), johon on kytketty toinen antenni (3), sekå valintavålineen (11,S1,S2), joka vastaan-otettujen radiotaajuisten signaalien laadusta riippuvaisesti valitsee kulloinkin kåytettåvån vastaanottimen, tunnettu siitå, ettå ensimmåiseen vastaanottimeen 25 (9) on kytketty vain yksi antenni (2) ja toiseen vastaan ottimeen (10) on kytketty summainelimen (8) kautta molem-mat antennit (2,3) siten, ettå ainakin yhden antennin (2,3) antennilinjassa on ennen summainelintå (8) vaiheen-siirtoelin (5,6), jolla aikaansaadaan antennisignaalien 30 vålille ennen summausta ennalta mååråtty kiinteå vaihe-ero, joka tuottaa ennalta mååråtyn liuskaisen vastaanotto-kuvion, joka oleellisesti eroaa mainitun yhden antennin vastanottokuviosta.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen vastaanotinyksik-35 ko, tunnettu siitå, ettå valintavåline kåsittåå kytkentåvålineet (S1,S2), jotka vastaanotettujen signaa-lien laadusta riippuvaisesti kytkevåt vastaanotinyksikon ulostuloon (OUT) ensimmåisen (10) tai toisen (9) vastaan-ottimen ulostulosignaalin.

4. Patenttivaatimuksen 2 tai 3 mukainen vastaan- otinyksikko, tunnettu siita, ettå antenneilta (2,3) syotetetyt signaalit ovat suurinpiirtein samanvai-heiset.

5. Patenttivaatimuksen 2 tai 3 mukainen vastaan-10 otinyksikko, tunnettu siita, ettå antennien (2,3) yhteisen suuntakuvion (41) muoto on muutettavissa mainit-tua vaihe-eroa muuttamalla. 91338