HU221392B1

HU221392B1 - Method and arrangement for the telecommunication by electromagnetic waves

Info

Publication number: HU221392B1
Application number: HU9801986A
Authority: HU
Inventors: Thomas T Y Wong
Original assignee: Telecomm Equipment Corp
Priority date: 1995-04-07
Filing date: 1996-04-05
Publication date: 2002-09-28
Also published as: CA2217686A1; WO1996031957A1; CZ316297A3; AU5535596A; CN1097363C; EA199700309A1; NZ306724A; UA50736C2; EP0864209A1; HUP9801986A3; CN1183866A; NO974638D0; BR9604936A; RO120442B1; PL180089B1; OA10623A; MX9707733A; KR19980703692A; HUP9801986A2; US6006070A

Abstract

A találmány tárgya eljárás elektromágneses hullámokkal történőhírközlésre, amelynek első változatánál egy első forgó hullámotkisugároznak, az első forgó hullámot antennával (41) veszik. Egymásodik változatnál egy második forgó hullámot is kisugároznak, amelymásodik forgó hullám az első forgó hullámhoz képest ellenkező iránybanforog, az első forgó hullámokat antennával (41) veszik, amelynek soránlegalább az egyik forgó hullám komponenseit egy első csatornába (56)és egy második csatornába (58) vezetik. A találmány szerint az elsőcsatornát (56) egy első csatorna primer útra (56”) és egy elsőcsatorna szekunder útra (56’) osztják fel, a második csatornát (58)egy második csatorna primer útra (58”) és egy második csatornaszekunder útra (58’) osztják fel, az első csatorna szekunder útjában(56’) egy első fázistolást hoznak létre, amelyet a második csatornaprimer útjával (58”) kombinálnak, és a második csatorna szekunderútjában (58’) egy második fázistolást hoznak létre, amelyet az elsőcsatorna primer útjával (56”) kombinálnak. A találmány tárgyai továbbáaz eljárás változatainak megvalósítására szolgáló berendezések is. ŕ

Description

A találmány tárgya egyrészről eljárás elektromágneses hullámokkal történő hírközlésre, amelynek során egy első forgó hullámot kisugárzunk, az első forgó hullámot antennával vesszük, amelynek során az első forgó hullám komponenseit egy első csatornába és egy második csatornába vezetjük.

A találmány tárgya továbbá az eljárás egy olyan változata, amelynél egy első forgó hullámot és egy második forgó hullámot egyidejűleg kisugárzunk, amelynél a második forgó hullám az első forgó hullámhoz képest ellenkező irányban forog, az első forgó hullámot és a második forgó hullámot antennával vesszük, és az első forgó hullám komponenseit, valamint a második forgó hullám komponenseit egy első csatornába és egy második csatornába vezetjük.

A találmány tárgya az eljárást megvalósító berendezés is, amelynek egy első forgó hullámot kisugárzó antennája van, az első forgó hullámot vevő készüléke van, amelyben az első forgó hullám komponensei egy első csatornába, és egy második csatornába kerülnek.

A találmány tárgya még továbbá az eljárás változatát megvalósító berendezés is, amelynek egy első forgó hullámot és egy második forgó hullámot egyidejűleg kisugárzó antennája van, amelynél a második forgó hullám az első forgó hullámhoz képest ellenkező irányban forog, az első forgó hullámot és a második forgó hullámot vevő antennája van, amelyben az első forgó hullám komponensei, valamint a második forgó hullám komponensei rendre egy első csatornába és egy második csatornába vannak vezetve.

Az eljárás és berendezés előnyösen a milliméteres hullámhosszok frekvenciáin használható, amelynél polarizációs diverzitit alkalmazunk. Ilyen frekvenciákon az elektromágneses hullámok a lapos felületeken reflektálódhatnak, amikor is a polarizációs helyzetük a reflexió által megváltozik, éppúgy, mint a csapadék következtében. A reflexiók és a csapadék ugyanúgy hatással van a kettős polarizációs állapotra. A kettős polarizációs megoldásnál a függőleges és vízszintes polarizációt a terjedés során az ezen elemek okozta keresztpolarizációs csatolás korlátozza.

Egy adott frekvencián egy körkörösen polarizált sík, vagy kvázi-sík elektromágneses hullám a nyílt térben vagy az óramutató járásával egyező irányban (CP) vagy az óramutató járásával ellentétes irányban (CCT) forgó mezővektorokat hoz létre. Két ilyen hullám, amelyek egymással ellentétesen forognak, egymásra merőlegesek és megfelelő antennatáplálással és elektronikus áramkörökkel egymástól jól elválaszthatók. A csapadék és/vagy más épületekről vagy akadályokról fellépő reflexiók/diffrakciók torzíthatják a hullámokat és elliptikus polarizációt hoznak létre. Abban az esetben, ha a hullámok túlságosan elliptikusán polarizáltak, akkor a hullámokkal szállított információ nem nyerhető vissza. Ezek a hatások különösen jelentősek akkor, amikor rálátásos összeköttetés nem lehetséges.

A hírközlőrendszerek információátviteli kapacitása lényegében megnövelhető azáltal, hogy a jel adására kettős polarizációt, polarizációdiverziti-rendszert használnak. Ez igaz mind egyirányú, mind kétirányú hírközlési rendszerekhez. A függőleges és vízszintes polarizációkat gyakran használják műholdas készülékeknél és más két pont közötti mikrohullámú összeköttetéseknél annak érdekében, hogy szétválasszák az adott és vett jeleket egymástól, vagy azért, hogy az információkapacitást megnöveljék.

Léteztek olyan korábbi megoldások, amelyekkel a körkörösen polarizált hullámokat a lineárisan polarizáltaktól kívánták elválasztani, vagy két körkörösen polarizált hullámot akartak szétválasztani. Ezek hatásosak az adott alkalmazásoknál, de nem elég hatásosak elliptikusán polarizált hullámok kezelésénél, amelyeknél az ellipszis tengelyei el vannak ferdülve.

Az US 4.747.160 számú szabadalmi leírás egy kisteljesítményű, több funkciójú, cellarendszerű televíziórendszert ismertet, amely kétirányú hírközlési szolgáltatásokra alkalmas. Egy egyirányú adó függőleges és vízszintes lineáris polarizált hullámokat ad. Az említett szabadalomban közölt kitanítás szerint a rendszer 27,5 GHz-29,5 GHz frekvenciájú milliméteres hullámhosszú sávban működik.

Az US 4.264.908 számú szabadalmi leírás egy olyan polarizációs korrekciós hálózatot ismertet, amely automatikusan kompenzálja a keresztpolarizációt, amelyet például csapadék okoz. A hálózatban függőleges és vízszintes lineárisan polarizált hullámokat sugároznak.

Az US 106.015 számú szabadalmi leírás egy olyan radarrendszert ismertet, amelynél az eső okozta visszhangjeleket kiküszöbölik. Polarizált hullámimpulzusokat sugároznak ki és két egymástól szétválasztott vevőcsatorna veszi az eső okozta visszhangjelek egymással merőleges komponenseit. Az esővisszhangjel kiküszöbölhető azáltal, hogy az esővisszhangjelek egymásra merőleges komponenseinek amplitúdóját beállítják és beállítják a jeleknek az egymáshoz képesti ellentétes fázisát is.

Az US 4.737.793 számú szabadalmi leírás szerint egy kettős polarizált mikroszalagos antennát használnak, amely alkalmas egymásra merőleges polarizációjú hullámok egyidejű kisugárzására, beleértve az óramutató járásával egyező és azzal ellentétes irányú körkörös polarizált hullámokat is, amellyel az adott frekvenciasáv kapacitását megkétszerezik.

Az US 4.145.893 számú szabadalmi leírás egy műholdas hírközlőrendszert ismertet, amelynél a csapadék által okozott polarizációs torzítás és az antenna tökéletlen polarizációs tulajdonságainak a kiküszöbölésére egy körkörösen polarizált hullámot előtorzítanak oly módon, hogy elliptikusán polarizált hullám keletkezzék. Amint az elliptikusán polarizált hullám a depolarizáló elemet eléri, akkor egy körkörös hullám jön létre, amelyet a műhold vesz.

Az US 3.956.699 számú szabadalmi leírás egy olyan elektromágneses hullámú hírközlőrendszert ismertet, amelynél kölcsönösen egymásra merőleges polarizációjú hullámokkal történik az adás és vétel. A rendszer a kisugárzás előtti teljesítményerősítést megelőzően polarizációs vezérlést hoz létre, majd ezt követően történik az erősítés a vételnél.

HU 221 392 BI

Az US 5.337.058 számú szabadalmi leírás egy olyan gyorskapcsolólencsét ismertet, amely egy radarantenna előtt van elhelyezve a kisugárzott hullámok polarizációjának a kezelésére különböző polarizációkhoz. A lencse különböző polarizációjú hullámok vételére alkalmas.

Az US 4.329.687 számú szabadalmi leírás egy olyan radarrendszert ismertet, amely váltakozva sugároz az óramutató járásával egyező és azzal ellentétes körkörös vagy elliptikusán polarizált hullámokat. Egy viszonylag nagy jel-zavar távolság érhető el oly módon, hogy analizálják a kisugárzott hullámok egymásra merőleges komponensei közötti fáziskülönbségeket és a vett hullám egymásra merőleges két komponensének fáziskülönbségét.

A fenti ismert megoldásoknál nem ismertettek hírközlési rendszerhez olyan eljárást és berendezést, amely egy torzított hullám körkörös polarizációját vissza tudta volna állítani és amely egy városi környezetben milliméteres hullámhosszú frekvenciákon tudna működni. így nyilvánvaló, hogy a milliméter hullámhosszú frekvenciákon használt hírközlési rendszerhez kettős polarizációt kell használni, amellyel viszonylag jó jelvisszanyerés érhető el és jó szétválasztásra van szükség.

A WO-A-9406227 számú szabadalmi leírás egy olyan eljárást ismertet, amelynél egy második forrásból származó zavar elnyomását tűzték ki célul. A mobil hírközlési technikában két pont közötti összeköttetés jele véletlenül egy mobil vevőkészülék antennájára kerülhet. Ez a megoldás a jelösszehasonlításon alapszik, és meghatároz egy olyan küszöböt, amelynél az interferencia-kioltás létrejön.

Ezen túlmenően, ez az ismert, a PACTEL Corp. cég rendszere az 1,5-2,5 GHz frekvencia sávban történő használatra lett kidolgozva. Ezeken a frekvenciákon hélix antennákat, vagy huzalból készült antennákat, vagy rúd alakú elemeket tartalmazó antennákat használnak, amely hatásosan meg tudja különböztetni a körkörös polarizációjú hullámok forgásirányát. Amint a fenti szabadalom (PACTEL) ábráin látható, az antennák egyirányú forgást tesznek lehetővé, amelyet a csavarvonalas hélix kialakítással hoznak létre. Ez nem alkalmazható magasabb frekvenciákon, különösen 10 GHz fölött. A hélix antennákat a kis nyereségük és mérsékelt irányítóképességük miatt nem gyakran alkalmazzák a milliméter hullámhosszú sávokban. Ezen túlmenően, a terjedési közeg által létrehozott keresztpolarizációs csatolás szintén alkalmatlanná teszi a hélix antennákat, vagy azok továbbfejlesztett változatait. Ezen túlmenően, a fenti szabadalom kitanítása nem alkalmazható eredményesen a milliméter hullámhosszú frekvenciatartományban.

Az US-3.883.872 számú szabadalmi leírás egy olyan antennatápláló-rendszert ismertet, amelyekkel LCP és RCP jelek továbbítása lehetséges az antenna kimenetén. Ez is körkörösen polarizált hullámokat tud kezelni, de nem hatásos elferdült tengelyű elliptikusán polarizált hullámok esetén.

Az US 4.310.813 számú szabadalmi leírás két, forgatható differenciál fázistolót alkalmaz egymás után az antenna betáplálásnál, az ortogonális keverők előtt, az elliptikusán polarizált hullámok felbontására. Ennek eredményeként két szervorendszerre van szükség a fázistolók forgatásához.

Az EP-A-0 228 947 számú szabadalmi leírásban egy olyan antennatáplálást ismertetnek, amellyel a bejövő hullámokat szét lehet választani. Az elektronikus áramkör egy hagyományos frekvencia-átalakító áramkör, amilyet vevőkészülékekben gyakran használnak. Ez a megoldás is alkalmas a körkörösen polarizált hullámok szétválasztására, de nem tud kezelni elliptikusán polarizált hullámokat, amelyeknél az ellipszis tengelye elferdült.

A találmány elé célul tűztük ki egy eljárásnak és egy berendezésnek a kidolgozását elektromágneses hullámokkal történő hírközlésre, amellyel a csapadék által okozott elhalkulásokat (fading) kiküszöbölhetjük vagy jelentős mértékben csökkenthetjük.

A találmány egy további célja egy olyan eljárásnak és berendezésnek a kidolgozása, amelynél a csatornakapacitás növelése érdekében kettős polarizációt alkalmazunk, amelynél a keresztpolarizáció hatása elhanyagolható.

A találmány egy még további célja egy eljárásnak és egy berendezésnek a kidolgozása egy kettős polarizációjú, kétirányú hírközlőrendszerhez, amely a milliméteres hullámhosszú frekvenciákon városi környezetben teszi lehetővé a hírközlést az akadályok okozta reflexiók és/vagy elhajlások okozta hátrányos hatások ellenére is.

Általánosságban azt a célt tűztük ki, hogy hatásos eszközt biztosítsunk egy frekvencia újrahasznosításához és a jelek elválasztásához a milliméter hullámhosszú frekvenciákon és magasabb mikrohullámú sávokban többfunkciós hírközlésnél, amelynél több felhasználó van.

A kitűzött célt a bevezetőben körülírt eljárással a találmány szerint úgy értük el, hogy az első csatornát egy első csatorna primer útra és egy első csatorna szekunder útra osztjuk fel, a második csatornát egy második csatorna primer útra és egy második csatorna szekunder útra osztjuk fel, az első csatorna szekunder útjában egy első fázistolást hozunk létre, amelyet a második csatorna primer útjával kombinálunk, és a második csatorna szekunder útjában egy második fázistolást hozunk létre, amelyet az első csatorna primer útjával kombinálunk.

A találmány szerinti eljárásnál csak egyetlen forgó körkörös/elliptikus hullámot alkalmazunk. Ilyen hullám vétele és feldolgozása egyszerűbb elrendezéssel is lehetséges, szemben a kettős polarizációjú hullámok vételéhez használt áramkörökkel.

A bevezetőben említett eljárási változat találmány szerinti lényege, hogy az első forgó hullám és a második forgó hullám legalább egyikét elválasztjuk az első csatorna és a második csatorna legalább egyikétől, amelynél az első csatornát egy első csatorna primer útra és egy első csatorna szekunder útra osztjuk fel, a második csatornát egy második csatorna primer útra és egy második csatorna szekunder útra osztjuk fel, az első csatorna szekunder útjában egy első fázistolást ho3

HU 221 392 Β1 zunk létre, és a második csatorna primer útjával kombináljuk, és a második csatorna szekunder útjában második fázistolást hozunk létre, és az első csatorna primer útjával kombináljuk.

Ennél az eljárásnál kettős polarizációt alkalmazunk annak érdekében, hogy hatásosan megnöveljük egy adott frekvenciasáv kapacitását.

Az eljárás szerint tehát egy antennával egyidejűleg elliptikusán és/vagy körkörösen polarizált hullámot sugárzunk ki. Egy első hullám egy második forgó hullámhoz képest ellentétes forgásirányban forog. Milliméteres hullámhosszú frekvenciákon, mint amilyenek a lényegében 18 GHz feletti frekvenciák, a csapadék, úgymint az eső, hó vagy köd, továbbá a városi környezet, például az épületek okozta akadályokon fellépő diffrakciók/reflexiók által az elliptikussá vált hullámok tengelyei foroghatnak. Megfelelő jelszétválasztással az ilyen torzított hullámok által szállított információ visszanyerhető.

A találmány szerinti eljárásnál az első és a második csatorna frekvenciáját csökkentjük. Előnyösen mindkét csatorna frekvenciáját azonos frekvenciára csökkentjük. Célszerűen az első fázist és/vagy a második fázist mintegy 90°-kal toljuk el. Kiszámítjuk az első csatorna első fázisa és a második csatorna második fázisa közötti fáziskülönbséget, és ennek a fáziskülönbségnek a függvényében egy fáziskülönbségjelet állítunk elő, amelynek függvényében az antennabetáplálást állítjuk.

Lehetséges módon az első csatorna első fázisát és a második csatorna második fázisát érzékeljük, majd az első fázis és a második fázis egyikét úgy állítjuk, hogy az első fázis és a második fázis között meghatározott fáziskülönbség jöjjön létre, amely fáziskülönbség előnyösen mintegy 90°.

Egy további lehetséges módon az első fázis és a második fázis egyikét elektronikus fázistolóval állítjuk úgy, hogy az első fázis és a második fázis között meghatározott fáziskülönbség jöjjön létre.

A találmány szerinti eljárás egy lehetséges módja szerint az első csatorna első fázisa és a második csatorna második fázisa közötti különbséget kiszámítjuk, és ennek a fáziskülönbségnek a függvényében több antennatáplálás közül legalább egyet kiválasztunk.

Egy másik lehetséges megvalósítás szerint az első csatorna első szintje és a második csatorna második szintje függvényében több antennatáplálás közül legalább egyet kiválasztunk.

Az első forgó hullámot és a második forgó hullámot lehetséges módon egy interaktív adóállomásról kisugározzuk, majd az első forgó hullámot és a második forgó hullámot több interaktív vevőállomással vesszük és az interaktív vevőállomásoknak célszerűen legalább egyikével az első forgó hullám és a második forgó hullám legalább egyikének a függvényében egy első jelet sugárzunk az interaktív adóállomáshoz.

A találmány nem egy küszöbértéken alapszik. Az egymással ellentétesen forgó bejövő hullámokat szétválasztó áramkör folyamatosan működik. Ezen túlmenően, a találmány szerinti megoldással nem használunk fel kombinált jelszinteket, és nem is állítunk elő riasztójelet. A találmány szerint, nagy nyereségű reflektorantennákat vagy antennarendszereket alkalmazunk a megfelelő nyereség és irányítottság elérése érdekében, továbbá jelentős mértékben alkalmazunk elektronikus áramköröket a hullámok által szállított jelek szétválasztásához. A fent említett PACTEL Corp. cég rendszere a milliméteres hullámokon nem tudja ezeket a funkciókat biztosítani.

Ezen túlmenően a találmány szerinti megoldásnál nem alkalmazunk forgó differenciális fázistolókat az antennabetáplálásnál. Egyetlen szervomechanizmus van alkalmazva az antennatáplálásának a mechanikus forgatására. Antennadiverziti-rendszert alkalmazunk, amihez nem szükséges mechanikus forgatás. Ezen túlmenően, a találmány szerinti rendszer működési tartománya nagyobb frekvenciákra, különösen 10 GHz fölötti tartományba esik.

A találmány szerinti eljárás megvalósítására szolgáló, a bevezetőben körülírt berendezésnek a találmány szerinti lényege, hogy az első csatorna egy első csatorna primer útra és egy első csatorna szekunder útra van felosztva, a második csatorna egy második csatorna primer útra és egy második csatorna szekunder útra van felosztva, az első forgó hullámot az első csatorna és a második csatorna legalább egyikétől elválasztó eszköze van, az első csatorna szekunder útja első fázisát eltoló első fázistoló eszköze és a második csatorna primer útjával való kombinálására első kombináló eszköze van, a második csatorna szekunder útja második fázisát eltoló második fázistoló eszköze és az első csatorna primer útjával való kombinálására második kombináló eszköze van.

A találmány szerinti eljárás egy változatát megvalósító, és a bevezetőben körülírt berendezésnél találmány szerint az első csatorna egy első csatorna primer útra és egy első csatorna szekunder útra van felosztva, a második csatorna egy második csatorna primer útra és egy második csatorna szekunder útra van felosztva, az első forgó hullám és a második forgó hullám legalább egyikét az első csatorna és a második csatorna legalább egyikétől elválasztó eszköze van, az első csatorna szekunder útja első fázisát eltoló első fázistoló eszköze és a második csatorna primer útjával való kombinálására első kombináló eszköze van, a második csatorna szekunder útja második fázisát eltoló második fázistoló eszköze és az első csatorna primer útjával való kombinálására második kombináló eszköze van.

Egy előnyös kiviteli alak szerint az első csatorna első szintje és a második csatorna második szintje közötti különbséget érzékelő, és az első szintet valamint a második szintet kiegyenlítő eszköze van.

Célszerűen, az első csatorna első fázisa és a második csatorna második fázisa közötti különbséget kiszámító, és ennek a fáziskülönbségnek a függvényében egy fáziskülönbségjelet előállító eszköze van, továbbá az antenna táplálását a fáziskülönbségi jel függvényében állító eszköze van.

Előnyös továbbá, hogy az első csatorna első fázisát és a második csatorna második fázisát érzékelő, majd az első fázis és a második fázis egyikét beállító első, illetve második eszköze van az első fázis és a második fá4

HU 221 392 Bl zis között meghatározott fáziskülönbség létrehozására. Célszerűen az első csatorna első fázisa és a második csatorna második fázisa közötti különbséget kiszámító, és ennek a fáziskülönbségnek a függvényében több antennatáplálás közül legalább egyet kiválasztó eszköze van.

Egy még további lehetséges kiviteli alak szerint az első csatorna első szintje és a második csatorna második szintje függvényében több antennatáplálás közül legalább egyet kiválasztó eszköze van.

A találmány szerinti hírközlő berendezés lényegében egy olyan vevőkészülék-előtét, amely alkalmas a körkörösen polarizált vagy elliptikusán polarizált hullámok visszaállítására, amely tartalmaz egy ortogonális táplálású, elekromechanikusan meghajtott antennát, amely kettős forgó hullámok vételére alkalmas. Mindegyik hullámösszetevő egy-egy csatornába jut. A jelek frekvenciája a csatornákban egy középfrekvenciára lekeverhető. Abban az esetben, ha a vett hullámok elliptikusak egy adott időpontban, akkor a jel a csatornában megfelel az egymással ellentétesen forgó hullámok főtengelyéhez beállított táplálásnak, amelynek nagyobb szintje van, mint a forgó hullámok kisebb tengelyéhez beállított táplálás csatornájának jelszintje. Valamennyi csatornának előnyösen szintszabályozó áramköre van a csatorna jelei szintjének kiegyenlítésére. Valamennyi csatorna jelrészei±90° fázistoláson mennek keresztül, amelyeket a másik csatorna jelével kombinálunk annak érdekében, hogy az egyik forgó jelet a másik forgó jeltől elválasszuk. A két csatorna közötti kvadratúraveszteséget egy fázisdetektor érzékeli, és egy olyan jelet ad egy szervomotomak, amely az antenna ortogonális táplálását elfordítja oly módon, hogy a táplálás a jelek nagy- és kistengelyével essenek egybe.

A találmánynál kettős körkörös polarizált (óramutató járásával egyező és ezzel ellentétes) hullámokat alkalmazunk, amelyek érzéketlenebbek az ezen elemek által okozott keresztpolarizációs csatolásra. A mi megoldásunknál különleges antennát alkalmazunk megfelelő elektronikus áramkörökkel együtt az elliptikusán polarizált hullámok szétválasztásához.

A találmány részleteit az alábbiakban részletesen ismertetett, és a mellékelt rajzokon bemutatott kiviteli példák kapcsán ismertetjük, ahol az

1. ábra egy pont - sok pont közötti műsorszóró rendszer találmány szerinti előnyös kiviteli alakjának a vázlata, a

2. ábra a találmány egy előnyös kiviteli alakja szerinti adó-vevő készülék tömbvázlata, a

3. ábra a találmány egy előnyös kiviteli alakja szerinti adó-vevő egy részének a vázlata, és a

4. ábra a találmány egy másik előnyös kiviteli alakja szerinti adó-vevő készülék egy részének a vázlata.

A leírás során a milliméteres hullámok kifejezés alatt olyan milliméter hullámhosszúságú frekvenciákat értünk, amely viszonylag nagy frekvenciájú elektromágneses sugárzások, különösen mintegy 18 GHz fölötti frekvenciák.

Az 1. ábrán vázlatosan látható egy, a találmány egy előnyös kiviteli alakja szerinti egypont-többpont közötti kétirányú hírközlőrendszer. Egy 20 vezérlőközpont előnyösen egyidejűleg sugároz két körkörösen vagy elliptikusán polarizált hullámot, amelyek egymással ellentétes értelemben forognak. Abban az esetben ha a közeg depolarizációs hatása nem jelentős, akkor lineáris és körkörös/elliptikus polarizáció alkalmazható. A találmány egy másik előnyös kiviteli alakja szerint egy egyetlen forgó, körkörösen polarizált hullám elegendő csatornakapacitást biztosít és a 20 vezérlőközpont ekkor csak egyetlen körkörös/elliptikus polarizációjú hullámot sugároz ki.

Abban az esetben, ha két körkörösen polarizált hullám egymással ellentétesen forog, amelyek a legtöbb tárgyról visszaverődnek, vagy azon elhajlanak (diffrakció), mint például egy külső térben lévő 26 vagy 28 épületen, vagy amikor egy ilyen hullám áthalad egy 30 csapadékzónán, akkor a hullámok egymáshoz képesti forgási értelme megmarad, azonban a hullámok elliptikusán polarizálttá válnak. Mivel ugyanaz a depolarizációs közeg hat mindegyik hullámra, ezért az első forgó hullám ellipszisének tengelye szorosan együtt marad a második forgó hullám ellipszisének a megfelelő tengelyével. A találmány egy első előnyös kiviteli alakja szerinti vevőkészüléknél - amint azt az alábbiakban még részletesebben ismertetjük - az ilyen elliptikus hullámok körkörösen polarizált hullámokká állíthatók vissza és szétválaszthatok, ezáltal kiküszöbölhető a csapadék és az akadályozó tárgyak reflexiója/difffakciója miatti lehetséges hátrányos hatás.

A 20 vezérlőközpont a 22 és/vagy 24 előfizetők számára különböző tartalmú többcsatornás műsorokat tud sugározni többféle jelformátummal. A 20 vezérlőközpont a 22 előfizetőtől és/vagy 24 előfizetőtől vissza irányújelek vételére is alkalmas, és a 22 előfizető és/vagy 24 előfizető igényének megfelelően a rendelkezésre álló csatornákat és azok elhelyezését át tudja kapcsolni.

A 20 vezérlőközpont előnyösen egy olyan antennát tartalmaz, amelynek sugárzási karakterisztikája lényegében diverziti, különösen az azimut irányú terítés irányában. Jóllehet tökéletes körkörös polarizáció valamennyi irányba nem lehetséges, a teljes ellátottsági területen lényegében viszonylag kis excentricitású elliptikus polarizáció biztosítható.

A kétirányú 32 útvonalon és/vagy kétirányú 34 útvonalon haladó jelek útjában lévő 30 csapadékzóna, 26 és 28 épületek a polarizációt módosítani tudják. Abban az esetben, ha a mezővektor által meghatározott ellipszis excentricitása nem jelentős, például kisebb mint 0,97, akkor a két forgó jel mindegyik kétirányú 32 útvonalon és kétirányú 34 útvonalon a találmány szerinti vevőkészülékkel jól megkülönböztethető. Különösen szélsőséges körülmények között mindegyik forgó jel a reflexiók következtében megközelítheti a lineáris polarizációt ugyanazon irány mentén abban az esetben, ha a beesés szöge a Brewster-szöghöz közel van. Ilyen körülmények között választható egy eltérő útvonal, vagy ha ez nem áll rendelkezésre, egy másik 20 vezérlőközpont, vagy egy másik átjátszóállomás létesítése szükséges. Mivel egy további 20 vezérlőközpont vagy átjátszóállomás elhelyezését egy adott környezetre jellemző

HU 221 392 Bl jelerősség- és/vagy polarizációromlás meghatározza, a találmány szerinti elektromágneses hírközlési eljárás és berendezés különbözik a hagyományos cellarendszerű elosztó rendszertől. Ilyen hagyományos rendszerek, egy szabályos cellamintázatot használnak rögzített cellaterületekkel az előfizetési terület lefedésére.

A szükséges sugárzási jelleggörbétől függően a 20 vezérlőközpontnak több antennája is lehet. A találmány egy másik előnyös kiviteli alakja szerint egymástól független antennák helyezhetők el egymás megfelelő átfedésével a megfelelő adás és vétel céljára.

Amint a 2. ábrán látható, a 46 kombináló áramkör a 41 antennáról és a 42 adóról egyidejűleg tud jelet fogadni. Az 50 vezérlő előnyösen szervezi a vevő és 42 adó működését és a csatornákat megfelelően tudja elhelyezni és más szolgáltatásokat nyújtani. Mivel valamennyi tápláló elemnek véges jelelválasztása van, a 42 adótól jövő jel egy része a megfelelő jelkioltáshoz be van vezetve egy jel 48 elválasztó egységbe, így a vevő eredeti érzékenysége fenntartható. Járulékos jelelválasztás érhető el oly módon, hogy meghatározott csatornákat csak vételhez rendelünk, továbbá szűrőhálózatokat, valamint szinkrondetektorokat alkalmazunk. A 40 demodulátor és 44 modulátor széles spektrumú modulációs eljárásokhoz, vagy bármilyen más ismert modulációhoz alkalmas. A találmány egy előnyös kiviteli alakjánál a 22 előfizető és/vagy 24 előfizető nagy irányítottságú antennát használ. Egy olyan antennánál, amelynek az átmérője kisebb mint hozzávetőlegesen 30 cm, és mintegy 28 GHz frekvencián, megfelelő táplálással rendelkező reflektorral, vagy mikroszalagos elrendezéssel a -3 dB-es nyalábszélesség kisebb mint 5°. Egy ilyen antenna lényegében kiküszöböli a több útvonalas terjedés következtében létrejövő elhalkulásokat (fadinget). Ezen túlmenően, a 22 előfizetőtől a 20 vezérlőközpontba jövő visszairányú jel adható oly módon, hogy a 20 vezérlőközponttól a 22 előfizetőhöz adott jel sugárzása lecsökkenthető. Az előre-vissza irányú hullámterjedés reciprok természetéből következően, az eljárással biztosítható a jelek közötti azonos polarizációértelem, ami biztosítja a 20 vezérlőközpont felé a visszautat is abban az esetben, ha a 22 előfizetőnél elegendő teljesítmény áll rendelkezésre. Mivel a 22 előfizető antennája nagy irányítottságú, a nyereség következtében a 22 előfizetőtől a 20 vezérlőközpontba történő jelátvitelhez szükséges teljesítmény kisebb lehet mint 100 mW, ami félvezetős erősítőkkel biztosítható.

Ezen túlmenően, a 20 vezérlőközpont felé irányuló hírközlés létrehozásához a 20 vezérlőközpont a 22 előfizető felől érkező visszairányú jelet arra használhatja fel, hogy az adó teljesítményszintjét változtassa és ezáltal szükség esetén az elhalkulást kompenzálja. Egy többcsatornás jel modulációja és demodulációja frekvenciakövető tulajdonsággal rendelkező modulátorok és demodulátorok alkalmazásával érhető el.

A 3. ábrán egy, a találmány egy előnyös kiviteli alakja szerinti adó-vevő készüléknek vevőelőtét-egysége látható. A 41 antenna két, egymással szemben forgó hullámot vesz. A találmány egy előnyös kiviteli alakjánál a 41 antenna ortogonális módú táplálást kap. A két hullám komponensei rendre bekerülnek az első 56 csatornába és a második 58 csatornába. Egy helyi 64 oszcillátor és 60, 62 keverők az 56, 58 csatornák frekvenciáját lekeverik egy IF középfrekvenciára. Abban az esetben, ha az 56 és 58 csatornákban a jel egyenlő szintű, akkor a jelek körkörösen polarizált hullámokból származnak. Abban az esetben, ha elliptikusán polarizált hullámokat veszünk, akkor a jelek az egyes csatornákban megfelelnek a 41 antennatáplálásának, amely az ellipszis főtengelyéhez van igazítva és nagyobb szintű a főtengelyhez igazított táplálás jele, mint annak a csatornának a jele, amely megfelel a 41 antennának az ellipszis kistengelyéhez igazított táplálásával. Egy automatikus erősítésszabályozású 66 erősítő és egy automatikus erősítésszabályozású 68 erősítő 71, 70 diódákon keresztül egy 73 differenciaerősítővel van csatolva. Az automatikus erősítésszabályozású 66 és 68 erősítők egymással azonos működésűek és így hozzávetőlegesen kiegyenlítik az 56, 58 csatornák jeleinek a szintjét.

Az 56,58 csatornák előnyösen egy 84 határoló fokozaton és 86 határoló fokozaton keresztül egy 88 fázisdetektorhoz vannak csatolva. A 88 fázisdetektor egy 89 erősítőn keresztül a 90 motorhoz egy jelet bocsát ki, amely motor jele az első 56 csatornában és a második 58 csatornában lévő jelek közötti fáziskülönbség függvénye. A 90 motor lehet egy szervomotor, amely a 41 antennát a 88 fázisdetektor által kiadott jel függvényében vezérli. Az 56, 58 csatornák jelei közötti kvadratúra-összefüggés visszaállítható a forgó jelek ellipszisének nagy és kis tengelyei közötti 41 antenna ortogonális táplálási módjának forgatásával.

Mivel a két hullám egymással ellentétes értelemben forog, azokat az ortogonális módú antennában az egyes táplálások elnyelik. A forgó hullámok mindegyik komponense jelen van az 56 és 58 csatornában. A találmány egy előnyös kiviteli alakja szerinti vevőkészülék elválasztja az egyik forgó hullámot az 56,58 csatornák egyikétől és a másik forgó hullámot az 56, 58 csatornák másikától. Ennek megvalósítási példáját a következőkben ismertetjük.

A találmány egy előnyös kiviteli alakja szerint egy adott irányban forgó első hullám villamosvektorkomponensei C és jC-vel azonosítható, ahol j = + 90°. Ily módon a jC fázisvektor a C fázisvektorhoz képest 90°-kal siet. Az előbbi első hullámhoz képest ellentétes értelemben forgó második hullám villamosvektorkomponensei D és -jD-vei jelölhetők, ahol -j=-90°. így a -jD vektor fázisa a D vektor fázisához képest 90°-kal késik. Feltételezzük, hogy az első hullám C komponense és a második hullám D komponense az 56 csatornának megfelelően van elnyelve. Tételezzük fel továbbá, hogy az első hullám jC komponense és a második hullám -jD komponense az 58 csatornának megfelelően van elnyelve. Az 58 csatorna frekvenciáját egy IF középfrekvenciára lekeverjük, majd egy 58’ második csatorna szekunder útra osztjuk fel, amint az a

3. ábrán látható. A jC és -jD komponensekből álló jel első fele az 58’ második csatorna szekunder útba lép be és egy 75 fázistolón keresztül +90° fázistolást kap. A fázistolás után az 58’ második csatorna szekunder út

HU 221 392 Β1 komponensének fázisa a következő: jC<90° = -C, és -jD<90°=D. Miután a 75 fázistoló az 58’ második csatorna szekunder út jelének fázisát eltolta, az 58’ második csatorna szekunder útból jövő jelkomponens belép a 78 teljesítménykombináló egységbe, amely komponensek —C és D. A 78 teljesítménykombináló egység az 58’ második csatorna szekunder útból jövő C és D komponenseket kombinálja az 56 csatorna C és D komponenseivel. Az 56 csatornából jövő C komponens és az 58’ második csatorna szekunder útból jövő -C komponens egymást kioltja, és az 56 csatornában csak egy jel marad, amely a D forgó hullám jele.

Hasonló módon, a forgó hullám C komponense az 58 csatornába van leválasztva. Az 56 csatornából érkező C és D komponensek első fele az 56’ első csatorna szekunder útba kerül. Egy 76 fázistoló a C és D komponensek fázisát +90°-kal eltolja. Ennek megfelelően: C<90°=jC és D<90°=jD. Egy 80 teljesítménykombináló egység az 56’ első csatorna szekunder út jC és jD komponenseit kombinálja az 58 csatorna jC és -jD komponenseivel. Az 56’ első csatorna szekunder út jD komponensei kioltják az 58 csatorna -jD komponenseit, és így az 58 csatornában csak a C forgóhullám jele marad.

A 78, 80 teljesítménykombináló egységeket követően az 56, 58 csatornák szétválasztott jele független, amelyek a 20 vezérlő központ által meghatározott modulációs eljárásnak megfelelően demodulálhatók. A helyi 64 oszcillátor egy 82 szűrő és PLL áramkörrel szabályozható, ami szükség esetén szinkrondemodulációhoz is felhasználható.

A 4. ábrán a találmány egy előnyös kiviteli alakja szerinti adó-vevő készülék vevő részének vázlatos rajza látható. A 4. ábrán látható vevőkészüléknél egy sor 41 antenna közül egy 41 antennának a kiválasztására egy 100 diverziti vezérlést alkalmazunk. Egy 99 teljesítménykombináló az 56 csatorna és 58 csatorna jeleinek egy részét veszi. A 99 teljesítménykombinálóból jövő jel nagyságának a függvényében vagy az 56 csatorna jele és az 58 csatorna jele közötti fáziskülönbség függvényében a diverziti vezérlő kiválasztja azt a megfelelő 41 antennát, amely az elegendő jelszintet biztosítja.

Mivel az egyes 41 antennák táplálása és a forgó hullámok ellipszis tengelyei közötti összefüggés tetszőleges, az 56 csatorna jelei nem lehetnek kvadratúrában az 58 csatorna jeleivel. így a kvadratúravezérlés a találmány szerint visszaállítja az első 56 csatorna jelei és a második 58 csatorna jelei közötti kvadratúra-összefüggést. A találmány egy másik előnyös kiviteli alakja szerint, az 56 és 58 csatornák jelkomponensei egy 88 fázisdetektorba kerülnek. A 88 fázisdetektor kimenőjele egy 89 erősítőn keresztül egy elektronikus 104 fázistoló áramkörbe van vezetve. Az elektronikus 104 fázistoló áramkör visszaállítja az 56 csatorna jelei és az 58 csatorna jelei közötti kvadratúra-összefüggést. A találmány egy másik előnyös kiviteli alakja szerint, a kvadratúra-visszaállításhoz egy pár kvadratúravezérlő, mint például egy pár elektronikus fázistoló áramkör alkalmazható.

A 4. ábrán bemutatott vevőkészülékhez nincs szükség mozgó alkatrészre. Ez egy nagyon lényeges tényező. Egy ilyen megoldás megvalósítható monolitikus integrált áramkörökkel.

Az 56, 58 csatornák jeleinek szintjét a középffekvenciás 65, 67 erősítőkkel lehet növelni. A 3. ábrán láthatóan, a vevőkészülékben az automatikus erősítésszabályozású 66, 68 erősítőkkel az 56, 58 csatornák jeleinek a körkörös polarizációja visszaállítható. A forgó hullámok a 75, 76 fázistolókkal valamint a 78, 80 teljesítménykombináló egységekkel egymástól elválaszthatók. A 92, 94 teljesítményelosztók a jelek egy részét az 56, 58 csatornákban a helyi 64 oszcillátor szabályozásához a 82 szűrő és PLL áramkörhöz és a szinkrondemodulációhoz továbbíthatja.

A találmány szerinti eljárással létrehozott elektromágneses hullámokkal hírközlési eljárás és berendezés olyan jelvisszanyerő és -elválasztó áramköröket tartalmaz, amellyel létrehozott hírközlőrendszer hatásosan működik a milliméteres hullámhosszú frekvenciákon polarizációs diverziti üzemmódban városi környezetben. A találmány szerinti eljárással és berendezéssel olyan hírközlőrendszert hoztunk létre a milliméteres hullámhosszúságú sávban, amely nagyon gazdaságos.

A találmányt a fenti előnyös kiviteli példák kapcsán ismertettük, amelynek során sok részletet csupán a szemléltetés céljából mutattunk be, szakember számára azonban nyilvánvaló, hogy a találmány más kiviteli alakokban is megvalósítható és a fenti leírás egyes részei jelentősen megváltoztathatók anélkül, hogy a találmány alapgondolatát megkerülnénk.

Claims

SZABADALMI IGÉNYPONTOK

1. Eljárás elektromágneses hullámokkal történő hírközlésre, amelynek során egy első forgó hullámot kisugárzunk, az első forgó hullámot antennával (41) vesszük, amelynek során az első forgó hullám komponenseit egy első csatornába (56) és egy második csatornába (58) vezetjük, azzal jellemezve, hogy az első csatornát (56) egy első csatorna primer útra (56”) és egy első csatorna szekunder útra (56’) osztjuk fel, a második csatornát (58) egy második csatorna primer útra (58”) és egy második csatorna szekunder útra (58’) osztjuk fel, az első csatorna szekunder útjában (56’) egy első fázistolást hozunk létre, amelyet a második csatorna primer útjával (58”) kombinálunk, és a második csatorna szekunder útjában (58’) egy második fázistolást hozunk létre, amelyet az első csatorna primer útjával (56”) kombinálunk.
2. Eljárás elektromágneses hullámokkal történő hírközlésre, amelynek során egy első forgó hullámot és egy második forgó hullámot egyidejűleg kisugárzunk, amelynél a második forgó hullám az első forgó hullámhoz képest ellenkező irányban forog, az első forgó hullámot és a második forgó hullámot antennával (41) vesszük, és az első forgó hullám komponenseit (C; jC) valamint a második forgó hullám komponenseit (D; -jD) egy első csatornába (56) és egy második csatomá7

HU 221 392 Bl ba (58) vezetjük; azzal jellemezve, hogy az első forgó hullám és a második forgó hullám legalább egyikét elválasztjuk az első csatorna (56) és a második csatorna (58) legalább egyikétől, amelynél az első csatornát (56) egy első csatorna primer útra (56”) és egy első csatorna szekunder útra (56’) osztjuk fel, a második csatornát (58) egy második csatorna primer útra (58”) és egy második csatorna szekunder útra (58’) osztjuk fel, az első csatorna szekunder útjában (56’) egy első fázistolást hozunk létre, és a második csatorna primer útjával (58”) kombináljuk, és a második csatorna szekunder útjában (58’) második fázistolást hozunk létre, és az első csatorna primer útjával (56”) kombináljuk.
3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az első csatorna (56) első szintje és a második csatorna (58) második szintje közötti különbséget érzékeljük, és az első szintet és a második szintet kiegyenlítjük.
4. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az első csatorna (56) egy első frekvenciáját csökkentjük egy első csökkentett frekvenciára, és a második csatorna (58) egy második frekvenciáját csökkentjük egy második csökkentett frekvenciára.
5. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az első csökkentett frekvencia azonos a második csökkentett frekvenciával.
6. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az első fázist mintegy 90°-kal toljuk el, és/vagy a második fázist mintegy 90°-kal toljuk el.
7. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az első csatorna (56) első fázisa és a második csatorna (58) második fázisa közötti fáziskülönbséget kiszámítjuk, és ennek a fáziskülönbségnek a függvényében egy fáziskülönbségjelet állítunk elő.
8. A 7. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az antenna (41) betáplálást a fáziskülönbségjel függvényében állítjuk.
9. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az első csatorna (56) első fázisát és a második csatorna (58) második fázisát érzékeljük, majd az első fázis és a második fázis egyikét úgy állítjuk, hogy az első fázis és a második fázis között meghatározott fáziskülönbség jöjjön létre.
10. A 9. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a meghatározott fáziskülönbség mintegy 90°.
11. A 9. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az első fázis és a második fázis egyikét elektronikus fázistolóval állítjuk úgy, hogy az első fázis és a második fázis között meghatározott fáziskülönbség létrejöjjön.
12. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az első csatorna (56) első fázisa és a második csatorna (58) második fázisa közötti különbséget kiszámítjuk, és ennek a fáziskülönbségnek a függvényében több antennatáplálás közül legalább egyet kiválasztunk.
13. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az első csatorna (56) első szintje és a második csatorna (58) második szintje függvényében több antennatáplálás közül legalább egyet kiválasztunk.
14. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az első forgó hullámot és a második forgó hullámot egy interaktív adóállomásról kisugározzuk, majd az első forgó hullámot és a második forgó hullámot több interaktív vevőállomással vesszük.
15. A 14. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az interaktív vevőállomások legalább egyikével az első forgó hullám és a második forgó hullám legalább egyikének a függvényében egy első jelet sugárzunk az interaktív adóállomáshoz.
16. Berendezés elektromágneses hullámokkal történő hírközlésre, egy első forgó hullámot kisugárzó antennája (41) van, az első forgó hullámot vevő készüléke van, amelyben az első forgó hullám komponensei (C; jC) egy első csatornába (56), és egy második csatornába (58) kerülnek, azzal jellemezve, hogy az első csatorna (56) egy első csatorna primer útra (56”) és egy első csatorna szekunder útra (56’) van felosztva, a második csatorna (58) egy második csatorna primer útra (58”) és egy második csatorna szekunder útra (58’) van felosztva, az első forgó hullámot az első csatorna (56) és a második csatorna (58) legalább egyikétől elválasztó egysége (48) van, az első csatorna szekunder útja (56’) első fázisát eltoló első fázistoló eszköze (76) és a második csatorna primer útjával (58”) való kombinálására első teljesítménykombináló egysége (80) van, a második csatorna szekunder útja (58’) második fázisát eltoló második fázistolója (75) és az első csatorna primer útjával (56”) való kombinálására második teljesítmény kombináló egysége (78) van.
17. Berendezés elektromágneses hullámokkal történő hírközlésre, egy első forgó hullámot és egy második forgó hullámot egyidejűleg kisugárzó antennája (41) van, amelynél a második forgó hullám az első forgó hullámhoz képest ellenkező irányban forog; az első forgó hullámot és a második forgó hullámot vevő antennája (41) van, amelyben az első forgó hullám komponensei (C; jC) valamint a második forgó hullám komponensei (D; -jD) rendre egy első csatornába (56) és egy második csatornába (58) vannak vezetve, azzal jellemezve, hogy az első csatorna (56) egy első csatorna primer útra (56”) és egy első csatorna szekunder útra (56’) van felosztva, a második csatorna (58) egy második csatorna primer útra (58”) és egy második csatorna szekunder útra (58’) van felosztva, az első forgó hullám és a második forgó hullám legalább egyikét az első csatorna (56) és a második csatorna (58) legalább egyikétől elválasztó egysége (48) van, az első csatorna szekunder útja (56’) első fázisát eltoló első fázistoló eszköze (76) és a második csatorna primer útjával (58”) való kombinálására első teljesítménykombináló egysége (80) van, a második csatorna szekunder útja (58’) második fázisát eltoló második fázistolója (75) és az első csatorna primer útjával (56”) való kombinálására második teljesítménykombináló egysége (78) van.
18. A 16. vagy 17. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy az első csatorna (56) első szintje

HU 221 392 Β1 és a második csatorna (58) második szintje közötti különbséget érzékelő, és az első szintet valamint a második szintet kiegyenlítő eszköze (73) van.
19. A 16-18. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy az első csatorna (56) első fázisa és a második csatorna (58) második fázisa közötti különbséget kiszámító, és ennek a fáziskülönbségnek a függvényében egy fáziskülönbségjelet előállító eszköze van.
20. A 19. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy az antenna táplálását a fáziskülönbségi jel függvényében állító eszköze van.
21. A 16-20. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy az első csatorna (56) első fázisát és a második csatorna (58) második fázisát érzékelő, majd az első fázis és a második fázis egyikét beállító első, illetve második eszköze van az első fázis és a második fázis között meghatározott fáziskülönbség létrehozására.
22. A 16-21. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy az első csatorna (56) első fázisa és a második csatorna (58) második fázisa közötti különbséget kiszámító, és ennek a fáziskülönbségnek a függvényében több antennatáplálás közül legalább egyet kiválasztó eszköze van.
23. A 16-22. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy az első csatorna (56) első szintje és a második csatorna (58) második szintje függvényében több antennatáplálás közül legalább egyet kiválasztó eszköze van.