HUT73121A - Mobile radio aerial installation - Google Patents

Description

Antennarendszer mobil rádiótelefonhoz

A találmány tárgya antennarendszer mobil rádiótelefonhoz. Az ilyen antennarendszereket mobil rádiótelefon-előfizetőket kiszolgáló távközlési rendszer adó-vevő bázisállomásaiban használják. A rendszer tartalmaz legalább két adócsatornát és az ezekhez hozzárendelt vevőcsatornákat, valamint legalább két antennát. Az adó-vevő bázisállomások adója és vevője elválasztott frekvenciasávban dolgozik. Az antennák redundáns vételhez vannak kialakítva. A rendszer egy másik kiviteli alakja legalább egy adócsatornát és az ehhez hozzárendelt vevőcsatornát, valamint legalább két antennát tartalmaz. Az adó-vevő bázisállomások adója és vevője elválasztott frekvenciasávban dolgozik. Az antennák redundáns vételhez vannak kialakítva.

Az ilyen antennarendszerek mobil rádiótelefonos távközlési rendszerekben váltak ismertté. Az egyik ilyen ismert antennarendszer háromantennás megoldáson alapszik (lásd az 1. ábrát). Ebben a rendszerben az egyik antennát kizárólag adóantennaként használják úgy, hogy a leadandó csatornákat frekvenciaváltókkal vagy csatoló hálózatokkal összefoglalják és az adóantennára táplálják. A két másik antennát csak vételre használják úgy, hogy mindegyik antenna minden csatornát vesz, és az antennák úgy vannak elhelyezve, hogy az antennák vétele független, és így a kívánt redundancia biztosítva van (többutas [diversity] vétel).

Egy másik ismert antennarendszer csak két antennát tartalmaz (lásd a 2. ábrát). Az egyik antenna kombinált adó-vevő antennaként, a másik antenna az üzemeltetett csatornák redundáns vételéhez kizárólag vevőantennaként szolgál. A kombinált antenna adó- és vevőjeleit megfelelő frekvenciaváltó választja szét. Az adócsatornákat ennél a megoldásnál is frekvenciaszűrőkből vagy csatolókból álló kombinációs hálózatokkal kell kombinálni, mielőtt az antennára vezetik őket.

Az ehhez szükség kombinációs hálózatoknak van néhány komoly hátrányuk. A szűrőkön alapuló kombinációs hálózatok csak minimális csatornatávolságot, például a csatornaraszter háromszorosát engedik meg (600 kHz-ről 200 kHz-re). Emellett ezeknek a szűrőknek a dielektromosan nagy jóságú rezonátorok alkalmazása ellenére is jelentős csillapításuk van. Ez a csillapítás 1850 MHz-en például a 2,5 dB értéket is elérheti. Ezek a szűrők rendszerint rögzített csatornafrekvenciára vannak hangolva, és csak egy csatlakoztatott mechanikai hajtással hangolhatóak át más csatornafrekvenciákra. Ez az eljárás tehát nem teszi lehetővé a csatornafrekvenciák gyors változtatását, amit a korszerű rendszerekben gyakran megkívánnak. Szűrőket tartalmazó csatornakombinációs hálózat a 3. ábrán látható. Itt látható, hogy ez a rendszer az ellenőrzéssel és a hangolásvezérléssel együtt milyen nagy és bonyolult.

A hibrideken alapuló kombinációs hálózatok ezzel szemben nagyon kompaktak, szűk csatornatávolságot engednek meg, és a csatornafrekvenciák gyors változtatását is lehetővé teszik a rendszerben, mivel a hangolás elmarad. Mindenesetre az ilyen kombinációs hálózatoknak rendszerfüggőén nagy az átmenő ···· · • · ·· ··· ··· • · · ···· · ···· «·· ·· · · ·

- 3 csillapításuk: a 4. ábra szerinti, 3dB-es csatolókat tartalmazó, négycsatornás kombinációs hálózatban a veszteségteljesítmény mindegyik csatornában több, mint 6 dB.

Az ismert antennarendszerek további hátránya az, hogyha több adójelet egy adóantennára táplálnak rá, akkor intermodulációs termékek keletkeznek, amelyek a rendszer funkcióját negatívan befolyásolhatják. Ekkor a betáplált adócsatornák számával exponenciálisan növekszik annak valószínűsége, hogy ezek az intermodulációs termékek a vevőcsatornák frekvenciasávjaira kerülnek. Ezenkívül az adócsatornák számával a zavarteljesítmény is nagyon erősen növekszik. Ez különösen hátrányosan jelentkezik a kétcsatornás megoldásban (2. ábra), mivel a jelek itt leválasztás nélkül kerülnek a vevőerősítőre, míg az 1. ábra szerinti háromantennás megoldásban kb. 30 dB antennacsatolásmentesítést figyelembe lehet venni. Ezért sok alkalmazási esetben előnyben részesítik a költségesebb háromantennás megoldást.

A 35 08 285 számú német szabadalmi leírásból ismeretes egy mobil rádiótelefonhálózathoz szolgáló rádióközvetítő rendszer. Ebben a rendszerben antennaelrendezésként páros számú, adóvevőegységekkel ellátott körsugárzót alkalmaznak, amelyek egy kör kerületén egyenletesen vannak elosztva. Az adó-vevőegységek vevői diversity-vevőkként vannak kialakítva, amelyekhez egy érkező jel két úton való vételére vevőantennaként az antennaelrendezés kétkét körsugárzója szolgál, és az antennaelrendezés mindegyik körsugárzójának közösen azonos számú adó áll a rendelkezésére.

A 31 45 992 számú német közzétételi irat nagy kapacitású mobil rádiótelefon-rendszert ír le, amelyben a helyhez kötött ·· · * · · · ·· ··♦ ··· • · ····· · ···· ··· ·· · · · digitális állomás számos antennaelemet tartalmaz, amelyek mind vevőirányban, mind adóirányban térbeli diversity-vel működnek.

A két mobil rádiótelefon-rendszer közös vonása, hogy időmultiplex üzemmódban dolgoznak, és kapcsolóval kapcsolnak át a váltakozó adó- vagy vevőüzemre.

Találmányunk célja olyan, a bevezetésben leírt jellegű antennarendszer kialakítása, amely több csatorna működésekor is elkerüli azt, hogy intermodulációs termékek a rendszert negatív módon befolyásolják, és amelynek nagy a csatornarugalmassága és kicsi az átmenő csillapítása. Emellett az antennarendszernek lehetőleg kevéssé költségesnek kell lennie.

Ezt a feladatot a találmány értelmében úgy oldjuk meg, hogy mindegyik antenna legalább egy csatorna számára adóantennaként . van kihasználva; hogy az adóüzem redundancia nélkül úgy folyik, hogy mindegyik antennát más adócsatorna táplálja; és hogy legalább egy antenna annak a csatornának a redundáns vételére van kialakítva, amely adócsatornaként egy másik antennára van táplálva.

A találmány egyik előnyös kiviteli alakjában mindegyik antenna legalább egy csatorna számára adóantennaként van kihasználva. Legalább egy csatornában az adóüzem is redundanciával folyik, és legalább egy antenna annak a csatornának a redundáns vételére van berendezve, amely adócsatornaként egy másik antennáról ad.

Legalább egy antenna előnyös módon egy csatorna vételére van kialakítva, amelyet ez az antenna ad.

A háromantennás antennarendszerben mindegyik antenna előnyös módon a más antennák által adott csatornák vételéhez van • ·· · ···· · ·· · · · · · • · « · · <·· • · « ·«·· · ···· ··· ·· · · *

- 5 kialakítva .

A kétcsatornás adó-vevő bázisállomások antennarendszerében mindegyik antenna előnyös módon egy adócsatornával van táplálva és mindkét csatorna vételére van kialakítva.

A négycsatornás, kétantennás adó-vevő bázisállomások antennarendszerében mindegyik antenna előnyös módon két adócsatornával van táplálva és mind a négy csatorna vételére van kialakítva.

A kétantennás, három adócsatornás antennarendszerben előnyös módon az egyik antenna két adócsatornával, a másik antenna egy adócsatornával van táplálva, amely utóbbi rádió-műsorszóró funkciókra alkalmazható.

Az antennánként egynél több adócsatornával működő antennarendszerben az adócsatornákat előnyös módon csatoló alapú kombinációs hálózatok foglalják össze.

Az adó- és vevőjeleket előnyös módon frekvenciaváltók választják szét.

A találmány szerinti antennarendszer lehetővé teszi több csatorna üzemét, és nagy csatornarugalmasság, valamint kis átmenő csillapítások jellemzik. Az átmenő csillapítások minden esetben kisebbek az ismert rendszerek átmenő csillapításainál. További jelentős előny, hogy a találmány szerinti antennarendszerben az intermodulációs termékek által gyakorolt negatív hatás nemcsak csökken, hanem gyakorlatilag nem is fordul elő.

Ez nemcsak a D mobil rádiótelefonhálózatban (DMCS 900) történő alkalmazáskor, hanem a tervezett E-hálózatban is jelentkezik. A D-hálózatban a vételi tartomány 890 és 915 MHz között, az adási tartomány 935 és 960 MHz között van. így 25 MHz sávszélesség és 20 MHz távolság esetén még 5 MHz van veszélyeztetve.

Az E-hálózatban a vételi tartomány 1710 és 1785 MHz között, az adási tartomány 1805 és 1880 MHz között van. így itt viszont 75 MHz sávszélesség és 20 MHz távolság esetén 55 MHz van veszélyeztetve. A hagyományos antennarendszerekben különösen kritikusak a három hordozóból keletkező intermodulációs termékek, mivel ezekben nagyobb az energiarészarány.

A találmány szerinti antennarendszer előnye, hogy ezek az intermodulációs termékek teljesen elkerülhetőek, és hogy a rendszer negatív befolyásolása más kéthordozós termékekkel gyakorlatilag az E-hálőzatban is ki van zárva.

Találmányunkat annak példaképpeni kiviteli alakjai kapcsán ismertetjük részletesebben ábráink segítségével, amelyek közül az

5a. ábra egy kétantennás antennarendszer, az

5b. ábra egy négycsatornás antennarendszer.

Az 5a. ábra szerinti antennarendszer két antennából áll, amelyek egy-egy frekvenciaváltóval vannak összekötve. A frekvenciaváltó szétválasztja az adó- és vevőjeleket. A két antennára rávezetünk egy KI, illetőleg egy K2 adócsatornát, míg mindegyik antennáról mindkét csatorna jeleit vesszük. Ennél a megoldásnál tehát elmarad a veszteséggel terhelt kombinációs hálózat a két adócsatorna számára. Ez mintegy 3 dB nyereséget eredményez. Ezenkívül egyáltalán nem keletkezhetnék intermodulációs termékek.

Kettőnél több csatorna üzemeltetése esetén az adócsatornákat el lehet osztani a két antennára. Az 5b. ábrán négycsatornás elrendezés látható, amelyben két-két adócsatorna van egy antennára kapcsolva. Ebben az esetben a két adócsatornát, amelyek egy antennához vannak hozzárendelve, egy 3 dB-es csatolóval kombináljuk, hogy ezután az adás-vétel frekvenciaváltóra vezessük. A csatornák kombinálása következtében ugyan az átmenő csillapítás 3 dB-lel növekszik, de még mindig 3 dB-lel kisebb, mint a csatolós kombinációs hálózatokat tartalmazó hagyományos megoldásokban, amelyek ugyancsak lehetővé teszik a teljes csatornarugalmasságot.

Az 5b. ábra szerinti megoldásban intermodulációs termékek is felléphetnek, mivel két teljesítményadót egy antennával üzemeltetünk. Az állomás negatív befolyásolása azonban nagyon egyszerűen elkerülhető azzal, hogy az adócsatornákat alkalmas módon rendeljük hozzá a két antennához. Ezenkívül a lehetséges intermodulációs termékek száma két adó esetében jóval kisebb, mint a hagyományos antennarendszerekben négy adó esetén. Két adócsatorna alkalmas hozzárendelése ezzel szemben jóval egyszerűbben tervezhető, mint négy adócsatorna ilyen hozzárendelése egy antennához.

Ugyanúgy, mint az 5a. ábra szerinti kétcsatornás kiviteli alakban, a két antenna mindig mind a négy csatornát veszi, és ezzel biztosítja az állomás redundáns vételét.

A találmány szerinti antennarendszer érdekes változata három antennát tartalmaz, amelyeket egy-egy adócsatorna táplál, és amelyek veszik a két másik csatornát. Ekkor az összes adócsatorna maximális teljesítménnyel dolgozik, elmaradnak a fokozott átmenő csillapítású, drága kombinációs hálózatok, és ha mindegyik antenna mindhárom csatornát veszi, akkor kétszer akkora lesz a redundancia.

• ·

- 8 A találmány szerinti háromantennás, illetőleg többantennás antennarendszer akkor is alkalmazható, ha négynél több csatornát kell üzemeltetni. Ekkor mindegyik antennára két adócsatorna is dolgozhat. A háromantennás, hatcsatornás rendszernek így az az előnye, hogy az adócsatornák áteresztési csillapítása 6 dB-lel is kisebb, továbbá az, hogy az intermodulációs termékek elmaradnak, míg hat adócsatornának az 1. ábra szerint egy adóantennára történő kombinálásakor erős negatív befolyást gyakorolnak az elkerülhetetlen intermodulációs termékek.

Claims (9)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Antennarendszer mobil rádiótelefonhoz, amely antennarendszert mobil rádiótelefon-előfizetőket kiszolgáló távközlési rendszer adó-vevő bázisállomásaiban használják, és tartalmaz legalább két adőcsatornát és az ezekhez hozzárendelt vevőcsatornákat, valamint legalább két antennát; az adó-vevő bázisállomások adói és vevői elválasztott frekvenciasávban dolgoznak, és az antennák redundáns vételhez vannak kialakítva, azzal jellemezve, hogy mindegyik antenna legalább egy csatorna számára adóantennaként van kihasználva; hogy az adóüzem redundancia nélkül úgy folyik, hogy mindegyik antennát más adócsatorna táplálja; és hogy legalább egy antenna annak a csatornának a redundáns vételére van kialakítva, amely adócsatornaként egy másik antennára van táplálva.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti antennarendszer, azzal jellemezve, hogy legalább egy antenna egy csatorna vételére van kialakítva, amelyet ez az antenna ad.
3. 3. Az 1. igénypont szerinti antennarendszer három antennával, azzal jellemezve, hogy mindegyik antenna a más antennák által adott csatornák vételéhez van kialakítva.
4. 4. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti antennarendszer kétcsatornás adó-vevő bázisállomásokhoz két antennával, azzal jellemezve, hogy mindegyik antenna egy adócsatornával van táplálva és mindkét csatorna vételére van kialakítva.
5. 5. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti antennarendszer négycsatornás, kétantennás adó-vevő bázisállomásokhoz, azzal jellemezve, hogy mindegyik antenna két adócsatornával van táplálva és mind a négy csatorna vételére van kialakítva.
6. 6. Antennarendszer mobil rádiótelefon-előfizetőket kiszolgáló távközlési rendszer adó-vevő bázisállomásaihoz legalább egy adócsatornával és az ehhez hozzárendelt vevőcsatornával, valamint legalább két antennával; az adó-vevő bázisállomások adója és vevője elválasztott frekvenciasávban dolgozik, és az antennák redundáns vételhez vannak kialakítva, azzal jellemezve, hogy mindegyik antenna legalább egy csatorna számára adóantennaként van kihasználva; hogy legalább egy csatornában az adóüzem is redundanciával folyik; és hogy legalább egy antenna annak a csatornának a redundáns vételére van kialakítva, amely adócsatornaként egy másik antennáról ad.
7. 7. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti antennarendszer két antennával és három adócsatornával, azzal jellemezve, hogy az egyik antenna két adócsatornával, a másik antenna egy adócsatornával van táplálva, amely utóbbi rádió-műsorszoró funkciókra alkalmazható.
8. 8. Az 1-3. igénypontok bármelyike vagy a 6. igénypont szerinti antennarendszer antennánként egynél több adócsatornával, azzal jellemezve, hogy az adócsatornákat csatoló alapú kombinációs hálózatok foglalják össze.
9. 9. Az 1-8. igénypontok bármelyike szerinti, azzal jellemezve, hogy az adó- és vevőjeleket frekvenciaváltók választják szét.