NO149191B - Koplingsanordning for innbyrdes avkoplet tilslutning av flere sendere - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en koplingsanordning for innbyrdes avkoplet tilslutning av flere sendere med forskjellig sendefrekvens til et antennesystem ved hjelp av 3 dB-koplere hver med to innganger og to utganger.

Radiotelefonnett som skal forsyne et tett befolket område, f.eks. en storby, med svært mange mobiltelefonabonnent-er ved hjelp av radio, trenger tilsvarende mange radiokommuni-kasjonskanaler. Bare på den måte kan det oppnås friksjonsfri radiokommunikasjon med kort ventetid ved oppbygning av en radiokommunikasjons forbindelse mellom en abonnent som er tilsluttet telefonnettet og en mobiltelefonabonnent og omvendt..

Et stort antall kommunikasjonskanaler betinger imidlertid også anvendelse av tilsvarende mange radiosendere og mottagere fordi hver kanal krever en egen radiosender og radiomottager.

Hvis det for hver radiosender anvendes en egen senderantenne, så bereder tilslutningen av en sender til en senderantenne ingen vanskeligheter. Tilslutningsdempningen er også liten og det kan anvendes en sender med liten ytelse. I dette tilfelle med mange radiosendere er det imidlertid nød-vendig med tilsvarende antall senderantenner. I tett befolkede områder og derfor med begrenset plass er det imidlertid meget vanskelig hvis ikke umulig å anordne flere senderantenner på liten plass, for at det i hele senderområdet skal oppnås noen-lunde jevn feltstyrkefordeling og for det andre at sender-antennene ikke skal påvirke hverandre innbyrdes slik at det opptrer tilbakevirkning på de tilsluttede radiosendere, hvilket f.eks. kan føres til intermodulasjon i sluttrinnene.

Hvis man for å redusere antallet senderantenner kopler flere sendere til en felles, tilsvarende bredbåndet sendeantenne, så må tilslutningen skje over avkoplinsledd for å hindre tilbakevirkninger på sluttrinnene. Hvis frekvensav-standen mellom de enkelte sendefrekvenser er tilstrekkelig stor, kan det som avkoplingsledd anvendes frekvensfiltre som f.eks. beskrevet i tysk patentskrift nr. 711.668 og 1.233.513, som . bare gir liten, passeringsdempning. Ytelsen av radiosenderne kan da også være forholdsvis små. Ligger imidlertid sende-frekvensen tett, så er en avkopling ved hjelp av frekvens-filteret ikke lenger mulig. I (disse tilfeller er det for tilslutning av flere radiosendere :til en felles senderantenne nødvendig med såkalte 3 dB-koplere, som f.eks. beskrevet i fransk patentskrift nr. 1.455-1^39- Disse har imidlertid igjen den ulempe at de har en koplingsdempning på 3 dB, slik at bare ca. l/U av senderytelsen når antennen. Por i sendeområdet å oppnå samme feltstyrke som ved direkte tilkopling av fire radiosendere til fire enkeltantenner, må det derfor anvendes sendere med en ytelse som er fire ganger større.

I US-patent nr. 3.740.756 er beskrevet et koplings-system som er satt sammen av to hybridkretser og 4 antenner.

En hybridkrets består av fire 3 dB-koplere, som er forbundet med hverandre på følgende måte: en utgang til den første og -en utgang til de andre 3 dB-koplerne er forbundet henholdsvis med en inngang til de tredje og fjerde 3 dB-koplerne. To slike hybridkretser er koplet i serie slik at de fire utgangene til den ene hybridkretsen er forbundet med de fire inngangene til den andre hybridkretsen. De fire utgangene til den andre hybridkretsen er forbundet -med 'fire antenner, mens det er på-trykt på de fire inngangene til den ene hybridkretsen fire inngangssignaler.

Hver av disse fire inngangssignalene kan bli koplet på hvilken som helst av de fire antennene. Likeledes er det mulig å kople et inngangssignal fra en antenne på en annen. Hvert inngangssignal blir nå strålet ut fra en eneste antenne

i en retning.

Fra US-patent nr. 3-714.661 er kjent en krets ved hvilken en eneste antenne stråler ut signalet fra åtte sendere. Por dette er det anordnet syv 3 dB-koplere. Den første utgangen til de første 3 dB-koplerne er forbundet med den ene inngangen til en femte 3 dB-kopler, hvis andre inngang er forbundet med den første utgangen til den andre 3 dB-kopleren. Likeledes er den første utgangen til den tredje 3 dB-kopleren forbundet med den ene inngangen til den sjette 3 dB-kopleren, hvis andre inngang er forbundet med den første utgangen til en fjerde 3 dB-kopler. Den første utgangen tilden femte 3 dB-kopleren er forbundet med den ene inngangen og den første utgangen til den sjette 3 dB-kopleren er forbundet med den andre inn-

gangen tilden syvende 3 dB-kopleren. Ved første utgangen til den syvende 3 dB-kopleren er antennen tilsluttet. Hver av de syv 3 dB-koplerne er avsluttet ved deres andre utgang med en belastningsmotstand. Ved disse syv belastningsmot-

standene blir henholdsvis en del av den ved inngangene til-

førte energi omformet til varme. Derfor blir ikke den totale fra senderen leverte energi utstrålt over antennen, men en stor del av denne går tapt i belastningsmotstanden som varme.

Hensikten med oppfinnelsen er derfor å tilveiebringe

en koplingsanordnihg for innbyrdes avkoplet tilslutning av flere radiosendere med forskjellig sendefrekvens til et felles antennesystem ved hjelp av 3 dB-koplere med to innganger og to utganger, og dette muliggjør at hele senderytelsen tilnærmet usvekket kan overføres til antennesystemet. Et ytterligere for-mål med oppfinnelsen er å tilveiebringe en koplingsanordning som er slik utformet at den er enkel i oppbygning og bare krever liten plass.

Dette oppnås ifølge oppfinnelsen ved at fire 3 dB-koplere er innrettet for tilslutning av fire sendere til hver sin av fire like enkeltantenner med retningsvirkning i et bestående antennesystem, idet inngangene i to kopiere er for-

bundet med hver sin sender og utgangene i to andre kopiere er forbundet med hver sin antenne, mens de andre inn- og utganger i koplerne er forbundet med hverandre til en ring, slik at en utgang i en kopler er forbundet med inngangen i den tilgrens-ende kopler, og en med senderne forbundet kopler følger etter en med antenneforbundet kopler.

Ytterligere trekk ved oppfinnelsen vil fremgå av

kravene 2-5.

Et utførelseseksempel på en koplingsanordning ifølge oppfinnelsen skal nedenfor beskrives nærmere under henvisning

til tegningen.

Fig. 1 viser et blokkskjema for en koplingsanordning ifølge oppfinnelsen. Fig. 2 viser skjematisk anordningen av antennene på fig. 1.

På fig. 1 er det vist fire 3 dB-koplere Kl til K4 som hver med en inngang 1 og en diagonalt overfor liggende utgang 2 er koplet i serie etter hverandre slik at det dannes en ring eller andre brokopling. Antennesystemet som de fire sendere Sl til S4 som er avstemt til hver sin sendefrekvens,

er tilsluttet, består ifølge oppfinnelsen av fire enkeltantenner Al til A4 . De fire enkeltantenner såvel som de fire sendere

Sl til S4 er parvis forbundet med en andre inngang 3 resp. andre utgang 4 i 3 dB-koplerne. Tilslutningen er slik at hver to sendere Sl, S2j S.3, S4 resp.- hver to enkeltantenner Al, A2; A3,

A4 er forbundet med inngangen 3 og utgangen 4 i de nestfølgende 3 dB-koplere Kl og K3 resp. K2 og K4.

Koplingsanordningen ifølge oppfinnelsen med fire

3 dB-koplere skilJLer seg således fra den kjente kopling ifølge tysk patentskrift nr. 1.219.199 ved at det ikke er anordnet noen belastningsmotstand. Derimot har alle kjente koplings-anordninger med 3 dB-koplere for tilbakevirkningsfri sammen-kopling av to sendere og en antenne, en belastningsmotstand som danner en tapsmotstand.

Dette har til følge at den fra senderen til antennen overførte sendeytelse dempes med ca. 6 dB. Ved koplingsanordningen ifølge oppfinnelsen erstattes imidlertid disse be-lastningsmotstander med en sender resp. en antenne. Senderytelsen blir derfor tilnærmet udempet overført til antennesystemet. Dette betyr at for å oppnå samme utstrålte antenne-ytelse slik som ved de tidligere kjente 3 dB-koplere, behøver hver sender Sl til S4 bare avgi 1/4 av den energi som er nød-vendig for de kjente anordninger.

Ved en videre utforming av koplingsanordningen ifølge oppfinnelsen er de fire brogrener i de fire 3 dB-koplere Kl til K4 bygget opp med tre ledninger med en lengde X/4 og

en ledning med lengde 3^/4. Fortrinnsvis anvendes som ledninger koaksialkabler som gir meget liten dempning for de overførte frekvenser.

Inngangs- resp. utgangsmotstandene for enkeltan-tennene Al til Ak og senderne Sl til Sk er innbyrdes like og tilpasset bølgemotstanden for 3 dB-koplerne Kl til Kk.

Som enkeltantenner Al til A4 er anordnet retningsantenner særlig X/2 dipoler med 90° vinkelreflektorer og vertikal polarisasjon. Hver av disse retningsantenner har således innenfor en sektor på ca. 90° en kølleformet strålings-karakteristikk som i strålingsretninger +_ 45° i forhold til hovedstråleretningen er 3 dB mindre. Retningsantennene Al til A4 er anordnet slik at strålingsretningene for to retningsantenner Al og A3 resp. A2 og A4 er motsatt hverandre og videre at hovedstråleretningen for de to antennegrupper Al og A3 resp. A2 og A 4 står vinkelrett på hverandre.

Denne anordning av retningsantennene gir for fire sendere Sl til S4 følgende relative faser til retningsantennene Al til A4.

I sentrene for skjæringsområdene for to retningsantenner Al og A2 resp. A3 og A4 kan det således opptre strå-lingsminima og dermed feltstyrkeminima. Dette unngås hvis ifølge oppfinnelsen to av antennene f.eks. A2 og A4 tilsluttes 3 dB-koplerne K2 resp. K4 via et løpetidsledd L med en led-ningslengde som er X/4 større enn for de to andre retningsantenner Al og A3.

For de fire retningsantenner Al til A4 får man da følgende innbyrdes faser:

I overlappingsområdene for retningsantennene Al til A4 opptrer dermed ~V~2 større feltstyrke enn for det samme sted for en retningsantenne. De fire retningsantenner frem-bringer da et tilnærmet sirkelformet samlet retningsdiagram.

En særlig gunstig plassbesparende og oversiktlig oppbygning av koplingsanordningen oppnås hvis de fire som vinkelreflektorantenner utformede retningsantenner Al til A4 er sammenbygget med fire 3 dB-koplere Kl til K4 til en konstruksjonsenhet som vist på fig. 2. De fire 3 dB-koplere Kl til K4 er fortrinnsvis anordnet mellom de innbyrdes i rett vinkel an-ordnede fire retningsantenner Al til Ah. De tilhørende fire sendere Sl til S4 kan være anordnet i avstand fra denne konstruksjonsenhet på et gunstig sted og tilsluttet 3 dB-koplerne via forbindelseskabler.

Claims (4)

1. Koplingsanordning for innbyrdes avkoplet tilslutning av flere sendere med forskjellig sendefrekvens til et antennesystem ved hjelp av 3 dB-koplere hver med to innganger og to utganger, karakterisert "ved at fire 3 dB-koplere (K1-K4) er innrettet for tilslutning av fire sendere (S1-S4) til hver sin av fire like enkeltantenner (A1-A4) med retningsvirkning i et bestående antennesystem, idet inngangene i to kopiere (K1,K3) er forbundet med hver sin sender (S1,S2 og S3,S4) og utgangene i to andre kopiere (K2,K4) er forbundet med hver sin antenne (A1,A2 og A3,A4), mens de andre inn- og utganger i koplerne er forbundet med hverandre til en ring, slik at en utgang i én kopler er forbundet- med en inngang i den til-grensende kopler, og en med senderne forbundet kopler følger etter en med antennene forbundet kopler (fig. 1).

2. Koplingsanordning ifølge krav 1, karakterisert ved at det som enkeltantenner (A1-A4) med retningsvirkning anvendes vertikalt polariserte vinkelreflektorantenner med kølleformet retningsdiagraro som er oppstillet slik at retningsdiagrammet for to og-to vinkelreflektorantenner er motsatt hverandre og vinkelrett på retningsdiagrammet for de to andre vinkelreflektorantenner.

3> Koplingsanordning ifølge krav 2, karakterisert ved at åpningsvinkelen for retningsdiagrammet for hver vinkelreflektorantenne (A1-A4) er 90°.

4. Koplingsanordning ifølge krav 2, karakterisert "ved at åpningsvinkelen for retningsdiagrammet for hver vinkelreflektorantenne (A1-A4) er større enn 90° og slik valgt at strålingsintensiteten i retningsdiagrammet ved + 45° avvikelse fra hoved- eller symmetriaksen er tilnærmet 3 dB mindre enn ved hovedaksen.

5- Koplingsanordning ifølge krav 4, karakterisert ved at for oppnåelse av tilnærmet sirkelformet retningsdiagram for de fire vinkelreflektorantenner (A1-A4), mellom to vinkelreflektorantenner med motsatt strålingsretning, det i inngangen resp. utgangen til den med disse vinkelreflektorantenner tilsluttes 3 dB-kopler er koplet inn et X/4 løpe-tidsledd.