NO175510B - Signalnivåforsterker for höyfrekvenssignaler - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse gjelder en signalnivåforsterker for høyfrekvenssignaler, som er innrettet for å motta, forsterke og gjenutstråle et høyfrekvent radiosignal ved den samme frekvens som frekvensen av det mottatte signal.

En signalnivåforstreker av denne art anvendes særlig for gjenutsendelse av et mottatt høyfrekvent radiosignal til et "dødt område" i et småcellet mobilradiokommunikasjonssystem (f.eks. et celleoppdelt mobiltelefonsystem), dvs. til et område innenfor en celle hvor det foreligger et vesentlig fall i styrken av signalet utsendt fra cellens basisstasjon, for således å utvide basisstasjonens "betjeningsområde". Med uttrykket "betjeningsområde" menes her det område som effektivt betjenes av en basisstasjon, dvs. basisstasjonens dekningsområde.

Eksempler på tidligere kjent utstyr av denne art er beskrevet

i " Paper Collection Vol. 37 of the Study Publication Association of the Electric Communication Institute" (Nippon Telegraph & Telephone Public Corporation).

Det skal nå henvises til fig. 1 som viser en sådan kjent signalnivåforsterker for høyfrekvenssignaler, og som omfatter en mottageranterme 1, en senderantenne 2, en kombinert båndpassfilter/forforsterker-enhet 23, en ned-omformer 24, en kombinert mellomfrekvensfilter/forsterker-enhet 25, en opp-omformer 26 , en kombinert effektforsterker/båndpassfilter-enhet 27, en ytterst stabil krystalloscillator 28, og en stasjonsorientert signalgenerator 29.

Virkemåten for denne kjente signalnivåforsterker er slik at høyfrekvenssignaler som mottas av mottagerantennen 1 forsterkes selektivt av båndpassfilter/forforsterker-enheten 23 og overføres til ned-omformeren 24 hvor mottagersignalene kombineres med signaler tilført fra den stasjonsorienterte signalgenerator 2 9 og derved omdannes til mellomfrekvenssignaler. De således omdannede signaler forsterkes ytterligere selektivt av mellomfrekvensfilter/forsterker-enheten 2 5 og tilføres opp-omformeren 26 hvor mellomfrekvenssignalene kombineres med signaler tilført fra den stasjonsorienterte signalgenerator 29 således at de omformes til høyfrekvens-signaler, som så forsterkes selektivt av effektforsterker/- båndpassfilter-enheten 27 for å sendes ut fra senderantennen 2. Den stasjonsorienterte signalgenerator 29 styres av den ytterst stabile krystalloscillator 28. De mottatte signaler og de utsendte signaler kan holdes på samme frekvens ved å tilføre signaler av samme frekvens til ned-omformeren 24 og opp-omformeren 26.

Med en konvensjonell signalnivåforsterker konstruert på denne måte kan følgelig de signaler som avgis fra senderantennen på ny mottas av mottagerantennen, således at det fenomen som kalles "synging", dvs. selvsvingning, finner sted. For å hindre at dette fenomen skal opptre, er det da nødvendig å innføre et koblingstap eller en svekning mellom senderantennen og mottagerantennen, som innstilles til et tilstrekkelig høyere nivå enn nivåforsterkerens forsterkning. En ytterligere ulempe ved den konvensjonelle signalnivåforsterker er at "synge"-fenomenet ikke kan automatisk påvises ut fra varia-sjoner i systemets tilstand.

Det er derfor et formål for foreliggende oppfinnelse å frembringe en signalnivåforsterker hvor nevnte problemer unngås.

Foreliggende oppfinnelse gjelder således en signalnivåforsterker for høyfrekvenssignaler og innrettet for å motta, forsterke og gjenutstråle et høyfrekvent radiosignal'ved den samme frekvens som frekvensen av det mottatte signal,- og som omfatter: — et mottagerantenneutstyr for å motta et innkommende høyfre-kvens signal , — et senderantenneutstyr for å sende ut et utgående høyfre-kvens signal , — en ned-omformer tilkoblet nevnte mottagerantenneutstyr for å omforme det mottatte innkommende signal til et mellomfrekvenssignal, — en opp-omformer forbundet med nevnte ned-omformer og senderantenneutstyr, og innrettet for å omforme mellomfrekvenssignalet til det utgående høyfrekvenssignal som skal

sendes ut fra senderantenneutstyret,

— en første stasjonsorientert lokaloscillator tilkoblet nevnte ned-omformer for å frembringe et første stasjonsorientert

signal for tilførsel til nevnte ned-omformer, og

— en andre stasjonsorientert lokaloscillator tilkoblet nevnte opp-omformer for å frembringe et andre stasjonsorientert signal for tilførsel til nevnte opp-omformer.

På denne bakgrunn av prinsipielt kjent teknikk fra EP-118 997, SE-388 329, WO-82/00553 og DE-2 401 186 har da signalnivåforsterkeren i henhold til oppfinnelsen som særtrekk at den videre omfatter: — en signalgenerator for å frembringe et signal utenfor talebåndet, for frekvens- eller amplitudemodulasjon av nevnte utgående høyfrekvenssignal før sistnevnte sendes ut

fra nevnte senderantenneutstyr, og

— en signaldetektor for, ut fra det mottatte, innkommende signal, å påvise nivået av signalet utenfor talebåndet og regulere signalnivåforsterkerens forsterkning i samsvar med det påviste nivå, således at forsterkningen reduseres inntil det påviste nivå er lavere enn et forutbestemt nivå.

I en HF-signalnivåforsterker i henhold til oppfinnelsen utføres med andre ord modulasjonen av utgangssignalene fra senderantennen ved å utnytte signaler utenfor talefrekvensbåndet, mens graden av koblingstap eller signalsvekning mellom sender- og mottagerantennen måles ved å ta ut nevnte signaler utenfor talefrekvensbåndet fra inngangssignalene tilført fra mottagerantennen. Hvis koblingstapet overskrider en gitt grense, reguleres signalnivåforsterkerens forsterkning uavbrudt slik at den holdes innenfor et koblingstapsområde.

I henhold til oppfinnelsen kan de utgående signaler frekvensmoduleres ved å utføre denne modulasjon direkte på den stasjonsorienterte signalgenerator som er tilordnet opp-omformeren ved å anvende nevnte signaler utenfor talebåndet, mens uttaket av signalene utenfor talebåndet fra inngangssignalene finner sted ved å forsterke og detektere utgangssignalene fra ned-omformeren.

Det forhold at utgangssignalene frekvensmoduleres ved anvend-else av signaler utenfor talebåndet gjør at utgangssignalene kan skjelnes fra inngangssignalene. Det er da mulig å hindre at det såkalte "synge"-fenomen opptrer, hvilket vil si at en selvsvingning av kretsløpet på grunn av signaler utstrålt fra senderantennen og mottatt av mottagerantennen, effektivt forhindres. Videre er det mulig å svekke den gjensidige påvirkning som tilskrives forsinkelsen mellom inngangs- og utgangsbølgene.

Ytterligere trekk og fordeler ved foreliggende oppfinnelse vil fremgå fra den etterfølgende beskrivelse av foretrukkede utførelsesseksempler på oppfinnelsen, gitt under henvisning til de vedføyde tegninger, på hvilke: Fig. 1 er et blokkskjema over en kjent, konvensjonell signalnivåforsterker for høyfrekvenssignaler,

fig. 2 er et blokkskjema som viser en utførelse av en enveis signalnivåforsterker for høyfrekvenssignaler i henhold til oppfinnelsen,

fig. 3A og 3B er blokkskjemaer som sammen viser en toveis signalnivåforsterker for høyfrekvenssignaler i henhold til oppfinnelsen, og

Fig. 4 er et blokkskjema som viser en annen utførelse av en enveis signalnivåforsterker for høyfrekvenssignaler i henhold til oppfinnelsen.

Det skal bemerkes at i samtlige figurer angir ett og samme henvisningstall den samme eller tilsvarende komponent.

Det henvises nå til fig. 2 som viser et eksempel på en utførelse av oppfinnelsen, og hvor henvisningstallene 29a og 29b angir stasjonsorienterte signalgeneratorer tilordnet henholdsvis en ned-omformer 24 og en opp-omformer 26. Disse generatorer 29a og 29b er anordnet for å drives ved hjelp av en ytterst stabil krystalloscillator 28. Henvisningstallet 90 angir en signalgenerator for et signal utenfor talebåndet, som tilføres den stasjonsorienterte signalgenerator 2 9b tilordnet opp-omformeren 26. Videre angir henvisningstallet 91 en detektor/forsterkningsregulator-enhet for signalet utenfor talebåndet, og som er innrettet for forsterkning av signalene fra utgangen for ned-omformeren 24 og detektering av signaler utenfor talebåndet samt regulering av forsterkningen for en mellomfrekvensforsterker 25.

I utførelse vist i fig. 2 foregår frekvens- eller amplitude-modulasjonen, eventuelt en enkeltsidebåndsmodulasjon, av de utgående signaler med signaler som overføres fra generatoren 90 for signaler utenfor talefrekvensbåndet i den hensikt å kunne skille de utgående signaler fra de innkommende signaler. For dette formål påtrykkes signalene fra signalgeneratoren 90 den stasjonsorienterte signalgenerator 29b, hvorpå signalene fra denne kombineres i opp-omformeren 2 6 med signalene fra mellomfrekvensforsterkeren 25, således at det oppnås utgangssignaler fra signalnivåforsterkeren, som er frekvensmodulert ved utnyttelse av signalene utenfor talebåndet.

Hvis de således modulerte utgangssignaler mottas av signal-nivåf orsterkerens mottagerantenne 1 etter at de er blitt

r utstrålt fra dennes senderantenne 2, vil disse utgangssignaler bli tilføyd eller kombinert med de "egentlige inngangssignaler" mottatt fra en basis- eller mobilstasjon, og de sammen-satte signaler vil bli omdannet til mellomfrekvenssignaler ved hjelp av ned-omformeren 24. Når signalet utenfor talefrekvensbåndet påvises av detektoren 91, vil imidlertid systemet erkjenne at signalnivåforsterkerens utgangssignaler er blitt mottatt sammen med de "egentlige inngangssignaler". Forsterkningen i mellomfrekvensforsterkeren 25 reduseres da inntil

styrken av det påviste signal har avtatt til et forutbestemt nivå, således at det hindres at det opptrer et såkalt "synge"-fenomen.

Dette innebærer av reguleringen finner sted inntil følgende ligninger (1) eller (2) er tilfredsstilt: eller

hvor:

G angir signalnivåforsterkerens totale forsterkning,

innbefattet en antennevinning (i dB),

I angir graden av ønskede innkommende bølger til mottagerantennen (i dBm) og

L angir det koblingstap som opptrer mellom antennene (i dB). Dette kan erkjennes ut fra det forhold at unødvendige bølger utelukkes når styrkeforholdet mellom en ønsket bølge og en uønsket bølge er 9 dB.

Utførelsen vist i fig. 2 utgjør en enveis nivåforsterker og selv om bare denne utførelse er beskrevet her, kan selvsagt tilsvarende virkninger oppnås også i en toveis eller dobbelt-rettet signalnivåforsterker som vist i fig. 3, hvor tilkob-lingen til de i dette tilfelle kombinerte sender- og mottager-antenner 1, 2 er ordnet over antennedupleksere 102, 103 tilknyttet hver sin av antennene.

Videre kan forsterkningsreguleringskretsen 91 kombineres med en automatisk forsterkningsregulator (AFR) for å regulere forsterkningen i avhengighet av det mottatte inngangssignals størrelse. Forsterkningen kan dessuten overvåkes og en alarm avgis for å hindre at det opptrer "synge"-fenomener.

Frekvensmodulasjon som utnytter signaler utenfor talebåndet kan utføres i den stasjonsorienterte signalgenerator 2 9b for opp-omformeren 26. I tillegg kan modulasjonen, slik som vist i fig. 4, utføres ved å utnytte mellomfrekvensforsterkeren 25. Amplitudemodulasjon kan også utføres ved hjelp av effekt-forsterkeren 27.

Claims (5)

1. Signalnivåforsterker for høyfrekvenssignaler og innrettet for å motta, forsterke og gjenutstråle et høyfrekvent radiosignal ved den samme frekvens som frekvensen av det mottatte signal, og som omfatter: — et mottagerantenneutstyr for å motta et innkommende høyfre-kvens signal, — et senderantenneutstyr for å sende ut et utgående høyfre-kvens signal, — en ned-omformer (24) tilkoblet nevnte mottagerantenneutstyr for å omforme det mottatte innkommende signal til et mellomfrekvenssignal, — en opp-omformer (26) forbundet med nevnte ned-omformer (24) og senderantenneutstyr, og innrettet for å omforme mellomfrekvenssignalet til det utgående høyfrekvenssignal som skal sendes ut fra senderantenneutstyret, — en første stasjonsorientert lokaloscillator (29a) tilkoblet nevnte ned-omformer (24) for å frembringe et første stasjonsorientert signal for tilførsel til nevnte ned-omformer, og — en andre stasjonsorientert lokaloscillator (29b) tilkoblet nevnte opp-omformer (2 6) for å frembringe et andre stasjonsorientert signal for tilførsel til nevnte opp-omformer, karakterisert ved at signalnivåforsterkeren videre omfatter: — en signalgenerator (90) for å frembringe et signal utenfor talebåndet, for frekvens- eller amplitudemodulasjon av nevnte utgående høyfrekvenssignal før sistnevnte sendes ut fra nevnte senderantenneutstyr, og — en signaldetektor (91) for, ut fra det mottatte, innkommende signal, å påvise nivået av signalet utenfor talebåndet og regulere signalnivåforsterkerens forsterkning i samsvar med det påviste nivå, således at forsterkningen reduseres inntil det påviste nivå er lavere enn et forutbestemt nivå.

2. Signalnivåforsterker som angitt i krav 1, karakterisert ved at nevnte signalgenerator (90) for frembringelse av et signal utenfor talebåndet er tilkoblet nevnte andre stasjonsorienterte lokaloscillator (29b), således at det andre stasjonsorienterte signal frekvens- eller amplitudemoduleres med signalet utenfor talebåndet for derved å bevirke modulasjonen av det utgående høyfre-kvenssignal .

3. Signalnivåforsterker som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at den videre omfatter en regulerbar effektforsterker (25) anordnet mellom nevnte ned-omformer (24) og nevnte opp-omformer (26) for å forsterke mellomfrekvenssignalet fra ned-omformeren, og hvis forsterkning reguleres ved hjelp av nevnte signaldetektor (91) for signalpåvisning utenfor talebåndet.

4. Signalnivåforsterker som angitt i krav 1, karakterisert ved at den videre omfatter en regulerbar effektforsterker (25) anordnet mellom nevnte ned-omformer (24) og nevnte opp-omformer (26), og hvis forsterkning reguleres ved hjelp av nevnte signaldetektor (91) for signalpåvisning utenfor talebåndet, idet nevnte andre stasjonsorienterte lokaloscillator (29b) er tilkoblet nevnte effektforsterker for å amplitudemodulere mellomfrekvenssignalet.

5. Signalnivåforsterker som angitt i krav 1, og som er utført som en toveis signalnivåforterker, karakterisert ved at den omfatter to utstyrssett som begge inneholder nevnte ned- og opp-omformere (24, 26), første og andre stasjonsorienterte lokaloscillatorer (29a, 29b) samt nevnte signalgenerator (90) og signaldetektor (91) for signaler utenfor talebåndet, idet to antenner (1, 2) som begge utnyttes som både senderantenne- og mottagerantenneutstyr, er tilkoblet hver sin av to dupleksere (102, 103) koblet inn mellom vedkommende antenne og nevnte utstyrssett.