PL184543B1 - System łączności mikrofalowej lub za pomocą fali milimetrowej - Google Patents

Abstract

1. System lacznosci mikrofalowej lub za pomoca fali milimetrowej zawierajacy an- tene, urzadzenie komunikacyjne polaczone z antena poprzez informacyjne sygnaly wy- slane z urzadzenia komunikacyjnego do an- teny oraz drugie urzadzenie komunikacyjne polaczone z antena poprzez informacyjne sygnaly wyslane z anteny do drugiego urza- dzenia komunikacyjnego, znamienny tym, ze antena jest antena soczewkowa (14) po- siadajaca (15) soczewke z materialu die- lektrycznego, a informacja (82) zawarta w informacyjnych sygnalach (17c) wysyla- nych do drugiego urzadzenia komunikacyj- nego (12c) jest tozsama z informacja (82) zawarta w informacyjnych sygnalach (17b) otrzymywanych z pierwszego urzadzenia komunikacyjnego (12a). FIG. 1 PL

Description

Przedmiotem wynalazku są systemy łączności mikrofalowej lub za pomocą fali milimetrowej.

Znana konstrukcja wielu systemów łączności o częstotliwości radiowej jest oparta na stacjonarnych, reflektorowych antenach parabolicznych. Tego typu anteny są zdolne do transmitowania oraz otrzymywania wąskostrumieniowych sygnałów o częstotliwości radiowej. Główną wadą tego typu anten jest to, że nie są one skuteczne kierunkowo. Tego typu anteny mogą wysyłać sygnały tylko w jednym kierunku. Oznacza to, iż system łączności oparty na antenach parabolicznych zazwyczaj posiada szereg układów antenowych, z których każdy składa się z wielu anten do otrzymywania sygnałów przychodzących oraz kolejnych wielu anten do wysyłania sygnałów w kierunku następnego układu antenowego. Takie systemy są zazwyczaj stosowane do wysyłania sygnałów na dalekie odległości.

Kolejnym rodzajem łączności bezprzewodowej jest łączność komórkowa. W przypadku łączności komórkowej pomiędzy pierwszym urządzeniem komunikacyjnym a drugim urządzeniem komunikacyjnym w obrębie komórki, urządzenia komunikacyjne nadają i odbierają sygnały z i do stacji bazowej. Częstotliwość sygnałów wysyłanych ze stacji bazowej oraz częstotliwość sygnałów odbieranych przez stację bazową jest różna. Różne częstotliwości

184 543 umożliwiają jednoczesny odbiór i wysyłanie informacji przez urządzenie komunikacyjne. Zdolność jednoczesnego otrzymywania i nadawania informacji przez jedno urządzenie zwana jest komunikacją dupleksową.

Stacja bazowa ogniwa komórkowego zazwyczaj zawiera układ antenowy posiadający zespół obwodów elektrycznych do odbierania sygnałów przychodzących oraz sterowanie komputerowe w celu przekształcenia sygnałów bez utraty informacji przenoszonej przez odbierane sygnały i układ anten nadawczych do nadawania przekształconych sygnałów do innego urządzenia komunikacyjnego. Zazwyczaj każda antena jest anteną dipolową.

Główną wadą obecnie stosowanych anten nadawczych jest to, że emitują one bezkierunkowo. Przez to system łączności jest mało wydajny ponieważ anteny nadawcze nie nadają sygnałów w postaci wąskiej wiązki bezpośrednio do pożądanego odbiornika lub odbiorników.

Zanikanie sygnału jest głównym problemem w łączności bezprzewodowej. Zminimalizowanie lub wyeliminowanie efektu zanikania sygnału jest ważne dla powodzenia swobodnej komunikacji w przestrzeni.

W łączności bezprzewodowej pożądane jest również, aby możliwe było zgromadzenie dużej liczby jednoczesnych użytkowników bez utraty jakości sygnału na skutek zakłóceń pochodzących z innych sygnałów przesyłających informację. Opracowano kilka sposobów w celu zwiększenia liczby użytkowników, którzy mogą wykorzystywać system łączności w tym samym czasie. Niektóre z metod to: multipleksowanie podziału częstotliwości, multipleksowanie podziału czasu, multipleksowanie podziału kodu oraz multipleksowanie podziału przestrzeni.

Ponowne użycie częstotliwości polega na zdolności stacji bazowej i sąsiednich stacji bazowych do wykorzystania tej samej częstotliwości aby połączyć różnych użytkowników w niezależnych systemach łączności, bez zakłóceń wskutek korzystania z tej samej częstotliwości. Zdolność zastosowania ponownego użycia częstotliwości zwiększa liczbę użytkowników, którzy mogą korzystać z sieci komunikacyjnej. Przy obecnych systemach łączności komórkowej, ponowne użycie częstotliwości jest zastosowane w komórkach, które są w dostatecznej odległości tak, aby sygnały z pierwszej komórki wykorzystujące konkretną częstotliwość nie będą zakłócać się z sygnałami drugiej komórki wykorzystującej tę samą częstotliwość.

W amerykańskim opisie patentowym nr 5485631, wydanym Brucketowi, opisano wielokrotny, podzielony na sektory układ antenowy osiągający niski współczynnik ponownego użycia. Współczynnik ponownego użycia charakteryzuje bliskość najbliższej stacji bazowej, która może ponownie użyć daną częstotliwość. W amerykańskim opisie patentowym nr 5260968,wydanym Gardenerowi i innym, opisano system łączności, który wykorzystuje wielokrotny układ antenowy oraz multipleksowanie podziału przestrzeni. W amerykańskim opisie patentowym nr 4819227, wydanym Rosenowi, przedstawiono tworzenie wiązki dla ponownego użycia częstotliwości w systemach komunikacji satelitarnej. Tu również, system wykorzystuje wielokrotny układ antenowy do tworzenia wiązki. W amerykańskim opisie patentowym nr 4730310, wydanym Acamporowi i innym, pokazano system komunikacji, który wykorzystuje duży główny reflektor antenowy lub fazowy układ antenowy w połączeniu z multipleksowaniem podziału czasu w celu zapewnienia systemu łączności zdolnego do ponownego użycia częstotliwości w obrębie komórki komunikacyjnej.

Jako bierne reflektory antenowe i jako anteny w systemach radarowych dotyczących nawigacji i lądowania samolotów stosowane były soczewki dielektryczne. W amerykańskim opisie patentowym nr 3703723, wydanym Albanesowi i innym, opisano soczewkę Luneberga stosowaną jako bierny reflektor antenowy. W amerykańskim opisie patentowym nr 4287519, wydanym Doiowi, opisano soczewkę Luneberga wykorzystywaną jako system antenowy, która zastępuje trzy oddzielne anteny o wysokim wzmocnieniu. W amerykańskim opisie patentowym nr 4031535, wydanym Isbisterowi, opisano radar do nawigacji o wielokrotnej częstotliwości do określania położenia i rozpoznawania markerów nawigacyjnych.

W amerykańskim opisie patentowym nr 4806932, wydanym Bechtelowi, opisano radarowo - optyczny system radiolokacyjny do wykorzystania w systemach lądowania samolotów·'. Nadajnik-odbiornik na pokładzie samolotu wysyła sygnał do soczewki znajdującej się na ziemi. Soczewka skupia sygnał na układzie transpondera radiolokacyjne urządzenie odzewowe, który

184 543 dodaje do sygnału informacje rozpoznającego oraz dane meteorologiczne, a następnie ponownie wysyła sygnał z powrotem do nadajnika-odbiornika w samolocie. Sygnał nadany do samolotu jest wykorzystywany do jego prowadzenia.

Przedmiotem wynalazku jest system łączności mikrofalowej lub za pomocą fali milimetrowej, który zawiera antenę, urządzenie komunikacyjne połączone z anteną poprzez informacyjne sygnały wysłane z urządzenia komunikacyjnego do anteny oraz drugie urządzenie komunikacyjne połączone z anteną poprzez informacyjne sygnały wysłane z anteny do drugiego urządzenia komunikacyjnego. Istotą wynalazku jest antena soczewkowa posiadająca soczewkę z materiału dielektrycznego. Informacja zawarta w informacyjnych sygnałach wysyłanych do drugiego urządzenia komunikacyjnego jest tożsama z informacją zawartą w informacyjnych sygnałach otrzymywanych z pierwszego urządzenia komunikacyjnego. Antena soczewkowa zawiera soczewkę z materiału dielektrycznego o zmiennym współczynniku załamania lub o stałym współczynniku załamania.

Korzystnie system łączności według wynalazku ma niezależne połączenia poprzez antenę soczewkową pomiędzy urządzeniami komunikacyjnymi pierwszej grupy urządzeń komunikacyjnych a urządzeniami komunikacyjnymi drugiej grupy urządzeń komunikacyjnych.

Korzystnie antena soczewkowa w pierwszej komórce sieci komórkowej zawiera elementy ponownego wykorzystania części widma częstotliwości wykorzystywanego przez antenę w sąsiedniej komórce sieci komórkowej do transmisji sygnałów o częstotliwości radiowej w obrębie pierwszej komórki.

W innym korzystnym rozwiązaniu według wynalazku antena soczewkowa zawiera elementy ponownego wykorzystania częstotliwości dla niektórych sygnałów poprzez zastosowanie multipleksowania podziału czasu, podziału kodu, podziału polaryzacji lub podziału przestrzeni względem sygnałów wykorzystujących tą samą częstotliwość.

Urządzenie komunikacyjne jest połączone z anteną soczewkową poprzez informacyjne sygnały o częstotliwości radiowej. W innym korzystnym rozwiązaniu urządzenie komunikacyjne jest połączone z anteną soczewkową złączem.

Drugie urządzenie komunikacyjne jest połączone z anteną soczewkową poprzez informacyjne sygnały o częstotliwości radiowej. Informacja zawarta w informacyjnych sygnałach otrzymywanych z drugiego urządzenia komunikacyjnego jest tożsama z informacją wysyłaną do urządzenia komunikacyjnego.

Korzystnie urządzenie komunikacyjne jest urządzeniem jednocześnie odbierającym i wysyłającym oddzielne informacyjne sygnały, oraz drugie urządzenie komunikacyjne jest urządzeniem jednocześnie odbierającym i wysyłającym oddzielne informacyjne sygnały. Korzystniej system łączności według wynalazku ma niezależne połączenia poprzez antenę soczewkową pomiędzy urządzeniami komunikacyjnymi pierwszej grupy urządzeń komunikacyjnych, a urządzeniami komunikacyjnymi drugiej grupy urządzeń komunikacyjnych. Antena soczewkowa w pierwszej komórce sieci komórkowej zawiera elementy ponownego wykorzystania części widma wykorzystywanego przez antenę w sąsiedniej komórce sieci komórkowej do transmisji sygnałów o częstotliwości radiowej w obrębie pierwszej komórki. W innej korzystnej odmianie antena soczewkowa zawiera elementy ponownego wykorzystania częstotliwości dla niektórych sygnałów poprzez zastosowanie multipleksowania podziału czasu, podziału kodu, podziału polaryzacji lub podziału przestrzeni względem sygnałów wykorzystujących tą samą częstotliwość.

W odmianie wynalazku mikrofalowy system łączności lub system łączności za pomocą fali milimetrowej między wieloma stacjami zawiera antenę, stację nadawczą połączoną z anteną poprzez informacyjne sygnały oraz wiele urządzeń komunikacyjnych połączone z anteną poprzez informacyjne sygnały. Antena jest anteną soczewkową zawierającą soczewkę z materiału dielektrycznego. Informacja zawarta w informacyjnych sygnałach odbieranych przez antenę soczewkową ze stacji nadawczej jest tożsama z informacją zawartą w informacyjnych sygnałach wysyłanych z anteny soczewkowej do grupy urządzeń komunikacyjnych.

Korzystnie antena soczewkowa zawiera soczewkę z materiału dielektrycznego o zmiennym współczynniku załamania lub o stałym współczynniku załamania.

184 543

W innej korzystnej odmianie antena soczewkowa zawiera elementy ponownego wykorzystania częstotliwości dla niektórych sygnałów poprzez zastosowanie multipleksowania podziału czasu, podziału kodu, podziału polaryzacji lub podziału przestrzeni względem sygnałów wykorzystujących tą samą częstotliwość.

Przynajmniej jedno urządzenie komunikacyjne spośród grupy urządzeń komunikacyjnych ma elementy wysyłania sygnałów do anteny soczewkowej, a antena soczewkowa ma elementy wysyłania sygnałów z urządzenia komunikacyjnego z grupy urządzeń komunikacyjnych do stacji nadawczej.

Antena soczewkowa ma elementy ponownego wykorzystania częstotliwości dla niektórych sygnałów poprzez zastosowanie multipleksowania podziału czasu, podziału kodu, podziału polaryzacji lub podziału przestrzeni względem sygnałów wykorzystujących tą samą częstotliwość.

Korzystnie przynajmniej jedno urządzenie komunikacyjne z grupy urządzeń komunikacyjnych posiada antenę soczewkową. Korzystniej przynajmniej jedno urządzenie komunikacyjne z grupy urządzeń komunikacyjnych ma elementy odbioru sygnałów o częstotliwości radiowej z dwóch lub więcej anten soczewkowych.

Zaletą wynalazku jest zapewnienie systemu łączności bezprzewodowej, który jest w stanie zapewnić łączność dwukierunkową podwójną między dwiema lub wieloma stacjami dla dużej liczby jednoczesnych użytkowników.

System łączności bezprzewodowej według wynalazku jest w stanie wykorzystywać rozstaw częstotliwości radiolokatorów, różnorodność przestrzeni, różnorodność w czasie i różnorodność polaryzacji nadawania programów w celu wyeliminowania lub zminimalizowania problemu zanikania sygnału.

Ponadto system łączności według wynalazku pozwala na zwiększenie maksymalnej liczby jednoczesnych użytkowników, których może obsłużyć system łączności.

System według wynalazku może być w szczególności wykorzystany jako bardzo efektywny system sieci komórkowej.

System według wynalazku jest efektywny, niewielkich rozmiarów, trwały, prosty, bezpieczny, wydajny, posiada wiele zastosowań, ekologiczny, energooszczędny i niezawodny, a ponadto jest niedrogi łatwy do wyprodukowania, instalacji, konserwacji oraz prosty w obsłudze.

Wynalazek w przykładzie wykonania jest przedstawiony na rysunku, na którym: fig. 1 przedstawia schemat systemu łączności pomiędzy bezpośrednio podłączonym urządzeniem komunikacyjnym, stacją bazową a trzecim urządzeniem komunikacyjnym, fig. 2 przedstawia schemat sieci komórkowej, gdzie oddzielone komórki są przedstawione obrazowo jako sześciokąty, fig. 3 jest schematem przedstawiającym system łączności między wieloma stacjami, fig. 4 jest schematem modelu skupiającego wiązkę odbieranej i wysyłanej energii o częstotliwości radiowej dla kulistej soczewki Luneberga, gdzie jedno ognisko jest położone na powierzchni kuli a drugie ognisko jest umiejscowione w nieskończoności, fig. 5 jest schematem soczewki o stałej K zasilanej za pomocą anten wzdłużnych układu antenowego promieniującego wzdłużnie, fig. 6A jest rzutem głównym soczewki dielektrycznej wypukłej, fig. 6B jest rzutem bocznym soczewki dielektrycznej wypukłej, fig. 7 jest widokiem soczewki kulistej z materiału dielektrycznego z częściowym przekrojem perspektywicznym układu urządzeń zasilających, fig. 8 jest schematem blokowym modułu odbierającego, fig. 9 jest schematem blokowym modułu wysyłającego dla bezpośrednio podłączonego urządzenia komunikacyjnego, fig. 10 jest schematem blokowym modułu wysyłającego dla stacji bazowej.

System łączności bezprzewodowej jest oznaczony ogólnie jako 10. System łączności składa się z przynajmniej dwóch urządzeń komunikacyjnych 12, przy czym przynajmniej jedno z urządzeń komunikacyjnych posiada antenę soczewkową 14. Antena soczewkowa składa się z soczewki 15 z materiału dielektrycznego oraz sprzętu do przetwarzania sygnału 16. Antena soczewkowa może być wykorzystana do transmisji lub odbioru sygnałów o częstotliwości radiowej jak pokazano na rysunku fig. 1 i 2. W drugiej wersji realizacji wynalazku, jak pokazano na fig. 3, soczewka oraz sprzęt do przetwarzania sygnału są wykorzystywane tylko do transmisji sygnałów

184 543 o częstotliwości radiowej w postaci wąskich wiązek bezpośrednio do innego urządzenia komunikacyjnego lub urządzeń komunikacyjnych.

Jak wskazano to na rysunkach, każdemu urządzeniu komunikacyjnemu nadano indywidualne oznaczenie alfanumeryczne. Na przykład, 12a i 12b są dwoma różnymi urządzeniami komunikacyjnymi. Również informacjom przenoszącym sygnał, które są odbierane lub nadawane do urządzenia komunikacyjnego, nadano alfanumeryczne oznaczenia, gdzie znak alfabetyczny oznacza źródło transmisji sygnału. Na przykład sygnał 17b o częstotliwości radiowej jest sygnałem o częstotliwości radiowej, który został nadany z urządzenia komunikacyjnego 12b. Informacje przenoszone w sygnałach wejściowych lub wyjściowych o częstotliwości radiowej mogą być informacjami głosowymi lub danymi; lub informacja może być sygnałem samym w sobie, np. sygnał niebezpieczeństwa wzywania pomocy.

Połączenie utworzone przez sygnały o częstotliwości radiowej transmitowane między urządzeniem komunikacyjnym 12, anteną soczewkową 14, a innym urządzeniem komunikacyjnym 12 tworzy system łączności. Sieć łączności jest tworzona przez wszystkie systemy łączności, które łączą razem kilku użytkowników. Jak pokazano na fig. 2 i 3, kilka pojedynczych urządzeń komunikacyjnych 12 może być wykorzystane do stworzenia sieci komunikacyjnej wykorzystanej, aby połączyć pierwsze urządzenie komunikacyjne z drugim urządzeniem komunikacyjnym.

Urządzenia komunikacyjne 12 wysyłają i/lub odbierają sygnały o częstotliwości radiowej. Urządzenia te to np. telefony komórkowe, pagery oraz komputery, telewizje, automaty bankowe sterowane kartami identyfikacyjnymi i inne sprzęt elektroniczny, który jest podłączony do nadajnika i/lub odbiornika. Stacja bazowa sieci komórkowej jest także urządzeniem komunikacyjnym 12.

Antena soczewkowa jest ewentualnie elementem bezpośrednio podłączonym do urządzenia komunikacyjnego 12, które jest bezpośrednio podłączone do urządzenia komunikacyjnego. Przedstawiono to na fig. 1, gdzie bezpośrednio podłączone urządzenie telekomunikacyjne 18, składa się z soczewki z materiału dielektrycznego 15, sprzętu do przetwarzania sygnału 16 oraz interfejsu użytkownika 20. Interfejs użytkownika jest bezpośrednio podłączony do sprzętu przetwarzającego sygnał za pomocą kabla koncentrycznego 22 lub innego konwencjonalnego środka; takiego jak kabel optyczny z włókna lub przewodów elektrycznych.

Na fig. 1, stacja bazowa 24, oznaczona również jako urządzenie komunikacyjne 12b, działa jako przekaźnik lub stacja wzmacniająca pomiędzy dwoma oddzielnymi urządzeniami komunikacyjnymi 12a i 12c. Stacja bazowa łączy urządzenie komunikacyjne 12a z urządzeniem komunikacyjnym 12c za pomocą wąskostrumieniowych sygnałów o częstotliwości radiowej 17.

Figura 4 przedstawia schemat modelu skupiającego wiązkę odbieranej i wysyłanej energii w wąskostrumieniowe sygnały o częstotliwości radiowej przez kulistą soczewkę Luneberga, tj. soczewkę o zmiennym współczynniku załamania.

Na fig. 5 przedstawiono soczewkę 15 z materiału dielektrycznego posiadającego stały współczynnik załamania, użytą jako nieco optycznie zniekształcony substytut dla soczewki o zmiennym współcz^miłku załamania. Tego typu soczewka jest; soczewką o stałej K. Soczewka posiada właściwości skupiające podobne do tych, które posiada soczewka o zmiennym współczynniku załamania, lecz występują niewielkie aberracje w powstającej skupionej wiązce. Tego typu aberracje są niewielkie dla większości zastosowań praktycznych i mają nieistotny wpływ-'. Dla soczewki o stałej K, stała dielektryczna powinna mieścić się w zakresie od około 2,0 do 3,5. Niektóre z aberracji tego typu soczewek zmniejszają się, gdy soczewka jest zasilana za pomocą dwuczęstotliwościowej wstecznie oświetlonej anteny 28 jak pokazano na fig. 5.

Na fig. 6A i 6B pokazano przykładowo soczewkę wypukłą 30 wykorzystaną jeśli skuteczność kierunkowa w zakresie pełnych 360° nie jest wymagana. Jednym z zastosowań dla tego typu soczewek jest zastosowanie w systemach do przesyłania sygnałów o częstotliwości radiowej na dużą odległość. Pożądane jest aby soczewka, 15 zastosowana w systemie łączności bezprzewodowej 10 według niniejszego wynalazku była typu kulistego, lecz można też

184 543 zastosować inne kształty dla określonego zastosowania. Soczewka powinna posiadać kształt, gdzie przynajmniej jedna powierzchnia soczewki jest powierzchnią kwadratową.

Kierunkowość i szerokość wiązki wąskostrumieniowych sygnałów 17 o częstotliwości radiowej wychodzących z soczewki 15 może być kontrolowana poprzez zmianę zbieżności stożkowatości oświetlenia oraz poprzez promieniowe przesunięcie skutecznej fazy środka urządzenia zasilającego 34 względem ogniska soczewki. Szerokość wiązki emitowanego sygnału przez soczewkę jest również funkcją długości fali sygnału oraz średnicy soczewki.

Jak pokazano na fig. 1 i 7, sprzęt do przetwarzania sygnału 16 składa się z układu 32 urządzeń zasilających 34, modułów odbierających 36, modułów nadawczych 38, zwrotnicy 40, przełącznika dwukierunkowego duplex 42 oraz sterownika 44. Liczba i pozycjonowanie urządzeń zasilających układu zasilania urządzenia otaczającego soczewkę 15 określa kierunkowy zasięg systemu łączności. Na fig. 1 przedstawiony jest układ urządzenia zasilającego otaczający soczewkę, zapewniając pełny 360° zasięg kierunkowy. Typowe urządzenia zasilające zawierają małe szczelinowe falowodowe anteny tubowe, otwarte falowody, falowody obciążone dielektrykiem, anteny połączeniowe oraz anteny wzdłużne. Układ może być wykonany z kombinacji typów urządzeń zasilających, na przykład, układ mógłby się składać z anten połączeniowych o podwójnej cnęstotliwości pokrywających część soczewki orat anten tubnwych o częstotliwości radiowej pakrcwaSąkCkh kolejną część soczewki. Urządzenia zasilające są antenami pałąkzeniowcmi, nie blokującymi przechodzenia sygnału przez i poza soczewkę. Gdy urządzenie zasilające emituje sygnał przez soczewkę, zostaje on skupiony w wąskastąumieniowc sygnał, który zajmuje stały, zwarty kąt w przestrzeni.

Jak pokazano na fig. 1 i fig. 8 moduły odbierające 36 oraz moduły nadawcze 38 są podłączone do każdego urządzenia zasilającego 34 układu 32 urządzeń zasilająkckh. Pojedynczy moduł nadawczy i pojedynczy moduł odbierający mogą być wykorzystane aby zasilać i odbierać do i z układu urządzenia zasiląjąkega, układ zasilający ma kilka połączonych wzajemnie modułów wcsyłająkykh i adbierąjąkykh tak, że moduł odbierający i moduł nadawczy obsługują jedynie część układu urządzenia zasilającego. Produkt powstający w mikserze jest przesyłany do filtra pasmowego 54 w celu odfiltrowania niepożądanych produktów miksera. Wynikowe sygnały są przesyłane do wzmacniacza 56. Sygnały regulatora wzmocnienia z regulatora wzmocnienia 58 sterują wzmocnieniem wzmacniacza 56. Sygnały wyjściowe 57 są przekazywane do modułu nadawczego 38 jeśli urządzeniem komunikacyjnym jest stacja bazowa 24 lub są one przekazywane do interfejsu użytkownika 20 jeśli urządzeniem komunikacyjnym jest bezpośrednio podłączone urządzenie komunikacyjne 18.

Na fig. 1 przedstawiony jest moduł 36 odbierający skupione sygnały odbierane 26, które zostały wprowadzone do urządzenia zasilającego 34 z soczewki 15. Fig. 8 przedstawia schemat blokowy podstawowej wersji realizakSi zespołu obwodów elekOąckznckh modułu odbierającego. Sygnały odbierane 26 z soczewki są kierowane do nisko szumowego wzmacniacza 46. Wzmocnione sygnały są przesyłane do miksera 48. Sygnały odniesienia, które są generowane przez oscylator 50 i wzmacniane przez wzmacniacz 52, są również przesyłane do miksera 48.

Jak przedstawiono na fig. 1 moduł nadawczy 38 przesyła sygnały wyjściowe 78 do urządzenia zasilającego 34. Fig. 9 przedstawia schemat blokowy podstawowej wersji realizacji zespołu obwodów elektrycznych modułu nadawczego dla bezpośrednio podłączonego urządzenia komunikacyjnego 18. Sygnały wyjściowe 79 z interfejsu użytkownika 20 są przesyłane do wzmacniacza 60. Sygnały regulatora wzmocnienia z regulatora wzmocnienia 62 sterują wzmocnieniem wzmacniacza 60. Sygnały ze wzmacniacza 60 są przesyłane do miksera 64. Mikser 64 jest również zasilany sygnałami odniesienia, które są generowane przez oscylator generator drgań 66 i wzmacniane przez wzmacniacz 68. Powstające sygnały są przesyłane do miksera 70. Mikser 70 jest również zasilany za pomocą sygnałów kierunkawych 72 ze sterownika 44. Wynikowe sygnały są przesyłane do filtra pasmowego 74. Następnie sygnały te są przesyłane do wzmacniacza 76. który generuje sygnały wyjściowe 78.

Figura 10 przedstawia schemat blokowy podstawowej wersji realizacji zespołu obwodów elektrycznych modułu nadawczego dla stacji bazowej 24. Sygnały wejściowe 57 z modułu odbierającego są przesyłane do miksera 64. Mikser 64 jest również zasilany sygnałami

184 543 odniesienia, które są generowane przez generator drgań 66 i wzmacniane przez wzmacniacz 68. Powstające w ten sposób sygnały są przesyłane do miksera 70. Mikser jest również zasilany sygnałami kierunkowymi 72 ze sterownika 44. Powstałe sygnały są przesyłane do filtra pasmowego 74. Następnie sygnały są przesyłane do wzmacniacza 76, który wytwarza sygnały wyjściowe 78. Jak pokazano na fig. 1 oraz niezależnie czy urządzenie komunikacyjne 12 jest stacją bazową 24 czy bezpośrednio podłączonym urządzeniem komunikacyjnym 18, sygnały wyjściowe 78 ze wzmacniacza 76 modułu nadawczego 38 są przesyłane przez przełącznik dwukierunkowy duplex 42, zwrotnica 40 oraz urządzenie zasilające 34. Urządzenie zasilające przesyła sygnały do soczewki 15, która przekształca sygnały na wąskostrumieniowe sygnały o częstotliwości radiowej 17. Zwrotnica i/lub przełącznik dwukierunkowy nie są konieczne dla wszystkich zastosowań.

Moduł nadawczy 38 dodaje sygnały kierunkowe 72 do strumienia sygnału w module nadawczym. Sygnały kierunkowe są dostarczane do modułu nadawczego poprzez sterownik 44. Zazwyczaj, sygnały kierunkowe zawierają informacje odnoszące się do źródła i miejsca przeznaczenia sygnału jak również identyfikację urządzenia komunikacyjnego 12, które jako ostatnie emitowało sygnał. Informacje te są wykorzystywane, aby mieć pewność, że sygnał jest emitowany do pożądanego miejsca. Jeśli antena soczewkowa 14 odbiera sygnały, które nie posiadają sygnałów kierunkowych wskazujących, że sygnały są przesyłane do anteny soczewkowej, która odebrała sygnały, sprzęt 16 do przetwarzania sygnału z anteny soczewkowej nie będzie przetwarzał sygnałów.

Zwrotnica 40 umożliwia sterownikowi 44 skierowanie sygnałów wyjściowych 78 z modułu nadawczego 38 do właściwego urządzenia zasilającego 34 lub urządzeń zasilających, które zapewnią, że sygnały wyjściowe o częstotliwości radiowej z soczewki 15 osiągną właściwy cel.

Dla systemu łączności bezprzewodowej 10 gdzie anteny soczewkowe 14 są stosowane tylko do wysyłania sygnału do innych urządzeń komunikacyjnych 12, jak pokazano to na fig. 1 i fig. 3, sterownik 44 dla stacji nadawczej 86 oraz sterownik 44 dla stacji bazowych 24, która odbiera emitowane sygnały, przechowuje informacje o położeniu dla wszystkich urządzeń, które mają otrzymać wąskostrumieniowe sygnały 17 o częstotliwości radiowej wysyłane ze stacji nadawczej lub stacji bazowej. Informacja o położeniu jest wykorzystywana przez sterownik 44 oraz zwrotnica 40 w celu zapewnienia, że sygnały wyjściowe są wprowadzane do właściwego urządzenia zasilającego 34 lub urządzeń zasilających tak, że pożądane urządzenie komunikacyjne 12 odbierze wąskostrumieniowe sygnały 17 o częstotliwości radiowej wysłane ze stacji nadawczej 86 lub stacji bazowej 24.

Jak pokazano na fig. 1, w systemie łączności bezprzewodowej 10, w którym wszystkie urządzenia komunikacyjne 12 systemu odbierają lub wysyłają sygnały o częstotliwości radiowej, pierwsze urządzenie komunikacyjne, takie jak 12b, wysyła sygnały wyjściowe 78 poprzez to samo urządzenie zasilające 34, które odebrało sygnały 19a z drugiego urządzenia komunikacyjnego 12a. W tego typu systemie, zwrotnica 40 i sterownik 44 kieruje sygnały wyjściowe 78 poprzez to samo urządzenie zasilające, które odbiera sygnały z urządzenia komunikacyjnego, do którego są one wysyłane. Eliminuje to potrzebę przechowywania informacji odnoszących się do położenia urządzeń komunikacyjnych w obrębie sieci łączności.

Przełącznik dwukierunkowy duplex 42 zapobiega odbieraniu sygnałów wyjściowych 78 przez układ 32 urządzenia zasilającego 34 oraz powtórnemu przetworzeniu przez sprzęt do przetwarzania sygnału 16 w momencie gdy sygnały wyjściowe 78 są emitowane przez soczewkę 15. Jeśli antena soczewkowa 14 jest wykorzystywana tylko do wysyłania wąskostrumieniowych sygnałów 17 o częstotliwości radiowej, przełącznik dwukierunkowy nie jest potrzebny. .

Sterownik 44 dostarcza sygnały kierunkowe 72 do modułu nadawczego. Sterownik łącznie ze zwrotnicą 40 określa, do którego urządzenia zasilającego 34 układu 32 urządzenia zasilającego 34 wysyłane są sygnały wyjściowe 78 tak, aby odpowiadające wąskostrumieniowe sygnały o częstotliwości radiowej 17, które są emitowane z soczewki 15 osiągnęły pożądane urządzenie komunikacyjne 12.

184 543

Zespół obwodów elektrycznych modułów odbierających i nadawczych 36, 38 oraz sterownika 44 mogą zawierać systemy do zminimalizowania skutków zanikania sygnału oraz do zwiększenia liczby użytkowników, które jednocześnie mogą korzystać z systemu łączności. W celu zminimalizowania skutków zanikania sygnału sprzęt do przetwarzania sygnału może zawierać zespół obwodów elektrycznych rozmieszczenia w przestrzeni, rozstawu częstotliwości radiolokatorów, różnorodności w czasie i różnorodności polaryzacji. Również w celu zwiększenia liczby użytkowników, którzy mogą jednocześnie korzystać z systemu łączności sprzęt do przetwarzania sygnałów może zawierać zespół obwodów elektrycznych multipleksowania podziału czasu, częstotliwości, polaryzacji, kodu oraz przestrzeni. Tego typu zespół obwodów elektrycznych znany jest w technice łączności komórkowej i nie jest tu szczegółowo opisany.

Elektroniczne podukłady, które składają się z modułu odbierającego 36 i/lub modułu nadawczego 38 mogą być wykonane z oddzielnych elementów składowych lub elementy składowe mogą zostać połączone w układ scalony, taki jak zwarty mikrofalowy układ scalony.

Soczewka 15 bezpośrednio podłączonego urządzenia komunikacyjnego 18 lub soczewka 15 stacji bazowej 24 tworzy wąskostrumieniowe sygnały o częstotliwości radiowej 17, które są wysyłane do pożądanego urządzenia komunikacyjnego 12. Ponieważ wiązki są wąskie i zorientowane kierunkowo, sąsiednie komórki w sieci komórkowej mogą ponownie użyć pewnego widma częstotliwości wykorzystywanego przez urządzenia komunikacyjne, które emituje sygnały wąskostrumieniowe w sąsiedniej komórce o ile sygnały wąskostrumieniowe nie zachodzą na siebie i nie zakłócają się wzajemnie. Nazywa się to ponownym użyciem częstotliwości. Ponowne użycie częstotliwości poprzez pojedynczą antenę soczewkową 14 może zostać zrealizowane poprzez wykorzystanie multipleksowania podziału polaryzacji, multipleksowanie podziału przestrzeni, multipleksowanie podziału kodu lub multipleksowanie podziału czasu, aby emitować niezależne sygnały na tej samej częstotliwości.

Jak zauważono powyżej, system łączności bezprzewodowej 10 składa się z przynajmniej dwóch urządzeń komunikacyjnych 12, z których przynajmniej jeden posiada soczewkę 15 z materiału dielektrycznego oraz sprzętu do przetwarzania sygnału 16. Soczewka z materiału dielektrycznego skupia odbierane lub nadawane sygnały o częstotliwości radiowej. Sygnały nadawane i/lub odbierane przez soczewkę są przetwarzane przez sprzęt do przetwarzania sygnału. Tego typu systemy łączności są przedstawione na fig. 1, 2 i 3.

Figura 1 przedstawia urządzenie komunikacyjne 18 podłączone bezpośrednio do stacji bazowej 24, która z kolei jest podłączona do innego urządzenia komunikacyjnego 12a. Na fig. 1, urządzenie komunikacyjne podłączone bezpośrednio jest ogólnie oznaczone jako 12c, a stacja bazowa jest ogólnie oznaczona jako urządzenie komunikacyjne 12b. Urządzenie komunikacyjne 12a emituje we wszystkich kierunkach jak zaznaczono to cyfrą 19.

Jak pokazuje fig. 1, urządzenie komunikacyjne 18 podłączane bezpośrednio jest podłączone bezpośrednio do anteny soczewkowej 14. W tej wersji realizacji odbierane sygnały o częstotliwości radiowej niosące informacje 80 są skupiane przez soczewkę 15 na sprzęcie do przetwarzania sygnału 16. Sprzęt do przetwarzania sygnału odbiera skupione sygnały 26 z soczewki. Informacje zawarte w odbieranych skupionych sygnałach 26 są przesyłane ze sprzętu do przetwarzania sygnału do interfejsu użytkownika 20 urządzenia komunikacyjnego.

Sygnały wyjściowe 79 z interfejsu użytkownika, które niosą informacje 82 są przesyłane do sprzętu przetwarzającego sygnał. Sygnały wyjściowe 78 ze sprzętu przetwarzającego sygnał przechodzą przez soczewkę i emitowane jak wąskostrumieniowe sygnały o częstotliwości radiowej 17 do drugiego urządzenia komunikacyjnego, którym jest stacja bazowa 24 na fig. 1.

Również jak pokazano na fig. 1, antena soczewkowa 14 może działać jako stacja bazowa 24. Urządzenie komunikacyjne 12c emituje wejściowe sygnały o częstotliwości radiowej, które niosą informację 82 do soczewki 15 stacji bazowej. Soczewka skupia odbierane sygnały 26 na sprzęcie do przetwarzania sygnału 16. Sprzęt do przetwarzania sygnałów przetwarza odbierane sygnały i wysyła sygnały wyjściowe 78 z powrotem do soczewki. Sygnały wyjściowe przechodzą przez soczewkę i są emitowane jako wąskostrumieniowe sygnały o częstotliwości radiowej 17,

184 543 które wciąż niosą informacje 82. Wąskostrumieniowe sygnały są przesyłane do innego urządzenia komunikacyjnego 12a, jak pokazano to na fig. 1.

System łączności pomiędzy trzema urządzeniami komunikacyjnymi 12a, 12b i 12c na fig. 1 tworzy pełną dwukierunkową sieć łączności. Bezpośrednio podłączane urządzenie komunikacyjne 18 odbiera informacje 80 w tym samym czasie gdy emituje ono informację 82. Podobnie, urządzenie komunikacyjne 12a odbiera informacje 82 w tym samym czasie, gdy emituje ono informację 80. Stacja bazowa 24 działa tu jako przekaźnik lub stacja wzmacniakowa pomiędzy dwoma innymi urządzeniami komunikacyjnymi. Stacja bazowa 24 z fig. 1 łączy urządzenie komunikacyjne 12a z urządzeniem komunikacyjnym 12c. Stacja bazowa może jednocześnie połączyć razem wiele innych urządzeń komunikacyjnych.

Figura 2 przedstawia sieć komórkową gdzie stacje bazowe są oznaczone jako 24a-f. Centralny punkt rozdzielczy 88 może być podłączony do innych rodzajów sieci łączności, takich jak systemów łączności podłączonych przewodami lub kablem lub systemu wysyłającego sygnał 90 o częstotliwości radiowej na dużą odległość. Również, centralny punkt rozdzielczy jest przesłuchiwany przez stacje bazowe w celu określenia docelowego położenia pożądanych urządzeń komunikacyjnych oraz najbardziej efektywnych tras do wysłania sygnałów do żądanych urządzeń komunikacyjnych. Przykładowo, jeśli urządzenie komunikacyjne 12o, które jest obsługiwane przez stację bazową 24b jest wykorzystywane do porozumienia się z urządzeniem komunikacyjnym 12p, które jest obsługiwane przez stację bazową 24f, centrala mogłoby skierować komunikację przez stację 24d, jak zostało to pokazane, lub przez stację bazową 24e. Również, jeśli jedna ze stacji bazowych wykorzystana w połączeniu komunikacyjnym uszkodzi się lub będzie przeciążona, centrala może skierować ruch komunikacyjny przez inne stacje bazowe.

Generalnie rzecz biorąc, urządzenie komunikacyjne 12 posiada nadajnik i odbiornik, chociaż istnieją zastosowania gdzie urządzenie komunikacyjne nie musi posiadać zarówno nadajnika i odbiornika. Na przykład, system łączności bezprzewodowej 10 między wieloma punktami może być wykorzystany do emitowania sygnałów do wielu różnych urządzeń komunikacyjnych 12 działających jako odbiorniki, jak pokazano to na fig. 3. Antena soczewkowa 14 otrzymuje sygnały ze stacji nadawczej 86. Stacja może być bezpośrednio podłączona do anteny soczewkowej poprzez złącze 84, jak pokazano na fig. 3, lub stacja może wysyłać sygnały o częstotliwości radiowej do sprzętu przetwarzającego sygnał 16. Stacja nadawcza emituje sygnały przez soczewkę w postaci wąskostrumieniowych sygnałów 17 o częstotliwości radiowej do każdego z odbiorników. Stacja nadawcza 86 nie odbiera sygnałów, tak więc nie posiada ona modułu odbierającego 36 czy przełącznika dwukierunkowego 42. Ponieważ urządzenia komunikacyjne 12 będące odbiornikami nie emitują informacji z powrotem do stacji nadawczej, odbiorniki nie są wyposażone w nadajniki. Liczba użytkowników, którzy mogą odbierać sygnały emitowane przez stację nadawczą może być w znacznym stopniu zwiększona jeśli sygnały będą emitowane do kilku stacji bazowych 24, które z kolei retransmitują sygnały jako sygnały wąskostrumieniowe do różnych użytkowników.

Jak pokazano to na fig. 3, urządzenie komunikacyjne 12c może odbierać wąskostrumieniowe sygnały 17 o częstotliwości radiowej z dwóch lub więcej różnych anten soczewkowych 14. Na fig. 3, urządzenie komunikacyjne 12c odbiera sygnały 17a i 17d. Zespół obwodów elektrycznych nie pokazany urządzenia komunikacyjnego mógłby być w stanie rozróżnić najlepszy sygnał i wykorzystać go. Według innego rozwiązania, urządzenie komunikacyjne mogłoby wykorzystać oba sygnały. Również, wąskostrumieniowe sygnały 17a i 17d o częstotliwości radiowej odbierane przez urządzenie komunikacyjne 12c nie musiałyby koniecznie nieść tej samej informacji.

Figura 3 przedstawia system łączności między wieloma stacjami, w którym antena soczewkowa 14 oraz sprzęt do przetwarzania sygnału 16 są wykorzystywane tylko do transmisji. System można tak zaprojektować żeby soczewka oraz sprzęt do przetwarzania sygnału mógł umieścić zarówno nadawanie i odbiór sygnałów w systemie łączności między wieloma stacjami dzięki posiadaniu modułów odbierających 36. modułów nadawczych 38 oraz przełączników dwukierunkowych duplex 42 w sprzęcie do przetwarzania sygnału każdej anteny

184 543 soczewkowej 14, która ma odbierać i nadawać; oraz poprzez posiadanie nadajników i odbiorników w każdym urządzeniu komunikacyjnym, które odbiera pierwotnie emitowane sygnały.

W celu ustanowienia systemu łączności w odosobnionej lokalnej sieci, sterownik 44 może przechwytywać informacje dotyczące położenia wszystkich urządzeń komunikacyjnych 12 w obrębie sieci i emitować sygnały bezpośrednio do żądanego urządzenia komunikacyjnego. Jako alternatywa, urządzenie komunikacyjne żądające informacji może emitować sygnał zapytania w całym kierunkowym zasięgu anteny soczewkowej 14. Po otrzymaniu przez żądane urządzenia komunikacyjne sygnału zapytania mógłby spowodować, że pożądane urządzenia komunikacyjne wyśle sygnał odpowiedzi z powrotem do soczewki żądającej informacji. Urządzenie komunikacyjne żądające informacji może następnie wysłać sygnały przez urządzenia zasilające 34, które otrzymały sygnały odpowiedzi. Ustanawia to system łączności bezpośredniej pomiędzy urządzeniem komunikacyjnym żądającym informacji a drugim urządzeniem komunikacyjnym. Ustanowienie systemu łączności w sieci komórkowej jest dobrze znane w technice łączności komórkowej nie jest tu opisywana.

Gdy pozycja docelowego odbiornika jest określona, sterownik 44 skieruje sygnały wyjściowe 78 z modułu nadawczego 38 do urządzenia zasilającego 34. Urządzenie zasilające nadaje do soczewki, która spowoduje, że sygnały wyjściowe będą emitowane w postaci wąskostrumieniowych sygnałów o częstotliwości radiowej do żądanego urządzenia komunikacyjnego 12. Ten sam sygnał może być transmitowany do więcej niż jednego urządzenia zasilającego jeśli pożądana jest komunikacja między wieloma stacjami. Również, jeśli docelowe urządzenie komunikacyjne 12 jest przenośne lub jeśli antena soczewkowa 14 jest przenośna, sygnały wyjściowe 78 do urządzenia komunikacyjnego 12 mogą być kierowane przez sterownik 44 z urządzenia zasilającego 34, które ostatnio odebrało sygnały wejściowe z urządzenia komunikacyjnego 12. Gdy sygnały nadawane do anteny soczewkowej 14 są skupione przez soczewkę na więcej niż jednym urządzeniu zasilającym 34 układu 32 urządzenia zasilającego 34, każde urządzenie zasilające, które, odebrało sygnały z urządzenia komunikacyjnego 12 jest wykorzystywane do emitowania wąskostrumieniowego sygnału do urządzenia komunikacyjnego.

Wynalazek odnosi się do optycznej komunikacji mikrofalowej i komunikacji za pomocą fali milimetrowej. W celu zwiększenia obszaru pokrywania dla konkretnej anteny soczewkowej 14, soczewka 15 powinna być umieszczona jak najwyżej. Soczewki stacjonarne są zazwyczaj montowane na masztach 92. Soczewki sieci lokalnej mogą być umieszczane gdziekolwiek o ile brak jest przeszkód, które blokują możliwą drogę sygnałów o częstotliwości radiowej pomiędzy różnymi soczewkami w sieci. Wiele soczewek i odpowiadającego sprzętu do przetwarzania sygnału 16 każdej soczewki może być połączoną w sieć za pomocą kabla lub innych środków aby zwiększyć zdolność przenoszenia informacji soczewek lub aby zapewnić sposób na obejście przeszkód, które blokują określony zasięg kierunkowy. Również, soczewka 15 ze sprzętem do przetwarzania sygnału 16 może zostać zainstalowana na satelicie aby zapewnić zwiększony obszar pokrywania dla sieci.

System łączności w formie opisane powyżej uwzględnia komunikację między dwiema stacjami lub komunikację między wieloma stacjami. Soczewka 15 i odpowiadający sprzęt do przetwarzania sygnału 16 może być wykorzystany do jednoczesnego ustanowienia wielu oddzielnych systemów łączności pomiędzy wieloma użytkownikami. Przykładowo, na fig. 2, stacja bazowa 24b jest wykorzystywana do jednoczesnego ustanowienia systemów łączności i sieci pomiędzy urządzeniami komunikacyjnymi 12o i 12p; 12g i 12h; 12i i 12j.

Istnieje wiele możliwych zastosowań niniejszego wynalazku, łącznie z, lecz nie tylko, przedstawionymi poniżej:

1. Telekomueukacja mikrofalowf: Niewielkie rozmiaiy, niska moc omz niskie koszty tej techniki dają możliwość do ustanowienia znacznie bardziej efektywnego kosztowo systemu telekomunikacji mikrofalowej niż ta istniejąca obecnie. System telekomunikacji mikrofalowej oparty o mikrofalową antenę soczewkową mógłby być instalowany w krajach rozwijających się za niewielką część kosztu obecnej techniki. Również, mikrofalowa antena soczewkowa mogłaby być zastosowana do zastąpienia starzejących się systemów mikrofalowych urządzeń komunikacyjnych, które tkwią w masztach pokrywających Stany Zjednoczone. System łączności

184 543 może transmitować dane werbalne lub cyfrowe z prędkościami, które znacznie przekraczają możliwości starszej transmisji mikrofalowej.

2. Lokalne sieci komputerowe: Technika mikrofalowej anteny soczewkowej może transmitować dane w zakresie megabajtów na sekundę, co stanowi daje znaczną przewagę nad dostępnymi obecnie do łączenia komputerów w sieć modemami o szybkości 28,800 bps. Szkoły, uniwersytety, instytuty naukowe, przemysł, policja itd., mają potrzeby aby połączyć systemy komputerowe pomiędzy urządzeniami na zasadzie zadania do wykonania. Takie połączenie komputerów w sieć jest obecnie realizowane albo poprzez kładzenie specjalistycznych kabli drogie, pochłaniające czas i często niepraktyczne lub dzięki łączeniu poprzez modem telefoniczny wolny transfer danych. Niewielka, wersja mikrofalowej anteny soczewkowej o średnicy 6 cali może być łączona po prostu przez ustawienie ich w linii widzenia w zakresie 75 mil. Każdy użytkownik może ustanowić kod bezpieczeństwa, który zagwarantowałby bezpieczeństwo łączności między dwiema stacjami. Duże prędkości transmisji danych mogą efektywnie łączyć komputery i przedsięwzięcia przy transferze danych w czasie rzeczywistym.

3. Samochodowe urządzenia antykolizyjne: Wiele czasu spędzono nad badaniem wykorzystania czujników fali milimetrowej do zastosowania w samochodowych systemach antykolizyjnych. Firma „Generał Motors^jest liderem w tej dziedzinie. Spośród niskich częstotliwości wybrano częstotliwości radiowe fali milimetrowej, w szczególności te w zakresie 96 gigaherców GHz, głównie dlatego, ponieważ można je skupić w mniejszą skuteczną szerokość wiązki niż jest to możliwe przy obecnie szerzej stosowanym paśmie Ka około 35 GHz. Tym niemniej jednak, koszt elementów składowych i montaż systemu działającego przy 96 GHz jest wiele razy kosztowniejszy niż systemu pracującego przy 35 GHz.

Soczewka Luneberga oraz soczewka o współczynniku K są zdolne do skupiania fal radiowych o wysokiej częstotliwości znacznie bardziej skutecznie niż konwencjonalne anteny, takie jak anteny tubowe i anteny paraboliczne, w mniejszych rozmiarach. Tak więc, wykorzystanie soczewki Luneberga do skupienia 35 GHz może prowadzić do uzyskania znacznie mniej kosztownego systemu antykolizyjnego.

4. Odczyt użytkowych przyrządów pomiarowych: Opisana tu technika łączności składa się mikrofalowego radiolokacyjnego urządzenia zapytującego o niewielkich rozmiarach, które może skupić sygnał w wiązkę o szerokości 2 stopni lub mniej za pomocą soczewki. Tak skupiona wiązka może być skierowana na określony cel i wykorzystana do zapoczątkowania reakcji odpowiedzi, co mogłoby zapewnić identyfikację w czasie rzeczywistym przedmiotowego celu jak również dowolną liczbę innych elementów danych. Dodatkowo, system jest zdolny do dokładnego określenia zasięgu pomiędzy radiolokacyjnym urządzeniem zapytującym a celem. Wyposażenie, które posiada cel składa się z prostego transpondera radiolokacyjnego urządzenia odzewowego, który jest w stanie transmitować potrzebne dane przez małą antenę prętową. System może działać w zakresach do 25 kilometrów przy mocy sygnału wynoszącej 0,75 wata bez żadnego zagrożenia dla operatora jak również dla życia innych ludzi czy zwierząt.

Jednym z zastosowań tej techniki mogłoby być odczytywanie elektrycznych przyrządów pomiarowych mierników. Osoba dokonująca odczytu miernika byłaby wyposażona w radiolokacyjne urządzenie zapytujące. Jeśli miernik wyczuje ważny sygnał zapytujący zta-kiego urządzenia, miernik mógłby odpowiedzieć numerem identyfikacyjnym miernika oraz bieżącym odczytem zużytej elektryczności. Radiolokacyjne urządzenie zapytujące mogłoby zapisać dane, łącznie z godziną i datą odczytu. Umiejscawiając odpowiednio miernik całą operację można przeprowadzić tak aby osoba dokonująca odczytu nie wychodziła z samochodu.

5. Linie lotnicze: Obecnie, linie lotnicze muszą polegać na lotniskowej wieży kontrolnej, aby podać im w przybliżeniu kiedy dany lot jest spodziewany przy wyjściu. W zależności od obciążenia wieży kontrolnej, wiadomości te mogą być sporadyczne lub nie w porę. Przynajmniej jedna główna linia lotnicza poszukuje swojego własnego niezależnego systemu łączności, który mógłby zacząć działać pomiędzy wyjściem bramą i określonym lotem na około 15 mil od lotniska, dając liniom lotniczym niezależność od często przeciążonej wieży kontrolnej. Możliwość znajomości bardziej dokładnego czasu przylotu danego samolotu zwiększy efektywność

184 543 usług świadczonych użytkownikom linii lotniczych oraz spowoduje znaczące oszczędności kosztów dla linii lotniczych.

6. Automaty bankowe sterowane kartami identyfikacyjnymi ATM: O ile automaty te znajdują się na terenie całych Stanów Zjednoczonych, o tyle nie występują one w wielu krajach rozwijających się. Dla prawidłowego działania automatów bankowych tego typu zasadniczą sprawą jest wysoce niezawodna, wolna od błędów linia telefoniczna czego zazwyczaj nie posiadają kraje rozwijające się. Tym niemniej jednak, system łączności oparty na niniejszym wynalazku mógłby spełnić powyższe warunki wysoce niezawodny, wolny od błędów, bezprzewodowy, przekazując informacje pomiędzy automatami bankowymi a bankiem rozliczeniowym w sposób bardzo niezawodny i w bardzo bezpiecznym trybie.

7. Zastosowania medyczne, oświatowe; oraz inne w kraju rozwijającym się:

Łączność między rejonami bardziej zurbanizowanymi a rejonami odległymi w kraju rozwijającym się jest dawno znanym problemem. Ministerstwa Oświaty często chcą aby programy oświatowe opracowane w regionach wielkomiejskich były łatwo dostępne w odległych szkołach. System łączności między wieloma stacjami oparty na niniejszym wynalazku mógłby to urzeczywistnić przesyłając programy edukacyjne do wielu odległych rejonów w trybie głosowym lub video, a zatem poprawiając jakość edukacji w odległych rejonach.

W krajach rozwijających się istnieje wiele klinik zdrowia położonych w odległych rejonach, które są całkowicie odcięte od bardziej zaawansowanej wiedzy medycznej, która jest dostępna w rejonach zurbanizowanych. Często, w takich odległych klinikach pracują lekarze, którzy mogliby uratować życie wielu ludziom gdyby posiadali lepszą informację. Tak jak w przypadku programów edukacyjnych, skuteczny system łączności mógłby zapewnić odległym klinikom natychmiastową i niezawodną łączność z wielkomiejskim centrum medycznym albo w trybie przesyłania danych, albo głosu lub video. Istotne sygnały oraz inne informacje medyczne mogą być natychmiast wysłane do wielkomiejskiego centrum medycznego w celu dokonania analizy, podjęcia decyzji dotyczącej leczenia a następnie informację mogą być szybko przesłane z powrotem do odległej kliniki.

8. Podstawowe połączenie rejonów komórkowych: Obecnie, regiony komórkowe są połączone razem albo poprzez system masztów mikrofalowych posiadających często zawodne, drogie radia i/lub satelity. Jedna stacja bazowa oparta na niniejszym wynalazku z zamontowanymi w niej zaprojektowanymi 20 lokalizacjami może zastąpić 280 mikrofalowych anten masztowych i 280 urządzeń radiowych oraz 28 masztów doprowadzając do znacznych oszczędności kosztów, a jednocześnie umożliwiając uniknięcia zastosowania drogich satelitów oraz przerzucenia znaczących oszczędności na konsumentów. Ponadto, tego typu system jest znacznie bardziej niezawodny i znacznie mniej kosztowny w utrzymaniu.

Wersje realizacji przedstawione i opisane powyżej są tylko przykładami. Nie zastrzegamy sobie prawa do wynalezienia wszystkich podzespołów, elementów lub opisanych etapów. Można dokonać różnych zmian konstrukcyjnych, materiałowych, w rozmieszczeniu układzie i pracy a nadal mieścić się w zakresie naszego wynalazku.

Rozwiązanie według wynalazku nie ogranicza się do restrykcyjnego opisu i rysunków powyższych przykładów, lecz podano je po to aby umożliwić osobie posiadającej wiedzę techniczną łatwiejsze zrozumienie, odtworzenie i wykorzystanie przedmiotu wynalazku. Ograniczenia wynalazku oraz granice ochrony patentu są określone w poniższych zastrzeżeniach patentowych.

184 543

184 543

184 543

FIG.3

FIG. 4

184 543

FIG. 5

FIG. 6B

FIG. 6A

FIG. 7

16184 543

184 543

FIG.1

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz.

Cena 4,00 zł.

Claims (21)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. System łączności mikrofalowej lub za pomocą fali milimetrowej zawierający antenę, urządzenie komunikacyjne połączone z anteną poprzez informacyjne sygnały wysłane z urządzenia komunikacyjnego do anteny oraz drugie urządzenie komunikacyjne połączone z anteną poprzez informacyjne sygnały wysłane z anteny do drugiego urządzenia komunikacyjnego, znamienny tym, że antena jest anteną soczewkową (14) posiadającą (15) soczewkę z materiału dielektrycznego, a informacja (82) zawarta w informacyjnych sygnałach (17c) wysyłanych do drugiego urządzenia komunikacyjnego (12c) jest tożsama z informacją (82) zawartą w informacyjnych sygnałach (17b) otrzymywanych z pierwszego urządzenia komunikacyjnego (12a).
2. 2. System łączności według zatrz. 1, znamienny tym, że antena soczewkowa (14) zawiera soczewkę (15) z materiału dielektrycznego o zmiennym współczynniku załamania.
3. 3. System łączności według zastrz. 1, znamienny tym, że antena soczewkowa (14) zawiera soczewkę (15) z materiału dielektrycznego o stałym współczynniku załamania.
4. 4. System łączności według zastrz. 1, znamienny tym, żerna niezależne połączenia poprzez antenę soczewkową (14) pomiędzy urządzeniami komunikacyjnymi pierwszej grupy urządzeń komunikacyjnych (12a), a urządzeniami komunikacyjnymi drugiej grupy urządzeń komunikacyjnych (12c, 12f).
5. 5. System łączności według zastrz. 4, znamienny tym, że antena soczewkowa (14) w pierwszej komórce sieci komórkowej zawiera elementy ponownego wykorzystania części widma częstotliwości wykorzystywanego przez antenę w sąsiedniej komórce sieci komórkowej do transmisji sygnałów o częstotliwości radiowej w obrębie pierwszej komórki.
6. 6. System łączności według zastrz. 4, znamienny tym, że antena soczewkowa (14) zawiera elementy ponownego wykorzystania częstotliwości dla niektórych sygnałów poprzez zastosowanie multipleksowania podziału czasu, podziału kodu, podziału polaryzacji lub podziału przestrzeni względem sygnałów wykorzystujących tą samą częstotliwość.
7. 7. System łączności według zastrz. 1, znamienny tym, że urządzenie komunikacyjne (12a) jest połączone z anteną soczewkową (14) poprzez informacyjne sygnały (17b) o częstotliwości radiowej.
8. 8. System łączności według zastrz. 1, znamienny tym, że urządzenie komunikacyjne (12a) jest połączone z anteną soczewkową (14) złączem (84).
9. 9. System łączności według zastrz. 1, znamienny tym, że drugie urządzenie komunikacyjne (12c) jest połączone z anteną soczewkową (14) poprzez informacyjne sygnały (17c) o częstotliwości radiowej oraz informacja (80) zawarta w informacyjnych sygnałach (17c) otrzymywanych z drugiego urządzenia komunikacyjnego (12c) jest tożsama z informacją (82) wysyłaną do urządzenia komunikacyjnego (12a).
10. 10. System łączności według zastrz. 9, znamienny tym, że urządzenie komunikacyjne (12a) jest urządzeniem jednocześnie odbierającym i wysyłającym oddzielne informacyjne sygnały (17a) oraz drugie urządzenie komunikacyjne (12c) jest urządzeniem jednocześnie odbierającym i wysyłającym oddzielne informacyjne sygnały (17c).
11. 11. System łączności według zastrz. 10, znamienny tym, żerna niezależne połączenia poprzez antenę soczewkową (14) pomiędzy urządzeniami komunikacyjnymi pierwszej grupy urządzeń komunikacyjnych (12a), a urządzeniami komunikacyjnymi drugiej grupy urządzeń komunikacyjnych (12c, 12f).
12. 12. System łączności według zastrz. 11, znamienny tym, że antena soczewkowa (14) w pierwszej komórce sieci komórkowej zawiera elementy ponownego wykorzystania części widma częstotliwości wykorzystywanego przez antenę w sąsiedniej komórce sieci komórkowej do transmisji sygnałów o częstotliwości radiowej w obrębie pierwszej komórki.

    184 543
13. 13. System łączności według zastrz. 11, znamienny tym, że antena soczewkowa (14) zawiera elementy ponownego wykorzystania częstotliwości dla niektórych sygnałów poprzez zastosowanie multipleksowania podziału czasu, podziału kodu, podziału polaryzacji lub podziału przestrzeni względem sygnałów wykorzystujących tą samą częstotliwość.
14. 14. Mikrofalowy system łączności lub system łączności za pomocą fali milimetrowej między wieloma stacjami zawierający antenę, stację nadawczą połączoną z anteną poprzez informacyjne sygnały oraz wiele urządzeń komunikacyjnych połączone z anteną poprzez informacyjne sygnały, znamienny tym, że antena jest anteną soczewkową (14) zawierającą soczewkę (15) z materiału dielektrycznego, a informacja zawarta w informacyjnych sygnałach odbieranych przez antenę soczewkową (14) ze stacji nadawczej (12a) jest tożsama z informacją zawartą w informacyjnych sygnałach (17a-g) wysyłanych z anteny soczewkowej do grupy urządzeń komunikacyjnych (12b-k).
15. 15. System łączności według zastrz. 14, znamienny tym, że antena soczewkowa (14) zawiera soczewkę (15) z materiału dielektrycznego o zmiennym współczynniku załamania.
16. 16. System łączności według zastrz. 14, znamienny tym, że antena soczewkowa (14) zawiera soczewkę (15) z materiału dielektrycznego o stałym współczynniku załamania.
17. 17. System łączności według zastrz. 14, znamienny tym, że antena soczewkowa (14) zawiera elementy ponownego wykorzystania częstotliwości dla niektórych sygnałów poprzez zastosowanie multipleksowania podziału czasu, podziału kodu, podziału polaryzacji lub podziału przestrzeni względem sygnałów wykorzystujących tą samą częstotliwość.
18. 18. System łączności według zastrz. 14, znamienny tym, że przynajmniej jedno urządzenie komunikacyjne spośród grupy urządzeń komunikacyjnych (12b-k) ma elementy wysyłania sygnałów do anteny soczewkowej, a antena soczewkowa (14) ma elementy wysyłania sygnałów z urządzenia komunikacyjnego z grupy urządzeń komunikacyjnych (12b-k) do stacji nadawczej (12a).
19. 19. System łączności według zastrz. 18, znamienny tym, że antena soczewkowa (14) ma elementy ponownego wykorzystania częstotliwości dla niektórych sygnałów poprzez zastosowanie multipleksowania podziału czasu, podziału kodu, podziału polaryzacji lub podziału przestrzeni względem sygnałów wykorzystujących tą samą częstotliwość.
20. 20. System łączności według zastrz. 14, znamienny tym, że przynajmniej jedno urządzenie komunikacyjne z grupy urządzeń komunikacyjnych (12b-k) posiada antenę soczewkową.
21. 21. System łączności według zastrz. 20, znamienny tym, że przynajmniej jedno urządzenie komunikacyjne z grupy urządzeń komunikacyjnych (12b-k) ma elementy odbioru sygnałów o częstotliwości radiowej z dwóch lub więcej anten soczewkowych.