PT89099B

PT89099B - Sistema de antenas distribuidas

Info

Publication number: PT89099B
Application number: PT89099A
Authority: PT
Inventors: Anthony Peter Hulbert
Original assignee: Plessey Telecomm
Priority date: 1987-11-30
Filing date: 1988-11-28
Publication date: 1993-12-31
Also published as: PT89099A; KR890009018A; GB2212984B; DK667988A; CN1016925B; GB2212984A; AU607553B2; NO885311L; FI885548A0; DK667988D0; ZA888748B; GB8727960D0; AU2583488A; NZ227111A; EP0322109A2; JPH01309406A; IN170668B; MY103643A; FI885548L; NO885311D0

Description

MEMÓRIA DESCRITIVA DO INVENTO para

SISTEMAS DE ANTENAS DISTRIBUÍDAS que apresenta

GEC PLESSEY TELECOMMUNICATIONS LIMITED, britânioa, industrial e comercial, cora sede em P. 0. Box 653, Telephone Road, Coventry CV3 1HJ, Gra—Bretanha,

A invenção refere-se a um sistema de antenas distribuídas que inclui uma plural idade de N antenas (3) afastadas entre si, ficando cada antena ligada a una linha (2) de rádio—frequência através de um oirculador (4) sendo cada circulador (4) montado de modo a passar à sua antena conjugada uma fraoção 1/n da potência de rádio-frequência nela incidente.

Tal sistema permite efectuar uma economia dos custos dos componentes necessários à instalação das antenas.

A presente invenção relaciona-se com um sistema de antenas distribuídas. Refere-se, especialmente, a um sistema de género, que compreende um certo número de antenas, as quais ficam distanciadas umas das outras, sendo montadas, por exemplo, ao longo de um tunel.

Certos tipos de meios ambientes sao melhor servidos por alguma forma de antenas distribuídas para os fins de comunicação pela radio. Tem sido usual, até agora, utilizar cabos alimentadores mal vedados para fornecer as referidas antenas; no entanto, existe também um sistema em que várias antenas separadas sao alimentadas por um cabo coaxial através de uma forma de acoplamento apropriada. Esta última instalaçao tem apresentado a tendência para ser ou ineficaz ou complexa.

A presente invenção foi concebida para proporcionar um sistema de antenas distribuídas que poderia ser produzido abàixo do custo e seria adequado para fins de transmissão e recepção.

De acordo com a presente invenção obtem-se um sistema de antenas distribuídas que inclui uma pluralidade de N antenas distanciadas entre si; ficando cada antena ligada a um respectivo circulador incluindo um desequilíbrio, sendo os referidos circuladores ligados em série por uma linha de rádio-frequência (RF) de forma que cada antena irradia somente uma fracçao pré-determinada da potência RF que nela incide. Preferivelmente, a fracçao pré-determinada é de 1/N. As antenas da pluralidade de antenas pode ter diferentes comprimentos físicos.

Sinais de transmissão e de recepção podem ser transmitidos à linha de radio-frequência, com frequências diferentes. Cada antena pode' ser ligada através de um interruptor ao seu respectivo circulador. Cada interruptor pode ser controlado por um sinal transmitido pela linha de ra dio-frequência.

| Em uma modalidade, uma última antena do sistema é ligada por meio de ¹ uma linha de retorno independente até uma fonte de rádio-frequência para o sistema.

I

A titulo de exemplo, algumas modalidades eepeciais da invenção vao sej

I agora descritas com referências ao desenho anexado, no qual;

a figura 1 é um diagrama do circuito de um sistema de alimentação de antenas, tendo quatro antenas ligadas a uma liI nha de potência comumj as figuras 2 a 4 sao diagramas similares que apre sentam modificações ao sistema.

Conforme está representado na figura 1, uma fonte de transmisão 1 proporciona ura sinal de rádio-frequência que é alimentado ao longo de uma linha de potência 2 a cada uma das quatro antenas 3. Cada antena é ligada à linha de potência por um circulador de rádio-frequência

4. Cada antena 3 é deliberadamente desequilibrada em relaçao à linha de modo que ela irá irradiar somente uma fracção espeoial da potência incidente. No caso do eacemplo ilustrado, cora quatro antenas, a primeira antena irradia 1/4 da potência total, passando 3/4 à antena seguirte a qual irradia 1/3 desta (ou seja, 1/4 do total). A terceira antena irradia 1/2 da fracção de 2/4 (ou seja, 1)4 do total) e a quarta antena irradia toda a potência recebida, ou seja 1/4 do total. Assim cada antena irradia exaotamente um quarto da potênoia total, supondo-se que foram usados cirouladores e alimentadores sem fugas.

Esta maneira de repartir em proporção a quantidade total da potência incidente poderia estender-se a um número qualquer N de antenas, em que a antena Mth irradiaria 1/(N—M+l) da potência incidente a 1/n da potência total.

Ainda que este circuito vá funcionar de uma maneira perfeitamente satisfatória, existem dois modos pelos quais ele pode ser aperfeiçoaado.

’3m primeiro lugar, o equilíbrio de cada antena no sistema é diferen'te do das outras antenac existentes . segundo lugar, o sistema de

Jf jjantenas funcianará, quer como sistema transmissor, quer como sistema receptor .

lf ^Se esta estrutura de antenas for observada mais detalhadamente, a primeira antena irá receber 1/4 do sinal nas suas proximidades; porém esp :te sinal será progressivamente irradiado de novo pelas outras antenas jdo conjunto, até que a última antena irradia todo o sinal se: 'qualquer sinal por receber. De pode receber um sinal. 0 sinal caminhado ao cabo alimentador.

será reflectido em um terminal deixarfacto, a última antena é a última que todo proveniente 0 sinal na ponta de desequilíbrio de todos os circuladores, desviando-se desta antena será emdo cabo alimentador e irá voltar através das antenas até à fonte.

Este problema pode ser solucionado com a instalação do circuito da figura 2. Neste sistema a fonte de sinal 1 é ura transmissor/reoeptor, qua 6 montado para transmitir na frequência F1 e receber numa frequência diferente F2. As frequências de recepção e de transmissão são assim separadas e elas são cuidadosamente dispostas de modo que os desiquilíbrios da frequência de recepção sao diferentes dos da frequênoia de j transedssão. A primeira antena 3 teria a ressonância de um quarto de jonda da frequência de recepção, ao passo que a última antena teria a ressonânoia de um quarto de onda da frequêndia de transmissão. Neste caso, a recepção, pelo sinal de recebido, está reflectindo de volta pela linha do alimentador 2 desde a extremidade mais distante da unidade da base. 3 olaro que as direcções dos circuladores poderiam ser invertidas, se fosse preferível associar a perda desta reflaeão à via de trnasmissão. Numa modalidade alternativa, uma via de retorno independente 6 poderia ser usada conforme se mostra com a linha ponteada.

Ainda que este oircuíto dê a possibilidade de se usar um sistema de antena única para a trasmissão e a recepção, existe um limite na intensidade da separação das frequências que deve ser usada e, realmente, pelo facto de que uma separação das frequências não é absolutamente neces5

A figura 3 mostra uma instalação alternativa que evita a necessidade de uma separação entre as frequências de trasmissao e de recepção, ou de uma separação que seja uma fraoção relativamente pequena da frequên cia' média. Neste caso, cada antena irradia Ι/N da potência incidente ( em que N é o número de antenas; neste caso é de quatro). 3 evidente que a potência irradiada pela última antena é inferior à qu9 é irradiada pela primeira antena. De facto, ela é reduzida segundo a razão (1-1/4) ou 3,7 cLB, que não tem significado. A expressão geral do rendimento da última antena (ou seja, o caso pior) em relação à primei ra antena é de (1-1/n)(N-Ι), e em expoente que irá diminuir à medida que N aumenta. No entanto o rendimento mínimo, dado pelo limite da expressão acima à medida que N se aproxima do infinito, é de 1/e ou -4»; cLB. Assim, mesmo que o número de antenas se torne muito grande a perda proveniente da falta de alimentação de potência igual a cada antena, não aumenta de maneira substancial. De novo, nesta modalidade, as direcções do circulador para as operações de transmissão e de reoepçãc podem ser invertidas, se assim for desejado, e a via de regresso independente 6 indicada pela linha ponteada poderia ser usada.

Numa outra modalidade apresentada na figura 4, cada antena 3 é ligada ao seu circulador 4 por um interruptor J. .Todas as antenas 3 são equilibradas. A alimentação de um sinal de rádio-frequência pode ser orientada para uma antena especifica mediante o fechamento de um único interruptor. 0 sinal irá assim desviar-se de quaisquer interruptores em circuito aberto até que alcance.a antena com o interruptor fechado. Os interruptores 7 poderiam ser controlados por um sinal de frequêncit. em canais múltiplos transmitidos pela linha de rádio-frequência. De modo semelhante, a energia da corrente contínua para fazer funoionar os interruptores (os quais poderiam ser interruptores ou relês de rádio-frequência nos semi-condutores) poderia ser transmitida pelo cabo.

A técnica desta modalidade poderia oferecer vantagem na limitação do

alcançe do rádio de modo a proporcionar uma estrutura microcelular, que poderia sor usada nos sistemas de comunicação.

jComprovou-se que o sistema de antenas distribuídas da invenção permite juma substâncial economia de custos na construção da instalaçao. A. antena do alimentador mal vedada convencional pode custar cerca de 10 libras (£ 10) por pé” (0,3 metro) de comprimento, ao passo que uma aquisição em grande volume de oirculadores de faixa estrâta pode ter os preçós |reduzidos até mesmo em 2 ou três libras ( £ 2 ou <£,3). São neoessárioí (circuladores talvez em intervalos mínimos de três metrosj portanto, torna-se possível uma economia de custos muito significativa.

A precedente descrição das modalidades da invenção foi feita somente a título de exemplo e algumas modificações podem ser efectuadas sem qub haja afastamento do âmbito da invenção conforme está definido nas rdtvindioações apensas.

I^a - Sistema de antenas distribuídas dade de N antenas distanciadas entre que inclui uma pluralisi, ficando cada antena ligada a um respectivo circulador e incluindo um desequilíbrio, caracterizado pelo facto de os referidos circuladores serem ligados em série por uma linha de rádio-frequência (RE) de forma que cada antena irradia somente uma fracçao pré-determinada da potência RF que nela incide.

Claims

Sistema de acordo com a reivindicação caracterizado pelo facto de a fracçao pre-determinada ser igual a 1/N.
3^a - Sistema de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo facto de as antenas da mencionada pluralidade de antenas terem comprimentos físicos diferentes.
4^a - Sistema de acordo com as reivindicações 2 ou 3, caracterizado pelo facto de os sinais de transmissão e de recepção serem transmitidos a linha de rádio-frequências diferentes.
5^a - Sistema de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo facto de cada antena ser ligada ao respectivo circulador através de um interruptor.
6^a - Sistema de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo facto de cada interruptor poder ser comandado por um sinal enviado pela linha de ra dio-frequência .
7^a - Sistema de acordo com riores, caracterizado pelo qualquer das reivindicações antefacto de uma das ultimas antenas χ ,ί ser ligada por meio de uma linha de retorno independente a um receptor de rádio-frequência para o sistema.