RU216339U1

RU216339U1 - Cellular Signal Amplifier

Info

Publication number: RU216339U1
Application number: RU2022125146U
Authority: RU
Inventors: Владислав Федорович Львов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "ЛОКУС"
Filing date: 2022-09-26
Publication date: 2023-01-30

Abstract

Полезная модель относится к оборудованию сотовой связи. Техническим результатом заявленной полезной модели является исключение самогенерации сигналов в репитере. Устройство усиления сигналов сотовой связи содержит наружную антенну 1, выполненную с возможностью приема-передачи сигнала сотовой связи от базовой станции, внутреннюю антенну 2, выполненную с возможностью приема-передачи сигнала сотовой связи абоненту, два коаксиальных кабеля 31, 32, предназначенных для передачи сигнала сотовой связи от наружной антенны 1 к внутренней, и репитер 4, который выполнен в виде трех последовательно соединенных модулей 5, 6, 7 с равномерным распределением коэффициента усиления между ними. Первый модуль 5 подключен к наружной антенне 1 и установлен непосредственно в корпусе наружной антенны 1 на плате согласования. Второй модуль 6 соединен с первым и третьим модулями 5, 7 посредством коаксиальных кабелей 31, 32, а третий модуль 7 подключен к внутренней антенне 2 и установлен в корпусе внутренней антенны 2 на плате согласования. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

The utility model relates to cellular communication equipment. The technical result of the claimed utility model is the exclusion of self-generation of signals in the repeater. The device for amplifying cellular signals contains an external antenna 1, configured to receive and transmit a cellular signal from a base station, an internal antenna 2, configured to receive and transmit a cellular signal to a subscriber, two coaxial cables 31, 32, designed to transmit a cellular signal connection from the external antenna 1 to the internal, and the repeater 4, which is made in the form of three series-connected modules 5, 6, 7 with a uniform distribution of the gain between them. The first module 5 is connected to the external antenna 1 and is installed directly in the housing of the external antenna 1 on the matching board. The second module 6 is connected to the first and third modules 5, 7 via coaxial cables 31, 32, and the third module 7 is connected to the internal antenna 2 and installed in the internal antenna 2 housing on the matching board. 6 w.p. f-ly, 2 ill.

Description

Область техники, к которой относится полезная модельField of technology to which the utility model belongs

Настоящая полезная модель относится к оборудованию сотовой связи, а более точно касается устройства усиления сигналов сотовой связи.The present utility model relates to cellular communications equipment, and more specifically to a cellular signal amplification device.

Уровень техникиState of the art

В настоящее время, когда услуги сотовой связи стали неотъемлемой частью жизни современных людей, к качеству связи предъявляются высокие требования, которые должны отвечать современным стандартам устойчивой бесперебойной сотовой связи. Работа с электронной почтой, GPS-навигация, просмотр мультимедиа контента, а также использование всевозможных приложений - всем этим можно комфортно воспользоваться только при наличии устойчивого и достаточно быстрого канала связи.At present, when cellular communication services have become an integral part of the life of modern people, high demands are placed on the quality of communication, which must meet modern standards of stable uninterrupted cellular communication. Working with e-mail, GPS navigation, viewing multimedia content, as well as using all kinds of applications - all this can be comfortably used only if there is a stable and fast enough communication channel.

Высокоскоростная передача данных, а также постоянная загруженность сотовых сетей требует использования более высоких частот, следствием чего является уменьшение зон с уверенным радиоприемом и возникновение множественных зон с неуверенным приемом и некачественной работой сети сотовой связи.High-speed data transmission, as well as the constant congestion of cellular networks, requires the use of higher frequencies, which results in a decrease in zones with reliable radio reception and the emergence of multiple zones with uncertain reception and poor-quality operation of the cellular network.

Тем не менее, в повседневной жизни часто бывают ситуации, когда сигналы сотовой связи в тех или иных местах имеют низкий уровень, что не позволяет иметь устойчивую связь и, как следствие, низкую скорость интернет соединения. Причиной этому чаще всего бывают затухания сигнала сотовой связи, обусловленные препятствиями, возникающими на пути распространения радиосигнала.However, in everyday life there are often situations when cellular signals in certain places are low, which does not allow you to have a stable connection and, as a result, a low Internet connection speed. The reason for this is most often the attenuation of the cellular signal due to obstacles that arise in the path of the radio signal.

Для решения данной проблемы в мировой практике используются различные вспомогательные приемо-усилительные устройства. Самыми распространенными устройствами усиления и передачи сигналов сотовой связи для зон неуверенного приема являются репитеры сигналов сотовой связи.To solve this problem, various auxiliary receiving-amplifying devices are used in world practice. The most common devices for amplifying and transmitting cellular signals for areas of poor reception are cellular signal repeaters.

Широко известны усилители сигналов сотовой связи, например, http://www.countrynet.ru/gsm/usilenie-3g-signala и http://konnektim.ru/services/internet-signal-amplification.Cellular signal amplifiers are widely known, for example, http://www.countrynet.ru/gsm/usilenie-3g-signala and http://konnektim.ru/services/internet-signal-amplification.

Данный класс оборудования относится к избирательным полосовым усилителям, в которых основными элементами являются усилительные микросхемы и частотные фильтры, формирующие необходимую частотную избирательность сигнала и позволяющие создать оптимальные структуры построения такой аппаратуры. Каждый из известных усилителей представляет собой двуканальный репитер с наружной и внутренней антенной. Для устойчивой связи в помещении, где работает репитер, коэффициент усиления в каждом канале должен составлять около 60 дБ. Учитывая то, что оба канала репитера находятся в одном корпусе и по входу и выходу нагружены на одни и те же антенны, возникают проблемы, связанные с возможной самогенерацией сигналов.This class of equipment belongs to selective bandpass amplifiers, in which the main elements are amplifying microcircuits and frequency filters, which form the necessary frequency selectivity of the signal and allow creating optimal structures for constructing such equipment. Each of the known amplifiers is a two-channel repeater with an external and internal antenna. For stable communication in the room where the repeater operates, the gain in each channel should be about 60 dB. Considering that both channels of the repeater are located in the same housing and are loaded on the same antennas at the input and output, there are problems associated with the possible self-generation of signals.

Это обстоятельство накладывает определенные требования по частотной избирательности каждого канала Uplink (верхний канал) и Downlink (нижний канал) и по хорошей развязке между входным и выходным каналами дуплексера. Современная электронная база позволяет применять фильтры и дуплексеры, выполненные по технологии ПАВ (поверхностные акустические волны). Тем не менее, высокий суммарный коэффициент усиления обоих каналов (около 120 дБ) требует большого количества полосовых фильтров в каждом канале и хорошей экранировки всей конструкции.This circumstance imposes certain requirements on the frequency selectivity of each Uplink (upper channel) and Downlink (lower channel) and on a good isolation between the input and output channels of the duplexer. A modern electronic base allows the use of filters and duplexers made using SAW technology (surface acoustic waves). However, the high combined gain of both channels (about 120 dB) requires a large number of bandpass filters in each channel and good shielding of the entire design.

Наиболее близким к заявляемому устройству усиления сигналов сотовой связи является Система сотовой связи, известная из международной публикации WO/2008/059486.Closest to the claimed device for amplifying cellular signals is a cellular communication system known from international publication WO/2008/059486.

Известная система сотовой связи содержит входную антенну, выполненную с возможностью приема - передачи сигнала сотовой связи от базовой станции по каналу Uplink, репитер, соединенный с входной антенной, выходную антенну, выполненную с возможностью приема-передачи сигнала сотовой связи абоненту по каналу Downlink и соединенную с репитером, и коаксиальный кабель, предназначенный для передачи сигнала сотовой связи от входной антенны к выходной. Наружная пассивная антенна имеет невысокий коэффициент усиления и соединена с репитером посредством коаксиального кабеля. Наружная антенна установлена вне помещения, преимущественно на крыше, и ориентирована в сторону ближайшей базовой станции оператора сотовой связи. Внутренняя антенна установлена в помещении и соединена с репитером посредством коаксиального кабеля.The known cellular communication system contains an input antenna configured to receive and transmit a cellular signal from a base station via the Uplink channel, a repeater connected to the input antenna, an output antenna configured to receive and transmit a cellular signal to a subscriber via the Downlink channel and connected to repeater, and a coaxial cable designed to transmit a cellular signal from the input antenna to the output. The outdoor passive antenna has a low gain and is connected to the repeater via a coaxial cable. The outdoor antenna is installed outdoors, mainly on the roof, and is oriented towards the nearest base station of the cellular operator. The indoor antenna is installed indoors and connected to the repeater via a coaxial cable.

Известное устройство также включает блок обратной связи, который формирует индикаторную информацию относительно качества сигнала сотовой связи, и блок дистанционного приема, который принимает индикаторную информацию от блока обратной связи.The known device also includes a feedback unit that generates indication information regarding the quality of the cellular signal, and a remote reception unit that receives indication information from the feedback unit.

В известном устройстве, также как и в других известных устройствах того же назначения, репитер представляет собой двухканальный усилитель (Uplink и Downlink), построенный на базе усилительных микросхем и частотных фильтров. Конструктивно оба канала репитера смонтированы в одном корпусе и оба по входу и выходу подключены к входной и выходной антеннам, в результате чего возможна самогенерация сигналов.In the known device, as well as in other known devices of the same purpose, the repeater is a two-channel amplifier (Uplink and Downlink) built on the basis of amplifying microcircuits and frequency filters. Structurally, both channels of the repeater are mounted in one housing and both are connected to the input and output antennas at the input and output, as a result of which self-generation of signals is possible.

Коаксиальный кабель, посредством которого наружная и внутренняя антенны соединены с репитером, вносит значительное (около 5 дБ) затухание сигнала, а именно, ухудшает коэффициент шума в том случае, когда сигнал идет от базовой станции к абоненту, и подавляет полезный сигнал в случае передачи сигнала от абонента к базовой станции.The coaxial cable, through which the external and internal antennas are connected to the repeater, introduces a significant (about 5 dB) signal attenuation, namely, it worsens the noise figure when the signal goes from the base station to the subscriber, and suppresses the useful signal in the case of signal transmission from the subscriber to the base station.

При такой схеме построения для достижения необходимой избирательности необходимо использовать большое количество полосовых фильтров (до 6-8 штук), на базе которых построен репитер и которые имеют собственные затухания в полосе пропускания около -1…-2 дБ. Собственные затухания полосовых фильтров суммируются, в результате чего полезный сигнал значительно ослабляется.With such a construction scheme, in order to achieve the necessary selectivity, it is necessary to use a large number of band-pass filters (up to 6-8 pieces), on the basis of which the repeater is built and which have their own attenuation in the passband of about -1 ... -2 dB. The inherent attenuations of the bandpass filters are summed, as a result of which the useful signal is significantly attenuated.

Раскрытие сущности полезной моделиDisclosure of the essence of the utility model

В основу полезной модели положена задача разработать устройство усиления сигналов сотовой связи, которое благодаря конструктивному выполнению позволяет исключить самогенерацию сигналов в репитере.The utility model is based on the task of developing a device for amplifying cellular signals, which, due to its design, makes it possible to exclude self-generation of signals in the repeater.

Поставленная задача решается тем, что устройство усиления сигналов сотовой связи, содержащее наружную антенну, выполненную с возможностью приема - передачи сигнала сотовой связи от базовой станции, репитер, соединенный с наружной антенной, внутреннюю антенну, выполненную с возможностью приема-передачи сигнала сотовой связи абоненту и соединенную с репитером, и коаксиальный кабель, предназначенный для передачи сигнала сотовой связи от наружной антенны к внутренней, согласно полезной модели, репитер представляет собой три последовательно соединенных модуля с равномерным распределением коэффициента усиления между ними, причем первый модуль подключен к наружной антенне и установлен непосредственно в корпусе наружной антенны на плате согласования, второй модуль соединен с первым и третьими модулями посредством первого и второго коаксиальных кабелей, а третий модуль подключен к внутренней антенне и установлен в корпусе внутренней антенны на плате согласования.The problem is solved by the fact that the device for amplifying cellular signals, containing an external antenna configured to receive and transmit a cellular signal from a base station, a repeater connected to an external antenna, an internal antenna configured to receive and transmit a cellular signal to a subscriber and connected to the repeater, and a coaxial cable designed to transmit a cellular signal from an external antenna to an internal one, according to the utility model, the repeater consists of three modules connected in series with a uniform gain distribution between them, with the first module connected to an external antenna and installed directly in external antenna housing on the matching board, the second module is connected to the first and third modules via the first and second coaxial cables, and the third module is connected to the internal antenna and installed in the internal antenna housing on the matching board.

Полезно, чтобы коэффициент усиления репитера составлял 60-70 дБ, коэффициент усиления каждого модуля составлял 20-25 дБ, при этом коэффициент затухания каждого коаксиального кабеля оставлял 8-10 дБ.It is useful that the repeater gain is 60-70 dB, the gain of each module is 20-25 dB, while the attenuation coefficient of each coaxial cable is 8-10 dB.

Конструктивно выгодно, чтобы первый модуль содержал первый дуплексер, вход-выход которого соединен с наружной антенной, канал передачи сигнала сотовой связи к абоненту, который содержит последовательно соединенные первый каскад, первый фильтр, второй каскад и второй фильтр, второй дуплексер и канал передачи сигнала сотовой связи от абонента, который содержит последовательно соединенные первый каскад, первый фильтр, второй каскад и второй фильтр, при этом вход канала передачи сигнала сотовой связи к абоненту подключен к выходу первого дуплексера, ко входу которого подключен выход канала передачи сигнала сотовой связи от абонента, вход которого подключен к выходу второго дуплексера, вход-выход которого посредством первого коаксиального кабеля соединен со входом второго модуля.It is structurally advantageous that the first module contains the first duplexer, the input-output of which is connected to an external antenna, a cellular signal transmission channel to the subscriber, which contains the first stage, the first filter, the second stage and the second filter connected in series, the second duplexer and the cellular signal transmission channel communication from the subscriber, which contains the first cascade, the first filter, the second cascade and the second filter connected in series, while the input of the cellular signal transmission channel to the subscriber is connected to the output of the first duplexer, to the input of which the output of the cellular signal transmission channel from the subscriber is connected, the input which is connected to the output of the second duplexer, the input-output of which is connected to the input of the second module through the first coaxial cable.

Предпочтительно, чтобы второй модуль содержал первый дуплексер, к выходу которого подключен канал передачи сигнала сотовой связи к абоненту, который содержит соединенные между собой аттенюатор ручной регулировки усиления, первый каскад, первый фильтр, второй каскад и второй фильтр, второй дуплексер, вход-выход которого посредством второго коаксиального кабеля соединен со входом третьего модуля, канал передачи сигнала сотовой связи от абонента, который содержит последовательно соединенные первый каскад, первый фильтр, второй каскад и второй фильтр, выход которого подключен ко входу первого дуплексера, блок автоматической регулировки усиления, подключенный к аттенюатору ручной регулировки усиления и входу второго фильтра канала передачи сигнала сотовой связи к абоненту, и блок защиты от аварийного режима, подключенный ко входу второго фильтра и выходу первого каскада канала передачи сигнала сотовой связи от абонента и электрически связанный со вторым каскадом канала передачи сигнала сотовой связи к абоненту.It is preferable that the second module contains the first duplexer, to the output of which a cellular signal transmission channel is connected to the subscriber, which contains interconnected manual gain control attenuator, the first stage, the first filter, the second stage and the second filter, the second duplexer, the input-output of which connected by means of a second coaxial cable to the input of the third module, a cellular signal transmission channel from the subscriber, which contains the first stage, the first filter, the second stage and the second filter connected in series, the output of which is connected to the input of the first duplexer, an automatic gain control unit connected to the attenuator manual gain control and the input of the second filter of the cellular signal transmission channel to the subscriber, and an emergency mode protection unit connected to the input of the second filter and the output of the first stage of the cellular signal transmission channel from the subscriber and electrically connected to the second stage of the cellular signal transmission channel howling communication to the subscriber.

Желательно, чтобы блок автоматической регулировки усиления содержал аттенюатор автоматической регулировки усиления, подключенный к аттенюатору ручной регулировки усиления, направленный ответвитель, подключенный ко входу второго фильтра канала передачи сигнала сотовой связи к абоненту, каскад, подключенный к направленному ответвителю, и процессор, вход которого подключен к выходу каскада, а выход подключен к аттенюатору ручной регулировки усиления, и индикатор, подключенный к выходу процессора.It is desirable that the automatic gain control unit contains an automatic gain control attenuator connected to the manual gain control attenuator, a directional coupler connected to the input of the second filter of the cellular signal transmission channel to the subscriber, a cascade connected to the directional coupler, and a processor whose input is connected to output of the stage, and the output is connected to a manual gain attenuator, and an indicator connected to the output of the processor.

Предпочтительно, чтобы блок защиты от аварийного режима содержал направленный ответвитель, подключенный к выходу второго каскада канала передачи сигнала сотовой связи от абонента, и последовательно соединенные каскад, направленный ответвитель, детектор, контроллер, соединенный со вторым каскадом канала передачи сигнала сотовой связи к абоненту, и индикатор.Preferably, the fallback protection unit contains a directional coupler connected to the output of the second stage of the cellular signal transmission channel from the subscriber, and a cascade connected in series, a directional coupler, a detector, a controller connected to the second stage of the cellular signal transmission channel to the subscriber, and indicator.

Целесообразно, чтобы третий модуль содержал первый дуплексер, вход-выход которого служит входом третьего модуля, канал передачи сигнала сотовой связи к абоненту, который содержит последовательно соединенные первый каскад, первый фильтр, второй каскад и второй фильтр, второй дуплексер и канал передачи сигнала сотовой связи от абонента, который содержит последовательно соединенные первый каскад, первый фильтр, второй каскад и второй фильтр, при этом вход канала передачи сигнала сотовой связи к абоненту подключен к выходу первого дуплексера, ко входу которого подключен выход канала передачи сигнала сотовой связи от абонента, вход которого подключен к выходу второго дуплексера, вход-выход которого подключен к наружной антенне.It is advisable that the third module contains the first duplexer, the input-output of which serves as the input of the third module, the cellular signal transmission channel to the subscriber, which contains the first cascade, the first filter, the second cascade and the second filter connected in series, the second duplexer and the cellular signal transmission channel from the subscriber, which contains the first cascade, the first filter, the second cascade and the second filter connected in series, while the input of the cellular signal transmission channel to the subscriber is connected to the output of the first duplexer, to the input of which the output of the cellular signal transmission channel from the subscriber is connected, the input of which connected to the output of the second duplexer, the input-output of which is connected to an external antenna.

Техническим результатом заявленной полезной модели является практическое исключение самогенерации сигналов в репитере, что обусловлено предложенным выполнением репитера из трех модулей, соединенных между собой коаксиальными кабелями. В таком случае требуемый коэффициент усиления 60-70 дБ распределяется равномерно между тремя усилительными модулями, что позволяет применять более технологичные частотно-избирательные усилители с небольшими коэффициентами усиления. Коаксиальные кабели в предложенной конструкции выполняют роль аттенюаторов, что способствует устойчивой работе и позволяет минимизировать взаимное влияние усилителей.The technical result of the claimed utility model is the practical elimination of self-generation of signals in the repeater, which is due to the proposed implementation of the repeater from three modules interconnected by coaxial cables. In this case, the required gain of 60-70 dB is distributed evenly between the three amplifying modules, which allows the use of more technologically advanced frequency-selective amplifiers with small gains. Coaxial cables in the proposed design act as attenuators, which contributes to stable operation and minimizes the mutual influence of amplifiers.

Наряду с исключением самогенерации сигналов в репитере значительно уменьшается коэффициент шума всего устройства, так как в отличие от известных технических решений, от наружной антенны по первому коаксиальному кабелю передается сигнал, предварительно усиленный в первом модуле. А объединение третьего модуля в одном корпусе с внутренней антенной исключает подавление полезного сигнала при передаче выходного сигнала от абонента к базовой станции.Along with the exclusion of self-generation of signals in the repeater, the noise figure of the entire device is significantly reduced, since, unlike the known technical solutions, a signal previously amplified in the first module is transmitted from the external antenna via the first coaxial cable. And the combination of the third module in one housing with an internal antenna eliminates the suppression of the useful signal during the transmission of the output signal from the subscriber to the base station.

Еще одним преимуществом данной полезной модели является то, что одновременно с исключением самогенерации сигналов в репитере появилась возможность использования в репитере меньшего количества и более простых усилительных компонентов для достижения необходимой мощности сигнала при передаче на базовую станцию.Another advantage of this utility model is that, along with the elimination of squitter in the repeater, it became possible to use fewer and simpler amplifying components in the repeater to achieve the required signal power when transmitting to the base station.

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

В дальнейшем полезная модель поясняется описанием конкретного варианта выполнения и прилагаемыми чертежами, на которых:In the following, the utility model is explained by a description of a specific embodiment and the accompanying drawings, in which:

фиг. 1 изображает структурную схему выполнения устройства для усиления сигналов сотовой связи, согласно полезной модели;fig. 1 is a block diagram of a device for amplifying cellular signals according to the utility model;

фиг. 2 изображает блок- схему устройства для усиления сигналов сотовой связи, согласно полезной модели.fig. 2 is a block diagram of a device for amplifying cellular signals according to the utility model.

Осуществление полезной моделиImplementation of the utility model

Патентуемое устройство усиления сигналов сотовой связи содержит наружную антенну 1 (фиг. 1), выполненную с возможностью приема - передачи сигнала сотовой связи от базовой станции, внутреннюю антенну 2, выполненную с возможностью приема-передачи сигнала сотовой связи абоненту, два коаксиальных кабеля 31, 32, предназначенных для передачи сигнала сотовой связи от наружной антенны 1 к внутренней антенне 2, и репитер 4, который выполнен в виде трех последовательно соединенных модулей 5, 6, 7. Первый модуль 5 подключен к наружной антенне 1 и установлен непосредственно в корпусе наружной антенны 1 на плате согласования. Второй модуль 6 соединен с первым и третьим модулями 5, 7 посредством коаксиальных кабелей 31, 32, а третий модуль 7 подключен к внутренней антенне 2 и установлен в корпусе внутренней антенны 2 на плате согласования.The patented device for amplifying cellular signals contains an external antenna 1 (Fig. 1) configured to receive and transmit a cellular signal from a base station, an internal antenna 2 configured to receive and transmit a cellular signal to a subscriber, two coaxial cables 31, 32 , designed to transmit a cellular signal from an external antenna 1 to an internal antenna 2, and a repeater 4, which is made in the form of three modules connected in series 5, 6, 7. The first module 5 is connected to the external antenna 1 and is installed directly in the housing of the external antenna 1 on the approval board. The second module 6 is connected to the first and third modules 5, 7 via coaxial cables 31, 32, and the third module 7 is connected to the internal antenna 2 and installed in the internal antenna 2 housing on the matching board.

На фиг. 1 пунктирной линией для наглядности обозначено конструктивное объединение первого модуля 5 в одном корпусе с наружной антенной 1 и третьего модуля 7 с внутренней антенной 2. Именно благодаря предлагаемому конструктивному выполнению репитера 4 наружная и внутренняя антенны 1, 2 становятся активными в отличие от пассивных антенн, используемых в известных технических решениях.In FIG. 1, for clarity, the dotted line indicates the structural combination of the first module 5 in one housing with an external antenna 1 and the third module 7 with an internal antenna 2. It is thanks to the proposed design of the repeater 4 that the external and internal antennas 1, 2 become active, in contrast to the passive antennas used in known technical solutions.

Как было сказано, репитер 4 имеет трехмодульную конструкцию, которая представляет собой высокочастотный частотно-избирательный и двунаправленный усилитель. Репитер 4, как усилитель ВЧ сигнала, характеризуется определенным значением коэффициента усиления (Кр), который показывает, во сколько раз уровень выходного сигнала превышает уровень входного. Таким образом, чем выше коэффициент усиления репитера 4, тем меньше может быть сигнал на входе наружной антенны 1 и тем дальше могут находиться базовая станция и абонент друг от друга. На практике коэффициенты усиления в современных репитерах составляют 55-80 дБ, а наиболее часто используемый диапазон репитера составляет 60-70 дБ.As mentioned, the repeater 4 has a three-module design, which is a high frequency frequency selective and bidirectional amplifier. Repeater 4, as an RF signal amplifier, is characterized by a certain gain value (Kp), which shows how many times the output signal level exceeds the input level. Thus, the higher the gain of the repeater 4, the smaller the signal at the input of the external antenna 1 can be, and the farther the base station and the subscriber can be from each other. In practice, the gains in modern repeaters are 55-80 dB, and the most commonly used repeater range is 60-70 dB.

В предлагаемом устройстве заданный коэффициент усиления лежит в диапазоне 60-70 дБ и распределяется равномерно по трем отдельным модулям 5,6,7, коэффициент усиления каждого из которых составляет всего 20-25 дБ, что очень просто реализовать на известной элементной базе. Коаксиальные кабели 31, 32, соединяющие модули 5,6,7, выполняют роль аттенюаторов и способствуют устойчивой работе и минимизации взаимного влияния усилителей. С учетом того, что каждый коаксиальный кабель 31, 32 имеет затухание сигнала около 8-10 дБ, то общую структурную схему трехмодульного репитера можно рассматривать как три последовательных усилителя с аттенюаторами.In the proposed device, the given gain lies in the range of 60-70 dB and is distributed evenly over three separate modules 5,6,7, the gain of each of which is only 20-25 dB, which is very easy to implement on a known element base. Coaxial cables 31, 32 connecting modules 5,6,7 act as attenuators and contribute to stable operation and minimization of mutual influence of amplifiers. Given that each coaxial cable 31, 32 has a signal attenuation of about 8-10 dB, then the overall block diagram of a three-module repeater can be considered as three series amplifiers with attenuators.

Известно, что чем ближе установлен усилитель к антенне и чем меньше сигнал затухает между антенной и усилителем, тем меньшим коэффициентом шума обладает репитер. Именно такой положительный эффект достигается в патентуемом устройстве благодаря минимальному расстоянию между наружной антенной 1 и первым усилительным модулем 5, так как модуль размещен в одном корпусе с наружной антенной 1.It is known that the closer the amplifier is installed to the antenna and the less the signal attenuates between the antenna and the amplifier, the lower the noise figure of the repeater. It is this positive effect that is achieved in the patented device due to the minimum distance between the external antenna 1 and the first amplifying module 5, since the module is placed in the same housing with the external antenna 1.

Первый модуль 5 репитера 4 содержит первый дуплексер 8 (фиг. 2), вход-выход которого соединен с наружной антенной 1, а к выходу подключен вход канала 9 передачи сигнала сотовой связи к абоненту, выход которого подключен ко входу второго дуплексера 10, и канал 11 передачи сигнала сотовой связи от абонента, выход которого подключен ко входу первого дуплексера 8, а вход - к выходу второго дуплексера 10. Канал 9 передачи сигнала сотовой связи к абоненту содержит последовательно соединенные первый каскад 12, первый фильтр 13, второй каскад 14 и второй фильтр 15. Канал 11 передачи сигнала сотовой связи от абонента содержит последовательно соединенные первый каскад 16, первый фильтр 17, второй каскад 18 и второй фильтр 19. Вход-выход второго дуплексера 10 посредством коаксиального кабеля 31 соединен со входом второго модуля 6.The first module 5 of the repeater 4 contains the first duplexer 8 (Fig. 2), the input-output of which is connected to the external antenna 1, and the input of the channel 9 for transmitting a cellular signal to the subscriber is connected to the output, the output of which is connected to the input of the second duplexer 10, and the channel 11 transmitting a cellular signal from a subscriber whose output is connected to the input of the first duplexer 8, and the input to the output of the second duplexer 10. filter 15. The channel 11 for transmitting a cellular signal from the subscriber contains the first stage 16, the first filter 17, the second stage 18 and the second filter 19 connected in series. The input-output of the second duplexer 10 is connected via a coaxial cable 31 to the input of the second module 6.

Второй модуль 6 репитера 4 содержит первый дуплексер 20, к выходу которого подключен вход канала 21 передачи сигнала сотовой связи к абоненту, выход которого подключен ко входу второго дуплексера 22, канал 23 передачи сигнала сотовой связи от абонента, выход которого подключен ко входу первого дуплексера 20, а вход - к выходу второго дуплексера 22. Канал 21 передачи сигнала сотовой связи к абоненту содержит соединенные между собой аттенюатор 24 ручной регулировки усиления, первый каскад 25, первый фильтр 26, второй каскад 27 и второй фильтр 28. Канал 23 передачи сигнала сотовой связи от абонента содержит последовательно соединенные первый каскад 29, первый фильтр 30, второй каскад 31 и второй фильтр 32, выход которого подключен ко входу первого дуплексера 20. Вход-выход второго дуплексера 22 посредством коаксиального кабеля 32 соединен со входом третьего модуля 7.The second module 6 of the repeater 4 contains the first duplexer 20, to the output of which is connected the input of the channel 21 for transmitting a cellular signal to the subscriber, the output of which is connected to the input of the second duplexer 22, the channel 23 for transmitting the cellular signal from the subscriber, the output of which is connected to the input of the first duplexer 20 , and the input to the output of the second duplexer 22. The channel 21 for transmitting a cellular signal to the subscriber contains interconnected attenuator 24 of manual gain control, the first stage 25, the first filter 26, the second stage 27 and the second filter 28. Channel 23 for transmitting a cellular signal from the subscriber contains connected in series the first stage 29, the first filter 30, the second stage 31 and the second filter 32, the output of which is connected to the input of the first duplexer 20. The input-output of the second duplexer 22 is connected via a coaxial cable 32 to the input of the third module 7.

Для предотвращения интермодуляционных искажений на выходе устройства усиления сигналов сотовой связи и попадания паразитных сигналов в эфир в репитере 4 предусмотрена ручная и автоматическая регулировка усиления, которая также позволяет расширить динамический диапазон усилителя. Для этого второй модуль 6 дополнительно содержит блок 33 автоматической регулировки усиления и блок 34 защиты от аварийного режима.To prevent intermodulation distortion at the output of the cellular signal amplification device and the entry of spurious signals into the air, repeater 4 provides manual and automatic gain control, which also allows you to expand the dynamic range of the amplifier. To do this, the second module 6 further comprises an automatic gain control unit 33 and an emergency operation protection unit 34 .

Блок 33 автоматической регулировки усиления содержит аттенюатор 35 автоматической регулировки усиления, подключенный к аттенюатору 24 ручной регулировки усиления, направленный ответвитель 36, подключенный ко входу второго фильтра 28 канала 21 передачи сигнала сотовой связи к абоненту, каскад 37, подключенный к направленному ответвителю 36, процессор 38, вход которого подключен к выходу каскада 37, а выход подключен к аттенюатору 35 автоматической регулировки усиления, и индикатор 39, подключенный к выходу процессора 38.The automatic gain control unit 33 contains an automatic gain control attenuator 35 connected to the manual gain control attenuator 24, a directional coupler 36 connected to the input of the second filter 28 of the cellular signal transmission channel 21 to the subscriber, a cascade 37 connected to a directional coupler 36, a processor 38 , the input of which is connected to the output of the cascade 37, and the output is connected to the attenuator 35 of the automatic gain control, and the indicator 39, connected to the output of the processor 38.

Блок 34 защиты от аварийного режима содержит направленный ответвитель 40, подключенный к выходу второго каскада 31 канала 23 передачи сигнала сотовой связи от абонента, и последовательно соединенные каскад 41, детектор 42, контроллер 43, соединенный с первым каскадом 29 канала 23 передачи сигнала сотовой связи от абонента со вторым каскадом 27 канала 21 передачи сигнала сотовой связи к абоненту, и индикатор 44.Block 34 protection against emergency mode contains a directional coupler 40 connected to the output of the second stage 31 of the channel 23 for transmitting a cellular signal from the subscriber, and connected in series cascade 41, detector 42, controller 43, connected to the first stage 29 of the channel 23 for transmitting a cellular signal from subscriber with the second stage 27 of the channel 21 for transmitting a cellular signal to the subscriber, and the indicator 44.

Третий модуль 7 репитера 4 содержит первый дуплексер 45, вход-выход которого посредством коаксиального кабеля 32 соединен с выходом второго модуля 6, канал 46 передачи сигнала сотовой связи к абоненту, выход которого подключен ко входу второго дуплексера 47, соединенному с внутренней антенной 2, и канал 48 передачи сигнала сотовой связи от абонента, выход которого подключен ко входу первого дуплексера 45, а вход - к выходу второго дуплексера 47. Канал 46 передачи сигнала сотовой связи к абоненту содержит последовательно соединенные первый каскад 49, первый фильтр 50, второй каскад 51 и второй фильтр 52. Канал 48 передачи сигнала сотовой связи от абонента содержит последовательно соединенные первый каскад 53, первый фильтр 54, второй каскад 55 и второй фильтр 56. Питание второго модуля 6 осуществляется посредством источника 57 питания.The third module 7 of the repeater 4 contains the first duplexer 45, the input-output of which is connected by means of a coaxial cable 32 to the output of the second module 6, the channel 46 for transmitting a cellular signal to the subscriber, the output of which is connected to the input of the second duplexer 47, connected to the internal antenna 2, and channel 48 for transmitting a cellular signal from a subscriber, the output of which is connected to the input of the first duplexer 45, and the input to the output of the second duplexer 47. The channel 46 for transmitting a cellular signal to the subscriber contains the first stage 49 connected in series, the first filter 50, the second stage 51 and the second filter 52. The channel 48 for transmitting a cellular signal from the subscriber contains a first stage 53, a first filter 54, a second stage 55 and a second filter 56 connected in series. The second module 6 is powered by a power source 57.

Устройство усиления сигналов сотовой связи работает следующим образом.Cellular signal amplification device operates as follows.

Сигнал сотовой связи от базовой станции к абоненту принимается наружной антенной 1 (фиг. 1, 2), поступает на вход-выход первого дуплексера 8 первого модуля 5, смонтированного в корпусе наружной антенны 1 на ее плате согласования. Затем с выхода дуплексера 8 канала 9 передачи сигнала сотовой связи к абоненту сигнал поступает на первый каскад 12, где происходит его усиление, после чего сигнал проходит через первый фильтр 13, где выделяются необходимые частоты канала 9 передачи. После прохождения фильтра 13 сигнал вновь усиливается каскадом 14 и дополнительно фильтруется фильтром 15, после чего через вход-выход второго дуплексера 10 модуля 5 через коаксиальный кабель 31 сигнал поступает на вход-выход первого дуплексера 20 модуля 6. Благодаря тому, что сигнал от наружной антенны 1 предварительно усилен в первом модуле 5 и по коаксиальному кабелю 31 передается именно усиленный сигнал, коэффициент шума снижается.The cellular signal from the base station to the subscriber is received by an external antenna 1 (Fig. 1, 2), is fed to the input-output of the first duplexer 8 of the first module 5, mounted in the housing of the external antenna 1 on its matching board. Then, from the output of the duplexer 8 of the channel 9 of the cellular signal transmission to the subscriber, the signal enters the first stage 12, where it is amplified, after which the signal passes through the first filter 13, where the necessary frequencies of the transmission channel 9 are selected. After passing through filter 13, the signal is again amplified by stage 14 and additionally filtered by filter 15, after which, through the input-output of the second duplexer 10 of module 5, through a coaxial cable 31, the signal enters the input-output of the first duplexer 20 of module 6. Due to the fact that the signal from the external antenna 1 is pre-amplified in the first module 5 and it is the amplified signal that is transmitted through the coaxial cable 31, the noise figure is reduced.

Далее сигнал, проходя дуплексер 20 второго модуля 6, поступает на аттенюатор 24 ручной регулировки сигнала, где при необходимости осуществляется регулировка требуемого уровня сигнала. Затем сигнал проходит через аттенюатор 35 автоматической регулировки усиления, усиливается первым каскадом 25 и проходит через фильтр 26, где выделяется полоса сигнала канала 21 передачи сигнала сотовой связи к абоненту. Далее сигнал дополнительно усиливается вторым каскадом 27 и разделяется в ответвителе 36, откуда он поступает на блок 33 автоматической регулировки усиления и на фильтр 28 канала 21 передачи сигнала к абоненту. В блоке 33 автоматической регулировки сигнал усиливается каскадом 37 и после обработки процессором 38 подается на индикатор 39 и аттенюатор 35. Ручная регулировка применяется в момент установки репитера однократно и позволяет оптимизировать сигнал по уровню для исключения аварийного режима. Автоматическая регулировка работает в постоянном режиме, регулируя уровень сигнала, исключая перегрузку репитера.Further, the signal, passing through the duplexer 20 of the second module 6, enters the attenuator 24 of manual signal adjustment, where, if necessary, the required signal level is adjusted. Then the signal passes through the automatic gain control attenuator 35, is amplified by the first stage 25 and passes through the filter 26, where the signal band of the channel 21 of the cellular signal transmission to the subscriber is allocated. Further, the signal is further amplified by the second cascade 27 and is divided in the coupler 36, from where it is fed to the automatic gain control unit 33 and to the filter 28 of the signal transmission channel 21 to the subscriber. In automatic adjustment block 33, the signal is amplified by cascade 37 and, after processing by processor 38, is fed to indicator 39 and attenuator 35. Manual adjustment is applied once at the time of installing the repeater and allows you to optimize the signal in terms of level to eliminate emergency mode. Automatic adjustment works in a constant mode, adjusting the signal level, excluding repeater overload.

Со второго выхода ответвителя 36 сигнал поступает на фильтр 28, далее на вход дуплексера 22, со входа-выхода которого по коаксиальному кабелю 32 поступает на вход-выход дуплексера 45 третьего модуля 7. В канале 46 передачи сигнала сотовой связи к абоненту сигнал усиливается первым каскадом 49 и после этого фильтруется первым фильтром 50, после чего дополнительно усиливается вторым каскадом 51 и после дополнительной фильтрации вторым фильтром 52 поступает на вход дуплексера 47 и далее поступает на внутреннюю антенну 2 внутри помещения, которая излучает сигнал сотовой связи в помещение, где находится абонент.From the second output of the coupler 36, the signal enters the filter 28, then to the input of the duplexer 22, from the input-output of which, via a coaxial cable 32, it enters the input-output of the duplexer 45 of the third module 7. In the channel 46 for transmitting a cellular signal to the subscriber, the signal is amplified by the first stage 49 and then filtered by the first filter 50, after which it is additionally amplified by the second stage 51 and after additional filtering by the second filter 52 enters the duplexer 47 and then enters the internal antenna 2 indoors, which emits a cellular signal into the room where the subscriber is located.

Благодаря тому, что репитер 4 состоит из трех модулей 5, 6, 7 практически исключается самогенерации сигналов в репитере 4, при этом требуемый коэффициент усиления 60-70 дБ распределен равномерно между тремя усилительными модулями 5, 6, 7, в каждом из которых используется всего четыре полосовых фильтра, что существенно меньше, чем в известных технических решениях.Due to the fact that the repeater 4 consists of three modules 5, 6, 7, squitter is practically eliminated in the repeater 4, while the required gain of 60-70 dB is distributed evenly between the three amplifying modules 5, 6, 7, each of which uses only four bandpass filters, which is significantly less than in known technical solutions.

Работа устройства в случае передачи сигнала от абонента к базовой станции осуществляется аналогичным образом в обратном порядке.The operation of the device in the case of signal transmission from the subscriber to the base station is carried out in a similar way in the reverse order.

Сигнал сотовой связи канала от абонента к базовой станции принимается внутренней антенной 2 и поступает на вход-выход дуплексера 47 третьего модуля 7. С выхода дуплексера 47 сигнал поступает на вход канала 48 передачи сигнала от абонента дуплексера, он усиливается первым каскадом 53 и фильтруется фильтром 54. Затем дополнительно усиливается усилителем 55 и еще раз фильтруется фильтром 56, после чего, пройдя через дуплексер 45 и коаксиальный кабель 32, попадает на вход - выход дуплексера 22 второго модуля 6. Далее, пройдя дуплексер 22, сигнал усиливается каскадом 29 и фильтруется фильтром 30, где выделяется полоса сигнала от абонента к базовой станции. Затем сигнал дополнительно усиливается усилителем 31 и разветвляется на ответвителе 40 на два направления. В одном направлении сигнал идет на блок 34 защиты от аварийного режима, где он усиливается каскадом 41 и определяется детектором 42, после чего контроллер 43 управляет отключением каскадов 29 и 27. Также контроллер 43 управляет индикацией 44. Во втором направлении после ответвителя 40 сигнал фильтруется фильтром 32 и через дуплексер 20 и коаксиальный кабель 31 поступает на первый модуль 5. В первом модуле 5 сигнал через дуплексер 10 поступает в каскад 16, на фильтр 17, а затем дополнительно усиливается в каскаде 18. Перед дуплексером 8 канала 11 передачи сигнала от абонента сигнал фильтруется фильтром 19, достигая рабочих значений, а после прохождения дуплексера 8 сигнал излучается на базовую станцию антенной 1.The cellular communication signal of the channel from the subscriber to the base station is received by the internal antenna 2 and is fed to the input-output of the duplexer 47 of the third module 7. From the output of the duplexer 47, the signal is fed to the input of the signal transmission channel 48 from the subscriber of the duplexer, it is amplified by the first stage 53 and filtered by the filter 54 Then it is additionally amplified by amplifier 55 and filtered again by filter 56, after which, after passing through duplexer 45 and coaxial cable 32, it enters the input - output of duplexer 22 of the second module 6. Further, after passing through duplexer 22, the signal is amplified by stage 29 and filtered by filter 30 , where the signal band from the subscriber to the base station is allocated. Then the signal is additionally amplified by the amplifier 31 and branches on the coupler 40 into two directions. In one direction, the signal goes to the emergency protection unit 34, where it is amplified by the cascade 41 and is determined by the detector 42, after which the controller 43 controls the shutdown of the cascades 29 and 27. Also, the controller 43 controls the indication 44. In the second direction, after the coupler 40, the signal is filtered by the filter 32 and through duplexer 20 and coaxial cable 31 enters the first module 5. In the first module 5, the signal through duplexer 10 enters cascade 16, to filter 17, and then is further amplified in cascade 18. In front of duplexer 8, channel 11, signal transmission from the subscriber signal is filtered by filter 19, reaching operating values, and after passing through duplexer 8, the signal is emitted to the base station by antenna 1.

Также как и прохождение сигнала сотовой связи от базовой станции к абоненту сигнал от внутренней антенны 2 предварительно усиливается в третьем модуле 7, а по коаксиальному кабелю 32, ко второму модулю 6 передается усиленный сигнал, то коэффициента шума снижается.As well as the passage of a cellular signal from the base station to the subscriber, the signal from the internal antenna 2 is preliminarily amplified in the third module 7, and the amplified signal is transmitted via the coaxial cable 32 to the second module 6, the noise figure is reduced.

Патентуемая полезная модель отвечает современным стандартам устойчивой сотовой связи и позволяет осуществлять бесперебойную работу с электронной почтой, GPS-навигацию, просмотр мультимедиа контента, а так же использовать всевозможные приложения, которые предоставляет 3G связь.The patented utility model meets modern standards of stable cellular communication and allows for uninterrupted work with e-mail, GPS navigation, viewing multimedia content, as well as using all kinds of applications provided by 3G communication.

Claims

1. A device for amplifying cellular signals, containing an external antenna configured to receive and transmit a cellular signal from a base station, a repeater connected to an external antenna, an internal antenna configured to receive and transmit a cellular signal to a subscriber and connected to the repeater, and a coaxial cable designed to transmit a cellular signal from an external antenna to an internal one, characterized in that the repeater consists of three modules connected in series with a uniform gain distribution between them, the first module being connected to an external antenna and installed directly in the external antenna housing on matching board, the second module is connected to the first and third modules through the first and second coaxial cables, and the third module is connected to the internal antenna and installed in the internal antenna housing on the matching board.

2. The device according to claim 1, characterized in that the repeater gain is 60-70 dB, the gain of each module is 20-25 dB, while the attenuation coefficient of each coaxial cable is 8-10 dB.

3. The device according to claim 1, characterized in that the first module contains the first duplexer, the input-output of which is connected to an external antenna, a cellular signal transmission channel to the subscriber, which contains the first stage, the first filter, the second stage and the second filter connected in series , a second duplexer and a cellular signal transmission channel from the subscriber, which contains the first cascade, the first filter, the second cascade and the second filter connected in series, while the input of the cellular signal transmission channel to the subscriber is connected to the output of the first duplexer, to the input of which the channel output is connected transmitting a cellular signal from a subscriber whose input is connected to the output of the second duplexer, the input-output of which is connected to the input of the second module via the first coaxial cable.

4. The device according to claim 1, characterized in that the second module contains the first duplexer, to the output of which a cellular signal transmission channel is connected to the subscriber, which contains a manual gain control attenuator connected to each other, the first stage, the first filter, the second stage and the second filter, the second duplexer, the input-output of which is connected to the input of the third module via the second coaxial cable, the cellular signal transmission channel from the subscriber, which contains the first stage, the first filter, the second stage and the second filter connected in series, the output of which is connected to the input of the first duplexer , an automatic gain control unit connected to the manual gain control attenuator and the input of the second filter of the cellular signal transmission channel to the subscriber, and an emergency mode protection unit connected to the input of the second filter and the output of the first stage of the cellular signal transmission channel from the subscriber and electrically connected with second channel stage transmission of a cellular signal to the subscriber.

5. The device according to claim 4, characterized in that the automatic gain control unit contains an automatic gain control attenuator connected to the manual gain control attenuator, a directional coupler connected to the input of the second filter of the cellular signal transmission channel to the subscriber, a cascade connected to the directional coupler, and a processor, the input of which is connected to the output of the stage, and the output is connected to the manual gain attenuator, and an indicator connected to the output of the processor.

6. The device according to claim 4, characterized in that the emergency operation protection unit contains a directional coupler connected to the output of the second stage of the cellular signal transmission channel from the subscriber, and a cascade connected in series, a directional coupler, a detector, a controller connected to the second stage cellular signal transmission channel to the subscriber, and an indicator.

7. The device according to claim 1, characterized in that the third module contains the first duplexer, the input-output of which serves as the input of the third module, the cellular signal transmission channel to the subscriber, which contains the first stage, the first filter, the second stage and the second filter connected in series , a second duplexer and a cellular signal transmission channel from the subscriber, which contains the first cascade, the first filter, the second cascade and the second filter connected in series, while the input of the cellular signal transmission channel to the subscriber is connected to the output of the first duplexer, to the input of which the channel output is connected transmitting a cellular signal from a subscriber whose input is connected to the output of the second duplexer, the input-output of which is connected to an external antenna.