RU2474936C1 - Device for receiving switched signal polarisation - Google Patents

Device for receiving switched signal polarisation Download PDF

Info

Publication number
RU2474936C1
RU2474936C1 RU2011147310/08A RU2011147310A RU2474936C1 RU 2474936 C1 RU2474936 C1 RU 2474936C1 RU 2011147310/08 A RU2011147310/08 A RU 2011147310/08A RU 2011147310 A RU2011147310 A RU 2011147310A RU 2474936 C1 RU2474936 C1 RU 2474936C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
polarization
signal
base station
antenna
equal
Prior art date
Application number
RU2011147310/08A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Григорьевич Калугин
Сергей Валентинович Сухацкий
Олег Александрович Шорин
Original Assignee
Владимир Григорьевич Калугин
Сергей Валентинович Сухацкий
Олег Александрович Шорин
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Владимир Григорьевич Калугин, Сергей Валентинович Сухацкий, Олег Александрович Шорин filed Critical Владимир Григорьевич Калугин
Priority to RU2011147310/08A priority Critical patent/RU2474936C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2474936C1 publication Critical patent/RU2474936C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Radio Transmission System (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

FIELD: radio engineering.
SUBSTANCE: invention can be used at basic stations of cellular radio communication network in order to provide signal emission with switched polarisation, and namely possibility of setting linear vertical polarisation, linear horizontal polarisation or circular polarisation of right or left rotation, when using stationary antennae of basic stations with cross polarisation, i.e. with double +45° and -45° inclined polarisation. Device includes in-phase equally amplitude power divider, two switched phase shifters having fixed values of entered phased progressions, which are equal to 0°, 90° and 180°, and three identical Y-circulators.
EFFECT: creation of the device allowing to receive switched polarisation of emitted signal when using stationary antennae used at basic stations of radio communication network, including multirange ones with cross polarisation.
2 dwg

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕFIELD OF THE INVENTION

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано на базовых станциях (БС) сети сотовой радиосвязи для обеспечения излучения сигнала с переключаемой поляризацией, а именно возможностью установки линейной вертикальной поляризации, линейной горизонтальной поляризации или круговой поляризации правого или левого вращения, при использовании штатных антенн базовых станций с кросс-поляризацией, то есть двойной +45° и -45° наклонной поляризацией.The invention relates to radio engineering and can be used at base stations (BS) of a cellular radio communication network to provide radiation of a signal with switchable polarization, namely, the ability to set linear vertical polarization, linear horizontal polarization or circular polarization of right or left rotation, using standard antennas of base stations with cross-polarization, i.e. double + 45 ° and -45 ° inclined polarization.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND

В настоящее время на базовых станциях сотовой радиосвязи для обеспечения разнесённого приёма широко используются антенны с кросс-поляризацией, то есть двойной +45° и -45° наклонной поляризацией.Currently, cross-polarized antennas, i.e. dual + 45 ° and -45 ° inclined polarization, are widely used at cellular radio communication base stations to provide diversity reception.

Антенны с кросс-поляризацией представляют собой, в отличие от антенн с вертикальной поляризацией со строго вертикальным расположением излучателей, совокупность излучателей, симметрично расположенных вдоль вертикальной оси антенны и наклоненных к ней под углом +45° и -45°. Симметричное расположение систем излучателей относительно оси антенны гарантирует симметричность и идентичность ДН в горизонтальной плоскости. Очень важно, что векторы электрического поля, излучаемого ДН антенн с двойной +45° и -45° наклонной поляризацией, ортогональны друг другу, а требуемая поляризационная развязка между двумя антеннами и коэффициент кросс-поляризации сохраняются в заданном секторе азимутальных углов и обеспечивают условия для эффективного разнесенного приема.Cross polarized antennas are, in contrast to vertical polarized antennas with a strictly vertical arrangement of emitters, a set of emitters symmetrically located along the vertical axis of the antenna and tilted to it at an angle of + 45 ° and -45 °. The symmetrical arrangement of the emitter systems relative to the axis of the antenna ensures symmetry and identity of the radiation path in the horizontal plane. It is very important that the vectors of the electric field emitted from the bottom of antennas with double + 45 ° and -45 ° inclined polarization are orthogonal to each other, and the required polarization isolation between the two antennas and the cross-polarization coefficient are stored in a given sector of azimuthal angles and provide conditions for effective diversity reception.

В области антенной техники известны устройства [1, 2], представляющие собой систему наклоненных относительно вертикальной оси Z прямоугольной системы координат XYZ на углы +45° и -45° излучателей, которые могут быть использованы для создания двухканальных слабонаправленных антенн, используемых в качестве элементов линейной фазированной антенной решетки, то есть типовой двухканальной секторной антенны базовой станции сети сотовой радиосвязи с такой же поляризационной характеристикой. При этом обеспечивается формирование диаграммы направленности двухканальной антенны с взаимно ортогональной поляризацией поля излучения (+45° и -45°) в каналах и перекрытие по уровню 3 дБ в горизонтальной плоскости сектора формирования диаграммы направленности шириной около 90° и около 65° соответственно для устройств, описанных в [1] и [2]. Сущность изобретения, описанного в [1]: антенна состоит из двух крестообразно расположенных симметричных вибраторов, размещенных над металлическим экраном, установленных параллельно плоскому экрану на высоте не более половины заданной длины волны рабочего диапазона частот, от него в виде плоского крестообразного проводника, состоящего из четырех одинаковых и расположенных ортогонально друг к другу четвертьволновых плеч. Техническим результатом является обеспечение формирования диаграммы направленности двухканальной антенны с взаимно ортогональной поляризацией поля излучения в каналах, перекрывающей по уровню 3 дБ сектор шириной в горизонтальной плоскости около 90°. Изобретение, описанное в [2], отличается главным образом от изобретения, описанного в [1], тем, что вместо двух крестообразно расположенных симметричных вибраторов используется ромбовидное расположение вибраторов, что приводит к расширению апертуры и, как следствие, к сужению диаграммы направленности антенны в горизонтальной плоскости до ширины около 65° по уровню 3 дБ.In the field of antenna technology, devices are known [1, 2], which are a system of XYZ rectangular coordinate systems inclined relative to the vertical Z axis by angles of + 45 ° and -45 ° emitters, which can be used to create two-channel weakly directional antennas used as linear elements phased array antenna, that is, a typical two-channel sector antenna of a base station of a cellular radio communication network with the same polarization characteristic. This ensures the formation of a beam pattern of a two-channel antenna with mutually orthogonal polarization of the radiation field (+ 45 ° and -45 °) in the channels and overlap of 3 dB in the horizontal plane of the beamforming sector with a width of about 90 ° and about 65 °, respectively, for devices described in [1] and [2]. The essence of the invention described in [1]: the antenna consists of two crosswise symmetrical vibrators placed above a metal screen mounted parallel to a flat screen at a height of not more than half the specified wavelength of the working frequency range, from it in the form of a flat cross-shaped conductor, consisting of four the same and orthogonal to each other quarter-wave shoulders. The technical result is to ensure the formation of a radiation pattern of a two-channel antenna with mutually orthogonal polarization of the radiation field in the channels, overlapping at a level of 3 dB sector width in the horizontal plane of about 90 °. The invention described in [2] differs mainly from the invention described in [1] in that instead of two crosswise symmetrical vibrators, a diamond-shaped arrangement of vibrators is used, which leads to an expansion of the aperture and, as a result, to narrowing the antenna pattern in horizontal plane to a width of about 65 ° at a level of 3 dB.

Применение антенн таких типов приводит к тому, что вектор поляризации излучаемого антенной сигнала имеет наклон +45° или -45°. В случае, когда частотный диапазон выделяется для функционирования РЭС сети сотовой радиосвязи на вторичной основе, БС сети могут создавать непреднамеренные радиопомехи недопустимого уровня радиоэлектронным средствам, работающим в данном диапазоне частот на первичной основе. Так, например, БС стандарта GSM, ГМТ-2000/UMTS, LTE и др., функционирующие в диапазоне 900 МГц, могут создавать непреднамеренные помехи недопустимого уровня РЭС воздушной радионавигации и посадки, использующим антенны с горизонтальной поляризацией. При этом поляризационная развязка между сигналом, излучаемым БС, укомплектованными штатными антеннами с кросс-поляризацией и приемной антенной РЭС воздушной радионавигации и посадки, составляет около 3 дБ. Это приводит либо к ограничению максимально допустимой мощности передатчиков таких БС, либо для достижения максимальной поляризационной развязки вынуждает операторов сетей сотовой радиосвязи применять усложненные антенные системы с линейной вертикальной поляризацией излучаемого сигнала и пространственным разнесением приемных антенн.The use of antennas of these types leads to the fact that the polarization vector of the radiated antenna signal has a slope of + 45 ° or -45 °. In the case where the frequency range is allocated for the operation of the RES of a cellular radio communication network on a secondary basis, BS networks can create unintended radio interference of an unacceptable level to electronic devices operating in this frequency range on a primary basis. So, for example, GSM, GMT-2000 / UMTS, LTE, etc. BS operating in the 900 MHz band can cause unintentional interference with an unacceptable level of airborne radio navigation and landing RES using antennas with horizontal polarization. In this case, the polarization isolation between the signal emitted by the BS, equipped with standard cross-polarized antennas and the receiving antenna of the radio-navigation aerial navigation and landing is about 3 dB. This leads either to limiting the maximum permissible transmitter power of such BSs, or to achieve maximum polarization isolation, forcing cellular network operators to use sophisticated antenna systems with linear vertical polarization of the emitted signal and spatial diversity of the receiving antennas.

Описанные выше проблемы электромагнитной совместимости, касающиеся также и других диапазонов частот, в которых функционируют РЭС сотовой связи, могут возникнуть также применительно к РЭС рецептора помех, имеющих не только горизонтальную, но также вертикальную и круговую поляризацию как правого, так и левого вращения.The problems of electromagnetic compatibility described above, which also relate to other frequency ranges in which cellular communication RES are operating, can also arise in relation to interference receptor RES, which have not only horizontal, but also vertical and circular polarization of both right and left rotation.

Также в случае применения антенн с кросс-поляризацией существует проблема, связанная с излучением сигнала передатчика БС с линейной +45° или -45° наклонной поляризацией, а именно проявляющейся в том, что установленная на абонентском терминале ненаправленная линейно поляризованная антенна имеет ослабление принимаемого сигнала БС за счет поляризационной развязки, которое статистически составляет более 5 дБ для 38% возможных положений абонентского терминала, более 10 дБ для 21% и более 15 дБ для 12%. Данная проблема может быть решена за счет использования на БС сотовой связи круговой поляризации на передачу и сохранения двойной +45° и -45° наклонной поляризации на прием.Also, in the case of using cross-polarized antennas, there is a problem associated with the emission of a BS transmitter signal with linear + 45 ° or -45 ° inclined polarization, namely, that an undirected linearly polarized antenna installed on a subscriber terminal has a weakened BS received signal due to polarization isolation, which is statistically more than 5 dB for 38% of the possible positions of the subscriber terminal, more than 10 dB for 21% and more than 15 dB for 12%. This problem can be solved by using circular polarization for transmission on a cellular communication station and maintaining double + 45 ° and -45 ° inclined polarization for reception.

Наиболее близким для заявленного технического решения является устройство для формирования поляризации радиосигналов приемопередатчиков [3].The closest to the claimed technical solution is a device for forming the polarization of the radio signals of the transceivers [3].

К недостаткам такого устройства, в первую очередь, относятся большие потери на передачу (заявленное значение составляет ~3.6 дБ), обусловленные использованием гибридного моста, имеющего потери более 3 дБ.The disadvantages of such a device, first of all, are large transmission losses (the declared value is ~ 3.6 dB) due to the use of a hybrid bridge having losses of more than 3 dB.

Следует отметить, что в настоящее время на базовых станциях сотовой радиосвязи наиболее часто используется приемопередающее оборудование, в том числе устанавливаемые в непосредственной близости от антенн БС внешние приемопередающие радиомодули, в котором сигнал передатчика подается только на одно из плеч антенны с кросс-поляризацией, а сигнал приемника снимается также с обоих плеч. То есть в данной конфигурации приемопередающим является только один из выходов базовой станции, а второй является только приемным.It should be noted that at present, base stations of cellular radio communications most often use transceiver equipment, including external transceiver radio modules installed in the immediate vicinity of BS antennas, in which the transmitter signal is supplied to only one of the arms of the cross-polarized antenna, and the signal the receiver is also removed from both shoulders. That is, in this configuration, only one of the outputs of the base station is transceiver, and the second is only receiving.

При этом известное устройство для формирования поляризации радиосигналов приемопередатчиков даже в конфигурации одного приемопередающего выхода вносит затухание по тракту передачи более 3 дБ.Moreover, the known device for generating the polarization of the radio signals of the transceivers even in the configuration of one transceiver output introduces attenuation along the transmission path of more than 3 dB.

Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, является создание устройства, которое позволяет при использовании применяемых на базовых станциях сети радиосвязи штатных антенн, в том числе и многодиапазонных, с кросс-поляризацией, то есть двойной +45° и -45° наклонной поляризацией, получить переключаемую поляризацию излучения сигнала, а именно либо линейную вертикальную поляризацию, либо линейную горизонтальную поляризацию, либо круговую поляризацию правого или левого вращения, и сохранить двойную +45° и -45° наклонную поляризацию на прием. Устройства, подключаемого непосредственно к антенне базовой станции посредством фазированных радиочастотных соединительных кабелей, позволяющего уменьшить потери на передачу, которое было бы эргономичным, не сложным в эксплуатации, экономичным.The technical result, the achievement of which the present invention is directed, is to create a device that allows using standard antennas used at base stations of the radio communication network, including multi-band, with cross-polarization, that is, double + 45 ° and -45 ° inclined polarization , obtain a switchable polarization of the radiation of the signal, namely, either linear vertical polarization, or linear horizontal polarization, or circular polarization of the right or left rotation, and save the double + 45 ° and -45 ° tilt polarization at reception. A device connected directly to the antenna of the base station by means of phased radio-frequency connecting cables, which allows to reduce transmission losses, which would be ergonomic, not difficult to operate, economical.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

В основу настоящего изобретения поставлена задача создания устройства для получения переключаемой поляризации сигнала, которое за счет адаптации к современному принципу построения приемопередающего радиотракта базовых станций сети сотовой радиосвязи позволяет уменьшить потери на передачу, обеспечить возможность формирования произвольного типа поляризации на излучение и сохранить кросс-поляризацию на прием, и, таким образом, повысить технико-эксплуатационные и функциональные характеристики.The basis of the present invention is the creation of a device for obtaining a switchable polarization of the signal, which, by adapting to the modern principle of constructing a transceiver radio path of base stations of a cellular radio communication network, allows to reduce transmission losses, to provide the possibility of forming an arbitrary type of polarization for radiation and to maintain cross-polarization for reception , and, thus, improve technical, operational and functional characteristics.

Технический результат достигается тем, что предложено устройство для получения переключаемой поляризации излучаемого сигнала, подключаемое непосредственно к антенне базовой станции фазированными радиочастотными соединительными кабелями, отличающееся тем, что содержит синфазный равноамплитудный делитель мощности, два переключаемых фазовращателя, имеющих фиксированные значения вносимых фазовых набегов, равные 0°, 90° и 180°, и три идентичных Y-циркулятора прямого направления, в которых минимальное ослабление радиочастотного сигнала соответствует направлению от первого входа ко второму, от второго к третьему и от третьего к первому, а максимальное вносимое затухание соответствует обратному направлению, при этом указанные компоненты скоммутированы между собой радиочастотными линиями передачи таким образом, что входом устройства для получения переключаемой поляризации сигнала, подключаемым к приемопередающему выходу базовой станции, является первый выход второго Y-циркулятора, второй выход которого подключен к входу синфазного равноамплитудного делителя, выходы которого подключены через переключаемые фазовращатели к первым входам первого и третьего Y-циркуляторов, вторые выходы которых являются выходами устройства для получения переключаемой поляризации сигнала, подключаемыми к ортогональным входам антенны с кросс-поляризацией, то есть двойной +45° и -45° наклонной поляризацией.The technical result is achieved by the fact that a device is proposed for producing a switched polarization of the emitted signal, connected directly to the base station antenna by phased RF cables, characterized in that it contains an in-phase equal-amplitude power divider, two switched phase shifters having fixed introduced phase raids equal to 0 ° , 90 ° and 180 °, and three identical Y-circulators of the forward direction, in which the minimum attenuation of the radio frequency signal with corresponds to the direction from the first input to the second, from the second to the third and from the third to the first, and the maximum insertion loss corresponds to the opposite direction, while these components are connected to each other by radio frequency transmission lines so that the input of the device to obtain a switchable polarization of the signal connected to the transceiver output of the base station is the first output of the second Y-circulator, the second output of which is connected to the input of the in-phase equal-amplitude divider, the outputs to torogo connected via switchable phase shifters to the first inputs of the first and third Y-circulator, exits the second device which are output to obtain a signal switchable polarization orthogonal to the plug inputs of the antenna cross-polarization, i.e. double + 45 ° and -45 ° slant polarization.

Возможны дополнительные варианты выполнения устройства, в которых:Possible additional embodiments of the device, in which:

- возможно применение Y-циркуляторов инверсного направления;- it is possible to use Y-circulators of the inverse direction;

- возможно применение компонентов устройства, а именно Y-циркуляторов, делителя и фазовращателей с расширенной рабочей полосой для реализации устройства, применимого для нескольких частотных диапазонов одновременно.- it is possible to use the components of the device, namely Y-circulators, a divider and phase shifters with an extended working band to implement a device that is applicable for several frequency ranges simultaneously.

На Фиг.1 представлена функциональная схема устройства для получения переключаемой поляризации сигнала.Figure 1 presents a functional diagram of a device for obtaining switchable polarization of the signal.

На Фиг.2 представлена схема включения устройства для получения переключаемой поляризации сигнала в радиочастотный тракт базовой станции сотовой радиосвязи.Figure 2 presents the switching circuit of the device for receiving switchable polarization of the signal into the radio frequency path of the base station of a cellular radio communication.

Предлагаемое устройство для получения переключаемой поляризации сигнала 16 подключается фидерами 17 и 18 к приемопередающему 19 и приемному 20 входам приемопередающего радиоблока сектора базовой станции 21 через выходы 3 и 4 соответственно (фиг.2), и фазированными радиочастотными соединительными кабелями 14 и 15 к ортогональным входам антенны с двойной +45° и -45° наклонной поляризацией 11 через входы 1 и 2.The proposed device to obtain a switchable polarization of the signal 16 is connected by feeders 17 and 18 to the transceiver 19 and the receiving 20 inputs of the transceiver radio block sector of the base station 21 through the outputs 3 and 4, respectively (figure 2), and phased radio-frequency connecting cables 14 and 15 to the orthogonal antenna inputs with double + 45 ° and -45 ° inclined polarization 11 through inputs 1 and 2.

Предлагаемое устройство для получения переключаемой поляризации сигнала (фиг. 1) включает в себя: синфазный равноамплитудный делитель мощности 10, два переключаемых фазовращателя 8 и 9, имеющих фиксированные значения вносимых фазовых набегов, равные 0°, 90° и 180°, и три идентичных Y-циркулятора 5, 6 и 7 прямого направления, соединенных между собой радиочастотными линиями передачи таким образом, что принимаемый сигнал с выхода антенны с +45° наклонной поляризацией поступает на вход 1, после чего, проходя первый Y-циркулятор 5 с минимальными потерями, поступает на третий вход (ВЗ) второго Y-циркулятора 6, проходя который с минимальными потерями, поступает на выход 3, подключаемый к приемопередающему выходу 19 фидером 17, при этом принимаемый сигнал с выхода антенны с -45° наклонной поляризацией поступает на вход 2, после чего, проходя с минимальными потерями третий Y-циркулятор 7, поступает на выход 4, подключаемый к приемному входу 20 фидером 18. Таким образом, цепи прохождения сигналов, принимаемых ортогональными наклонными поляризациями антенны базовой станции 11, не пересекаются и не перекрываются, чем сохраняется двойная +45° и -45° наклонная поляризация принимаемого сигнала и обеспечивается эффективность разнесенного приема. Сигнал передатчика базовой станции с приемопередающего выхода 19, поступающий по фидеру 17 на вход 3, проходя с минимальными потерями второй Y-циркулятор 6, поступает на делитель мощности 10, с выходов которого синфазные и равноамплитудные доли сигнала через переключаемые фазовращатели 8 и 9 поступают на первые входы (А1 и С1) первого и третьего Y-циркуляторов 5 и 7 соответственно, проходя которые с минимальными потерями, поступают на выходы 1 и 2, подключаемые к ортогональным входам антенны 11 с двойной +45° и -45° наклонной поляризацией. Таким образом, при равноамплитудном и синфазном возбуждении ортогональных вибраторов 12 и 13 антенны с кросс-поляризацией, то есть двойной +45° и -45° наклонной поляризацией, излучаемый сигнал будет иметь суммарный вертикальный вектор поляризации, при установке с помощью переключаемых фазовращателей 8 и 9 разности фаз, равной -90° и +90°, суммарный излучаемый сигнал будет иметь левую круговую и правую круговую поляризацию соответственно, а при установке с помощью переключаемых фазовращателей 8 и 9 разности фаз, равной +180°, суммарный излучаемый сигнал будет иметь горизонтальную поляризацию.The proposed device for obtaining switchable polarization of the signal (Fig. 1) includes: a common-mode equal-amplitude power divider 10, two switchable phase shifters 8 and 9, with fixed values of the introduced phase incursions equal to 0 °, 90 ° and 180 °, and three identical Y -circulators 5, 6 and 7 of the forward direction, interconnected by radio frequency transmission lines so that the received signal from the output of the antenna with + 45 ° inclined polarization goes to input 1, after which, passing the first Y-circulator 5 with minimal losses, goes to the third input (BH) of the second Y-circulator 6, passing through which with minimal losses, goes to output 3, connected to the transceiver output 19 by feeder 17, while the received signal from the output of the antenna with -45 ° inclined polarization goes to input 2, after which, passing with a minimum loss, the third Y-circulator 7 is fed to output 4 connected to the input input 20 by the feeder 18. Thus, the signal paths received by the orthogonal inclined polarizations of the antenna of the base station 11 do not intersect and do not overlap It is than saved double + 45 ° and -45 ° slant polarization of the received signal and provides effective diversity reception. The signal of the transmitter of the base station from the transceiver output 19, fed through the feeder 17 to input 3, passing with a minimum loss of the second Y-circulator 6, is fed to a power divider 10, from the outputs of which the in-phase and equal-amplitude portions of the signal through the switched phase shifters 8 and 9 are fed to the first the inputs (A1 and C1) of the first and third Y-circulators 5 and 7, respectively, passing through them with minimal losses, go to outputs 1 and 2, connected to the orthogonal inputs of the antenna 11 with double + 45 ° and -45 ° inclined polarization. Thus, with equal-amplitude and in-phase excitation of orthogonal vibrators 12 and 13 of an antenna with cross-polarization, that is, double + 45 ° and -45 ° oblique polarization, the emitted signal will have a total vertical polarization vector, when installed using switchable phase shifters 8 and 9 the phase difference equal to -90 ° and + 90 °, the total emitted signal will have a left circular and right circular polarization, respectively, and when using the switchable phase shifters 8 and 9, the phase difference is + 180 °, the total emitted s drove will have horizontal polarization.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

На Фигуре 1 представлена функциональная схема устройства для получения переключаемой поляризации сигнала.The Figure 1 presents a functional diagram of a device for obtaining switchable polarization of the signal.

На Фигуре 2 представлена схема включения устройства для получения переключаемой поляризации сигнала в радиочастотный тракт базовой станции сотовой радиосвязи.The Figure 2 presents a diagram of the inclusion of the device to obtain a switchable polarization of the signal into the radio frequency path of the base station of a cellular radio communication.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Устройство для получения переключаемой поляризации сигнала на базе штатной антенной системы базовой станции с кросс-поляризацией, представленное на Фиг. 1, подключается к приемопередающему выходу 19 через вход 3 фидером 17, к приемному входу 20 через вход 4 фидером 18 и фазированными радиочастотными соединительными кабелями 14 и 15 к штатной антенне базовой станции 11 с двойной +45° и -45° наклонной поляризацией через выходы 1 и 2, и включает в себя: синфазный равноамплитудной делитель мощности 10, два переключаемых фазовращателя 8 и 9, имеющих фиксированные значения вносимых фазовых набегов, равные 0°, 90° и 180°, и три идентичных Y-циркулятора 5, 6 и 7 прямого направления, в которых минимальное ослабление радиочастотного сигнала соответствует направлению от первого входа ко второму (от А1 к А2, от В1 к В2, от С1 к С2), от второго к третьему (от А2 к A3, от В2 к В3, от С2 к С3) и от третьего к первому (от A3 к А1, от В3 к В1, от С3 к C1), a максимальное вносимое затухание соответствует обратному направлению. Схема включения устройства для получения переключаемой поляризации представлена на Фиг. 2. Принимаемый сигнал с выхода антенны с +45° наклонной поляризацией поступает на вход 1, после чего, проходя первый Y-циркулятор 5 с минимальными потерями, поступает на третий вход (ВЗ) второго Y-циркулятора 6, проходя который с минимальными потерями, поступает на выход 3, подключаемый к приемопередающему выходу 19 приемопередающего радиоблока сектора базовой станции 21 фидером 17, при этом принимаемый сигнал с выхода антенны с -45° наклонной поляризацией поступает на вход 2, после чего, проходя с минимальными потерями третий Y-циркулятор 7, поступает на выход 4, подключаемый фидером 18 к приемному входу 20 приемопередающего радиоблока сектора базовой станции 21, таким образом, цепи прохождения сигналов, принимаемых ортогональными наклонными поляризациями антенны базовой станции, не пересекаются и не перекрываются, чем сохраняется двойная +45° и -45° наклонная поляризация принимаемого сигнала и обеспечивается эффективность разнесенного приема. Сигнал передатчика базовой станции, поступающий с приемопередающего выхода 19 приемопередающего радиоблока сектора базовой станции 21 по фидеру 17 на вход 3, проходя с минимальными потерями второй Y-циркулятор 6, поступает на делитель мощности 10, с выходов которого синфазные и равноамплитудные доли сигнала через переключаемые фазовращатели 8 и 9 поступают на первые входы (А1 и С1) первого и третьего Y-циркуляторов 5 и 7 соответственно, проходя которые с минимальными потерями, поступают на выходы 1 и 2, подключаемые к ортогональным входам антенны с двойной +45° и -45° наклонной поляризацией 11. Таким образом, при равноамплитудном и синфазном возбуждении ортогональных вибраторов 12 и 13 антенны с кросс-поляризацией, то есть двойной +45° и -45° наклонной поляризацией, излучаемый сигнал будет иметь суммарный вертикальный вектор поляризации, при установке с помощью переключаемых фазовращателей 8 и 9 разности фаз, равной -90° и +90°, суммарный излучаемый сигнал будет иметь левую круговую и правую круговую поляризацию соответственно, а при установке с помощью переключаемых фазовращателей 8 и 9 разности фаз, равной +180°, суммарный излучаемый сигнал будет иметь горизонтальную поляризацию.The device for producing a switchable polarization of a signal based on a standard cross-polarized base station antenna system shown in FIG. 1, it is connected to the transceiver output 19 through input 3 by a feeder 17, to the receiving input 20 through input 4 by a feeder 18 and phased RF cables 14 and 15 to the standard antenna of the base station 11 with dual + 45 ° and -45 ° inclined polarization through outputs 1 and 2, and includes: a common-mode equal-amplitude power divider 10, two switchable phase shifters 8 and 9, with fixed values of the introduced phase incursions equal to 0 °, 90 °, and 180 °, and three identical direct Y-circulators 5, 6, and 7 directions in which the minimum attenuation for the sake of the frequency signal corresponds to the direction from the first input to the second (from A1 to A2, from B1 to B2, from C1 to C2), from the second to the third (from A2 to A3, from B2 to B3, from C2 to C3) and from the third to the first (from A3 to A1, from B3 to B1, from C3 to C1), and the maximum insertion loss corresponds to the opposite direction. The switching circuit of the device for producing switchable polarization is shown in FIG. 2. The received signal from the output of the antenna with + 45 ° inclined polarization goes to input 1, after which, passing the first Y-circulator 5 with minimal losses, it goes to the third input (OI) of the second Y-circulator 6, passing through which with minimal losses, arrives at output 3, connected to the transceiver output 19 of the transceiver radio unit of the base station sector 21 by the feeder 17, while the received signal from the output of the antenna with -45 ° inclined polarization is fed to input 2, after which the third Y-circulator 7 passes with minimal losses, doing to the output 4, connected by the feeder 18 to the receiving input 20 of the transceiver radio block of the base station sector 21, so that the signal paths received by the orthogonal oblique polarizations of the base station antenna are not crossed and do not overlap, which keeps the double + 45 ° and -45 ° inclined polarization of the received signal and the diversity diversity is ensured. The signal of the transmitter of the base station coming from the transceiver output 19 of the transceiver radio block of the base station sector 21 through the feeder 17 to input 3, passing with a minimum loss of the second Y-circulator 6, is fed to the power divider 10, the outputs of which are in-phase and equal-amplitude signal fractions through switchable phase shifters 8 and 9 go to the first inputs (A1 and C1) of the first and third Y-circulators 5 and 7, respectively, passing through which with minimal losses, go to outputs 1 and 2, connected to the orthogonal inputs of the antenna with double + 45 ° and -45 ° inclined polarization 11. Thus, with equal-amplitude and common-mode excitation of orthogonal vibrators 12 and 13 of the antenna with cross-polarization, that is, double + 45 ° and -45 ° inclined polarization, the emitted signal will have a total vertical the polarization vector, when installing using the switched phase shifters 8 and 9, the phase difference is -90 ° and + 90 °, the total emitted signal will have left circular and right circular polarization, respectively, and when installed using the switched phase shifters 8 and 9 spacing If these phases are equal to + 180 °, the total emitted signal will have horizontal polarization.

Таким образом, достигнут желаемый технический результат, то есть предложено устройство, позволяющее получить переключаемую поляризацию излучаемого сигнала на базе штатной антенны 11 базовой станции с кросс-поляризацией, то есть двойной +45° и -45° наклонной поляризацией, а также сохранить двойную +45° и -45° наклонную поляризацию на прием и обеспечить эффективность разнесенного приема.Thus, the desired technical result is achieved, that is, a device is proposed that allows to obtain a switchable polarization of the emitted signal on the basis of the standard antenna 11 of the base station with cross-polarization, that is, double + 45 ° and -45 ° inclined polarization, as well as maintain double +45 ° and -45 ° oblique polarization at reception and ensure diversity diversity.

При этом за счет отсутствия необходимости рассеивания половины мощности излучаемого сигнала в согласованной нагрузке в предлагаемом устройстве обеспечивается ослабление сигнала передатчика существенно меньше, чем у ближайшего аналога. Так, суммарные потери сигнала передатчика в ближайшем аналоге составляют ~3,6 дБ. Как показали испытания макета заявленного устройства, потери сигнала передатчика составляют ~0,6 дБ. Суммарные потери оценивались как отношение суммы мощностей радиосигналов на входах кросс-поляризованной антенны к мощности передатчика, подаваемой с приемопередающего выхода базовой станции. Потери сигнала приемника в заявленном устройстве по обоим трактам составляют ~0,6 дБ.Moreover, due to the absence of the need to dissipate half the power of the emitted signal in a coordinated load, the proposed device provides attenuation of the transmitter signal significantly less than that of the closest analogue. So, the total loss of the transmitter signal in the closest analogue is ~ 3.6 dB. As shown by testing the layout of the claimed device, the signal loss of the transmitter is ~ 0.6 dB. The total losses were estimated as the ratio of the sum of the power of the radio signals at the inputs of the cross-polarized antenna to the transmitter power supplied from the transceiver output of the base station. The loss of the receiver signal in the claimed device for both paths is ~ 0.6 dB.

Использование для разделения приемного и передающего сигналов базовой станции Y-циркулятора, электрические параметры которого сохраняются во всей рабочей полосе частот, обеспечивает функциональность предлагаемого устройства для получения переключаемой поляризации сигнала даже для стандартов связи с единой полосой частот для приемника и передатчика, то есть с временным дуплексом. Также в случае использования элементов предлагаемого устройства, а именно Y-циркуляторов, делителя и фазовращателей, с расширенной рабочей полосой частот возможна реализация устройства для получения переключаемой поляризации сигнала, применимая одновременно для нескольких частотных диапазонов. Устройство является эргономичным, промышленно применимым, удобным в эксплуатации, не требует значительных материальных затрат и может быть использовано многократно.The use of a Y-circulator for separation of the receiving and transmitting signals of the base station, the electrical parameters of which are stored in the entire working frequency band, provides the functionality of the proposed device for obtaining switchable signal polarization even for communication standards with a single frequency band for the receiver and transmitter, that is, with time duplex . Also, in the case of using elements of the proposed device, namely Y-circulators, a divider and phase shifters, with an extended working frequency band, it is possible to implement a device for obtaining switchable signal polarization, applicable simultaneously for several frequency ranges. The device is ergonomic, industrially applicable, convenient to use, does not require significant material costs and can be used repeatedly.

ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬINDUSTRIAL APPLICABILITY

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано на базовых станциях сотовой радиосвязи. Например, на БС стандартов GSM, IMT-2000/UMTS, LTE и др. для возможности получения максимальной поляризационной развязки и обеспечения условий ЭМС, либо для улучшения качества связи, при использовании штатных, в том числе и многодиапазонных, антенн базовых станций с кросс-поляризацией, то есть двойной +45° и -45° наклонной поляризацией, предлагаемое устройство позволяет получить на передачу либо линейную вертикальную поляризацию, либо линейную горизонтальную поляризацию, либо круговую поляризацию правого или левого вращения, и сохранить двойную +45° и -45° наклонную поляризацию принимаемого сигнала. Устройство является эргономичным, промышленно применимым, удобным в эксплуатации, не требует значительных материальных затрат и может быть использовано многократно.The invention relates to radio engineering and can be used at base stations of cellular radio communications. For example, on GSM, IMT-2000 / UMTS, LTE, and other BS standards for the possibility of obtaining maximum polarization isolation and ensuring EMC conditions, or for improving the quality of communication when using standard, including multi-band, base station antennas with cross- polarization, that is, double + 45 ° and -45 ° inclined polarization, the proposed device allows you to receive either linear vertical polarization, or linear horizontal polarization, or circular polarization of the right or left rotation, and save double + 45 ° and -45 ° oblique polarization of the received signal. The device is ergonomic, industrially applicable, convenient to use, does not require significant material costs and can be used repeatedly.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИINFORMATION SOURCES

1. (РСТ/ЕР98/03129) ANTENNA SYSTEM, Публ. 30.05.97.1. (PCT / EP98 / 03129) ANTENNA SYSTEM, Publ. 05/30/97.

2. (WO/2002/050945) ANTENNA, IN PARTICULAR MOBILE RADIO ANTENNA, Публ. 27.06.2002.2. (WO / 2002/050945) ANTENNA, IN PARTICULAR MOBILE RADIO ANTENNA, Publ. 06/27/2002.

3. (RU 2296398 C1) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ПОЛЯРИЗАЦИИ РАДИОСИГНАЛОВ ПРИЕМОПЕРЕДАТЧИКОВ, Публ. 27.03.2007.3. (RU 2296398 C1) DEVICE FOR FORMING POLARIZATION OF RADIO SIGNALS OF RECEIVERS, Publ. 03/27/2007.

Claims (1)

Устройство для получения переключаемой поляризации сигнала, подключаемое к приемопередающему и приемному фидерам сектора базовой станции и фазированными радиочастотными соединительными кабелями к штатной антенне сектора базовой станции сети сотовой радиосвязи с кросс поляризацией, то есть двойной +45° и -45° наклонной поляризацией, отличающееся тем, что включает в себя синфазный равноамплитудный делитель мощности, два переключаемых фазовращателя, имеющих фиксированные значения вносимых фазовых набегов, равные 0°, 90° и 180°, и три идентичных Y-циркулятора, в которых минимальное ослабление радиочастотного сигнала соответствует направлению от первого входа ко второму, от второго к третьему и от третьего к первому, а максимальное вносимое затухание соответствует обратному направлению, при этом указанные компоненты скоммутированы между собой радиочастотными линиями передачи таким образом, что входом устройства для получения переключаемой поляризации сигнала, подключаемым к приемопередающему фидеру сектора базовой станции, является первый выход второго Y-циркулятора, второй выход которого подключен к входу синфазного равноамплитудного делителя, выходы которого подключены через переключаемые фазовращатели к первым входам первого и третьего Y-циркуляторов, вторые выходы которых являются выходами устройства для получения переключаемой поляризации сигнала, подключаемыми к ортогональным входам антенны с кросс поляризацией, то есть двойной +45° и -45° наклонной поляризацией, а именно: фазированными радиочастотными соединительными кабелями к штатной антенне базовой станции с двойной +45° и -45° наклонной поляризацией, при этом третьи выходы первого и второго Y-циркуляторов соединены между собой, а третий выход третьего Y-циркулятора является выходом устройства для получения переключаемой поляризации сигнала, подключаемым к приемному фидеру сектора базовой станции, что обеспечивает равноамплитудное деление сигнала передатчика базовой станции, равные доли которого с минимальным ослаблением поступают на выходы устройства, подключаемые фазированными радиочастотными соединительными кабелями на входы антенны с двойной +45° и -45° наклонной поляризацией, что при установке с помощью переключаемых фазовращателей синфазного возбуждения ортогональных вибраторов антенны с двойной +45° и -45° наклонной поляризацией дает суммарный вертикальный вектор поляризации излучаемого сигнала, при установке с помощью переключаемых фазовращателей разности фаз, равной -90° и +90°, дает левую круговую и правую круговую поляризацию излучаемого сигнала соответственно, а при установке с помощью переключаемых фазовращателей разности фаз, равной +180°, дает горизонтальную поляризацию излучаемого сигнала, при этом также обеспечивается исключение путей пересечения цепей прохождения сигналов, принимаемых ортогональными наклонными поляризациями антенны базовой станции, чем сохраняется двойная +45° и -45° наклонная поляризация принимаемого сигнала и обеспечивается эффективность разнесенного приема. A device for obtaining a switchable polarization of the signal, connected to the transceiver and receiver feeders of the base station sector and phased RF cables to the standard antenna of the base station sector of a cellular radio network with cross polarization, i.e. dual + 45 ° and -45 ° inclined polarization, characterized in which includes an in-phase equal-amplitude power divider, two switchable phase shifters having fixed values of introduced phase incursions equal to 0 °, 90 ° and 180 °, and three identically Y-circulator, in which the minimum attenuation of the radio frequency signal corresponds to the direction from the first input to the second, from the second to the third and from the third to the first, and the maximum attenuation attaches to the opposite direction, while these components are connected to each other by radio frequency transmission lines in such a way that the input of the device for receiving switchable polarization of the signal connected to the transceiver feeder of the base station sector is the first output of the second Y-circulator, W The second output of which is connected to the input of an in-phase equal-amplitude divider, the outputs of which are connected via switched phase shifters to the first inputs of the first and third Y-circulators, the second outputs of which are outputs of the device for receiving switchable polarization of the signal, connected to orthogonal inputs of the antenna with cross polarization, i.e. double + 45 ° and -45 ° inclined polarization, namely: phased RF cables to the standard antenna of the base station with a double + 45 ° and -45 ° inclined field This means that the third outputs of the first and second Y-circulators are interconnected, and the third output of the third Y-circulator is the output of the device for receiving switchable polarization of the signal, connected to the receiving feeder of the base station sector, which provides equal-amplitude division of the signal of the transmitter of the base station, equal to whose parts with minimal attenuation enter the device outputs connected by phased RF cables to the antenna inputs with a double + 45 ° and -45 ° inclined field If, by means of the installation of orthogonal vibrators of the orthogonal vibrators using dual-phase shifters, the antennas with double + 45 ° and -45 ° oblique polarization produce the total vertical polarization vector of the emitted signal, when the phase difference is equal to -90 ° and + 90 ° using the switched phase shifters , gives the left circular and right circular polarization of the emitted signal, respectively, and when installed using switchable phase shifters the phase difference equal to + 180 °, gives horizontal polarization of the emitted signal, this also ensures that the paths of the signal paths received by the orthogonal oblique polarizations of the base station antenna are eliminated, thereby preserving the double + 45 ° and -45 ° oblique polarization of the received signal and the diversity efficiency is ensured.
RU2011147310/08A 2011-11-22 2011-11-22 Device for receiving switched signal polarisation RU2474936C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011147310/08A RU2474936C1 (en) 2011-11-22 2011-11-22 Device for receiving switched signal polarisation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011147310/08A RU2474936C1 (en) 2011-11-22 2011-11-22 Device for receiving switched signal polarisation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2474936C1 true RU2474936C1 (en) 2013-02-10

Family

ID=49120596

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011147310/08A RU2474936C1 (en) 2011-11-22 2011-11-22 Device for receiving switched signal polarisation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2474936C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113242981A (en) * 2018-08-07 2021-08-10 七哈格斯实验室公司 Polarization axis attenuation and cross-polarization resistant antenna orientation assembly for tracked objects
CN113890582A (en) * 2021-11-03 2022-01-04 上海航天测控通信研究所 Self-organizing directional network system and communication method thereof

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2115201C1 (en) * 1997-04-24 1998-07-10 Московский государственный технический университет гражданской авиации Microstrip adaptive-polarization antenna array
RU2138104C1 (en) * 1998-11-27 1999-09-20 Орлов Александр Борисович Polarized-adaptation microstrip antenna array
RU2138105C1 (en) * 1998-11-27 1999-09-20 Орлов Александр Борисович Polarized-adaptation microstrip antenna array
WO2002050945A1 (en) * 2000-12-21 2002-06-27 Kathrein-Werke Kg Antenna, in particular mobile radio antenna
RU2296398C1 (en) * 2006-04-11 2007-03-27 Закрытое акционерное общество "Автоматизированные информационные системы и телекоммуникации" Device for forming polarization of radio-signals of receiver-transmitters

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2115201C1 (en) * 1997-04-24 1998-07-10 Московский государственный технический университет гражданской авиации Microstrip adaptive-polarization antenna array
RU2138104C1 (en) * 1998-11-27 1999-09-20 Орлов Александр Борисович Polarized-adaptation microstrip antenna array
RU2138105C1 (en) * 1998-11-27 1999-09-20 Орлов Александр Борисович Polarized-adaptation microstrip antenna array
WO2002050945A1 (en) * 2000-12-21 2002-06-27 Kathrein-Werke Kg Antenna, in particular mobile radio antenna
RU2296398C1 (en) * 2006-04-11 2007-03-27 Закрытое акционерное общество "Автоматизированные информационные системы и телекоммуникации" Device for forming polarization of radio-signals of receiver-transmitters

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113242981A (en) * 2018-08-07 2021-08-10 七哈格斯实验室公司 Polarization axis attenuation and cross-polarization resistant antenna orientation assembly for tracked objects
CN113890582A (en) * 2021-11-03 2022-01-04 上海航天测控通信研究所 Self-organizing directional network system and communication method thereof
CN113890582B (en) * 2021-11-03 2023-09-29 上海航天测控通信研究所 Self-organizing directional network system and communication method thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6981475B2 (en) Antenna, antenna configuration method and wireless communication device
Dai et al. Multiband and dual-polarized omnidirectional antenna for 2G/3G/LTE application
US8890750B2 (en) Symmetrical partially coupled microstrip slot feed patch antenna element
US8749441B2 (en) Simultaneous transmit and receive antenna system
CN106532278B (en) Broadband low-axial-ratio GNSS antenna resistant to multipath interference
KR20160133450A (en) Compact antenna array using virtual rotation of radiating vectors
CN109888477B (en) Dual-frequency dual-polarized MIMO antenna system applied to 5G communication and mobile terminal
WO2014005436A1 (en) Quadri-polarized aerial oscillator, quadri-polarized aerial and quadri-polarized multi-aerial array
CN106450683A (en) Method of sending signals through broadband dual-polarization magneto-electric dipole base station antenna
CN106716714B (en) Stadium antenna
CN106450706A (en) Broadband dual-polarized magnetoelectric dipole base station antenna
RU2474936C1 (en) Device for receiving switched signal polarisation
CN111029758B (en) BD B1 frequency band satellite navigation terminal antenna and working method thereof
Sharma et al. A comprehensive study on circularly polarized antenna
US11949165B2 (en) Antenna device and communication method
US11108168B2 (en) Antenna system for portable communication device for millimeter wave communication
WO2021003030A1 (en) Antenna feed networks and related antennas and methods
TW202005178A (en) Phased array antenna module and communication device including the same
Bertin et al. Metamaterial-inspired antennas for telecommunication applications
RU2296398C1 (en) Device for forming polarization of radio-signals of receiver-transmitters
Aziz et al. Study on microstrip X-linear polarized and X-circular polarized antenna
EP4220864A1 (en) Multi-frequency band common-aperture antenna and communication device
US11637380B2 (en) Vertical polarized antenna and terminal device
WO2013062547A1 (en) Simultaneous transmit and receive antenna system
RU140151U1 (en) DEVICE FOR CHANGING SIGNAL POLARIZATION (OPTIONS)

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20141123