SE507698C2 - Förfarande och system för avstämning resonansmoduler - Google Patents

Description

lO 15 20 25 30 35 507 698 eftersom ett relativt brett frekvensområde måste scannas i den förut kända avstämningsmetoden.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Ett ändamål med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla ett förfarande för avstämning av en resonansmodul, vilket förfarande minskar den tid som krävs för avstämning av resonansmodulen, som svar på variationer i frekvens hos en ingångssignal till resonansmodulen. Ytterligare ändamål med uppfinningen är att tillhandahålla ett effektivt och noggrant förfarande, varvid flera resonansmoduler kan avstämmas i en sekvensprocess eller i parallella processer, varvid multiplexing kan användas för att reducera det erforderliga kretsarrangemanget, varvid en VCO kan utelämnas, varvid en speciellt effektiv självtestnings- och justeringsrutin kan användas vid tillverkning och vid drift, och/eller varvid en lågfrekvenssignal genereras effektivt, och för att tillhandahålla ett effektivt och kostnadseffektivt system för avstämning av en resonansmodul, speciellt för genomförande av förfarandet enligt uppfinningen.

Detta och andra ändamål uppnås med ett förfarande eller ett system enligt de vidhängande självständiga patentkraven.

Fördelar hos utföringsformer av förfarandet och systemet enligt uppfinningen är att olika typer av avkänning kan utföras i samma gren i systemets kretsarrangemang, vilket leder till en minskning av möjliga mätfel, att mycket snabb ”frekvenshoppning” kan utföras om ett snabbt avstämningsorgan används i uppfinningens reglersystem, att bara fasförhållandet mellan sändarsignalen och antennsignalen kvarstår i lågfrekvenssignalen, vilket resulterar i ett oberoende av den för tillfället använda modulationsbredden. Det är möjligt att i förfarandet och systemet enligt uppfinningen sänka kraven på 10 15 20 25 30 35 507 698 några viktigare komponenter, som är avsedda att anslutas till resonansmodulerna, och samtidigt ändà förbättra avstämningsprestandan.

Närmare bestämt innefattar förfarandet enligt uppfinningen stegen: blandning av en ingàngssignal, vilken härrör fràn en sändarsignal, som förefinns pà sändaranslutningen, med en lägfrevenssignal för att generera en singelsidbandssignal; blandning av singelsidbandssignalen med en utgàngssignal som är förskjuten i fas i förhållande till ingàngssignalen med en relativ första fasskillnad, i beroende av en aktuell avstämning av resonansmodulen, varvid nämnda utsignal antingen härrör fràn en antennsignal, som förefinns pà antennanslutningen, eller en signal, som uttagits i resonansmodulen; blandning av singelsidbandsignalen med en signal härrörande fràn sändarsignalen pá sändaranslutningen; jämförelse, i ett frekvensomràde omkring frekvensen hos lägfrekvenssignalen, av blandningsprodukter som uppstått vid blandningen av singelsidbandsignalen med ingàngs- respektive utgàngssignalerna, för att bestämma en andra relativ fasskillnad mellan ingàngs- och utgàngssignalerna; manövrering, i beroende av nämnda andra fasskillnad, av avstämningsorganen för att avstämma resonansmodulen för att justera nämnda andra fasskillnad till ett förutbestämt värde eller till ett värde som ligger inom ett förutbestämt område, för att avstämma resonansmodulen till en aktuell frekvens hos ingángssignalen.

Förfarandet och systemet enligt uppfinningen är användbara vid alla typer av resonansmoduler, inklusive, utan att vara begränsad till, kavitetsresonatorer, halvvägs- eller kvartsvàgsresonatorer och vàgledarresonatorer.

Ytterligare fördelaktiga utvecklingar av uppfinningen är angivna i de beroende patentkraven och den detaljerade beskrivningen nedan. 10 15 20 25 30 35 507 698 KORTFATTAD BESKRIVNING AV RITNINGARNA Fig 1 visar ett blockschema över ett avstämningssystem för en resonansmodul, vilket innefattar en singelsidbandsgenerator, Fig 2 visar en sinus-cosinussignalgenerator som används av singelsidbandsgeneratorn i avstämningssystemet enligt fig 1.

BESKRIVNING AV EN FÖREDRAGEN UTFÖRINGSFORM AV UPPFINNINGEN I fig 1 visas en kombinerarenhet, avsedd för en basstation i till exempel ett PCS mobiltelefonssystem, vilken är försedd med en utföringsform enligt uppfinningen. I kombinerarenheten är fyra avstämbara resonansmoduler anordnade att vara anslutna med fyra sändarutgàngar via fyra respektive isolatorer och till en sändarantenn.

Ett förbättrat system för avstämning av en första resonansmodul 1 innefattar en avstämbar resonator 2 försedd med avstämningsorgan 3, en sändaranslutning 4 och en antennanslutning 5. Systemet innefattar vidare en isolator 6, vilken innefattar tvâ cirkulatorelement och en första sensor för avkänning av en sändarsignal Sl från en sändare, vilken passerar isolatorn 6 till resonansmodulens 1 sändaranslutning 4. Den första sensorn i isolatorn 6 ger en ingángssignal S2 som väsentligen är en liten del av sändarsignalen S1.

Ingàngssignalen S2 matas via en första multiplexer 7, vilken kommer att beskrivas vidare nedan, till en effektdelare 8, vilken delar ingàngssignalen i signalerna S3 och S4. Signalen S3 matas via en begränsande förstärkare 9 och ett bandpassfilter 10, för bildande av en signal S5, vilken inmatas till en kvadraturmodulator (singelsidbandsgenerator) 11, vilken i och för sig är känd, varvid signalen S5, som fortfarande är ett màtt pà sändarsignalen S1, blandas med en làgfrekvenssignal 10 15 20 25 30 35 507 698 (mellanfrekvens) i mellan- (O°) och kvadratur- (90°) faser, I respektive Q. Utsignalen S6 fràn kvadraturmodulatorn är ett singelsidband av blandningsprodukten av signalen S5 härrörande fràn signalen S1 och làgfrekvenssignalen. Följaktligen är alltid en frekvens hos signalen S6 förskjuten frän signalen S1 med frekvensen hos làgfrekvenssignalen, varvid den senare är konstant. Vidare är alltid en fas hos signalen S6 förskjuten fràn den hos signalen S1 med en konstant fasskillnad. Signalen S6 matas frán kvadaturmodulatorn 11 till en blandare 12.

Signalen S4 matas från effektdelaren 8 via en dämpare 13 och en andra multiplexer 14 till blandaren 12. Av signalerna S6 och S4 bildar blandaren 12 sålunda en blandningsproduktsignal S9, vilken matas via ett lágpassfilter 15 och en andra begränsande förstärkare 16 till en signalbehandlingsanordning 17 i vilken fasen av signalen mäts och lagras i ett minne 18.

Systemet innefattar vidare en andra sensor anordnad inuti resonatorn 2 för avkänning av en antennsignal S7 för att bilda en utgàngssignal S8, vilken skall jämföras med signalen S2 för att bestämma en relativ fasskillnad. Denna fasskillnad är ett mätt pà en relativ skillnad mellan en frekvens hos sändarsignalen och frekvensen till vilken resonansmodulen för närvarande är avstämd. Signalen 8 är väsentligen en liten del av antennsignalen S7. Alternativt kan utgàngssignalen avkännas pà antennanslutningen 5 för att bilda en signal som ska användas i stället för signalen S8. I detta fall kommer signaler som härrör fràn andra sändare att ställa till problem.

För en perfekt avstämning av resonansmodulen är fasskillnaden mellan sändarsignalen pà sändaranslutningen 4 och antennsignalen pà antennanslutningen 5 lika med noll.

Signalen S8 matas fràn den andra sensorn via en tredje multiplexer 19 vilken beskrivs vidare nedan, en dämpare 20 och den andra multiplexern 14, vilken omväxlande kopplas för att 10 l5 20 25 30 35 507 698 förbinda antingen signalen S4 eller signalen S8 till blandaren 12. När multiplexern 14 ansluter signalen S8 bildar sàlunda blandaren 12 av signalerna S6 och S8 en blandningsproduktsignal S10, vilken matas via làgpassfiltret 15 och den andra begränsande förstärkaren 16 till signalbehandlingsanordningen 17, i vilken fasen hos signalen S10 mäts och lagras i minnet 18. De lagrade fasmätvärdena jämförs sedan för att bestämma fasskillnaden mellan signalerna S9 och S10.

Naturligtvis är den reella tidsskillnaden mellan mätvärdena känt och bestämt av signalbehandlingsenheten 17. Sekvensen för anslutningen av signalerna S4 och S8 med den andra multiplexern 14 är inte kritisk för mätprinciperna. Emellertid är det att föredra att börja en mätningscykel genom anslutning av signalen S8. Alternativt kan mätningarna av signalerna S4 och S8 göras i separata grenar och med motsvarande förändringar i kretsarrangemanget för att undvika användningen av multiplexern 14.

Signalbehandlingsanordningen 17 arbetar med snabb och noggrann mätning och reglering av fasen hos sändarsignalen S1 relativt fasen hos antennsignalen S7. I och för sig involverar fasmätningen som genomförs i den signalbehandlande enheten 17 en väsentligen konstant tillkommande fasskillnad beroende på signalfördröjningen i systemets kretsarrangemang. Denna inneboende fasskillnad kompenseras emellertid genom kalibrering, sà att den relativa fasskillnaden som uppmätts mellan signalerna S9 och S10 justeras till ett förutbestämt värde vid vilket resonansmodulen är avstämd till en aktuell frekvens som genereras av respektive sändare.

I systemet som visas i fig 1 och är beskrivet ovan, kontrolleras den första och tredje multiplexern 7 och 19 av signalbehandlingsenheten 17 för att dela samma regleringskrets mellan fyra huvudsakligen likadana resonansmoduler, som bildar lO 15 20 25 30 35 507 698 en kombinerarenhet med fyra separata sändaranslutningar och en gemensam antennanslutning. Justeringen av de àterstàende tre resonansmodulerna utförs väsentligen pà samma sätt som visas ovan, under hänvisning till den första resonansmodulen l.

Antalet resonansmoduler i kombinerarenheten kan skilja sig fràn antalet i denna utföringsform.

Signalen S2 behöver vara väl isolerad fràn t ex varje interfererande signal som kan vara närvarande pà den gemensamma antennanslutningen. Sàlunda är den första sensorn anordnad till isolatorns 6 sändarsida. Därför, liksom i förut känd teknik, är en isolator liknande den som givits hänvisningsbeteckningen 6 vanligen en ganska komplicerad och dyrbar komponent, av vilken det krävs en mycket väldefinierad signalfördröjning mellan dess ingàngsanslutning och dess utgàngsanslutning, för att en motsvarande regleringskrets ska kunna delas mellan flera resonansmoduler.

Därför är i en andra utföringsform enligt uppfinningen en ytterligare tredje sensor anordnad mellan varje isolator och respektive resonansmodul för avkänning av en signal som motsvarar signalen 4, som nämnts ovan. Vidare är multiplexern 7 utelämnad och en signal motsvarande signalen S2 fràn den första sensorn ovan matas direkt till en begränsande förstärkare motsvarande förstärkaren 9 ovan. Pá samma sätt är den tredje multiplexern 19 utelämnad och en utgàngssignal som avkänns i respektive resonansmodul matas direkt till en dämpare motsvarande dämparen 20 ovan. Sàlunda är väsentliga delar i regleringskretsen anordnade separat för varje resonansmodul, även om dessa har en gemensam signalbehandlings- och kontrollenhet. I denna andra utföringsform enligt uppfinningen kan en mycket mindre komplicerad isolator användas, eftersom en relativ skillnad mellan signalfördröjningarna i de olika isolatorerna, varken behöver vara väldefinierad eller konstant med avseende pà t ex variationer i omgivningstemperaturen. 10 15 20 25 30 35 507 698 I de beskrivna utföringsformerna utför en elektrisk stegmotor, som kontrolleras av en signal S11 från signalbehandlingsenheten, justeringar av en första resonansmodul genom rörelse, via en mekanisk länk, av ett avstämningselement i resonansmodulens resonator. Motorn sätter en gräns för justeringshastigheten hos resonansmodulen. I det fall sändaren arbetar vid en aktuell frekvens men sänder intermittent, kan rörelsehastigheten av avstämningselementet till exempel delas med tvà varje gång motorn ändrar rörelseriktning, för att mer effektivt komma till resonans.

Vidare kan den beskrivna regleringsprincipen enligt uppfinningen tillämpas ännu effektivare om snabbare anordningar än stegmotorer kan användas för att justera resonansmodulens IeSOnaIlS .

Den begränsande förstärkaren 16 som visas i fig 1 kan också generera en radiosignalstyrkeindikator(RSSI)-signal. Denna signal kan matas till den signalbehandlande enheten 17 och tjäna som en indikator på om en signal är närvarande pà respektive sändaranslutning, vilken är tillräckligt stark för mätning. Vidare kan den tjäna som ett grovt mått på justeringen av resonansmodulen.

Med hänvisning till fig 2 visas en signalgenerator för tillhandahållande av singelsidbandsgeneratorn med sinus- och cosinussignaler, vilka i stor utsträckning är fria från övertoner, innefattande första och andra reversibla skiftregister 301, 302. Varje skiftregister har åtta utgångar, vilka var och en är anslutna till en sida av ett respektive motstånd. Den andra sidan av motstånden är förbundna vid 303, 304 och matade via ett utjämningsfilter och ett sextonde- övertonsfilter (icke visat) till en av I respektive Q- ingàngarna hos kvadraturgeneratorn(-erna) som hänvisats till ovan. En klocksignal 305 från den signalbehandlande enheten 17 10 15 20 25 30 35 507 698 (fig 1) inmatas till en delare 306 vilken matar vid en första utgàng, som har en relativ frekvens pá 1:1, klockpulser till klockingàngar hos skiftregistren 301, 302. Andra och tredje utsignaler, som har relativa frekvenser 1:8 och 1:16, från delaren 306 matas via EXOR grindar 307, 308, 309 pà sàdant sätt att ettor (1) skiftas in i skiftregistren 301, 302 med en relativ skillnad pà fyra klockpulser (motsvarande 90°) tills dess att respektive skiftregister är fyllt med ettor (1) och sedan ändras skiftningsriktningen, varvid nollor (0) skiftas in i skiftregistren fràn den andra riktningen, fortfarande med en fyra pulsers relativ skillnad. Motstàndsvärdena väljs sà att de genererade sinus- och cosinussignalerna distorderas med mindre än ungefärligen 2 %. Pà grund av detta sätt att generera, har signalerna en mycket väldefinierad relativ fasskillnad pà 90¶ vilket behövs i kvadraturmodulatorn 17 (fig l). Den i uppfinningen använda frekvensen kan ligga i 50 kHz-området.

En föredragen automatisk test- och kalibrerings/justeringsrutin för systemet enligt uppfinningen, vilken kan utnyttjas bàde vid tillverkning och när resonansmodulerna är installerade för användning, kan innefatta stegen att: föra alla avstämningsorgan till ett förutbestämt startläge, företrädesvis ett ändläge utanför arbetsfrekvensomradet, sá att sammankopplade resonansmoduler inte stör varandra; (drift av resonansmodulerna en àt gängen genom) pàläggande av en mätsignal, företrädesvis inte modulerad, vid sändaranslutningen till resonansmodulen; drift av resonansmodulens avstämningsorgan förbi en resonanstopp till en avlägsen -3 dB- punkt och tillbaka till närliggande -3 dB-punkt, under samtidigt avkännande av signalstyrkan och identifiering av punkterna med t ex RSSI-funktionen som beskrivs ovan liksom registrering av motsvarande signalfaser; selektering av ett signalfasvärde, motsvarande den andra fasskillnaden ovan, som ett förutbestämt màlvärde för kommande justeringar av resonansmodulen. Resonansmodulen avstäms till resonans vid en l0 507 698 10 mellanpunkt i signalfasomràdet mellan -3 dB-punkterna. I detta exempel är -3 dB-punkterna valda efter önskan i förhållande till en toppsignalstyrka och representerar en fasskillnad pà 90°. Andra punkter är -3 dB-punkterna och andra anordningar för signalstyrkemätning än RSSI signalen kan användas. Även om uppfinningen har beskrivits i anslutning till föredragna utföringsformer skall det förstås att olika modifikationer kan göras utan att fràngà uppfinningens tanke och omfàng som den beskrivs i de bifogade patentkraven.

Claims (9)

10 507 698 ll PATENTKRAV

1. l. Förfarande för avstämning av åtminstone en avstämbar resonansmodul i en radiobasstation, varvid nämnda resonansmodul har avstämningsorgan, en sändaranslutning och en antennanslutning, varvid nämnda förfarande innefattar stegen att: a) blanda en ingàngssignal, som härrör från en sändarsignal som finns pà sändaranslutningen, med en làgfrekvenssignal, för att generera en singelsidbandssignal, b) blanda singelsidbandssignalen med en utgàngssignal som är förskjuten i fas fràn ingàngssignalen med en relativ första fasskillnad beroende pá en aktuell avstämning av resonansmodulen, varvid nämnda utgàngssignal antingen är en signal, som härrör fràn en antennsignal som finns pà antennanslutningen, eller en signal som uttagits i resonansmodulen, c) blanda singelsidbandsignalen med en signal som härrör fràn sändarsignalen pà sändaranslutningen, d) jämföra, i ett frekvensomràde omkring det hos làgfrekvenssignalen, blandningsprodukter erhållna i stegen (b) respektive (c), för att bestämma en relativ andra fasskillnad mellan ingàngs- och utgángssignalerna, e) manövrera, i beroende av nämnda andra fasskillnad, avstämningsorganen för att avstämma resonansmodulen till en frekvens hos sändarsignalen som föreligger pà sändaranslutningen, för att justera nämnda andra fasskillnad till ett förutbestämt värde.

2. Förfarande enligt krav l, varvid steget (a) ytterligare innefattar blandning av ingángssignalen med làgfrekvenssignalen i en kvadraturmodulator för att generera singelsidbandsignalen, vilken är förskjuten i frekvens med en frekvensskillnad mellan làgfrekvenssignalen och ingàngssignalen. 10 15 20 25 30 35 507 698 12

3. Förfarande enligt krav 1, varvid steget (d) ytterligare innefattar lågpassfiltrering av blandningsprodukten, som härrör från blandningarna av singelsidbandssignalen med ingàngs- respektive ugångssignalerna, för att blockera frekvenser över ett frekvensomráde omkring lågfrekvenssignalen.

4. Förfarande enligt krav 1, ytterligare innefattande multiplexing och behandling av ytterligare ingàngs- och utgångssignaler för ytterligare resonansmoduler under användning av gemensam mätningskrets och en gemensam signalbehandlingsenhet.

5. Förfarande enligt krav 1, ytterligare innefattande parallell behandling av ytterligare ingàngs- och utgàngssignaler för ytterligare resonansmoduler under användning av separata mätningskretsar och en gemensam signalbehandlingsenhet.

6. Förfarande enligt krav 1, ytterligare innefattande multiplexing av signaler som ska blandas med singelsidbandssignalen.

7. System för utförande av förfarandet enligt något av föregående krav.

8. System för avstämning av åtminstone en avstämbar resonansmodul i en radiobasstation, varvid nämnda avstämbara resonansmodul (1) är försedd med avstämningsorgan (3), en sändaranslutning (4) och en antennanslutning (5), varvid nämnda system innefattar åtminstone en singelsidbandgenerator för bildande av en lågfrekvent mätsignal från en ingångssignal respektive en utgångssignal till respektive från nämnda avstäm- bara resonansmodul, varvid nämnda mätsignal anger fasskillnaden mellan nämnda ingångssignal och nämnda utgångssignal. 10 15

9. 13 698 System enligt krav 8, varvid singelsidbandsgeneratorn innefattar en sinus-cosinussignalgeneratoranordning, innefattande: första och andra skiftregister som var och en har första respektive andra grupper av utgångar, första och andra utgångar, första och andra grupper av motstånd varav varje motstånd är anslutet vid den ena sidan till en av de första och andra gruppera av utgångar och vid den andra sidan till den första respektive andra utgången, första och andra förutbestämda innehåll skiftas i första respektive andra registren i cykler med klockpulser, klockpulsernas arbetscykler, det för förutbestämda innehållet och motståndsvärdena är så valda, att sinus- och cosinussignalerna, vilka har en fasskillnad på 90°, genereras vid första respektive andra utgångarna.