МОДУЛЬНАЯ СХЕМА КОМПЕНСАЦИИ ОСЛАБЛЕНИЯ РАДИОСИГНАЛОВ Российский патент 2011 года по МПК H04B1/00 

Изобретение относится к многодиапазонной, по крайней мере, частично модульной, а следовательно, многоэлементной схеме для компенсации ослабления радиосигналов, чему подвержены входящие и выходящие высокочастотные радиосигналы между приемопередатчиком и внешней антенной, используемой с этим приемопередатчиком. Изобретение относится преимущественным образом, но не в исключительном порядке, к предусмотренной на внешней антенне схеме для работы портативных приемопередатчиков, в частности устройств сотовой связи.

Так, например, в автомобилях устройства сотовой связи в целях предотвращения электромагнитных полей в салоне подключают к устройству громкой связи посредством высокочастотного кабеля (питающего антенного кабеля) и, при необходимости, через электромагнитный элемент связи, или емкостный, или индуктивный элемент связи соединяют с антенной, расположенной снаружи автомобиля. При этом поступающие на внешнюю антенну сигналы в высокочастотном кабеле и в элементе связи, если таковой имеется, подвержены нежелательному ослаблению так же, как и сигналы, исходящие от устройства сотовой связи через антенну. Это ослабление, как правило, компенсируется за счет специальной схемы, устанавливаемой на пути прохождения сигналов между антенной и приемопередатчиком. Подобные схемы уже получили известность в различных вариантах исполнения.

Так, например, предметом DE 19536640 А1 служит соответствующая схема, разработанная для сотовой связи GSM, которая, однако, не является многодиапазонной. Схема располагает каналом приема с малошумящим усилителем приема и каналом передачи с блоком усиления мощности; при этом путь сигнала, если детекторная схема распознает передающий сигнал сотового устройства, приводимого в действие схемой, проходит через канал передачи, а при отсутствии передающего сигнала - через канал приема. Переключение пути прохождения сигнала осуществляется при помощи специального высокочастотного переключателя. Кроме того, в описанной в этом печатном издании схеме в зависимости от наличия передающего сигнала переменно отключается или подключается усилитель приема и блок усиления мощности. Это, в частности, служит для снижения расхода энергии, что, в первую очередь, относится к блоку усиления мощности, который благодаря этому и вследствие передачи сигнала системы GSM с управлением по квантам времени в пределах одного промежутка времени, охватывающего несколько квантов времени одинаковой длины, должен оставаться включенным только на время кванта или квантов времени передачи.

В DE 19913064 С1 приводится описание аналогичной схемы для двухдиапазонного режима, которая разработана, в первую очередь, для устройств сотовой связи, работающих по стандартам GSM900, DCS и GSM1800. Схема содержит сигнальные каналы для двух различных частотных диапазонов, каждый из которых имеет канал приема и передачи. Сегменты схемы для обоих частотных диапазонов со стороны антенны и устройства сотовой связи разделены друг от друга за счет диплексера. В рамках каждого сегмента схемы переключение пути прохождения сигнала происходит в зависимости от обнаружения сигнала передачи опять же при помощи высокочастотных переключателей. Кроме того, в этой схеме также предусмотрен специальный режим переключения, по которому переменно отключается или подключается усилитель приема и блок усиления мощности. Схема разработана таким образом, что при распознавании сигнала передачи в частотном диапазоне сегмента схемы отключается не только усилитель приема в соответствующем сегменте схемы, но и усилитель приема другого сегмента схемы. Благодаря этому части сигнала передачи не могут попадать через диплексер, имеющего лишь бесконечно большой уровень помех, обусловленный перекрестной модуляцией, на также включенный усилитель приема другого сегмента схемы и создавать на нем высшие гармоники, которые дополнительно испускаются через антенну и таким образом оказывают нежелательное и недопустимое воздействие на сам сигнал передачи.

Предметом ЕР 1371144 В1 также является типовая схема, с помощью которой через устройства громкой связи, а следовательно через антенну, могут по выбору эксплуатировать устройства, работающие по стандарту GSM900, DCS или UMTS. В этой схеме также реализован специальный режим переключения путей сигналов для включения и выключения блоков усиления мощности и усилителей приема.

Однако каждая из названных выше схем разработана для определенных областей применения. В связи с этим схемы не могут использоваться переменно или универсально, поэтому для сотовых стандартов, используемых в других странах, опять же требуются индивидуальные решения. То же самое относится к передаче данных или возможному расширению функциональности, например для использования стандарта WLAN или WiMAX и для использования соответствующей схемы в работающих в этих стандартах устройств сотовой связи.

С другой стороны, по экономическим соображениям не целесообразно разрабатывать схему, которая в одинаковой мере может использоваться для всех вышеназванных стандартов сотовой связи и систем передачи данных. В связи с большим количеством фильтров, дуплексеров, диплексеров и т.д. такая схема оказалась бы слишком дорогостоящей. Поэтому желательно было бы иметь более гибкую схему.

Целью изобретения является создание схемы для компенсации ослабления, возникающего на пути прохождения сигналов между приемопередатчиком для сотовой связи и внешней антенной, используемой с этим приемопередатчиком и расположенной отдельно от него. Эта схема должна подходить под различные стандарты сотовой связи и/или передачи данных с возможностью гибкой и экономичной адаптации ее под различные требования.

Цель реализуется за счет схемы с признаками основного пункта формулы изобретения. Другие полезные варианты осуществления изобретения и усовершенствованные варианты являются предметом зависимых пунктов формулы изобретения.

При решении задачи по реализации схемы речь идет о многодиапазонной схеме. Схема располагает несколькими каналами приема и передачи, которые со стороны антенны и устройства сотовой связи соединены между собой. Она состоит из блоков усиления мощности, усилителей приема, минимум одного сплиттера, минимум одного объединяющего блока (далее обозначаемого комбинатором) и высокочастотных переключателей, которые могут находиться в различных коммутационных состояниях. Эти переключатели служат для переключения путей прохождения сигналов, передающих голосовые (языковые) или информационные сигналы между оснащенными схемой приемопередатчиком и антенной. При этом используются вышеназванные сигнальные каналы. Кроме того, схема включает в себя детекторную схему для обнаружения сигнала передачи, исходящего от соответствующего приемопередатчика, и для подготовки управляющего сигнала для управления вышеназванными высокочастотными переключателями, а также для управления дуплексером и частотным и/или полосовым фильтром. При этом схема выполнена так, что высокочастотные переключатели в основном состоянии схемы находятся в коммутационном состоянии, в котором приемопередатчик и антенна соединены между собой через канал приема схемы. Кроме того, вышеназванные компоненты схемы таким образом подключены и соединены между собой в соответствии с конкретным коммутационным состоянием высокочастотных переключателей, что схема после первичного обнаружения сигнала передачи приводимого ею в действие приемопередатчика переходит в один из двух возможных режимов работы, который сохраняется на все время существования голосовой или информационной связи с этим приемопередатчиком, в зависимости от типа приемопередатчика и, следовательно, в зависимости от обнаруженного сигнала передачи. В соответствии с одним из возможных режимов работы приемопередатчик и антенна одновременно соединены между собой через канал приема и канал передачи, которые со стороны антенны и устройства сотовой связи сводятся в фильтр типа "дуплекс" или в дуплексер. В этот активный режим работы схема переключается, если детекторная схема обнаруживает сигнал передачи полностью ориентированного на дуплексный режим приемопередатчика или приемопередатчика, работающего в дуплексном режиме по протоколу обмена. В соответствии с другим, не ориентированным на дуплексный, активным режимом работы схемы согласно изобретению приемопередатчик и антенна после обнаружения сигнала передачи приемопередатчика на все время существования языковой или информационной связи с этим приемопередатчиком вследствие переменных коммутационных состояний высокочастотных переключателей соединены между собой при наличии сигнала приема через канал приема, а при отсутствии сигнала приема - через канал передачи. При этом высокочастотные переключатели включаются для занятия этих переменных коммутационных состояний в соответствии с управляющими сигналами детекторной схемы.

Согласно изобретению схема имеет, по крайней мере, частично модульное исполнение и состоит из расположенного со стороны антенны универсального входного модуля с высокочастотными переключателями для переключения на антенне путей прохождения сигнала, из широкополосного усилителя приема и минимум из одного сплиттера, распределяющего выходной сигнал усилителя приема на несколько выходов входного модуля, а также из расположенного в устройстве сотовой связи универсального выходного модуля с высокочастотными переключателями для переключения путей прохождения сигнала, соединенного с приемопередатчиком через детекторную схему, а также минимум из одного усилителя приема и минимум одного комбинатора, объединяющего входные сигналы нескольких входов выходного модуля. Входной и выходной имеют внешнее соединение с остальными коммутационными компонентами. При этом эти коммутационные компоненты, в частности блок усиления мощности, дуплексеры, частотные и/или полосовые фильтры, расположенные между сплиттером или между одним из сплиттеров входного модуля и комбинатором или одним из комбинаторов выходного модуля, а также детекторный блок, исполнены и рассчитаны в соответствии с целью применения схемы и поддерживаемым схемой диапазоном частот и стандартом сотовой связи. Это означает, что универсальные модули, т.е. входной и выходной модуль, в зависимости от сферы использования, могут комбинироваться и различным образом соединяться с различными блоками усиления мощности и различными частотными и/или полосовыми фильтрами, а также эксплуатироваться в детекторном блоке сигнала передачи, адаптированного под приемопередатчики, используемые с данной схемой в соответствии с ее конкретной конфигурацией. Преимущество такого решения заключается в том, что даже в случае возможной избыточной конфигурации или избыточных размеров функциональных элементов относительно дешевые коммутационные компоненты (в частности, усилитель приема, сплиттер и комбинатор) являются компонентами универсальных модулей, т.е. входными и выходными модулями, в то время как дорогие средства частотной селекции, в частности частотные и/или полосовые фильтры, выбираются для предотвращения избыточности этих компонентов в зависимости от конкретных требований для монтажа универсальных модулей. Неиспользованные выводы входного и выходного модуля, как правило, заканчиваются сопротивлением относительно корпуса.

Схема согласно изобретению в соответствии с полезными усовершенствованными вариантами разработана так, что наряду с входным и выходным модулем прочие сегменты схемы выполнены в форме модульной конструкции. Так, согласно одному из предусмотренных вариантов исполнения частотные и/или полосовые фильтры, расположенные в каналах приема, между выходами входного модуля или между его сплиттером или одним из его сплиттеров и входами выходного модуля или его комбинатора или комбинаторов, выполнены в виде гребенчатого фильтра и объединены в один модуль. При помощи соответсвующего сплиттера во входном модуле и расположенных между его выходами и входом соответствующего комбинатора во входном модуле средств селекции или фильтров возможна фильтрация определенных полос частот и/или диапазонов частот в соответствии с конкретными требованиями.

Независимо от того, выполнены ли фильтры в форме отдельных блоков, последовательно подключенных к выходу соответствующего сплиттера, или в форме модуля, они, как и другие сегменты схемы, при необходимости могут дополнительно комбинироваться с аттенюаторами или другими блоками регулирования ослабления. Это, в частности, относится также к блокам усиления мощности, входы которых могут соединяться с аттенюаторами для адаптации под конкретные условия эксплуатации, т.е. под конкретное ослабление (демпфирование) на пути прохождения сигнала между приемопередатчиком и наружной антенной. Благодаря этой возможности адаптации при конфигурации, отличающейся изначально меньшим ослаблением по сравнению с обычными конфигурациями, перевозбуждение сигнала передачи может предотвращаться за счет чрезмерного усиления или же на выходах передающего усилителя может создаваться сигнал с определенным уровнем.

Согласно другому целесообразному варианту исполнения изобретения схема для реализации каналов передачи и расположенных в них блоков усиления мощности включает в себя соответствующий усилительный модуль или модуль усиления мощности. Детекторная схема в соответствии с предусмотренным усовершенствованным вариантом изобретения также выполнена в форме модульной конструкции, что позволяет и в этом случае за счет диверсификации на различные детекторные модули, которые могут соединяться с выходным модулем, конфигурировать схему для эксплуатации различных приемопередатчиков.

Как описано выше, преимущество схемы согласно изобретению заключается в том, что она позволяет использовать гибкие или универсальные входные и выходные модули относительно простой и недорогой конструкции и что схема может оснащаться в зависимости от сферы использования различными с точки зрения фильтров наружными подключениями, которые являются более дорогостоящим по сравнению с базовыми модулями.

С учетом сказанного выше предусмотрен вариант исполнения изобретения, который конфигурируется по выбору для приемопередатчиков, работающих по стандарту GSM900, GSM1800 или UMTS. Другой вариант исполнения конфигурируется для эксплуатации по выбору устройств сотовой связи, которые работают в одном из известных на сегодняшний день американских стандартов сотовой связи, а именно в стандарте US-GSM850, US-GSM1900 или CDMA в одной из двух вышеназванных полос частоты.

Особо целесообразная форма исполнения схемы согласно изобретению разработана для эксплуатации по выбору портативных приемопередатчиков, которые работают по стандарту GSM900 или US-GSM/CDMA850, GSM1800 или US-GSM/CDMA1900, WLAN или WiMAX. Таким образом, схема может использоваться практически для всех распространенных на сегодняшний день в Европе и в США стандартов сотовой связи. При этом предусмотренные во входном и выходном модуле высокочастотные переключатели могут находиться в различных коммутационных состояниях; при этом заданное коммутационное состояние достигается за счет управляющего сигнала, генерируемого детекторной схемой, или за счет сигнала, являющегося производным от управляющего сигналом. При этом схема преимущественно сконструирована так, что соответствующие управляющие сигналы детекторной схемы могут направляться как на входной, так и на выходной модуль. На каждом модуле предусмотрена логическая схема, которая выводит из управляющих сигналов детекторной схемы соответствующий коммутационный сигнал для высокочастотных переключателей.

Как уже представлено в начале, во входном модуле установлен минимум один сплиттер, а в выходном модуле - минимум один комбинатор. В соответствии с принципиальными формами исполнения схемы, представленными в примерах осуществления изобретения на рис.1, 4, 6 и 7, которые будут комментироваться ниже, установки одного сплиттера во входном модуле и одного комбинатора в выходном модуле достаточно для решения поставленной задачи. При таких формах исполнения все передаваемые через каналы приема сигналы приема проводятся через соответствующий сплиттер входного модуля, соответствующий комбинатор выходного модуля и через частотные и/или полосовые фильтры, расположенные между выходами сплиттера и входами комбинатора с наружной проводкой. Это действительно независимо от того, являются ли сигналы приема сигналами приема для ориентированного на дуплексный режим приемопередатчика или ориентированного на дуплексный режим стандарта передачи или же сигналами приема не ориентированного на дуплексный режим стандарта передачи. Однако, согласно предпочтительной форме исполнения схемы, во входном модуле предусмотрены два сплиттера, а в выходном модуле - два комбинатора. Кроме того, во входном модуле и в выходном модуле дополнительно установлено по одному высокочастотному переключателю. Соответствующий высокочастотный переключатель во входном модуле установлен перед параллельно подлюченными сплиттерами, а высокочастотный переключатель в выходном модуле установлен после выходов параллельно подключенных комбинаторов. Оба высокочастотных переключателя, как и все высокочастотные переключатели, имеющиеся в вариантах принципиальной формы исполнения, приводятся в действие детекторной схемой или логической схемой, преобразующей ее управляющие сигналы. При этом они переключаются следующим образом: в основном состоянии схемы, т.е. когда схема готова к приему любых, передаваемых ей радиосигналов, все передаваемые по каналам приема сигналы приема проводятся через первый сплиттер входного модуля, первый комбинатор выходного модуля и через частотные и/или полосовые фильтры, расположенные между выходами первого сплиттера и входами первого комбинатора с наружной проводкой. Однако, как только детекторная схема в первый раз обнаруживает сигнал передачи приводимого в действие схемой приемопередатчика, установленные после сплиттеров входного модуля и комбинаторов выходного модуля высокочастотные переключатели переключаются так, что приемные сигналы не ориентированного на дуплексный режим стандарта передачи по-прежнему проводятся через вышеназванный сплиттер, частотные и/или полосовые фильтры и вышеназванный комбинатор. А сигналы приема ориентированного на дуплексный режим стандарта передачи направляются через второй сплиттер входного модуля, а оттуда напрямую, без промежуточных фильтров, на выходы второго комбинатора выходного модуля, а оттуда затем через усилитель приема выходного модуля, через остальные высокочастотные переключатели выходного модуля и через дуплексер и детекторную схему на приемопередатчик. Отказ от использования расположенных между входным и выходным модулем частотных и/или полосовых фильтров для ориентированных на дуплексный режим каналов возможен благодаря тому, что функцию селективного фильтра уже выполняют расположенные в зоне входа входного модуля и в зоне выхода выходного модуля дуплексеры с наружной проводкой. Одновременно благодаря этому отказу предотвращается дополнительное ослабление сигнала приема, которое неминуемо возникало бы при проведении сигналов приема через частотные и/или полосовые фильтры, расположенные между входным и выходным модулем. Однако с другой стороны, в основном состоянии схемы сигналы приема ориентированных на дуплексный режим стандартов передачи также неизбежно проводятся через первый сплиттер входного модуля, первый комбинатор выходного модуля и расположенные между ними частотные и/или полосовые фильтры, поскольку сначала, естественно, не известно, какого рода приемопередатчик приводится в действие схемой и являются ли поступающие сигналы приема для этого приемопередатчика, необходимые для установления связи, сигналами ориентированного или не ориентированного на дуплексный режим стандарта передачи. В описанном усовершенствованном варианте схемы, оснащенной вторым сплиттером на входном модуле и вторым комбинатором на выходном модуле, дополнительно между соответствующим вторым сплиттером и соответствующим вторым комбинатором могут устанавливаться регулируемые аттенюаторы, позволяющие производить оптимальную настройку уровня сигналов приема ориентированных на дуплексный режим стандартов передачи на усилителе мощности выходного блока на действительную ситуацию ослабления, определяемую при монтаже схемы. Соответствующие аттенюаторы могут предусматриваться для сигналов приема не ориентированных на дуплексный режим стандартов передачи, т.е. в других каналах приема, проводящих через первый сплиттер входного модуля, частотные и/или полосовые фильтры, расположенные между входным и выходным модулем, и через первый комбинатор выходного модуля. Эти аттенюаторы являются составной частью вышеназванных частотных и полосовых фильтров или соответствущего модуля. То же самое относится к основному типу схемы согласно основному пункту формулы изобретения. При помощи регулируемых по демпфированию аттенюаторов предотвращается перегрузка сигнала приема и напрасное усиление также содержащейся в нем шумовой составляющей.

Описанный в последнем разделе вариант исполнения схемы с двумя сплиттерами и двумя комбинаторами, а также принципиальный вариант исполнения согласно основному пункту формулы изобретения могут модифицироваться следующим образом. В выходном модуле вместо одного усилителя приема могут устанавливаться несколько усилителей приема, а именно по одному усилителю приема на каждую полосу частот и/или на каждый стандарт передачи схемы. Эти усилители интегрируются в комбинаторах или комбинаторе.

Согласно возможному варианту исполнения изобретения выходы блоков усиления мощности на каналах передачи, используемых исключительно для передачи сигналов передачи на базе CDMA, соединяются с изолятором или циркулятором. При этом соответствующий изолятор/циркулятор расположен между выходом соответствующего блока усиления мощности и установленного после него дуплексера. Кроме того, выходы отдельных блоков усиления мощности, как правило, соединяются с фильтрами подавления гармоник (гармонических составляющих сигнала передачи). Особым преимуществом этого варианта исполнения изобретения является тот факт, что управляющие сигналы детекторной схемы также поступают на блоки усиления мощности или модуль усиления мощности, что позволяет полностью отключить ненужные на данный момент блоки усиления мощности или, по крайней мере, их высокочастотный диапазон.

Далее еще раз приводится более подробное описание изобретения на базе примеров исполнения. На приведенных чертежах представлены:

Фиг.1: Возможный вариант исполнения схемы согласно изобретению.

Фиг.2: Зона перехода между входным модулем и выходным модулем варианта исполнения согласно фиг.1.

Фиг.3: Детекторная схема варианта исполнения в соответствии с фиг.1.

Фиг.4: Еще один возможный вариант исполнения схемы согласно изобретению.

Фиг.5: Входной и выходной модуль особо универсального варианта исполнения схемы согласно изобретению.

Фиг.6: Возможное подключение входного и выходного модуля согласно фиг.5.

Фиг.7: Еще одна возможность подключения модулей согласно фиг.5.

Фиг.8: Вариант входного модуля с двумя сплиттерами в зоне выхода.

Фиг.9: Вариант выходного модуля с двумя комбинаторами или объединяющими блоками в зоне входа.

На фиг.1 представлена блок-схема возможного варианта исполения схемы согласно изобретению. Схема имеет модульную, т.е. многоэлементную конструкцию. Схема имеет следующие основные компоненты: расположенный со стороны антенны а входной модуль 1, расположенный со стороны сотового устройства g выходной модуль 1, расположенные между входным модулем 1 и выходным модулем 2 и в данном случае объединенные в модуле 37 частотные и/или полосовые фильтры 24, 25, 26, детекторная схема 35, модуль усиления мощности 40 с блоками усиления мощности 17, 18, 19 и предвключенными аттенюаторами 49, 50, 51 и другие фильтры, расположенные между входным модулем 1 и выходным модулем 2, а также модулем усиления мощности 40 со стороны выходов и входов. К этим фильтрам относятся фильтры подавления гармоник 43, 44, 45, 46, 47, 48. Входной модуль 1 согласно изобретению состоит из высокочастотных переключателей 29, 30, которые переключаются за счет управляющих сигналов детекторной схемы 35, широкополосного усилителя приема 31 и не представленного на фиг.1 сплиттера 33 (см. фиг.2). Он расположен со стороны антенны а и соединен высокочастотным кабелем непосредственно с внешней антенной, через которую приводимые в действие схемой устройства сотовой связи, не представленные на чертеже, принимают и испускают сигналы высокой частоты. Выходной модуль 2 также состоит из приводимых в действие детекторной схемой 35 высокочастотных переключателей 29', 30' и, в данном случае, также широкополосного усилителя 32. Кроме того, к нему относится комбинатор 34 в зоне входа (см. фиг.2). Он соединен через детекторную схему 35 и высокочастотный кабель или элемент связи (индуктивный или емкостный элемент связи) с приводимым в действие схемой устройством сотовой связи, не представленным на чертеже. Выходы входного модуля 1 и входы выходного модуля 2 на блок-схеме фиг.1 представлены в виде одного входа и одного выхода. Подробная схема зоны выхода входного модуля 1 и зоны входа выходного модуля 2 представлена на фиг.2.

За счет высокочастотных переключателей 29, 30 входного модуля 1, которые могут соединяться между собой в зависимости от конкретного коммутационного состояния, за счет широкополосного усилителя приема 31 этого модуля и сплиттера 33, а также расположенных между входным модулем 1 и выходным модулем 2 фильтров 24, 25, 26, за счет комбинатора 34 и усилителя приема 32 выходного модуля 2 и его высокочастотных переключателей 29', 30', которые также могут соединяться между собой в зависимости от конкретного коммутационного положения, а также за счет кодонезависимой для сигналов приема детекторной схемы 35 между антенной и приводимым в действие схемой устройством сотовой связи создаются несколько каналов приема 10, 11, 12, 12'. Кроме того, за счет схемы через модуль усиления мощности 40 с предвключенными аттенюаторами 49, 50, 51 и за счет фильтров и аттенюаторов 43, 44, 49, 50, 51, расположенных между модулем усиления мощности 40, входным модулем 1 и выходным модулем 2 создаются несколько каналов передачи 3, 4, 5. Представленная в примере схема разработана для эксплуатации по выбору устройств сотовой связи, работающих по стандарту GSM900, DCS, GSM1800 или UMTS. В представленном основном коммутационном состоянии каналы приема 10, 11, 12', проходящие через усилители приема 31, 32 входного модуля 1 и выходного модуля 2, являются активными. Высокочастотные переключатели 29, 29', 30, 30' входного и выходного модуля 1, 2 находятся в соответствующем коммутационном состоянии. Если детекторная схема 35 обнаруживает сигнал передачи, исходящий от подключенного устройства сотовой связи, управляющие сигналы детекторной схемы 35 изменяют коммутационное состояние высокочастотных переключателей 29, 29', 30, 30' входного и выходного модуля 1, 2. Если обнаруженный сигнал передачи является сигналом UMTS, схема на все время существования связи с этим устройством сотовой связи находится в режиме работы, в котором устройство сотовой связи соединено с антенной одновременно через канал приема 12 и канал передачи 3. Канал приема 12 и канал передачи 3 как со стороны антенны а, так и со стороны устройства сотовой связи g объединяются в дуплексный фильтр или дуплексер 27, 27'. Это позволяет не представленному здесь устройству сотовой связи, приводимому в действие схемой, работать в режиме, полностью ориентированным на дуплексный в соответствии со спецификациями стандарта UMTS. Если же детекторная схема обнаруживает сигнал устройства сотовой связи, работающего по стандарту GSM, схема переходит в режим работы, в котором высокочастотные переключатели входного и выходного модуля 1, 2 переключаются соответствующими управляющими сигналами детекторной схемы 35 в соответствии с управлением по квантам времени стандарта GSM по выбору для проведения сигналов через канал приема 10, 11, соответствующий используемой полосе частот, и корреспондирующий с ним канал передачи 4, 5. Это означает: пока существует связь с соответствующим устройством сотовой связи, при наличии обнаруженного детекторной схемой 35 сигнала передачи устройства связи за счет переключения высокочастотных переключателей 29, 29', 30, 30' активируется соответствующий канал передачи 4, 5, а при отсутствии сигнала передачи производится переключение на соответствующий канал приема 10, 11. Поскольку здесь не идет речь о дуплексном режиме, соответствующие каналы приема и передачи 10, 11, 4, 5 нет необходимости объединять в дуплексеры 27, 27', как это требуется в режиме UMTS. Аттенюаторы 49, 50, 51 перед модулем усиления мощности 40 служат для адаптации входов модуля усиления 40 под установленное ослабление, возникающее на пути прохождения сигналов между приемопередатчиком и наружной антенной. Это необходимо, чтобы при известном усилении блоков усиления мощности 17, 18, 19 иметь в распоряжении на их выходах определенный по уровню выходной сигнал.

На представленном на фиг.1 примере после выходов блоков усиления мощности 18, 19 для каналов передачи GSM дополнительно установлены фильтры подавления гармоник 43, 44. После блока усиления мощности 17 канала передачи UMTS 3 установлен так называемый изолятор или циркулятор 42, который надежно предотвращает прохождение сигналов приема, которые через дуплексный фильтр 27 могут попадать в канал передачи 3, на выход блока усиления мощности 17 канала UMTS.

На фиг.2 представлены элементы входного и выходного модуля 1, 2, в частности зона выхода входного модуля 1 и зона входа выходного модуля 2, и расположенные в варианте исполнения согласно фиг.1 между выходом входного модуля 1 и входом выходного модуля 2 частотные и/или полосовые фильтры 24, 25, 26. Представлен также сплиттер 33 входного модуля 1, например биполярный транзистор, который разделяет выходной сигнал предвключенного, не представленного здесь усилителя приема входного модуля. С этой целью с эмиттером биполярного транзистора соединяются, например, три частотных и/или полосовых фильтра 24, 25, 26. Каждый из этих фильтров соединяется через сопротивление 50 Ω (на чертежах не представлено). При этом изначально общий до выхода усилителя приема 31 входного модуля 1 канал приема 10, 11, 12, 12' для сигналов GSM900, GSM1800 и UMTS в зоне перехода к выходному модулю 2 разделяется на три канала приема 10, 11 и 12 или 12', т.е. создается по одному каналу приема для каждого из трех стандартов сотовой связи, для которых может использоваться схема согласно изобретению. Вследствие этого частотные и/или полосовые фильтры 24, 25, 26 или полосно-пропускающие фильтры между входным модулем 1 и выходным модулем 2 всегда пропускают лишь сигналы приема в рамках соответствующей полосы частот. При этом частотные и/или полосовые фильтры 24, 25, 26, как правило, также расположены в одном общем фильтрующем модуле, так называемом гребенчатом фильтре. Каналы приема 10, 11, 12, 12', передающие благодаря фильтрам 24, 25, 26 соответствующий сигнал приема с частотной селекцией между входным модулем 1 и выходным модулем 2, в зоне входа выходного модуля 2 снова сводятся за счет расположенного здесь комбинатора 34. Затем соответствующий сигнал приема еще раз усиливается за счет установленного после комбинатора 34 усилителя приема 32 выходного модуля 2. За счет этого компенсируется ослабление, обусловленное самой схемой, в частности ее компонентами, расположенными относительно принимаемых сигналов перед усилителем приема 32. Такими компонентами, в частности, являются частотные и/или полосовые фильтры 24, 25, 26.

Как представлено выше, вместо сплиттера 33 на входном модуле 1'' в форме исполнения согласно фиг.8 могут также устанавливаться два сплиттера 33, 33', а вместо комбинатора 34 на выходном модуле 2'' согласно фиг.9 могут предусматриваться два комбинатора 34, 34'. Как представлено на фиг.8, в данном случае между усилителем приема 31 и двумя сплиттерами 33, 33' входного модуля 1'' дополнительно расположен высокочастотный переключатель 62, приводимый в действие детекторной схемой 35, который позволяет переключать канал приема между обоими сплиттерами 33, 33'. Также между комбинаторами 34, 34' выходного модуля 2'' согласно фиг.9 и усилителем приема 32 дополнительно предусмотрен высокочастотный переключатель 62, который позволяет переключать выходы комбинатора 34, 34'. При этом выходы сплиттера 33' входного модуля 1'' согласно фиг.8 соединены непосредственно, т.е. без промежуточного включения частотных и/или полосовых фильтров 24, 25, 26 с входами комбинатора 34' выходного модуля 2". При этом имеется возможность промежуточного включения аттенюаторов для установки входного уровня усилителя или усилителей приема выходного модуля 2" согласно фиг.9. При этом после первичного обнаружения сигнала приема через соответствующие каналы приема при помощи сплиттера 33' и комбинатора 34' для эксплуатируемого с этой схемой устройства сотовой связи, работающего по ориентированному на дуплексный режим стандарту передачи на все время существования связи с этим устройством сотовой связи передаются определенные сигналы приема.

На фиг.3 в виде примера представлен выходной модуль 2 и его поведение при сигналах передачи устройства сотовой связи, эксплуатируемого со схемой, которому со стороны устройства сотовой связи g предвключена детекторная схема. Здесь речь также может идти о модуле. При этом соответствующий сигнал, исходящий от устройства сотовой связи, отделяется за счет элементов связи 59, 59'. Детекторная схема 35 располагает элементом связи 59' для сигналов передачи UMTS и элементом связи 59 для сигналов передачи GSM900/1800. Дифференцирование сигналов передачи по стандарту GSM относительно полосы частот осуществляется за счет фильтрующего элемента, так называемого диплексера 60. За счет логических схем 61, 61', представленных на чертеже внизу, в зависимости от вида обнаруженного сигнала передачи генерируются и выдаются различные управляющие сигналы, которые направляются на высокочастотные переключатели 29, 29', 30, 30' входного и выходного модуля 1, 2, как показано на фиг.1. При помощи высокочастотных переключателей 29, 29', 30, 30' на основании этих управляющих сигналов в активное состояние приводится соответствующий коммутационный канал, соединяющий антенну с устройством сотовой связи, т.е. путь сигнала. На фиг.4 представлен дополнительный вариант исполнения схемы согласно изобретению, который разработан для эксплуатации ее с устройствами сотовой связи, работающими по выбору по одному из двух американских стандартов US-GSM или по стандарту CDMA со сходным диапазоном частот. Входной модуль 1 и выходной модуль 2 опять же через дуплексеры 28, 28', 36, 36', аттенюаторы 52, 53 и фильтры 45, 46 соединены с модулем усиления мощности 41. При этом можно было бы оказаться от четырех предусмотренных в схеме дуплексеров 28, 28', 36, 36', если бы схема была предусмотрена только для эксплуатации устройств сотовой связи, работающих по стандарту US-GSM. Для возможности эксплуатации схемы также с полностью ориентированными на дуплексный режим устройствами CDMA необходимы так называемые дуплексеры 28, 28', 36, 36'. Более подробные пояснения по модулю усиления мощности 41 в данном примере также не приводятся. Следует лишь указать, что, как и в форме исполнения согласно фиг.1, блоки усиления мощности 20, 21 на базе поданных на них управляющих сигналов не представленной здесь детекторной схемы 35 при отсутствии сигнала передачи устройства сотовой связи, эксплуатируемого со схемой, как правило, отключаются по высокочастотному диапазону. Это особенно рекомендуется при эксплуатации устройств сотовой связи, работающих по управляемому по квантам времени стандарту GSM.

На фиг.5 представлен высоко универсальный вариант исполнения входного модуля 1 и выходного модуля 2' для схемы согласно изобретению. Это исполнение может конфигурироваться, как видно по надписям, для эксплуатации с устройствами сотовой связи, работающими по европейскому стандарту GSM или DCS, с устройствами сотовой связи по стандарту UMTS, с устройствами сотовой связи, работающими по американскому стандарту US-GSM или с устройствами сотовой связи, работающими по распространенному в США стандарту CDMA, а также с приемопередатчиками, работающими по стандарту WLAN и/или WiMAX. Какие устройства сотовой связи в конкретном случае действительно могут эксплуатироваться со схемой, при этом зависит только от внешнего подключения входного и выходного модуля 1', 2'. В частности, это зависит от выбора модуля 58 с соответствующими частотными и/или полосовыми фильтрами, расположенными между не представленными здесь сплиттерами 33 входного модуля 1 и также не представленными здесь комбинаторами 34 выходного модуля 2'. Это также зависит от используемых блоков усиления мощности. Это внешнее подключение может, как схематично представлено на модуле фильтра 58 и как уже описано в приведенных выше примерах, иметь частично модульное исполнение. Так, на фиг.6 иллюстрируется внешнее подключение представленных на фиг.5 модулей (входной и выходной модуль), пригодное для эксплуатации схемы по выбору с устройствами сотовой связи, работающими по стандарту GSM900, GSM1800, UMTS, WiMAX или WLAN. Неиспользованные выводы входного модуля 1 и выходного модуля 2' или их высокочастотных переключателей 29, 29', 30, 30' заканчиваются, как представлено на чертеже, сопротивлением относительно корпуса. Однако представленные на фиг.5 входной модуль 1 и выходной модуль 2' могут также оснащаться внешним подключением согласно фиг.7, что позволяет конфигурировать их для использования с устройствами сотовой связи, работающими по двум стандартам US-GSM или по распространенному в США стандарту сотовой связи CDMA. Здесь неиспользованные выводы входного модуля 1 и выходного модуля 2' также заканчиваются сопротивлением относительно корпуса. Входной модуль согласно фиг.8 и выходной модуль согласно фиг.9 могут также использоваться универсально. В вариантах исполнения согласно фиг. от 5 до 9 высокочастотные переключатели 29, 29', 30, 30' приводятся в действие не непосредственно выходным сигналом детекторной схемы 35, а за счет логической схемы 57 во входном модуле 1 и логической схемы 57' в выходном модуле 2'. Эти логические схемы реализуют выходной сигнал детекторной схемы и управляются через эту схему.

Перечень обозначений, используемых на чертежах:

1, 1', 1'' Входной модуль

2, 2', 2'' Выходной модуль

3-9 Канал передачи

10-16 Канал приема

17-23 Блок усиления мощности и/или передачи

24, 25, 26 Частотные и/или полосовые фильтры

27, 27' Дуплексер

28, 28' Дуплексер

29, 29' Высокочастотные переключатели

30, 30' Высокочастотные переключатели

31, 32 Усилитель приема

33 Сплиттер

34 Комбинатор

35 Детекторная схема

36, 36' Дуплексер

37, 38, 39 Модуль гребенчатого фильтра

40, 41 Модуль усилителя

42 Изолятор

43-48 Фильтры подавления гармоник

49-55 Аттенюаторы

56, 56' Дуплексер

57, 57' Логическая схема

58 Модуль фильтра

59, 59' Элемент связи

60 Диплексер

61, 61' Логическая схема

62, 62' Высокочастотные переключатели

Изобретение относится к технике связи. Технический результат состоит в создании схемы компенсации ослабления в различных стандартах сотовой связи. Схема состоит из блоков усиления мощности, усилителей приема, минимум одного сплиттера, минимум одного комбинатора, дуплексера и частотных и/или полосовых фильтров, высокочастотных переключателей и детекторной схемы для обнаружения сигналов передачи приемопередатчика и для переключения высокочастотных переключателей в нужное состояние. Схема включает универсальный входной модуль с высокочастотными переключателями для переключения на антенне каналов прохождения сигнала, широкополосный усилитель приема и минимум один сплиттер, распределяющий выходной сигнал усилителя приема на несколько выходов входного модуля, а также универсальный выходной модуль с высокочастотными переключателями для переключения каналов прохождения сигнала, соединенный с приемопередатчиком через детекторную схему, а также минимум с одним усилителем приема и минимум одним комбинатором, объединяющим входные сигналы нескольких входов выходного модуля. Входной и выходной модуль могут комбинироваться и различным образом соединяться с различными блоками усиления мощности и различными частотными и/или полосовыми фильтрами. 14 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Многодиапазонная схема компенсации ослабления входящих и выходящих высокочастотных радиосигналов между приемопередатчиком и внешней антенной, используемой с этим приемопередатчиком и расположенной отдельно от него, с несколькими каналами передачи (3, 4, 5, 6, 7, 8, 9) и приема (10, 11, 12, 12', 13, 14, 14', 15, 15' 16, 16') и включающая в минимальной конфигурации блоки усиления мощности (17, 18, 19, 20, 21, 22, 23), усилителей приема (31, 32), высокочастотных переключателей (29, 29', 30, 30'), минимум один сплиттер (33), минимум один комбинатор (34), детекторную схему (35) для обнаружения сигналов передачи приемопередатчика и для переключения высокочастотных переключателей (29, 29', 30, 30'), а также дуплексеры (27, 27', 28, 28', 36, 36', 56, 56') и частотные и/или полосовые фильтры (24, 25, 26), при этом вышеназванные компоненты схемы таким образом подключены и соединены между собой в соответствии с конкретным коммутационным состоянием высокочастотных переключателей (29, 29', 30, 30'), что приемопередатчик и внешняя антенна в основном состоянии схемы соединены друг с другом через каналы приема (10, 11, 12', 13, 14', 15', 16'), в то время как после первичного обнаружения сигнала передачи приводимого ей в действие приемопередатчика и на все время существования языковой или информационной связи с этим приемопередатчиком они соединены между собой одновременно через канал приема (12, 14, 15, 16) и сведенный с этим каналом со стороны антенны (а) и устройства сотовой связи (g) в дуплексер (27, 27', 28, 28', 36, 36', 56, 56') канал передачи (3, 6, 7, 8) или - при присутствии сигнала передачи - через канал передачи (4, 5, 9), а при отсутствии сигнала передачи - через канал приема (10, 11, 13), отличающаяся тем, что имеет, по крайней мере, частично модульную конструкцию и состоит из расположенного со стороны антенны универсального входного модуля (1, 1', 1'') с высокочастотными переключателями (29, 30) для переключения на антенне путей прохождения сигнала, из широкополосного усилителя приема (31) и минимум из одного сплиттера (33), распределяющего выходной сигнал усилителя приема (31) на несколько выходов входного модуля (1, 1', 1''), а также из расположенного в устройстве сотовой связи универсального выходного модуля (2, 2', 2'') с высокочастотными переключателями (29', 30') для переключения путей прохождения сигнала, соединенного с приемопередатчиком через детекторную схему, а также минимум из одного усилителя приема (32) и минимум одного комбинатора (34), при этом входной и выходной модули (1, 1', 1'', 2, 2', 2'') подключаются к остальным коммутационным компонентам, а именно блокам усиления мощности (17, 18, 19, 20, 21, 22, 23), дуплексерам (27, 27', 28, 28', 36, 36', 56, 56'), частотным и/или полосовым фильтрам (24, 25, 26), расположенным между сплиттером (33) входного модуля (1, 1', 1'') и комбинатором (34) выходного модуля (2, 2', 2''), а также подключаются к детекторной схеме (35), выполненной в соответствии с применением, поддерживаемым диапазоном частот и стандартом сотовой связи.

2. Схема по п.1, отличающаяся тем, что полосовые фильтры (24, 25, 26), расположенные между сплиттером (33) входного модуля (1, 1', 1'') и комбинатором (34) выходного модуля (2, 2', 2''), объединены в один гребенчатый фильтр (37, 38, 39).

3. Схема по п.1 или 2, отличающаяся тем, что, по крайней мере, некоторые блоки усиления мощности (17, 18, 19, 20, 21, 22, 23) каналов передачи (3, 4, 5, 6, 7, 8, 9) сведены в один усилительный модуль (40, 41).

4. Схема по п.1 или 2, отличающаяся тем, что детекторная схема (35) выполнена в форме одного модуля с несколькими детекторами для обнаружения сигналов в различных полосах частот.

5. Схема по п.1, отличающаяся тем, что неиспользованные выводы входного и выходного модуля (1, 1', 1'', 2, 2', 2'') заканчиваются сопротивлением относительно корпуса.

6. Схема по п.1, отличающаяся тем, что за счет соответствующего подключения входного модуля (1, 1', 1'') и выходного модуля (2, 2', 2'') она может конфигурироваться по выбору для эксплуатации с устройством сотовой связи, работающим по стандарту GSM900, GSM1800 или UMTS.

7. Схема по п.1, отличающаяся тем, что за счет соответствующего подключения входного модуля (1, 1', 1'') и выходного модуля (2, 2', 2'') она может конфигурироваться по выбору для эксплуатации с устройством сотовой связи, работающим по стандарту US-GSM/CDMA850 или US-GSM/CDMA 1900.

8. Схема по п.1, отличающаяся тем, что за счет соответствующего подключения входного модуля (1, 1', 1'') и выходного модуля (2, 2', 2'') она может конфигурироваться по выбору для эксплуатации с приемопередатчиком, работающим по стандарту GSM900 или US-GSM/CDMA850, GSM1800 или US-GSM/CDMA1900, UMTS, WLAN или WiMAX.

9. Схема по п.6, или 7, или 8, отличающаяся тем, что после каждого блока усиления мощности (17), расположенного в канале передачи (3) для сигнала передачи CDMA, установлен изолятор или циркулятор (42).

10. Схема по п.6, или 7, или 8, отличающаяся тем, что после каждого блока усиления мощности (18, 19, 20, 21, 22, 23) в каналах передачи (4, 5, 6, 7, 8, 9) установлен фильтр подавления гармоник.

11. Схема по п.6, отличающаяся тем, что перед каждым блоком усиления мощности (17, 18, 19, 20, 21, 22, 23) в каналах передачи (3, 4, 5, 6, 7, 8, 9) установлен аттенюатор (49, 50, 51, 52, 53, 54, 55).

12. Схема по п.1, отличающаяся тем, что во входном модуле (1', 1'') и в выходном модуле (2', 2'') расположено по одной логической схеме (57, 57') для управления высокочастотными переключателями (29, 29', 30, 30'), которая таким образом преобразовывает управляющие сигналы детекторной схемы (35), что высокочастотные переключатели (29, 29', 30, 30') переключаются в коммутационное состояние, соответствующее основному состоянию схемы или обнаруженному сигналу передачи.

13. Схема по п.12, отличающаяся тем, что во входном модуле (1'') параллельно включены два сплиттера (33, 33') и дополнительный высокочастотный переключатель (62), а в выходном модуле (2'') параллельно включены два комбинатора (34, 34') и дополнительный высокочастотный переключатель (62'), при этом дополнительный высокочастотный переключатель (62) входного модуля (1''), расположенный между сплиттерами (33, 33'), служит для ветвления, а дополнительный высокочастотный переключатель (62') выходного модуля (2''), установленный после комбинаторов (34, 34'), служит для переключения выходов, оба дополнительных высокочастотных переключателя приводятся в действие непосредственно детекторной схемой (35) или логическими схемами (57, 57'), преобразующими управляющие сигналы детекторной схемы (35) так, что в основном состоянии схемы все каналы приема (10, 11, 12', 13, 14', 15', 16') проходят через первый сплиттер (33) входного модуля (1''), первый комбинатор (34) выходного модуля (2'') и расположенные между ними частотные и/или полосовые фильтры (24, 25, 26) внешнего подключения, после первичного обнаружения сигнала приема и на все время существования языковой или информационной связи с приемопередатчиком через вышеназванные схемные элементы с частотными и/или полосовыми фильтрами (24, 25, 26) проходят только каналы передачи (10, 11, 13), не ориентированные на дуплексный режим, а каналы приема (12, 14, 15, 16), ориентированные на дуплексный режим, проходят через второй сплиттер (33') входного модуля (1'') и от его выходов непосредственно или лишь через дополнительные аттенюаторы на входы второго комбинатора (34') выходного модуля (2'').

14. Схема по п.13, отличающаяся тем, что в выходном модуле (2, 2', 2'') установлено несколько усилителей приема, а именно по одному усилителю приема на каждую полосу частот и/или на каждый стандарт передачи схемы, причем эти усилители интегрируются в комбинаторе (34) или в комбинаторах (34, 34').

15. Схема по п.14, отличающаяся тем, что расположенные в каналах передачи (3, 4, 5, 6, 7, 8, 9) блоки усиления мощности (17, 18, 19, 20, 21, 22, 23) при отсутствии сигнала передачи вследствие соответствующих управляющих сигналов детекторной схемы (35) полностью отключаются или, по крайней мере, отключается их высокочастотный диапазон.