SE423855B - Omkopplingsanordning for multipla antenner eller antennelement - Google Patents

Description

20 25 30 35 40 '7804575-4 2 Ett med tidigare kända avsökningsanordningar av detta slag, och särskilt med ovan nämnda anordning förknippat problem är att vid tidsögonblicket för antennflm- kopplingen energi från signaler för kanaler i från-läge överföres till den önskade kanalen och behandlas av mottagarens avstämningskretsar, varigenom ett transient- eller störningssignalsvar alstras. Om detta störningssignalsvar tillåtes passera styrlogiken, kommer det att behandlas som en i en sektor mottagen signal. Således kommer avsökningsanordningen att arbeta felaktigt. En lösning på problemet med alstringen av transientsignalen i avstämningssteget är att reducera omkopplings- tiderna för omkoppling mellan olika antenner eller antennelement till den punkt, där de alstrade transienterna har obetydlig storlek. Denna lösning har visat sig mindre önskvärd vid tillämpningar, där snabb antennavsökning erfordras.

Syftet med uppfinningen är därför att åstadkomma en snabbt arbetande antenn- avsökningsanordning, där anordningen är okänslig för transienter, som alstras till följd av omkopplingsoperationen.

För uppnâende av detta syfte har i enlighet med uppfinningen det radiofrekventa kommunikationssystemet en antenn med ett flertal sektorer, varvid varje sektor har en förutbestämd orientering i förhållande till de övriga sektorerna. En antennom- kopplare har ett flertal ingångar, av vilka var och en är kopplad till en motsvarande antennsektor, en styrterminal eller -anslutning och en utgångsterminal eller -anslut- ning. Antennomkopplaren är påverkbar i beroende av signaler på dess styrterminal för att koppla en vald ingångsterminal eller -anslutning till sin utgångsterminal. Ut- signalen från antennomkopplaren överföres till en radiofrekvent mottagare. En detektor är inrättad att behandla utsignalen från mottagaren för att detektera de där upp- trädande signalernas nivå. En styrlogikkretsanordning är påverkbar i beroende av detektorn genom alstring och påläggning av förutbestämda styrsignaler på antennom- kopplaren för att därigenom åstadkomma förutbestämd omkoppling av antennsektorerna i beroende därav. En inhiberingsanordning är inrättad att inhibera detektorns funk- tion under ett förutbestämt tidsintervall efter varje tidsögonblick för antennom- koppling, varigenom styrlogiken ej är påverkbar i beroende av störningssignaler, som förorsakats till följd av antennomkopplingen.

Uppfinningen beskrives närmare nedan med hänvisning till bifogade ritning, på vilken fig. l visar ett med åtta)horisontell riktningsverkan uppvisande sektorer försett antennsystem, vilket är lämpligt för kommunikation med en avlägset belägen, fordonsbunden radiosändare, fig. 2 är en vy uppifrån av strâlningsmönstret för det i fig. l visade, med åtta sektorer försedda antennsystemet, fig. 3 är ett generaliserat blockschema över en föredragen utföringsform av mottagningsanordningen för det i sektorer uppdelade antennsystemet, fig. 4 är ett detaljerat blockschema, som åskådlig- gör en antenninhiberingskrets, som arbetar tillsammans med samtliga delar av antenn- omkopplingssystemet, och fig. 5 visar en vågform, som åskådliggör de störningssignal- svar, som alstras av mottagarens avstämningskretsar efter tidsögonblicket för antenn- omkoppling. l0 l5 20 25 30 35 40 2 7804575-46 Fig. l åskådliggör en föredragen tillämpning av uppfinningen utnyttjad vid ett kommunikationssystem för användning i samband med på marken förflyttbara radio- sändare. Här visas ett i sektorer uppdelat antennsystem l0 monterat på toppen av en byggnad 12. Förbindelse från antennsystemet skall upprättas med en på stort av- stånd belägen radiosändare, som visas buren av ett fordon 14.

Systemet l0 har åtta sektorer, av vilka en visas vid l6, vilka sektorer är belägna mellan i 450 vinkel mot varandra liggande reflektorer, av vilka två är visade vid 20 och 22. Varje sektor har horisontell riktningsverkan och har förutbestämd orientering i förhållande till de övriga sektorerna, så att alla sektorer i antenn- systemet kan täcka en sammanlagd horisontell vinkel av 3600. Det torde inses att, i beroende av den särskilda tillämpning, vilket antal sektorer som helst kan utnyttjas och sektorerna kan vara inrättade att täcka vilken önskad mottagningsvinkel som helst.

Antennsektorer med horisontell riktningsverkan är välkända inom omrâdet antenner och är kommersiellt tillgängliga från många tillverkare, varför någon detaljerad be- skrivning i detta sammanhang ej torde erfordras.

Fig. 2 är en vy uppifrån av antennsystemet l0 och visar de åtta antennelementen, av vilka ett är betecknat l6, och de i 450 belägna reflektorerna, av vilka två är betecknade 20 och 22. Antennsektorns och tillhörande reflektorers utformning resul- terar i att varje antennsektor är i stånd att mottaga transmitterade signaler, vilka alstras inom en bestämd horisontalvinkel. Eftersom varje sektor hos antennsystemet har horisontell riktningsverkan, torde det inses att antennsystemet har en bättre signal/bruskaraktäristik än en antenn utan riktningsverkan.

Fig. 3 är ett generaliserat blockschema, som åskådliggör de fundamentala bygg- blocken hos avsökningssystemet. Liksom t.ex. i fig. l är här systemet av sektor- antennelement 30 anbringat med förutbestämd orientering på toppen av en lämplig kon- struktion. Varje antennsektorelement matar en filter- och förförstärkarkrets 40, som förstärker de från respektive sektorelement mottagna signalerna inom de frekvens- områden, som är av intresse- De förstärkta signalerna överföres via koaxialkablar 50 till en antennomkopplare 60. Antennomkopplaren 60 omfattar ett flertal ingångs- terminaler eller -anslutningar 60a-60h, en utgângsterminal eller -anslutning 60j, och en styringångsterminal eller -anslutning 60i. Antennomkopplaren 60 är inrättad att i beroende av styrsignaler mottagna på styringångsterminalen 60l koppla ett valt sektorelement av sektorelementen l0 till antennomkopplarens utgångsterminal 60j, Utgångsterminalen 60j från antennomkopplaren 60 är via en lämplig ledare 65 ansluten till en ingång 70a hos en radiofrekvent mottagare 70. Denna mottagare 70 har konventionellt utförande genom att den blandar de tillförda radiofrekventa sig- nalerna till en mellanfrekvens, varefter signalerna filtreras via ett mellanfrekvens- steg, signalerna detekteras och signalerna reproduceras som hörbara eller dataut- signaler. Den på förhand begränsade utsignalen från mellanfrekvenssteget är till- l0 l5 20 25 30 35 40 -7ao4svs-4 4 gänglig på mottagarens utgångsterminal eller -anslutning 70b. Mottagaren innefattar en konventionell brusreduceringskretsanordning så att när en tillämplig signal på- lägges en ingångsterminal eller-anslutning 70c till brusreduceringskretsanordningen utsignalen från mottagaren kan overksamgöras. Dessutom innefattar mottagaren en av- kodningskretsanordning inrättad att detektera närvaron av en kodad signal på en in- kommande, från ett sektorantennelement mottagen signal. Sådana kodanordningar är mycket vanliga i landburna, mobila kommunikationssystem och inbegriper normal in- formation om den sändande stationens identitet liksom annan väsentlig information för användning i systemet. Sådana kodade signaler är vanligtvis förutbestämda sub- hörbara eller hörbara toner, vilka kan avkodas genom närvaron av lämpliga bandpass- filter, vibrerande tungelement eller liknande. En andra utgång 70d från mottagaren är inrättad att verksamgöras i beroende av att mottagaren avkodar närvaron av en kodad signal hos respektive sektorantennelements mottagningssignal.

'Mellanfrekvensutgången 70b frân mottagaren är ansluten till en signalnivå- detektor 80, vilken såsom visas i fig. 3 kan vara en separat enhet eller kan ingå som en del i mottagaren 70. Signalnivådetektorn 80 alstrar en signal på sin utgång 80a, vilken signal indikerar signalnivån hos de på detektorns ingång 80b mottagna signalerna. Signalnivådetektorn 80 har en andra ingång 800, som är påverkbar i be- roende av därpå pålagda inhiberingssignaler för att inhibera en utsignal från signalnivâdetektorn. Utsignalerna från signalnivådetektorn tillföres i sin tur en första ingång 90a hos en avsökningsstyrlogikkretsanordning 90. En andra ingång 90b till avsökningsstyrlogikkretsanordningen 90 är ansluten till mottagarens 70 utgång 70d för kodade signaler. Avsökningsstyrlogikkretsanordningen 90 behandlar tillförda insignaler och alstrar tillämpliga styrsignaler på sin första utgång 90c, vilken i sin tur är ansluten till styringângsterminalen 60i hos antennomkopplaren 60. På av- sökningsstyrlogikkretsanordningens andra utgång 90d alstras också lämpliga signaler, vilka tillföres mottagarens 70 brusreduceringsingâng 70c. Avsökningsstyrlogikkrets- anordningens 90 funktion är i detalj beskriven i den inledningsvis nämnda svenska patentskriften. Helt kort kan nämnas att avsökningsstyrlogikkretsanordningen 90 är påverkbar i beroende av sina mottagna insignaler för att driva det i sektorer upp- delade mottagningssystemet i en av ett antal moder eller tillstånd. För det tillstånd då inte någon av antennsektorelementen mottager någon insignal över en förutbestämd nivå förorsakar en på antennomkopplarens 60 styringångsterminal 60i pålagd styr- signal från avsökningsstyrlogikkretsanordningen att mottagaren sekvensiellt kopplas till vartoch ettav antennsektorelementen. Så snart ett antennsektorelement mottager en signal, vars amplitud är sådan att utsignalen från signalnivådetektorn överskrider en given tröskelnivå är avsökningsstyrlogikkretsanordningen inrättad att driva systemet i ett andra eller fortlöpande avsökningstillstånd. I detta tillstånd avsökes åter varje antennsektorelement under en förutbestämd fortlöpande avsökningstid, varvid den relativa signalnivân från varje sektorelement lagras i en första samplings- och l0 l5 20 25 30 35 40 s 7804575-4 hållkretsanordning i avsökningsstyrlogikkretsanordningen 90. Vid slutet av den fortlöpande samplingsperioden kopplas det sektorelement, för vilket störst signal registrerades under båda avsökningsintervallen till mottagaren. Om systemet ej arbetar i kodat signaltillstând, kommer mottagaren att förbli kopplad till detta sektorelement till den tidpunkt då signalen därifrån faller till en förutbestämd nivå under en förutbestämd tidsperiod.

Om emellertid systemet arbetar i ett tillstånd, där det endast är påverkbart i beroende av insignaler, som innehåller en kodad signal, kommer vid slutet av den fortlöpande samplingsperioden mottagaren att kopplas till det sektorelement som mottager den starkaste signalen och som innehåller den kodade signalen. I detta tillstånd kommer, om vid avslutningen av det fortlöpande signaltillståndet inte något av sektorelementen har mottagit den kodade signalen, således angivande att en störständare uppträder, avsökningsstyrlogikkretsanordningen att driva systemet i ett alternativt avsökningstillstånd, i vilket en allmän avsökning av sektorelemen- ten utföres liksom i det första tillståndet men utsignalen från varje sektorelement pålägges en andra samplings- och hållkretsanordning. Nu jämföres varje insignal från ett sektorelement till den andra samplings- och hållkretsanordningen med det lagrade toppvärdet för respektive sektorelement i den första samplings- och hållkrets- anordningen och förorsakat av störningssändaren. Om signalnivån från något sektorelement i den andra samplings- och hållkretsanordningen är ett förut- bestämt spänningsvärde.AV större än dess lagrade värde i den första samplings- och hållkretsanordningen verksamgör styrlogikkretsanordningen åter systemet till det fortlöpande avsökningstillständet. Liksom tidigare avsökes i det fort- löpande avsökningstillståndet alla sektorelement under ett förutbestämt tids- intervall, varvid toppvärdessignalnivân från varje sektorelement nu lagras i den andra samplings- och hållkretsanordningen. Vid slutet av det fortlöpande avsökningsintervallet kopplar avsökningsstyrlogikkretsanordningen mottagaren till den sektor, som mottog den största signalen och har störst spänningsskillnads- värde A V. Liksom tidigare kontrollerar sedan mottagaren för att bestämma om huru- vida den av det valda sektorelementet mottagna signalen innehåller den korrekta kodade signalen. Om detta är fallet bibehålles mottagarens anslutning till detta sektorelement tills signalen från detta sektorelement minskar till en given nivå under en förutbestämd tidsperiod. Om nämnda signal ej innehåller den kodade signalen bringar avsökningsstyrlogikkretsanordningen systemet att återgå till det första eller allmänna signaltillstândet.

Eftersom avsökningsstyrlogikkretsanordningen 90 förorsakar verksamgöring av antennomkopplaren 60 och är påverkbar i beroende av den mot varje antennsektorelement svarande toppsignalnivån från signalnivådetektorn 80, erfordras oundgängligen att signalnivân för utsignalen från detektorn 80 korrekt svarar mot de faktiska signal- niväer, som mottages av sektorelementen och ej är beroende av störsignaler eller l0 15 20 25 30 35 40 7ao4s7s-4 6 transienter alstrade i antennomkopplingsanordningen. Det har visat sig att det efter tidsögonblicket för antennomkopplingen mottages ett störsignalsvar på och behandlas av mottagarens 70 avstämningssteg, såsom mellanfrekvensfiltret och för- stärkaren, varigenom ett icke önskvärt transientsvar alstras. Detta transientsvar åskâdliggöres i fig. 5, där tidpunkten to anger tidsögonblicket för antennomkopp- lingen. Transienten uppträder under en total tidsperiod av tf. Om denna transient tillåtes passera signalnivådetektorn 80 och sedan till samplings- och hållkrets- anordningen på avsökningsstyrlogikkretsanordningens 90 ingång 90a, kan den i samplings- och hållkretsanordningen lagrade signalen motsvara transientens amplitud och ej de faktiskt mottagna signalnivåerna. Således kan styrlogikkretsanordningen pâverkas i beroende av felaktig ingângsinformation och verksamgöras till något av sina tidigare beskrivna tillstånd.

I Det torde observeras att vid några tillämpningar icke önskade transienter endast erhålles från omkopplingstransienter, vilka inducerats i kretsar med höga Q-värden, såsom mellanfrekvensfiltret och förstärkaren. Uppfinningen kommer också att till- handahålla en korrigering för dessa potentiella felsignaler.

För att förhindra att systemet arbetar felaktigt är en inhiberingskrets 100 an- sluten till avsökningsstyrlogikkretsanordningens 90 utgång 90c och avkänner tidsögon- blicket för antennomkopplingen. I inhiberingskretsen l0O ingår en lämplig krets, som är påverkbar i beroende av antennomkopplingstidsögonblicket för att alstra en inhibe- ringssignal på signalnivådetektorns 80 inhiberingsingång 80c. Denna inhiberingssignal har lämplig varaktighet, företrädesvis en varaktighet av (tf - to) eller större, varigenom störsignalsvaren från mottagaren i beroende av antennomkopplingen ej når styrlogikkretsanordningen 90. .

Fig. 4 är ett mera fullständigt blockschema, som åskådliggör inhiberingskretsens l00 funktion. Här är antennsektorsystemet 30 via en antennomkopplare 60 anslutet till mottagaren 70 vid dess ingång 70a. Mottagaren har en radiofrekvent förstärkare 200, ett konventionellt blandarsteg 2l0 och ett mellanfrekvensfilter och förstärkare 220.

Utsignalen från mellanfrekvenssteget 220 begränsas och detekteras på typiskt sätt via en begränsare och detektor 230 och överföres via en lågfrekvent förstärkare 240 till en högtalare 250. Utgângen från mellanfrekvenssteget 220 är via en utgång 70b också ansluten till signalnivâdetektorns 80 ingång 80b. I serie med signalnivådetektorn 80 ligger en shuntströmställare 260, som kopplar detektorns utgång 80a till avsöknings- styrlogikkretsanordningens 90 ingång 90a. I avsökningsstyrlogikkretsanordningen 90 ingår ett lågpassfilter 270, som överför signalnivåsignalerna från detektorn 80 till en samplings- och hållkretsanordning 280. Såsom ovan angivits innefattar också av- sökningsstyrlogikkretsanordningen 90 en strömställarlogikkretsanordning 290, som är påverkbar i beroende av ett tillstånd av toppsignalnivåer i samplings- och hållkrets- anordningen för att alstra tillämpliga styrsignaler på avsökningsstyrlogikkretsan- ordningens utgång 90c för att därigenom utnyttjas för att verksamgöra antennomkopplaren

Claims (3)

15 20 25 30 35 40 7804575-4 60 till ett önskat tillstånd. Till strömställarlogikkretsanordningens 290 utgång 90c är också ansluten en ingång 300a till en monostabil multivibrator 300. Den monostabila multivibratorn är påverkbar i beroende av signalövergångar på sin ingång 300a för att alstra en utgångspuls med förutbestämd tidsvaraktighet på sin utgång 300b. Denna utgångspuls från den monostabila multivibratorn 300 överföres till shunt- strömställarens 260 styringång 260a. Således kommer under den av den monostabila multivibratorn alstrade pulsens intervall shuntströmställaren att shunta utgången 80a från detektorn 80 så att dessa signaler förhindras från att överföras till avsök- ningsstyrlogikkretsanordningen 90. Fig. 5 åskådliggör ett störnings- eller transientbrussignalpaket, som alstras av avstämningskretsarna i mottagaren, särskilt mellanfrekvenssteget 220 vid tids- ögonblicket för antennomkoppling. Tidpunkten to representerar det exakta tidsögon- blicket för antennomkopplingen, medan den totala tidsvaraktigheten (tf - to) är den approximativa längden hos det alstrade transientsvaret. Det är viktigt att dessa transienter förhindras från att tillföras avsökningsstyrlogikkretsanordningen 90, eftersom annars denna kretsanordning kommer att reagera för dessa signaler som om de mottagits som kanalsignaler från antennsektorelementen. Den monostabila multi- vibratorn 300 är således utförd att åstadkomma en utgångspuls med en approximativ tidslängd lika med (tf-to), varigenom vid tidsögonblicket för antennomkopplingen den av den monostabila multivibratorn alstrade tidsbegränsade pulsen verksamgör shuntströmställaren 60 så att utsignalen från detektorn förhindras från att till- föras avsökningsstyrlogikkretsanordningen 90. Det torde inses att tidsvaraktigheten för den av den monostabila multivibratorn 300 alstrade pulsen kan inställas för att eliminera alla transienter, som alstras av systemet under antennomkopplingsögonblicket. Genom användning av inhiberings- kretsen 1D0 möjliggöres medelst uppfinningen helt felfri funktion för avsöknings- styrning samtidigt som mycket höga hastigheter för avkänning av antennsektorelementen möjliggöres. PATENTKRAV

1. Omkopplingsanordning för multipla antenner eller antennelement, varvid en logikstyranordning (90) är inrättad att bringa en antennomkopplare (60) att sekvensiellt omkoppla varje antennelement till en mottagaranordning (70) och var- vid logikstyranordningen (90) innefattar en detektoranordning (80) för behandling av mottagaranordningens utsignal och för detektering av den av varje antennelement mottagna signalen för att därigenom styra antennomkopplaren på ett förutbestämt sätt i beroende därav, k ä n n e t e c k n a d av en inhiberingsanordning (100) för inhi- bering av detektoranordningens (80) funktion under ett förutbestämt intervall (to-tf) efter varje tidsögonblick av antennomkoppling för att eliminera detektering av falska signalsvar, som förorsakas av omkopplingen. 7804575-4 7

2. Anordning enïigt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att 1nhiberíngsan~ ordningen (100) innefattarefl tiïï detektorns (80) utgång koppïad strömstä11are (260), viïken är verksamgörbar av en signal från ïogikstyranordningen (90) under nämnda förutbestämda interva11 för att förhindra att falska signa1svar, som be- 5 hand1ats av mottagaranordníngen (70) påverkar logíkstyranordningen (90).

3. Anordning enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d av att ínhiberingsan- ordningen (100) har en krets (300), som fastïägger nämnda förutbestämda intervaïï, vilken krets är koppïad meïïan strömstäïïaren (260) och logikstyranordningen (290). ÅNFURDA PUBLIKATIONER: