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TECHNISCHES
GEBIET DER ERFINDUNG
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Diese
Erfindung bezieht sich im wesentlichen auf eine Abstimmvorrichtung
für ein
Resonanzmodul und insbesondere auf eine Abstimmvorrichtung zum Ausführen eines
getrennten Abstimmens eines Resonanzmoduls für eine drahtlose Anwendung,
beispielsweise für
drahtlose Kommunikation, beispielsweise in einer Basisstation für ein Mobiltelefonsystem,
wobei die Basisstation eine Vielzahl von Resonanzmodulen (Kavitäten) aufweist,
und jede von diesen automatisch gemäß ihrem vorgegebenen Resonanzmodus
gesteuert wird, in Beziehung zu der Frequenz eines ankommenden Signals,
und daher mit einer getrennten Abstimmvorrichtung bereitgestellt
werden, was unten als Messempfänger
bezeichnet wird.
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BESCHREIBUNG
DER VERWANDTEN TECHNIK
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Da
die Mobiltelefonsysteme immer komplizierter werden, aufgrund der
Anforderungen immer mehr Information zu tragen, und immer frequenzeffektiver
zu sein, wurde die Modulationswellenform sehr komplex. Abstimmalgorithmen
für ein
automatisches Abstimmen von Kombinierern müssen sehr fortschrittlich sein,
um richtig zu funktionieren.
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US 5,408,688 beschreibt
ein Mobiltelefonsystem mit einer Basisstation mit einer Vielzahl
von Resonanzmodulen. Jedes Modul ist getrennt anpassbar an seine
eigene Frequenz zum Empfangen und Vorantreiben von Funksignalen
bei dieser Frequenz. Ein Abstimmen wird gesteuert auf seine bestimmte
Resonanzposition in Bezug zu der Frequenz des ankommenden Signals.
Dies wird durchgeführt durch
einen Antrieb, der zum Erhalten von einer Antriebsspannung durch
Phasenvergleich verbunden wird. Wenn die Phase kalibriert ist, geht
sie durch Null, was in der Kurve B in
3 in
US 5,408,688 ersichtlich
ist. Die Anforderung ist dann, dass beide, sowohl der Eingabe- als
auch der Ausgabe-Anschluss, und die Verdrahtung vorsichtig kalibriert
werden, andererseits ist es nicht möglich, eine minimale Abschwächung zu
haben, wenn die Phase durch Null geht. Der Kalibrierungsbetrieb
ist ziemlich schwer. Diese Art von System kann nicht die variierenden Leistungspegel
innerhalb der heutigen Zeitlücken handhaben.
Solche Anforderungen waren beim Anmeldetag dieses Patentes nicht
aktuell.
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Das
Schriftstück
EP-A-0 494 058 offenbart ein anderes Beispiel einer Abstimmvorrichtung.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Der
Messempfänger,
der gegenwärtig
in Verwendung ist, misst nur die Ausgangssignale des Resonanzmoduls.
Deshalb ist es unmöglich
zu entscheiden, ob die Änderung
des Leistungspegels von dem aktuellen Abstimmalgorithmus oder von
der Modulationswellenform abhängt.
Die heutige Modulationswellenform weist eine Leistungsvariierung
innerhalb der Zeitspanne auf, insbesondere in den modernen TDMA-Systemen,
und es wird erwartet, dass neue Systeme, die noch kommen werden,
eine noch größere Variation
innerhalb der Zeitspanne aufweisen. Schnelles und akkurates automatisches
Abstimmen war deshalb unmöglich
mit den Stand-der-Technik-Systemen.
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Eine
Aufgabe der Erfindung ist, eine Vorrichtung zum Durchführen eines
schnellen und akkuraten automatischen Abstimmens eines Resonanzmoduls
bereitzustellen.
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Eine
andere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung bereitzustellen,
zum Durchführen
eines automatischen und zuverlässigen
Abstimmbetriebs eines Resonanzmoduls.
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Die
obigen Aufgaben werden gelöst
unter Verwendung einer Vorrichtung mit den Merkmalen in dem kennzeichnenden
Teil von Anspruch 1. Weitere Merkmale und Entwicklungen werden in
den restlichen Ansprüchen
offenbart.
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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Abstimmvorrichtung bzw. Abstimmanordnung
zum Abstimmen eines Resonanzmoduls für drahtlose Anwendungen, beispielsweise
für drahtlose
Kommunikation, zum Beispiel für
ein Mobiltelefonsystem, die Mittel umfasst zum Ableiten der Eingangs-
und der Ausgangsleistungssignale des Resonanzmoduls. Die Vorrichtung
ist gekennzeichnet durch Mittel zum Teilen von Informationstragenden
Teilen der abgeleiteten Leistungssignale miteinander, um ein Verhältnis von
diesen zu bekommen, und Mittel zum Abstimmen des Resonanzmoduls,
bis das Verhältnis
einen Minimalwert erreicht hat. Auf diese Art und Weise löscht sich
die Variation der Eingabe und Ausgabe des Resonanzmoduls miteinander
aus. Eine Oszillatoreinrichtung wird bevorzugt auf einen Frequenzbereich gesetzt,
der für
das Resonanzmodul ausgebildet ist. Eine Leistungsdetektions- und
Frequenz-Zähleinrichtung
wird bevorzugt verbunden zum Ableiten der Frequenz und Leistung
des Eingangssignals des Resonanzmoduls und zum Setzen der Oszillatoreinrichtung,
basierend auf der Ausgabe der Leistungsdetektions- und Frequenz-Zähleinrichtung.
Erste und Zweite Mischeinrichtungen mischen die abgeleitete Eingabe
bzw. Ausgabe des Resonanzmoduls mit einer Ausgabe der Oszillatoreinrichtung.
Eine erste Filtereinrichtung filtert die Ausgabe der ersten Mischeinrichtung.
Eine zweite Filtereinrichtung filtert die Ausgabe der zweiten Mischeinrichtung.
Eine Teilungseinheit, zu der die Ausgaben der Filter jeweils zu
einem Eingang zugeführt
werden, führt
das Verhältnis
zwischen seinen Eingaben aus, um eine Ausgabe zu erzeugen, die ein
von der Signalvariation der Eingabe und der Ausgabe des Resonanzmoduls
unabhängiges
Signal ist. Eine Verarbeitungseinrichtung führt eine Vor- und Zurück-Anpassung
bzw. reziprokierende Anpassung des Resonanzmoduls aus, bis die Ausgabe
der Aufteilungseinheit auf einem Minimalwert liegt.
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Durch
Implementieren eines Dualkanalmessempfängers, das heißt eines
Empfängers,
der die Eingabe und die Ausgabe des Resonanzmoduls kohärent misst
und ihr Verhältnis
berechnet, ist es möglich,
ein Signal zu deduzieren, das proportional ist, zu der Dämpfung der
Resonanzmodulkavität
bzw. dem Resonanzmodulhohlraum. Jeder Einfluss des Modulationsschemas
wird unterdrückt,
da das Ausgabesignal von dem Messempfänger das Verhältnis der
Eingabe- und Ausgabe-Signale von dem Resonanzmodul unabhängig von
irgendeiner Modulationswellenform ist. Daher wird die Leistungsfähigkeit des
automatischen Abstimmens signifikant verbessert.
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Unter
Verwendung der Prinzipien gemäß der Erfindung
ist es möglich,
einen Abstimmbetrieb für ein
Mobiltelefonsystem mit einer Leistungssteuerung pro Zeitspanne bereitzustellen,
das heißt,
variierende Leistungspegel des Signals innerhalb der Spanne handzuhaben.
Dies bedeutet, während
einer Zeit von ungefähr
einigen μsec,
Beispielsweise 3 à 5 μsec, für einen
Anruf in beispielsweise einem TDMA-System (TDMA = zeitmultiplexe
Zugriffsmethode) und für weitere
Systeme.
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Das
Messprinzip gemäß der Erfindung,
einen Dualkanalmessempfänger
bzw. einen Zweikanalmessempfänger
zu verwenden, erleichtert auch die Anforderungen an die fortgeschrittenen
bzw. fortschrittlichen heutigen Abstimmalgorithmen.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Für ein vollständigeres
Verständnis
der vorliegenden Erfindung und für
weitere Aufgaben und Vorteile derselben, wird nun Bezug genommen
auf die folgende Beschreibung eines Beispiels einer Ausführungsform
derselben, wie in der beigefügten Zeichnung
gezeigt, in der:
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1 ein
Blockdiagramm einer Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
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2 ein
Diagramm von a) einer Eingabe an das Resonanzmodul während einer
Zeitspanne zeigt, sowie b) die Eingabe von dem Resonanzmodul während der
gleichen Zeitspannung, und c) die Ausgabe von dem Zweikanalmessempfänger während der
gleichen Zeitspanne.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG EINER AUSFÜHRUNGSFORM
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Unter
Bezug auf 1, wird einem Resonanzmodul 1 ein
ankommendes Signal A*sinωt
zugeführt.
Das Resonanzmodul soll so abgestimmt werden, dass es eine Ausgabe
B*sinωt
bereitstellt. Das Abstimmen wird bereitgestellt durch Ableiten,
sowohl der Eingabe als auch der Ausgabe des Resonanzmoduls. Ein
Hochfrequenzoszillator 2 ist steuerbar und weist einen
Frequenzbereich auf, in dem das Eingabesignal zu dem Resonanzmodul
liegt. Ein Eingangssignalmischer 3 mischt das abgeleitete
Eingangssignal an das Modul 1 mit der Frequenz des Oszillators
2, um ein Frequenz-Offset bezüglich
der abgeleiteten Frequenz zu bekommen, der hoch ist. Ein Ausgabemischer
mischt das abgeleitete Ausgangssignal von dem Modul 1 mit
der Frequenz des Oszillators 2.
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Die
Ausgabe des Eingangsmischers 3 wird zugeführt, über einen
ersten Verstärker
und Filter F1, der eine Kanalfilterung durchführt, und der eine Tiefpass-
oder eine Bandpass-Filterung
ausführen
kann, an einen ersten Eingang einer Teilungseinheit 5.
Die Ausgabe des Ausgangsmischers 4 wird zugeführt, über einen
zweiten Filter und Verstärker
F2, der eine Tiefpass- oder eine Bandpass-Filterung ausführen kann,
an einen zweiten Eingang der Teilungseinheit 5. Die Teilungseinheit 5 stellt
das Verhältnis
zwischen den Eingaben des Zweikanalmessempfängers bereit, das heißt, die
Eingabe und die Ausgabe des Resonanzmoduls 1.
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Die
Eingabe- und Ausgabesignale sind daher miteinander zu vergleichen.
Daher ist (k*Asinω1t)/(k*Bsinω1t)
= A/B die Dämpfung,
die durch das Resonanzmodul hervorgerufen wird, wobei der Index "1" verwendet wird, weil die Signale nun durch
die Mischer 3 bzw. 4 gemischt wurden. Die Signale
sind auch zu den abgeleiteten Signalen proportional, was gekennzeichnet
ist durch die Konstante k. Das Resonanzmodul 1 kann dann
durch die Ausgabe der Teilungseinheit 5 derart abgestimmt
werden, dass eine Art Badewannenkurve empfangen wird, die ihre Minimaldämpfung bei
der abgestimmten Frequenz hat.
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Die
Ausgabe der Teilungseinheit 5 wird deshalb in einem A/D-Umsetzer 10 analog/digital
umgesetzt und an das Anpassungsgerät 11 zugeführt, das das
Abstimmprozedere berechnet, das heißt, die Abstimmrichtung und
das Resonanzmodul 1 in einer Vor- und Zurück-Art und
Weise abstimmt durch Anpassen von Schrittmotoren auf die Art und
Weise, die dem Fachmann in der Technik gut bekannt ist, bis die Ausgabe
der Einheit 5 ein Minimum hat. Dann wird das Signal unabhängig sein
von der momentanen aktuellen Leistung des Signals. Es wird bemerkt,
dass die Beziehungen, die oben angegeben sind, besser passen werden,
wenn das Abstimmen sich dem korrekten Abstimmwert nähert.
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Die
Art der Modulation hat keinen Einfluss auf den Signaltransfer, da
es nur ein Signalverhältnis gibt.
Die Ausgabe des Resonanzmoduls 1 weist daher die gleiche
Form wie ihre Eingabe auf. Tatsächlich
gibt es eine kleine Zeitverzögerung
zwischen der Ausgabe und der Eingabe, aber diese Verzögerung ist
sehr klein in Bezug auf die Modulationsänderungen und wird weggefiltert
unter Verwendung eines Tiefpass-Filters bei der Ausgangsseite des
Resonanzmoduls.
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Die
Leistung der Eingabe an das Resonanzmodul 1 wird detektiert
durch eine Schaltung mit einem Verstärker 6, einem Frequenzzähler 7 zum
Ausführen
einer Frequenzdivision des Eingangssignals und einer Prozessoreinheit 8,
die die Leistung und die Frequenz berechnet, auf die das Resonanzmodul abzustimmen
ist. Die Ausgabe der Verarbeitungseinheit 8 wird an einen
Eingang des Frequenzerzeugers 2 zugeführt, um den Erzeuger auf die
Mittelfrequenz der Filter F1 und F2 anzupassen, in Bezug auf den aktuellen
Frequenzkanal. Es wird bemerkt, dass viele der Kanäle (beispielsweise
8, 12, 16, 32, etc. Kanäle) auf
diese Weise getrennt anpassbar sind.
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Daher
ist es möglich,
durch Implementieren eines Zweikanalmessempfängers, der sowohl die Eingabe
als auch die Ausgabe des Resonanzmoduls kohärent misst und den Unterschied
zwischen den Signalen berechnet, ein Signal zu deduzieren, das proportional
zu der Dämpfung
einer Kavität 9 ist.
Jeder Einfluss des Modulationsschemas wird unterdrückt, da
die Ausgabe des Moduls 1 das Verhältnis von sowohl der Eingabe
als auch der Ausgabe des Moduls, das heißt, beide Eingaben bei dem
Zweikanalempfänger,
ist, unabhängig
von einer Modulationswellenform. Daher kann die Leistungsfähigkeit des
automatischen Abstimmens signifikant verbessert werden durch den
erfinderischen Messempfänger
bezüglich
den Stand-der-Technik-Empfängern.
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Dies
bedeutet auch, dass der Zweikanalmessempfänger sich selbst steuert, dies
bedeutet, dass er auto-gesteuert ist, und daher braucht er nicht von
einem anderen System gesteuert werden. Diese Art von Empfänger braucht
keine Kalibrierung der Verdrahtung etc. Der Zweikanalmessempfänger kann
auch den Modulationstyp in der aktuellen Bandbreite des Messempfängers handhaben.
Die Einheit 5 produziert das Verhältnis zwischen den abgeleiteten
Signalen von jeder Seite des Resonanzmoduls 1. Der Einfluss
der Leistungsänderungen,
das heißt,
die Modulation des Signals auf jeder Seite des Resonanzmoduls, löschen sich
gegenseitig aus, und es ist leicht für die Verarbeitungseinrichtung 11,
das optimale Abstimmen zu finden, durch Abstimmen des Resonanzmoduls 1 in
kleinen Schritten, bis die Ausgabe der Einheit 5 ein Minimum
erreicht hat.
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Die
Schaltung gemäß der Erfindung
könnte auch
verwendet werden zum Messen der Leistung des Eingangssignals und
des Ausgangssignals des Resonanzmoduls getrennt, durch Trennen der
einen oder der anderen der Ableitungsschaltungen. Die Ausgabe der
Ableitungsschaltung 5 wird dann einen Wert in Bezug zu
dem separat zu messenden Signal haben. Dieses Merkmal macht den
Zweikanalmessempfänger
noch brauchbarer.
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2 zeigt
Diagramme, die bei einem Test mit der Schaltung gemäß der Erfindung
aufgezeichnet wurden, wobei die Kurve a) eine Eingabe an das Resonanzmodul
während
einer Zeitspanne zeigt, b), die Ausgabe von dem Resonanzmodul während der gleichen
Zeitspanne zeigt, und c) die Ausgabe von dem Zweikanalmessempfänger während der
gleichen Zeit zeigt. Der Test wurde durchgeführt, nachdem das Abstimmen
des Resonanzmoduls 1 beendet wurde. Es ist ersichtlich,
dass die Wirkung der Signalvariation derart aufgehoben ist, dass
nur unvermeidbares Rauschen auf den Signalen in der Ausgabe der
Einheit 5 übrig
ist.
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Während die
Erfindung mit Bezug auf spezifische Ausführungsformen beschrieben wurde,
wird von dem Fachmann in der Technik verstanden, dass verschiedene Änderungen
durchgeführt
werden können,
ohne den Umfang der Erfindung, wie sie in den eingereichten Ansprüchen beschrieben
ist, zu verlassen. Zusätzlich
können
Modifizierungen ohne ein Verlassen von den wesentlichen Lehren der
Erfindung, wie sie von den Ansprüchen
ersichtlich sind, durchgeführt
werden.