DE4409382A1 - Digitales Mobilradiogerät - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Radiogerät, insbesondere ein tragbares, kompaktes, digitales Mobilradiogerät.

Autotelefone und andere mobile, tragbare Telefone führen eine Kommunikation unter Verwendung zugeordnet er Funkfrequenzen in den 800 MHz- und 1,5 GHz-Bändern durch. Der Übergang zum Digitalbetrieb in diesen Systemen verringert die Kosten für Basisstationen, und unter Verwendung eines Zeitunterteilungs- Mehrfachzugriffs (TDMA) können die zugeordneten Funkfrequenzen effizient genutzt werden. Bei derartigen Mobilradio-Kommunikationssystemen hat es sich als erforderlich erwiesen, die Abmessungen und das Gewicht digitaler Mobilradiogeräte zu verringern.

In konventionellen Mobileinheiten für eine digitale Mobilfunkkommunikation sind sowohl der Empfänger als auch der Sender mit einer für den Empfang und das Senden gemeinsam eingesetzten Antenne verbunden, über ein Sende-Bandpaßfilter und ein Empfangs-Bandpaßfilter. Das Sende-Bandpaßfilter läßt nur Signale innerhalb des Sendefrequenzbandes durch, und verhindert daher den Eintritt empfangener Signale in den Sender, wogegen das Empfangs-Bandpaßfilter Signale nur innerhalb des Empfangsfrequenzbandes durchläßt, und daher verhindert, daß Sendesignale in den Empfänger eintreten. Weiterhin ist in der Sendeeinheit ein Trennglied zum Begrenzen des Durchgangs von Signalen in nur einer Richtung zwischen den Sender und das Sender-Bandpaßfilter eingefügt, um den Zugang elektrischer Signalwellen zu verringern, die von anderen Mobileinheiten in demselben Frequenzband ausgestrahlt werden, jedoch bei einer unterschiedlichen Betriebsfrequenz. Das Sende-Bandpaßfilter und das Empfangs- Bandpaßfilter sind jeweils aus einem dielektrischen Filter oder einem Oberflächenschallwellenfilter aufgebaut.

Elektronische Schaltungen für Mobilradio- Kommunikationsgeräte wurden bezüglich der Abmessungen und des Gewichtes durch Verwendung integrierter Halbleiterschaltungen verkleinert. Bei Mobilradio-Kommunikationsgeräten nach dem Stand der Technik werden allerdings das Sende-Bandpaßfilter und das Empfangs-Bandpaßfilter aus einem dielektrischen Filter, einem Oberflächenschallwellenfilter oder dergleichen aufgebaut, wie voranstehend erwähnt, jedoch sind diese Bauteile schwer als integrierte Schaltungen herzustellen. Hierdurch ergab sich eine Begrenzung für die Verringerung der Gesamtabmessungen.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Radiogeräts, welches gleichzeitig eine Verringerung der Abmessungen als auch geringe Kosten ermöglicht.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Radiogerät mit folgenden Teilen zur Verfügung gestellt: einer gemeinsamen Antenne, die sowohl für den Empfang als auch für das Senden verwendet wird; einem Sender zur Zufuhr eines Sendesignals zur gemeinsamen Empfangs-/Sendeantenne; einem Empfänger zur Annahme eines empfangenen Signals, welches von der gemeinsamen Empfangs-/Sendeantenne empfangen wird; einem Trennglied, welches an den Sender angeschlossen ist, und direkt an die Empfangs-/Sendeantenne gekoppelt ist, um selektiv Signale nur in der Richtung von dem Sender zur gemeinsamen Empfangs-/Sendeantenne hindurchzulassen; und einem Empfangs-Bandpaßfilter, welches zwischen den Empfänger und die gemeinsame Empfangs-/Sendeantenne geschaltet ist, um einen Durchgang von Signalen nur innerhalb eines Empfangssignalfrequenzbandes zuzulassen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen. Es zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild des grundsätzlichen Aufbaus eines Radiogerätes gemäß der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 2 ein Blockschaltbild eines digitalen Mobilradiogerätes gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 1 ist ein Blockschaltbild, welches den grundlegenden Aufbau eines Radiogerätes gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.

Ein Radio- oder Funksender 1 und ein Radio- oder Funkempfänger 2 sind über einen Duplexer 3 mit einer gemeinsamen Empfangs-/Sendeantenne 4 verbunden. Der Duplexer 3 weist ein Trennglied 5 zum Verbinden des Radiosenders 1 mit der gemeinsamen Empfangs-/Sendeantenne 4 auf, und ein Empfangs-Bandpaßfilter 6 zum Verbinden des Radioempfängers 2 mit der gemeinsamen Empfangs-/Sendeantenne 4.

Das Trennglied 5 und das Empfangs-Bandpaßfilter 6 in dem Duplexer 5 sind an die Antenne 4 über jeweilige phaseneinstell-Streifenleitungen angeschlossen.

In dem erfindungsgemäßen Radiogerät ist ein Sende- Bandpaßfilter weggelassen, wie es beim Stand der Technik verwendet wird; im Vergleich zu einem Radiogerät nach dem Stand der Technik wird daher eine Einfügungsdämpfung infolge des Sende-Bandpaßfilters ausgeschaltet, und gleichzeitig können die Abmessungen des Geräts verringert werden. Da das Trennglied 5 darüberhinaus eine solche Charakteristik aufweist, daß das Senden von Signalen mit ausgewählten Frequenzen ermöglicht wird, läßt sich eine gewünschte Störunterdrückung erzielen. Die Verwendung der Phaseneinstell-Streifenleitungen führt zu einer Impedanzanpassung zwischen der Antenne 4 und dem Trennglied 5 für die Sendefrequenzen, und zwischen der Antenne 4 und dem Empfangs-Bandpaßfilter 6 für die Empfangsfrequenzen, so daß verhindert werden kann, daß die empfangene Signalwelle in die Senderseite hineingelangt.

Fig. 2 ist ein Blockschaltbild eines digitalen Mobilradiogerätes gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In der Figur bezeichnet die Bezugsziffer 11 eine Peitschenantenne; 12 einen Duplexer; 13 ein Trennglied; 14 ein Empfangs-Bandpaßfilter; 15 einen Sende-Leistungsverstärker; 16 und 18 Pufferverstärker; 17 ein Bandpaßfilter; 19 einen Modulator; 20 einen Kodierer; 21 eine eingebaute Antenne; 22 ein Empfangs-Bandpaßfilter; 23 und 24 rauscharme Verstärker; 25 eine Diversityschalter-Schaltung; 26 und 27 Bandpaßfilter; 28 einen Mischer; 29 ein Bandpaßfilter; 30 einen Frequenz-Synthesizer; 31 eine Hybridschaltung (H); 32 einen Lokaloszillator (LOS); 33 einen Mischer; 34 einen Zwischenfrequenzverstärker; 35 einen Dekodierer; 36 eine Steuereinrichtung; 37 ein Mikrophon; und 38 einen Lautsprecher.

Der Duplexer 12 besteht aus dem Trennglied 13 und dem Empfangs-Bandpaßfilter 14. In diesem Duplexer 12 ist das Sende-Bandpaßfilter, welches bei dem Radiogerät nach dem Stand der Technik verwendet wird, weggelassen und durch das Trennglied ersetzt. Das Weglassen des Sende-Bandpaßfilters, welches beim Stand der Technik verwendet wird, trägt zur Verringerung der Abmessungen und des Gewichtes des Gerätes bei. Weiterhin wird hierdurch die Einfügungsdämpfung infolge des Sende-Bandpaßfilters ausgeschaltet.

Bei TDMA, bei welchem unterschiedliche Frequenzen verwendet werden, und unterschiedliche Zeitschlitze zugeordnet werden, zwischen dem Empfang und dem Senden, gibt es keine Auswirkungen auf das empfangene Signal, wenn ein gesendetes Signal geringer Leistung in den Empfänger über das Empfangs- Bandpaßfilter 14 hineingelangt; entsprechend gibt es keine Auswirkungen auf das Sendesignal, wenn ein empfangenes Signal geringer Leistung in den Sender über das Trennglied 13 hineingelangt. Berücksichtigt man verschiedene Faktoren einschließlich der Frequenz- und anderer Charakteristiken des Sende-Leistungsverstärkers 15, so kann das Trennglied 13 so aufgebaut werden, daß es die gewünschte Frequenzcharakteristik innerhalb des Sendefrequenzbereiches aufweist. Die vorliegende Ausführungsform kann daher ausreichend die Frequenzcharakteristiken erfüllen, die bei Mobilradiogeräten verlangt werden, einschließlich der Unterdrückung ungewünschter Signalwellen infolge des Sende- Bandpaßfilters, welches bei dem Duplexer nach dem Stand der Technik verwendet wird.

Das Trennglied 13 und das Empfangs-Bandpaßfilter 14 sind jeweils an die Peitschenantenne 11 über Streifenleitungen angeschlossen, deren Längen jeweils so ausgewählt sind, daß sie die Impedanzen zwischen der Peitschenantenne 11 und dem Trennglied 13 für die Sendefrequenzen und zwischen der Peitschenantenne 11 und dem Empfangs-Bandpaßfilter 14 für die Empfangsfrequenzen anpassen.

Wenn die zugeordneten Sendefrequenzen in dem Bereich von 940 bis 960 MHz liegen, ist der Synthesizer 30 so konstruiert, daß er Signale innerhalb dieses Frequenzbereiches ausgibt. Wenn die Empfangs-/Sendefrequenzen und die Zeitschlitze von der Basisstation zugeordnet werden, wird die Ausgangsfrequenz des Synthesizers 30 über ein nicht gezeigtes Steuerzwischenglied gesteuert, so daß der Synthesizer 30 ein Signal auf der zugeordneten Frequenz ausgibt, wobei das Signal dann durch die Hybridschaltung 31 dem Modulator 19 und dem Bandpaßfilter 27 zugeführt wird.

Wenn eine Radiokommunikationsschleife zur Basisstation eingerichtet ist, so wird das Sprachsignal von dem Mikrophon 37 durch die Steuerung 36 in ein Digitalsignal umgewandelt, welches als Sendedaten SD gesendet wird. Alternativ hierzu wird das Signal durch die Steuerung 36 unter Einsatz eines hochwirksamen Kodierschemas bandbegrenzt, und in Sendedaten SD umgewandelt, die an den Kodierer 20 angelegt werden, wenn ein Sende-Zeitschlitz auftritt.

Wenn in dem Modulator 19 eine Quadratur-Modulation ausgeführt werden soll, so werden die Sendedaten durch den Kodierer 20 seriell-parallel gewandelt, so daß I- und Q-Kanäle erzeugt werden können. Gleichzeitig gibt der Synthesizer 30 ein Signal auf der zugeordneten Sendefrequenz innerhalb des Frequenzbereiches von 940 bis 960 MHz aus, und dieses Signal wird durch die Hybridschaltung 31 dem Modulator 19 und ebenfalls dem Bandpaßfilter 27 zugeführt, welches Bandpaßfrequenzen von 940 bis 960 MHz aufweist.

Auf diese Weise werden die Sendedaten SD durch den Modulator 19 quadratur-moduliert, und dem Sende-Leistungsverstärker 15 zugeführt, nachdem sie durch den Pufferverstärker 18, das Bandpaßfilter 17 mit Bandpaßfrequenzen von 940 bis 960 MHz, und den Pufferverstärker 16 hindurchgegangen sind, und zwar in dieser Reihenfolge. Das von dem Sende-Leistungsverstärker 15 verstärkte Sendesignal wird dem Trennglied 13 in dem Duplexer 12 zugeführt, und dann auf der Peitschenantenne 11 zum Senden zur Basisstation ausgegeben.

Wenn die zugeordneten Empfangsfrequenzen in dem Bereich von 810 bis 830 MHz liegen, so wird das von der Peitschenantenne 11 empfangene Signal an den rauscharmen Verstärker 24 über das Empfangs-Bandpaßfilter 14 in dem Duplexer 12 angelegt. Dieses Empfangs-Bandpaßfilter 14 weist ein Durchlaßband von 810 bis 840 MHz auf. Andererseits wird das von der eingebauten reinen Empfangsantenne 21 empfangene Signal an den rauscharmen Verstärker 23 über das Empfangs-Bandpaßfilter 22 angelegt, welcher ein Durchlaßband von 810 bis 830 MHz aufweist.

Ausgangssignale von den rauscharmen Verstärkern 23 und 24 werden der Diversity-Schalterschaltung 25 zugeführt, welche das eine oder das andere der Signale auswählt, welches dann an das Bandpaßfilter 26 ausgegeben wird, welches ein Durchlaßband von 810 bis 830 MHz aufweist. Das durch das Bandpaßfilter 26 hindurchgelangte Empfangssignal wird dem Mischer 28 zugeführt, in welchem das empfangene Signal mit dem Ausgangssignal des Synthesizers 30 gemischt wird, welches durch das Bandpaßfilter 27 gelangt ist, welches ein Durchlaßband von 940 bis 960 MHz aufweist. Das sich ergebende Signal wird an das Bandpaßfilter 29 weitergeleitet, welches eine Zentrumsfrequenz von 130 MHz aufweist, um ein erstes Zwischenfrequenzsignal zu erzeugen.

Das erste Zwischenfrequenzsignal wird dem Mischer 33 zugeführt, in welchem es mit einem lokal erzeugten Signal von 129,545 MHz gemischt wird, welches von dem Lokaloszillator 32 geliefert wird. Das Ergebnis ist ein zweites Zwischenfrequenzsignal von 455 kHz. Dieses Signal wird dem Zwischenfrequenzverstärker 34 zugeführt. Der Zwischenfrequenzverstärker 34 weist eine AGC- Verstärkerschaltung (mit automatischer Verstärkungsregelung) sowie eine Mehrfachstufen-Verstärkerschaltung auf, welche einen Verstärker in Kombination mit einem Bandpaßfilter enthält, dessen Zentrumsfrequenz 455 kHz beträgt.

Das Ausgangssignal des Zwischenfrequenzverstärkers 34 wird an den Dekodierer 35 geliefert, wogegen gleichzeitig ein Erfassungssignal DET, welches den empfangenen Signalpegel darstellt, der in der AGC-Verstärkerschaltung usw. erfaßt wird, ebenfalls an den Dekodierer 35 von dem Zwischenfrequenzverstärker 34 angelegt wird. Auf diese Weise wird das empfangene Signal in Empfangsdaten RD dekodiert. Falls andererseits das Erfassungssignal DET unterhalb einen vorbestimmten Pegel absinkt, wird die Diversity- Schalterschaltung 25 so gesteuert, daß die Peitschenantenne 11 oder die eingebaute Antenne 21 eingeschaltet wird, je nachdem, was in bezug auf den Empfangssignalpegel einen höheren Pegel ergibt.

Die Empfangsdaten RD werden der Steuerung 36 zugeführt, in welcher sie in ein analoges Sprachsignal zur Sprachwiedergabe durch den Lautsprecher 38 umgewandelt werden.

Für einen Duplexer zur Verwendung in einem digitalen Mobilradiogerät, welches zum Betrieb bei den Sendefrequenzen von 940 bis 960 MHz und den Empfangsfrequenzen von 810 bis 830 MHz ausgelegt ist, gibt es Spezifikationen bezüglich des Sendefrequenzbandes, von denen einige nachstehend angegeben werden. Maximaler Brumm innerhalb des Sendefrequenzbandes: 0,60 dB; Maximalwert für VSWR: 1,80; und Trennung bei den Frequenzen 1880 bis 1920 MHz und 2820 bis 2880 MHz: 20 dB Minimum.

Im Vergleich betrug im Falle des Duplexers nach dem Stand der Technik, der aus einem Sende-Bandpaßfilter und einem Empfangs-Bandpaßfilter bestand, der Brumm innerhalb des Sendefrequenzbandes 0,06 dB, VSWR betrug 1,32 bis 1,38, und die Trennung bei den Frequenzen 1880 bis 1920 MHz und 2820 bis 2880 MHz betrug 28,7 dB bis 30,0 dB bzw. 25,1 bis 26,0 dB.

Andererseits betrug bei dem Duplexer 12 bei der voranstehend geschilderten Ausführungsform der Erfindung, der aus dem Trennglied 13 und dem Empfangs-Bandpaßfilter 14 aufgebaut ist, der Brumm innerhalb des Senderfrequenzbandes 0,05 dB bis 0,08 dB, VSWR betrug 1,29 bis 1,45, und die Trennung bei den Frequenzen von 1880 bis 1920 MHz und 2820 bis 2880 MHz betrug 35,8 dB bis 46,5 dB bzw. 38,6 dB bis 58,3 dB. Diese Eigenschaften sind mehr als ausreichend, die Eigenschaften zu erfüllen, welche von der Spezifikation gefordert werden.

Wie voranstehend erläutert ist gemäß der vorliegenden Erfindung der Duplexer 3 aus dem Trennglied und dem Empfangs- Bandpaßfilter 6 aufgebaut, und das Sende-Bandpaßfilter, welches im Stand der Technik verwendet wird, ist weggelassen. Dies trägt zur Verringerung der Abmessungen und des Gewichtes des Gerätes bei. Wenn die Erfindung bei TDMA eingesetzt wird, wobei unterschiedliche Frequenzen und Zeitschlitze zwischen dem Empfang und der Sendung zugeordnet werden, lassen sich genauer gesagt die gewünschten Eigenschaften erhalten, trotz des Weglassens des Sende-Bandpaßfilters. Weiterhin führt das Weglassen des Sende-Bandpaßfilters zum Ausschalten der Einfügungsdämpfung infolge des Sende-Bandpaßfilters, wobei der Vorteil entsprechend dem Sendeleistungswirkungsgrad noch erhöht wird. Weiterhin wird daraufhin gewiesen, daß die verringerte Dämpfung ebenfalls zur Verringerung der Abmessungen des Gerätes beiträgt.

Claims (3)

1. Radio- oder Funkgerät, gekennzeichnet durch:
eine gemeinsame Antenne, die sowohl für den Empfang als auch für das Senden verwendet wird;
einen Sender zum Zuführen eines Sendesignals zu der gemeinsamen Empfangs-/Sendeantenne;
einen Empfänger zur Annahme eines Signals, welches von der gemeinsamen Sende-/Empfangsantenne empfangen wird;
ein Trennglied, welches an den Sender angeschlossen und direkt mit der gemeinsamen Empfangs-/Sendeantenne gekoppelt ist, um wahlweise Signale nur in eine Richtung von dem Sender zu der gemeinsamen Empfangs-/Sendeantenne zu übertragen; und
ein Empfangs-Bandpaßfilter, welches zwischen den Empfänger und die Empfangs-/Sendeantenne geschaltet ist, um Signale nur innerhalb eines Empfangssignal- Frequenzbandes hindurchzulassen.

2. Radio- oder Funkgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Trennglied und die gemeinsame Empfangs-/Sendeantenne über eine Streifenleitung verbunden sind, welche eine Länge aufweist, die zur Erzielung einer Impedanzanpassung für die Frequenz einer Sendesignalwelle eingestellt ist, und daß das Empfangs- Bandpaßfilter und die gemeinsame Empfangs-/Sendeantenne über eine Streifenleitung verbunden sind, deren Länge so eingestellt ist, daß eine Impedanzanpassung für die Frequenz eines empfangenen Sendesignals erzielt wird.

3. Radio- oder Funkgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kommunikation unter Verwendung eines Zeitunterteilungs-Mehrfachzugriffverfahrens durchgeführt wird, bei welchem einer Sendesignalwelle und einer Empfangssignalwelle unterschiedliche Frequenzen zugeordnet werden.