專利名稱：用于干擾保護(hù)供電電源的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于向蜂窩無(wú)線系統(tǒng)中的接收器供電的一種干擾保護(hù)方法，所述方法在蜂窩無(wú)線系統(tǒng)的基站中采用，所述基站包括主設(shè)備，外圍設(shè)備和在本設(shè)備和外圍設(shè)備之間的一根天線線路，所述主設(shè)備至少包括一個(gè)電源和一個(gè)天線濾波器，而所述外圍設(shè)備至少包括一個(gè)桿頂(masthead)放大器。
本發(fā)明還涉及用于向蜂窩無(wú)線系統(tǒng)的基站中的接收器供電的一種干擾保護(hù)裝置，所述基站包括主設(shè)備，外圍設(shè)備和在主設(shè)備和外圍設(shè)備之間的一根天線線路，所述主設(shè)備至少包括一個(gè)電源一個(gè)天線濾波器，而所述外圍設(shè)備至少包括一個(gè)桿頂放大器。
蜂窩無(wú)線系統(tǒng)的基站包括天線，發(fā)送和接收裝置。因?yàn)樘炀€頻率在導(dǎo)線中會(huì)很快衰減，失真和受擾，所以通常所接收的信號(hào)盡可能靠近天線進(jìn)行放大。為此，在最接近天線的地方采用一個(gè)桿頂預(yù)放大器，該預(yù)放大器是基站的一個(gè)外圍設(shè)備，該天線包括在蜂窩無(wú)線系統(tǒng)的基站中，并且通常位于地面，基站的主設(shè)備包括，例如用于向基站所包括設(shè)備供電的一個(gè)或多個(gè)電源。一般通過(guò)在基站的主設(shè)備所包括的電源和桿頂預(yù)放大器之間的一根單獨(dú)的電源電纜實(shí)現(xiàn)桿頂預(yù)放大器的低頻交流電或直流電電源供電。該電源電纜由一個(gè)單獨(dú)的傳統(tǒng)過(guò)壓保護(hù)器保護(hù)。在基站的主設(shè)備和桿頂預(yù)放大器之間安裝一根電源電纜是費(fèi)力的。安裝工作和電纜本身都需要費(fèi)用。此外，通常不能足夠好地實(shí)現(xiàn)電源電纜所需要的過(guò)載保護(hù)器，從而引起了額外的工作量和開(kāi)支。
本發(fā)明的目的是以避免安裝單獨(dú)的電源電纜，并改善過(guò)載保護(hù)的方式提供一種基站的電源。
這通過(guò)在介紹部分中所描述的該類方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，其特征在于，通過(guò)天線線路從基站的主設(shè)備向外圍設(shè)備供應(yīng)工作電壓，在外圍設(shè)備上通過(guò)濾波將供應(yīng)在到線線路上的工作電壓和來(lái)自該天線的信號(hào)彼此分離，以及通過(guò)工作在基站所用無(wú)線頻率上的1/4波長(zhǎng)阻抗匹配短線將天線線路上形成的過(guò)電壓傳導(dǎo)到地。
本發(fā)明的電源供電裝置的特征在于，天線線路用于從主設(shè)備向外圍設(shè)備供應(yīng)工作電壓，外圍設(shè)備包括用于將供應(yīng)在天線線路上的工作電壓和來(lái)自天線的信號(hào)彼此分離的濾波裝置，以及工作在基站所采用的無(wú)線頻率上的1/4波長(zhǎng)阻抗匹配短線用于將過(guò)電壓傳導(dǎo)到地。
本發(fā)明的方法具有明顯的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的解決方案減少了電纜的數(shù)量，因而在過(guò)壓保護(hù)中只需要較少數(shù)量的元件，并且改進(jìn)了過(guò)壓保護(hù)。這減少了總費(fèi)用。
以下將參照附圖所說(shuō)明的例子更詳細(xì)地描述本發(fā)明，在附圖中

圖1示出了蜂窩無(wú)線系統(tǒng)中基站的一般結(jié)構(gòu)，以及圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的過(guò)壓保護(hù)器的可操作耦合的一個(gè)例子。
圖1示出了蜂窩無(wú)線系統(tǒng)中基站的一般結(jié)構(gòu)。基站10包括一天線11，一個(gè)外圍設(shè)備12，一天線線路13，一個(gè)主設(shè)備14，主設(shè)備14包括基站的不同部件，例如發(fā)送和接收塊14a，一個(gè)天線濾波器14b，和一個(gè)電源14c。天線濾波器14b包括一個(gè)主設(shè)備連接器14d，天線線路13連接到該主設(shè)備連接器14d。在本發(fā)明的例子中，外圍設(shè)備12是一個(gè)桿頂預(yù)放大器?；?0的操作-此處僅從接收的角度來(lái)描述-以下述方式將部件11到14d相互連接。在天線11接收到可能非常微弱的發(fā)送信號(hào)之后，該信號(hào)從該天線供應(yīng)給預(yù)放大器12。預(yù)放大器12應(yīng)該盡可能靠近天線11以防止信號(hào)被進(jìn)一步削弱。為此，并且因?yàn)榛窘?jīng)常包含一個(gè)某種類型的天線桿，所以在天線桿上安裝預(yù)放大器12。信號(hào)從預(yù)放大器12前轉(zhuǎn)給天線濾波器14b，在該處進(jìn)行進(jìn)一步的處理。基站10中的不同設(shè)備12-14b所用的能量從電源14c中獲取。
圖2示出了本發(fā)明的解決方案中電源的過(guò)壓保護(hù)器的一個(gè)例子。過(guò)壓保護(hù)裝置包括一個(gè)預(yù)放大器12，一個(gè)工作電壓的輸入終端20，一個(gè)無(wú)線頻率扼流圈21，一個(gè)高通濾波器22，一個(gè)接收器連接器23，一個(gè)電導(dǎo)作為電壓函數(shù)而變化的元件25，一根微波傳輸帶線路26，基站的地27和基站的主設(shè)備連接器14d。部件14d和20到26以下述方式可操作地互相耦合。天線線路13連接到主設(shè)備連接器14d。接收到的信號(hào)從天線線路13通過(guò)主設(shè)備連接器14d供應(yīng)給微波傳輸帶線路26，從該線路它進(jìn)一步通過(guò)高通濾波器22和接收器連接器23提供給接收器。微波傳輸帶線路26連接主設(shè)備連接器14d和接收器連接器23，天線線路13連接到主設(shè)備連接器14d。微波傳輸帶線路26一般是一根具有統(tǒng)一地平面的導(dǎo)線，它位于絕緣體頂端并且引導(dǎo)電磁幅射的傳播。無(wú)線頻率扼流圈21阻止信號(hào)通過(guò)終端20傳播給電源。
在出現(xiàn)干擾的情況下，天線線路13上產(chǎn)生過(guò)電壓；過(guò)電壓以與信號(hào)相同的方式傳播給微波傳輸帶線路26。然而，在微波傳輸帶線路26中，過(guò)電壓通過(guò)過(guò)壓保護(hù)器24，25向地面27放電，這樣它既不會(huì)傳播給連接器23也不會(huì)在接收器中進(jìn)行進(jìn)一步處理。
以下將參照?qǐng)D1和2更詳細(xì)地研究本發(fā)明的解決方案。在本發(fā)明的解決方案中，從基站10的主設(shè)備14通過(guò)天線線路13向外圍設(shè)備12供電。在本發(fā)明的解決方案中，通過(guò)在天線線路13和地27之間連接一根阻抗匹配短線24作為過(guò)壓保護(hù)器，將例如因?yàn)槔纂姷挠绊懺谔炀€線路13上產(chǎn)生的過(guò)電壓提供給地27。阻抗匹配短線24工作于基站10所用的無(wú)線頻率上，其長(zhǎng)度是λ/4+n*λ/2，其中λ是波長(zhǎng)，而n是個(gè)整數(shù)，并且nε
。在基站10的接收器中，在主設(shè)備和天線11之間使用一根天線線路13總是必須的。因?yàn)橥ㄟ^(guò)天線線路13向位于天線11附近的外圍設(shè)備12供電，不需要單獨(dú)的電源電纜，這是個(gè)優(yōu)點(diǎn)。外圍設(shè)備12包括過(guò)濾裝置12a，用于分離用作工作電壓的電源供應(yīng)和包含信息的高頻信號(hào)。工作電壓使預(yù)放大器12和它們包括的濾波器的操作成為可能。用于將工作電壓和信號(hào)彼此分離的這些濾波裝置12a是工作在無(wú)線頻率上，并由集成電路或不同元件組裝成的濾波器。在本發(fā)明的解決方案中工作電壓是低頻，一般明顯低于1KHz，或直流電流。工作電壓的頻率沒(méi)有特定限制，然而，通過(guò)已有濾波方法，工作電壓的頻帶必須能從干擾和一般至少數(shù)十兆赫茲頻率的信號(hào)中分離。例如由雷電引起的過(guò)電壓具有寬闊的頻帶；為此，工作電壓最好是網(wǎng)絡(luò)頻率的正常電壓或直流電壓，在此情況下電源具有窄頻帶，這減少了電源供應(yīng)中的干擾量。
基站的主設(shè)備14包括一個(gè)連接天線線路和接收器的微波傳輸帶線路26；無(wú)線頻率輻射沿著該微波傳輸線路傳播，并且天線線路13可操作地與之耦合。在阻抗匹配短線24的第一端和微波傳輸帶線路26之間提供了一個(gè)元件25，該元件以電壓函數(shù)的形式改變其電導(dǎo)。如果過(guò)壓保護(hù)器僅僅由阻抗匹配短線24組成，則在桿頂預(yù)放大器的電源中不能使用直流電壓，因?yàn)樽杩蛊ヅ涠叹€24將從微波傳輸帶線路26到地面形成一條短路。為了允許直流電源，在阻抗匹配短線24和微波傳輸帶線路26之間采用一個(gè)其電導(dǎo)以電壓函數(shù)的形式變化的元件25。在正常工作情況下，天線線路13和微波傳輸帶線路26之間沒(méi)有任何過(guò)電壓，元件25的阻抗非常高，因而沒(méi)有大量電流通過(guò)它傳導(dǎo)到基站的地27。當(dāng)微波傳輸帶線路26的干擾電壓增加時(shí)，元件25的電導(dǎo)增加，干擾電壓被導(dǎo)向地27。
以電壓函數(shù)的形式改變其電導(dǎo)的元件25最好是以一般的非線性方式工作的變阻器當(dāng)微波傳輸帶線路26中增長(zhǎng)的電壓超過(guò)了某個(gè)預(yù)定的閾值，變阻器25的阻抗從它的正常值，很高的值突然下降，變得非常低，因而高干擾電壓被導(dǎo)向基站的地27。變阻器25的正常阻抗超過(guò)10兆歐姆，但在高電壓下它降到100歐姆以下。在電壓變化很大的情況下，阻抗改變一般發(fā)生在10微秒內(nèi)。將過(guò)電壓傳導(dǎo)給地面應(yīng)快到例如這不干擾話音的傳輸，因?yàn)槿藷o(wú)法覺(jué)察到短中斷。并且，特別是在數(shù)字蜂窩無(wú)線系統(tǒng)中，糾錯(cuò)可以進(jìn)一步減少由短中斷所引起的干擾。以電壓函數(shù)形式改變其電導(dǎo)的元件25也可以是一個(gè)齊納二極管，最好是提供與變阻器相同的保護(hù)屬性的反向保護(hù)性齊納二極管。
本發(fā)明的過(guò)壓保護(hù)器被集成到基站中待保護(hù)的單元中。一般該保護(hù)器切斷在±50V到200V之間的過(guò)電壓。這個(gè)值比已知商業(yè)解決方案所能實(shí)現(xiàn)的過(guò)區(qū)值要低。該保護(hù)器將幅度為35A的電流傳導(dǎo)給地。工作電壓U+一般是一個(gè)12U的直波電壓；因而從靈敏電子元件的角度來(lái)看，過(guò)壓保護(hù)開(kāi)始值越低越好。通過(guò)使用-除了集成到該結(jié)構(gòu)中的本發(fā)明的過(guò)壓保護(hù)器之外-單獨(dú)安裝的商業(yè)過(guò)壓保護(hù)器，可以進(jìn)一步改進(jìn)過(guò)壓保護(hù)。在這種情況下，保護(hù)器的電壓容量可以增加到超過(guò)200V，尤其用于提供對(duì)高能過(guò)壓脈沖的保護(hù)；同時(shí)，導(dǎo)向地的干擾電流的幅度甚至可以增加到40KA。當(dāng)本發(fā)明的解決方案與商用過(guò)壓保護(hù)器一起使用時(shí)，它保護(hù)基站的設(shè)備免受高能脈沖的殘余脈沖影響。商用過(guò)壓保護(hù)器的“主保護(hù)器 的工作范圍在大約±90V以上，但更高的殘余脈沖是可能的。商用過(guò)壓保護(hù)器和本發(fā)明的解決方案互為補(bǔ)足。
盡管以上參照各圖中說(shuō)明的例子描述了本發(fā)明，但顯然本發(fā)明不限于該例，在所附權(quán)利要求書所公開(kāi)的創(chuàng)新概念的范圍內(nèi)，本發(fā)明可以通過(guò)許多方式進(jìn)行修改。
權(quán)利要求
1.用于向蜂窩無(wú)線系統(tǒng)的接收器供電的一種干擾保護(hù)方法，所述方法在蜂窩無(wú)線系統(tǒng)的基站(10)中采用，所述基站包括主設(shè)備(14)，外圍設(shè)備(12)，和在主設(shè)備(14)和外圍設(shè)備(12)之間的一天線線路(13)，所述主設(shè)備(14)至少包括一個(gè)電源(14c)和一個(gè)天線濾波器(14b)，而所述外圍設(shè)備(12)至少包括一個(gè)桿頂預(yù)放大器，其特征在于，通過(guò)天線線路(13)從基站的主設(shè)備(14)向外圍設(shè)備(12)供應(yīng)工作電壓，在外圍設(shè)備(12)中通過(guò)濾波(12a)將供應(yīng)在天線線路(13)上的工作電壓和來(lái)自天線(11)的信號(hào)彼此分離，以及通過(guò)以電壓函數(shù)形式改變其阻抗的元件(25)，并且通過(guò)與其相連并工作于基站(10)所用無(wú)線頻率的阻抗匹配短線(24)將天線線路(13)上形成的過(guò)電壓傳導(dǎo)給地(27)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的方法，其特征在于，因?yàn)榛?10)的主設(shè)備(14)包括一根微波傳輸帶線路(16)，該線路連接天線線路(13)和一個(gè)接收塊(14a)，并且天線線路(13)可操作地耦合到該線路，天線線路(13)上形成的過(guò)電壓通過(guò)一個(gè)元件(25)，并通過(guò)與其相連的一根阻抗匹配短線被導(dǎo)向地(24)，該元件(25)連接到微波傳輸帶線路(26)，并且以電壓函數(shù)的形式改變其阻抗。
3.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的方法，其特征在于，阻抗匹配短線(24)的長(zhǎng)度是λ/4+n*λ/2，其中λ是波長(zhǎng)，而n是一個(gè)整數(shù)。
4.一種用于向蜂窩無(wú)線系統(tǒng)的基站(10)中的接收器供電的干擾保護(hù)裝置，所述基站包括主設(shè)備(14)，外圍設(shè)備(12)，和在主設(shè)備(14)和外圍設(shè)備(12)之間的一天線線路(13)，所述主設(shè)備(14)至少包括一個(gè)電源(14c)和一個(gè)天線濾波器(14b)，而所述外圍設(shè)備(12)至少包括一個(gè)桿頂放大器，其特征在于，天線線路(13)用于從主設(shè)備(14)向外圍設(shè)備(12)提供工作電壓，外圍設(shè)備(12)包括濾波裝置(12a)，用于將供應(yīng)給天線線路(13)的工作電壓和來(lái)自天線(11)的信號(hào)相互分離，以及工作于基站(10)所采用的無(wú)線頻率的阻抗匹配短線(24)，和以電壓函數(shù)的形式改變其電導(dǎo)的元件(25)，用于將過(guò)電壓傳導(dǎo)給地(27)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4中所述的供電裝置，其特征在于，因?yàn)榛?10)的主設(shè)備(14)包括天線線路(13)可操作地與之耦合的一根微波傳輸帶線路(26)，以電壓函數(shù)形式改變其電導(dǎo)的元件(25)用于連接在阻抗匹配短線(24)的第一端和微波傳輸帶線路(26)之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求4中所述的供電裝置，其特征在于，阻抗匹配短線(24)的長(zhǎng)度是λ/4+n*λ/2，其中λ是波長(zhǎng)，而n是一個(gè)整數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4中所述的供電裝置，其特征在于，以電壓函數(shù)形式改變其電導(dǎo)的元件(25)是一個(gè)變阻器。
8.根據(jù)權(quán)利要求4中所述的供電裝置，其特征在于，以電壓函數(shù)形式改變其電導(dǎo)的元件(25)是一個(gè)齊納二極管，最好是一個(gè)雙向保護(hù)性齊納二極管。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于供電的一種干擾保護(hù)方法和裝置，其中在蜂窩無(wú)線系統(tǒng)的基站的主設(shè)備(14)和一個(gè)桿頂預(yù)放大器(12)之間的供電通過(guò)一根天線線路(13)進(jìn)行，并且天線線路(13)上形成的過(guò)電壓通過(guò)一個(gè)適配于無(wú)線頻率的過(guò)壓保護(hù)器傳導(dǎo)給地。這樣就避免了使用單獨(dú)的電纜和單獨(dú)的電源電纜的過(guò)壓保護(hù)器。
文檔編號(hào)H04B1/38GK1166909SQ96191305
公開(kāi)日1997年12月3日 申請(qǐng)日期1996年10月30日 優(yōu)先權(quán)日1995年11月2日
發(fā)明者漢努·瓦薩南, 塔基·邁托瓦拉, 卡里·紹考 申請(qǐng)人:諾基亞電信公司