ДВУНАПРАВЛЕННЫЙ УСИЛИТЕЛЬ СИГНАЛА СОТОВОЙ СВЯЗИ

Полезная модель относится к области беспроводной телекоммуникационной техники, в частности - к усилителям-ретрансляторам сигнала беспроводной сотовой связи.
Из существующего уровня техники известен усилитель сигнала сотового телефона (патент US 8005513 В2 опубликован 23.08.2011), включающий радиочастотный (РЧ) ответвитель, один или более полосно-пропускающих фильтров, векторный модулятор, РЧ рекомбинационный ответвитель, по крайней мере два усилителя РЧ и схему РЧ детектирования. Недостатком данного устройства является то, что схема содержит два идентичных канала усиления на прием и на передачу, что, соответственно, в два раза усложняет схему и увеличивает потребляемую устройством мощность.
Известен РЧ ретранслятор сигнала (патент US 6501955 В1 опубликован 31.12.2002), состоящий из двух каналов, каждый из которых содержит антенну, фильтр/диплексер, усилители мощности, два смесителя. Также ретранслятор содержит цепь промежуточной частоты, генератор, модуляционный контроллер, демодулятор. В устройстве используются отдельные идентичные многокаскадные усилители мощности для каналов приема и передачи, что вызывает удвоенное энергопотребление схемы, следовательно, обеспечивается низкий КПД.
Также известен усилитель для сотовых сетей с автоматическим контролем выходной мощности (патент US 7783318 В2 опубликован 24.08.2010), состоящий из двух антенн, двух дуплексеров, двух регулируемых усилительных модулей и процессора. Усилительные модули включают малошумящие усилители, регулируемые аттенюаторы, промежуточные усилители, усилители с регулируемым усилением. Процессор может включать аналоговые и цифровые схемы, микропроцессоры, программируемую логику, ASIC, FPGA и т.д. Недостатком также, как и в двух предыдущих случаях является избыточное энергопотребление схемы.
Техническим результатом данной полезной модели является существенное снижение энергопотребления устройства.
Для достижения указанного технического результата предлагается двунаправленный усилитель сигнала сотовой связи, состоящий из четырех дуплексеров, одного общего для каналов приема и передачи усилительного каскада, схемы слежения и управления. Дополнительно, для повышения технических характеристик в схему могут быть включены полосно-пропускающие фильтры, ответвители и детекторы мощности, аттенюаторы.
Преимущество предлагаемого двунаправленного усилителя сигнала сотовой связи состоит в том, что используется одна и та же усиливающая цепь как для восходящих, так и для нисходящих сигналов. Данное решение наряду со снижением себестоимости производства также позволяет уменьшить потребляемую усилителем мощность, то есть снизить энергопотребление схемы усилителя-ретранслятора, и повысить КПД.
Функциональная схема двунаправленного усилителя сигнала сотовой связи представлена на Фиг. 1. На Фиг. 2 показана упрощенная функциональная схема двунаправленного усилителя сигнала сотовой связи.
Рассмотрим принцип работы усилителя-ретранслятора на примере функциональной схемы, изображенной на Фиг. 1.
Восходящий сигнал сотового телефона, принятый внутренней антенной, расположенной в помещении, поступает на дуплексер 1, выполняющий частотное разделение каналов приема и передачи, затем через регулируемый аттенюатор 2 и полосно-пропускающий фильтр 3 попадает на дуплексер 4 и, повторно отфильтрованный, усиливается регулируемым малошумящим усилителем 5. Усилитель 5 может иметь как один, так и несколько каскадов усиления. Мощность усиленного сигнала частично ответвляется в детектор мощности, находящийся в схеме слежения и управления (на Фиг. 2 не показана) осуществляющей обратную связь и автоматическую регулировку усиления, затем через дуплексер 6, полосно-пропускающий фильтр 7, ответвитель 8, дуплексер 9 попадает на внешнюю антенну и переизлучается в направлении базовой станции оператора связи.
Аналогичным образом усилитель работает при поступлении нисходящего сигнала от базовой станции, принятого внешней антенной. Сигнал, отфильтрованный от восходящего дуплексером 9, через аттенюатор 10 проходит повторную фильтрацию в фильтре 11 и дуплексере 4 и усиливается усилителем 5. Усиленный сигнал поступает на дуплексер 6 и одновременно детектируется его уровень по ответвленной в направленном ответвителе 12 мощности. Схема слежения и управления, в зависимости от уровня сигнала, корректирует коэффициент усиления усилителя 5 и уровень ослабления аттенюатора 10, если это необходимо. Далее усиленный нисходящий сигнал, повторно фильтруясь полосно-пропускающим фильтром 13 и дуплексором 1, проходя через ответвитель 14, переизлучается внутренней антенной в направлении абонента.
Схема слежения и управления может включать аналоговые и цифровые схемы, микропроцессоры, программируемую логику, ASIC, FPGA и т.д. и служит для автоматической регулировки усиления во избежание паразитного возбуждения усилителя и перегрузки сети связи.