Передающее устройство с переключением на резервный передатчик.

1 Настоящее изобретение относится к передающим устройствам для многоканального режима работы, а более конкретно - к устройствам, в которых желательно обеспечить переключение на резервный передатчик. Чтобы предотвратить прямые потери доходов и сохранить лояльные отношения абонентов или радиослушателей и телезрителей, большинство коммерческих радио- и телевизионных передающих устройств включает в себя определенные технические средства, обеспечивающие непрерывную трансляцию, даже при выходе из строя части штатных передатчиков. В ряде случаев используется полный комплект запасного передатчика и модулятора. Однако такие устройства являются слишком дорогими, и поэтому на практике устройство включает в себя резервный передатчик, который имеет мощность вдвое меньшую, чем мощность основного передатчика. Антенные соединения и сигнальные входы низкого уровня мощности, как правило, требуют изменений при переходе от одного передатчика к другому, и, кроме того, для обеспечения стабильной работы резервный передатчик может потребовать значительного времени прогрева. Все это затрудняет автоматическое переключение передатчиков и вызывает нежелательное длительное прерывание обслуживания. Согласно изобретению, многоканальное передающее устройство содержит, по меньшей мере, два передатчика, каждый из которых в нормальном режиме работы передает группу сигналов, которые приблизительно занимают половину всей полосы частот в связном устройстве, таком как кабель, волновод или антенна,причем если каналы одинаковы, то по каждому передается половина каналов. В случае выхода из строя одного из передатчиков, передаваемые им сигналы для группы каналов выдаются на другой передатчик, который затем передает все каналы. Предпочтительно, чтобы мощность,передаваемая по каналу, оставалась бы по существу неизменной, хотя при этом практически невозможно избежать увеличения искажений сигналов. В качестве альтернативы, можно уменьшить уровень мощности, передаваемой по каналу. В нормальном режиме работы, одна группа каналов может занимать нижнюю половину полосы частот, а другая группа каналов - верхнюю половину полосы частот. В альтернативном варианте можно использовать две группы с чередованием каналов, при этом каждая группа каналов растягивается приблизительно по всей одной и той же полосе частот. Так как не требуются антенные соединения для переключения на высоком уровне, то устройство, согласно изобретению, можно относительно легко автоматизировать и не терять время на прогрев. В нормальном режиме работы каждый передатчик работает с уровнем мощности ниже 2 максимальной выходной мощности, например,чтобы улучшить характеристику срока службы или уменьшить искажения. На практике для предотвращения уменьшения охвата зоны обслуживания обычно необходимо, чтобы резервный режим обеспечивал в канале тот же самый уровень мощности. Практически это применяется в случае, когда адаптивное управление мощностью используется для изменения передаваемой мощности, чтобы компенсировать временные изменения в условиях распространения сигналов в зоне обслуживания, при этом предполагается, что передатчики будут работать в нормальном режиме ниже уровня насыщения. В ситуациях, при которых ослабление сигнала в зоне обслуживания меняется в широких пределах в течение года, может потребоваться учет затрат на эксплуатацию передатчика таким образом, чтобы при достаточности минимальной мощности передатчика можно было бы отключить один передатчик или перевести его в резервный режим работы, и использовать переключатель для переключения всех каналов на другой передатчик. Там, где этот режим в других отношениях является практичным, важным аспектом будет время, которое необходимо для включения, прогрева или стабилизации параметров передатчика, который активно не используется, чтобы можно было поддерживать высокую надежность обслуживания. В предпочтительном варианте осуществления передающее устройство обрабатывает множество телевизионных или подобных широкополосных сигналов с частотами выше 10-12 ГГц, например, в пределах 27,5-28,5 ГГц с полосой пропускания 1 ГГц. Для выходной мощности 120 Вт в группе одна лампа бегущей волны для каждой группы из 25 частотномодулированных (ЧМ) каналов обеспечивает подачу достаточной мощности в канал для получения всенаправленного перекрытия зоны обслуживания с радиусом действия до 5 км. В нормальном режиме работы лампа, работающая на нижних частотах, осуществляет передачу в каналах 1-25 на частотах 27,5-28,0 ГГц, а лампа,работающая на верхних частотах, осуществляет передачу в каналах 26-50 на частотах 28,0-28,5 ГГц. В другом варианте осуществления каждый передатчик содержит множество твердотельных усилительных или смесительно-усилительных устройств, подсоединенных к одной антенне или к множеству одинаковых антенных элементов. При нормальной выработке мощности каждым таким устройством для одной малой группы частот или соответствующего канала из большого числа передаваемых каналов, в резервном режиме работы каждое устройство будет тогда передавать две таких группы или два канала. Ценой некоторого усложнения устройства,тот же самый принцип изобретения можно ис 3 пользовать в тех ситуациях, когда необходимо иметь более двух усилителей, работающих в соответствующих частях спектра, и в случае отказа или плохой работы одного из них, эту часть спектра можно распределить среди других усилителей, или включить ее полностью в группу, которая передается другим усилителем. Сущность изобретения иллюстрируется со ссылками на чертежи, на которых представлено следующее: фиг.1 - структурная схема сотового передающего устройства, согласно настоящему изобретению; и фиг. 2 - структурная схема устройства переключения, предназначенного для использования в настоящем изобретении. Система, схематично представленная на фиг. 1, содержит два множества источников 10 и 11 сигналов, которые соответственно модулируются и комбинируются в модуляторах 20 и 21 для получения групп сигналов 22 и 23. Каждая группа сигналов может включать в себя каналы различных типов, характеристики модуляции и отдельную полосу частот, или может представлять собой один широкополосный канал, при этом не обязательно, чтобы использовалось более одного источника 10 или 11 сигналов. Реально, объединенные группы 22 и 23 могут представлять собой один весьма широкополосный программный материал, который из-за технических ограничений приемника или передатчика, или по какой-либо другой причине, предпочтительно, передается в виде двух частей посредством соответствующих передатчиков. Каждая группа 22 и 23 сигналов вводится в основной ответвитель 30 и резервный ответвитель 31. Эти ответвители практически идентичны и могут быть простыми устройствами объединения сигналов или активными устройствами,такими как преобразователи частоты. Каждый ответвитель имеет два выхода, один из которых содержит сигналы, соответствующие группе 22,а другой содержит сигналы, соответствующие группе 23. Четыре выхода подсоединены к входу переключателя 40, который обычно автоматически управляется электронными средствами. Переключатель имеет два выхода, с одного из которых сигналы подаются в передатчик 50, а с другого - в передатчик 51. Передатчик 50 имеет выход, с которого сигнал подается в антенну 52,а передатчик 51 имеет выход, с которого сигнал подается в антенну 53. Конечно, в случае, когда позволяют технические возможности, выходные сигналы от обоих передатчиков можно направить в одну антенну, если отказ одного из передатчиков не приведет к нагружению другого в результате возникновения связи через антенну или фидер. Блок управления 60 подсоединяют для регистрации потерь выходной мощности каждого из двух передатчиков 50 и 51, что показано соединительными линиями от соответствующих 4 антенн 52 и 53 к блоку 60. Однако следует иметь в виду, что потери выходного сигнала передатчика можно зарегистрировать и в других точках схемы передатчика и фидерной системы или в точке, удаленной от антенны. Блок управления 60 имеет выход, который подсоединяют для обеспечения работы переключателя 40. В нормальном режиме работы переключатель 40 устанавливается в такое положение, при котором выходные сигналы, выходящие из основного ответвителя 30 и соответствующие группе 22, поступают в передатчик 50, а выходные сигналы, выходящие из основного ответвителя 30 и соответствующие группе 23, поступают в передатчик 51. В случае потерь выходной мощности одного из передатчиков (или любой другой неисправности, влияющей на выходную мощность только у одного из передатчиков),переключатель 40 устанавливается в положение,при котором осуществляется прохождение сигналов из резервного ответвителя 31 в передатчик, выходная мощность которого остается нормальной. Согласно другой особенности изобретения блок управления 60 можно подсоединить к схеме адаптивного управления мощностью так,чтобы схема адаптивного управления мощностью обеспечивала подачу сигнала потери выходной мощности в блок управления 60 или можно использовать управление передаваемой мощностью для автоматической регулировки выходной мощности в канале после переключения в резервный режим. Схема адаптивного управления мощностью может включать в себя один или несколько датчиков 70, предусмотренных в разных точках схемы в пределах зоны обслуживания передатчика, которые передают сигналы по проводам (например, по телефонной линии или с помощью телеметрических сигналов, таких как ток несущей по локальным линиям питания) или по радиоканалу, или иному каналу передачи в устройство 72 в месте расположения передатчика. Устройство 72 включает в себя блок управления 74, вырабатывающий сигналы управления мощностью, и приемную часть 76 для приема радиосигналов или сигналов других каналов от датчика или датчиков. Управление уровнем мощности показано как осуществляемое в передатчиках 50, 51. Однако в зависимости от выбора аппаратуры и типа модуляции или устройства преобразования частоты, можно, предпочтительно, управлять уровнем мощности передатчика путем воздействия на схемы, расположенные в ответвителях 30, 31 или модуляторах 20, 21. Датчики 70 могут быть предусмотрены в одном или более предварительно заданных,фиксированных местоположениях. С другой стороны, некоторые или все из обычных сервисных приемников, таких как аппаратура в помещениях пользователя, могут быть оснащены средствами для двунаправленного режима 5 работы. В этом случае, приемные блоки на этих позициях приема можно периодически опрашивать для получения сигнала сообщения, связанного с уровнем сигнала, принимаемого в конкретном месте. Если на распространение сигнала сильно влияют атмосферные осадки, такая система обеспечивает более высокую вероятность распознавания эффекта влияния капель сильного дождя. Устройство переключения, показанное на фиг. 2, специально адаптировано для передачи большого числа телевизионных ЧМ каналов,каждый из которых имеет номинальную полосу пропускания 20 МГц. Конечно, один или несколько каналов могут иметь более широкую или более узкую полосу частот и могут пропускать цифровые или другие сигналы с переменной скоростью передачи битов или пакетов. Не обязательно, чтобы число каналов или интервалы между ними совпадали для двух групп. Каждый модуляторный блок 120 и 121 с изменяемой частотой содержит 25 отдельных модуляторов, таких как 120 а. На каждый из указанных блоков поступают входные сигналы (не показаны), которые могут быть сигналами базовой полосы частот (модулирующих сигналов) или могут быть сигналами более высокой частоты, такими как сигналы системы ISDN (цифровая сеть с предоставлением комплексных услуг),или сигналы каналов Т-1 или Е-1; эти сигналы модулируют сигналы различных частот каналов. Выходные сигналы модуляторных блоков 120,121 являются группами 122, 123 сигналов с частотами в пределах 50-550 МГц, в целом обеспечивая область канала 1 ГГц без использования модуляторов, которые работают на частоте 1 ГГц или выше этой частоты. Сигналы каждой из этих групп вводятся в основной преобразователь 130 с повышением частоты L-диапазона и в резервный преобразователь 131 с повышением частоты L-диапазона. В этом варианте осуществления два преобразователя с повышением частоты являются идентичными. Они имеют соответствующие выходы двух сигнальных групп 132, 134 и 133,135. В группы 132 и 133 входят сигналы с частотой в диапазоне 2,1-2,6 ГГц и в группы 134 и 135 входят сигналы с частотой в диапазоне 2,63,1 ГГц. Группы 133 и 135 затем комбинируются в элементе связи 137 для образования группы в диапазоне 2,1-3,1 ГГц и подаются на общий вывод однополюсного коаксиального переключателя 147 на два положения, который является частью управляемого переключателя 140 с тремя электрически независимыми секциями. Для нормальной работы через нормально замкнутую группу контактов, общий контакт которой подсоединяется к смесителю 154 передатчика 150,секция 142 переключателя подсоединяет блок 132 к входу передатчика 150, аналогично, через группу нормально замкнутых контактов секция 6 144 переключателя подсоединяет блок 134 к передатчику 151. В случае, когда на выходе передатчика 151 регистрируется отсутствие мощности или отклонение от номинального значения, срабатывает переключатель 142 и вход смесителя 154 подсоединяется к нормально разомкнутому контакту, который, в свою очередь, подсоединяется к нормально замкнутому контакту переключателя 147, тем самым, обеспечивая сигналы, образующие группы 133 и 135, для смесителя 154. В это же время, срабатывает переключатель 144. Нормально разомкнутый контакт переключателя 144 подсоединяется к нормально разомкнутому контакту переключателя 154, при этом входная цепь передатчика 151 размыкается. В случае, когда на выходе передатчика 151 регистрируется отсутствие мощности или отклонение от номинального значения, срабатывает переключатель 142 и вход передатчика 151 подсоединяется к нормально разомкнутому контакту, который, в свою очередь, подсоединяется к нормально разомкнутому контакту переключателя 147. Одновременно, срабатывает переключатель 147 и сигналы, выходящие из ответвителя 137, поступают на его нормально разомкнутый контакт, тем самым обеспечивая сигналы, образующие группы 133 и 135, для передатчика 151. В то же самое время, переключатель 142 устанавливается в состояние с нормально разомкнутым контактом, который подсоединяется к нормально замкнутому контакту переключателя 147, размыкая при этом входную цепь передатчика 150. В этом варианте осуществления передатчик 150 включает в себя генератор 155, подсоединенный к смесителю 154, для преобразования с повышением частоты сигналов ПЧ Lдиапазона в пределах 27,5-28,5 ГГц. Затем сигналы в диапазоне 28 ГГц усиливаются в усилителе 158 на лампе бегущей волны, который соединен с антенной 152. Устройство, соответствующее изобретению, может быть использовано независимо от использования средств уменьшения искажений передатчика. Такие средства могут включать в себя, например, заблаговременную подачу питания или использование предыскажений. Следует отметить, что предпочтительный вариант осуществления оптимизирован для передачи в непрерывной полосе частот 1 ГГц. Если частоты, выделенные для обслуживания, не находятся в одной прилегающей полосе частот,то предпочтительно могут использовать различные варианты. Например, если передача разрешена на частотах от 27,5 до 28,35 ГГц и от 29,1 до 29,25 ГГц и возможно на частотах от 31 до 31,3 ГГц, то практические ограничения на аппаратуру могут потребовать тщательной оптимизации. Например, предпочтительно могут использоваться только две полосы частот ниже 30 ГГц для того, чтобы расширить полосу ПЧ до 7 1,75 ГГц, без использования оставшейся полосы. Преимущество этого варианта заключается в том, что требуется только одно преобразование с повышением частоты, но при этом значительно расширяется полоса пропускания, которая требуется для ПЧ. С другой стороны, модуляторы можно установить так, чтобы обеспечить достаточную свободную полосу частот между каналами ниже частоты 28,35 ГГц и выше этой частоты, чтобы фильтры с крутым срезом в передатчике могли пропускать сигналы нижней группы в один преобразователь с повышением частоты (смеситель и генератор), а сигналы верхней группы - в другой преобразователь с повышением частоты. Данный способ наиболее подходит, если нужно использовать полосу частот выше 30 ГГц. Многочисленные другие изменения с использованием изобретения могут быть очевидны для специалистов в данной области техники. Например, описанную выше полосу с разделением по частотам, в которой используются три отдельные группы частот, можно оптимизировать с использованием более двух передающих секций; и при некоторых дополнительных затратах каждая секция или выбранные секции из числа передающих секций, могут иметь фильтры или другие схемы, обеспечивающие передачу при работе в резервном режиме в полосах частот, разнесенных от тех, которые передаются в нормальном режиме. Ясно, что различные диапазоны частот или каналы, могут иметь не только различную ширину полосы частот, но могут содержать в достаточной степени различные типы сигналов или сигналы с разной модуляцией. Хотя с точки зрения повышения сложности работа в резервном режиме, при которой дополнительный блок передавал бы сигналы на другой поляризации, нежелательна, но, по существу, также возможна. Поэтому объем изобретения должен определяться только формулой изобретения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Передающее устройство для многоканальной работы, содержащее, по меньшей мере,два передатчика, каждый из которых имеет соответствующий вход и соответствующий выход,средство для соединения соответствующих выходов, по меньшей мере, с одним элементом связи, средство для подачи первых входных сигналов, соответствующих, по меньшей мере,первому каналу, на вход первого из упомянутых передатчиков, средство для подачи вторых входных сигналов, соответствующих, по меньшей мере, второму каналу, на вход второго из упомянутых передатчиков, средство для регистрации потерь выходного сигнала от одного из упомянутых передатчиков и средство, реагирующее на регистрацию потерь выходных сигналов от одного из упомянутых передатчиков, 001052 8 для подачи обоих входных сигналов на вход другого из упомянутых передатчиков, посредством чего упомянутый другой передатчик осуществляет затем передачу сигналов первого и второго каналов. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем,что, по меньшей мере, один элемент связи представляет собой пару антенн, каждая из которых передает выходной сигнал соответствующего передатчика. 3. Устройство по п.2, отличающееся тем,что каждая из упомянутых антенн является всенаправленной антенной. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем,что каждый из упомянутых передатчиков содержит блок преобразования частоты и выходной радиочастотный блок. 5. Устройство по п.4, отличающееся тем,что блок преобразования частоты выполнен в виде преобразователя с повышением частоты, а радиочастотный блок содержит выходной усилитель. 6. Устройство по п.4, отличающееся тем,что каждый из упомянутых радиочастотных блоков содержит лампу бегущей волны, причем упомянутый элемент связи представляет собой микроволновую антенну, а упомянутое средство соединения содержит волновод. 7. Устройство по п.1, отличающееся тем,что каждый из упомянутых передатчиков передает по существу одинаковую мощность по каналу как при передаче обоих входных сигналов,так и при передаче только соответствующего одного из упомянутых входных сигналов. 8. Устройство по п.1, отличающееся тем,что каждое упомянутое средство для подачи сигналов содержит источники для соответствующего множества сигналов на соответствующих частотах и средство для объединения соответствующего множества сигналов в соответствующую полосу радиочастот, два средства для подачи сигналов вместе содержат основной преобразователь с повышением частоты с двумя выходами, средство для обеспечения двух выходных сигналов содержит резервный преобразователь с повышением частоты и устройство переключения, а упомянутое средство для регистрации содержит средство управления переключателем для выдачи сигнала управления на упомянутое устройство переключения. 9. Устройство по п.8, отличающееся тем,что для резервной работы упомянутое средство соединения обеспечивает соединение выходов резервного преобразователя с повышением частоты, соответственно с общим выводом, а для нормальной работы упомянутое средство соединения содержит средство для подсоединения выходов основного преобразователя с повышением частоты, соответственно к передатчикам двух групп. 10. Передающее устройство для многоканальной работы, содержащее множество пере 9 датчиков, каждый из которых имеет соответствующий вход и соответствующий выход, средство соединения соответствующих выходов, по меньшей мере, с одним элементом связи, средство для подачи первых входных сигналов, соответствующих, по меньшей мере, первому каналу, на вход первого из упомянутых передатчиков, средство для подачи вторых входных сигналов, соответствующих, по меньшей мере,второму каналу, на вход второго из упомянутых передатчиков, средство для регистрации потерь 10 выходного сигнала от одного из упомянутых передатчиков и средство, реагирующее на регистрацию потерь выходных сигналов от упомянутого одного из передатчиков, иного, чем первый передатчик, для подачи, по меньшей мере,части входных сигналов, нормально выдаваемых на вход упомянутого одного из передатчиков, на первый передатчик, посредством чего первый передатчик затем передает сигналы,соответствующие первым сигналам, и сигналы,соответствующие упомянутой их части.