CN101626252B - Aisg塔顶放大器ook modem电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种AISG塔顶放大器OOK MODEM电路，它包括调制器和解调器，还包括半双工时序控制电路，所述调制器和解调器通过模拟开关相连，通过电容耦合使得DC电源、射频信号以及控制信号共线，所述半双工时序控制电路对模拟开关通道进行控制，所述调制器由晶振、数字开关、第一滤波器、功率控制器依次相连构成，所述解调器由第二滤波器、放大器、检波器、比较器依次相连构成，所述半双工时序控制电路包括触发器。本发明不仅符合AISG协议定义的指标，而且实现简单、成本低、适合多种速率、运行可靠。
Description
技术领域
本发明涉及通信领域中的塔顶放大器，特别是涉及一种AISG塔顶放大器OOK MODEM电路。
背景技术
塔顶放大器TMA(Tower Mounted Amplifier)是在基站接收系统前端即在塔顶部紧靠在接收天线之后增加一个低噪声放大器，在接收信号进入馈线之前，TMA可以将接收信号放大，提高上行链路信号质量，改善通话可靠性和话音质量，同时扩大小区覆盖面积。
AISG(Antenna Interface Standards Group，天线接口标准组织协议)协议是从3GPP(3rd Generation Partnership Project，第三代合作伙伴计划)协议发展而来，由最初的AISG1.0发展到最新的AISG2.0版本，针对天线系统和相关产品提出了相关标准，以便通过网络对整个系统中的设备进行远程控制和管理，并实现不同厂家设备的兼容性和互操作性。
AISG协议中定义了3层协议模型，是OSI(Open SystemInterconnect，开放系统互联)七层网络模型(物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层)的一个简化，提供了一个有效的协议栈便于嵌入式控制器运行。这3层协议模型是：Layer1层：物理层，定义了信号电平、字符速率及输入连接方式；Layer2层：数据链路层，基于HDLC(High-Level Data Link Control，高级数据链路控制)标准的一个子类型；Layer3层：定义数据格式及相关的控制命令集。
AISG协议的Layer1层中定义了2种天线设备互联的方式：(1)MODEM调制解调方式：同轴电缆，DC电源、射频信号以及控制信号共线；(2)RS485方式：多芯电缆，支持传统的RS485信号多点总线方式，在RS485连接端可以采用星型和菊花链方式级连。MODEM调制解调方式主要用于BTS(Base Transceiver Station，基站收发信台)与AISG塔顶放大器之间的通讯，收集塔顶放大器的监控信息及一些衰减设置。RS485方式主要用于控制电调天线RET设备，即控制电调天线RET的下倾角度，提高电调天线下倾角的控制性能。上述两种连接方式的信号可以互通，缺省数据通讯速率为9.6kbps，还可以采用更高的通讯速率38.4kbps，RS485方式中选用115.2kbps的通讯速率，具体的数据格式参见图1所示。
MODEM调制解调方式利用载波传送控制信号，调制方式二进制启闭键控OOK(On-Off Keying，又名二进制振幅键控即2ASK)把一个幅度取为0，另一个幅度为非0，它是以单极性不归零码序列来控制正弦载波的开启与关闭。在通过同轴线传送时，2个转换器(即调制器和解调器)一个把比特流转换成OOK(调制器)，而另一个把OOK返还成比特流(解调器)。具体相关参数包括：载波的频率和频偏：2.176MHz±100ppm，阻抗：50Ω，回波损耗：载频±0.1MHz＞10dB、载频±0.1MHz以外＞20dB；调制器特性：ON-Level：+3dBm±2dB、OFF-Level：≤-40dBm，输出频谱参见图2所示，解调特性：载波on检测范围：-12～5dBm，载波off检测范围：＜-18dBm，-18dBm至-12dBm的解调电平没有进行定义。但是，AISG协议对MODEM调制解调的方式只定义了指标，并没有提出实现可行具体的设计方案，而AISG塔顶放大器OOK MODEM电路的设计在实际应用中至关重要，因此MODEM电路设计是否满足协议定义的指标以及电路在室外环境中运行的可靠性，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种符合AISG2.0协议的、满足多种速率的、可靠的AISG塔顶放大器OOKMODEM电路。
本发明提供的AISG塔顶放大器OOK MODEM电路包括调制器和解调器，调制器和解调器通过模拟开关相连，通过电容耦合使得DC电源、射频信号以及控制信号共线，所述半双工时序控制电路对模拟开关通道进行控制，所述调制器由晶振、数字开关、第一滤波器、功率控制器依次相连构成，所述解调器由第二滤波器、放大器、检波器、比较器依次相连构成，所述半双工时序控制电路包括触发器。
在上述技术方案中，所述触发器最好采用74HC123可重复触发单稳态触发器，所述第一滤波器最好采用LC低通滤波器，所述第二滤波器最好采用接收带通滤波器，所述检波器最好采用二极管包络检波器，所述晶振采用2.176MHz有源方波晶振，所述模拟开关采用单刀双掷开关，所述数字开关采用三态门逻辑器件。
在上述技术方案中，所述调制器中的数字开关还与外围单片机通讯接口的输出端相连。所述解调器中的比较器输出端还与外围单片机通讯接口的输入端相连。
本发明的优点在于：
调制器采用数字电路调试方式，将单片机通讯接口发送来的比特流信号转换成ON或OFF载波信号，调制器实现2.176MHz信号的产生、数字调制信号、载波信号形成、载波信号的功率控制以及输出阻抗匹配，数字调制信号通过滤波电路形成正弦调制载波，并且保证了输出频谱的模版要求，通过功率控制电路实现发送载波信号功率达到门限要求，并且对输出进行50Ω阻抗匹配。在实现AISG协议定义的调制指标上，可以做到简单、成本低、运行可靠。
解调器将ON或OFF载波信号转换成比特流信号，BTS发送来2.176Mhz调制后的载波信号经由LC接收带通滤波器后被进行放大、包络检波、比较器整形为比特流输出。解调器中接收带通滤波器采用LC3级结构，带宽为200k，有效抑制带外干扰，避免带外功率过大引起解调误码，包络检波采用肖特基二级管加有源偏置的负峰值检波，在IF-VF特性的线性部分工作的检波电路，输入信号电平较小时，可以减少失真，检波后的信号经过比较器设置门限点判别，功率大于-15dBm，输出为逻辑0，功率小于-15dBm，输出为逻辑1。LC接收带通滤波器和二级管包络检波实现上成本低，解调的动态范围完全满足AISG协议定义的解调器指标。
半双工时序控制电路采用低成本的数字电路，通过外围单片机通讯接口的发送信号触发半双工时序控制电路，输出的信号来控制模拟开关(即单刀双掷开关)切换到发送状态(即调制器输出)，发送延时后切回接收状态，通过可重复触发的单稳态电路实现收发控制的切换，符合AISG协议定义的半双工收发时间的要求，控制简单、成本低、适合多种速率。
综上所述，本发明设计的AISG塔顶放大器OOK MODEM电路不仅符合AISG协议定义的指标，而且实现简单、成本低、适合多种速率、运行可靠。
附图说明
图1为AISG协议中传输的数据格式示意图；
图2为AISG协议中MODEM调制解调方式的输出频谱示意图；
图3为本发明实施例AISG塔顶放大器OOK MODEM电路的结构示意图；
图4为半双工时序控制电路触发的时间脉宽信号示意图；
图5为74HC123可重复触发单稳态触发器的输入输出电平示意图；
图6为本发明实施例半双工时序控制电路的电路连接示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述，但该实施例不应理解为对本发明的限制。
参见图3所示，本发明提供的AISG塔顶放大器OOK MODEM电路包括调制器、解调器和半双工时序控制电路，共同由一个电源供电，调制器和解调器与一个单刀双掷开关相连，半双工时序电路控制单刀双掷开关通道切换。调制器包括2.176MHz有源方波晶振、三态门逻辑器件(作为数字开关)、LC低通滤波器和功率控制器，其中2.176MHz有源方波晶振与三态门逻辑器件相连，三态门逻辑器件与LC低通滤波器的输入端相连，LC低通滤波器的输出端与功率控制器的输入端相连，三态门逻辑器件还与调制器外部的单片机通讯接口的输出端相连。解调器包括LC接收带通滤波器、放大器、二极管包络检波器、比较器依次相连构成，其中，接收带通滤波器的输出端与放大器的输入端相连，放大器的输出端与二极管包络检波器的输入端相连，二极管包络检波器的输出端与比较器的输入端相连。比较器输出端还与外围单片机通讯接口的输入端相连。半双工时序控制电路包括74HC123可重复触发单稳态触发器。
本发明实施例的工作原理如下：
调制器将单片机通讯接口发送来的比特流信号转换成ON或OFF载波信号，调制器实现2.176MHz信号的产生、数字调制信号、载波信号形成、载波信号的功率控制以及输出阻抗匹配，数字调制信号通过滤波电路形成正弦调制载波。三态门逻辑器件控制数字信号的输出：S(t)＝1时，开关关闭，三态门逻辑器件输出为高阻，2.176MHz方波信号禁止输出；S(t)＝0时，开关打开，三态门逻辑器件输出为等于输入，2.176MHz方波信号输出。数字调制信号携带有比特流的信息，经过截止频率为3MHz的LC低通滤波器变为2.176MHz正弦波调制信号。功率电路采用运放交流放大电路，设置合适增益，匹配输出阻抗50Ω，使输出功率为+3dBm±2dB。调制电路采用数字电路调制方式，比模拟调制实现起来简单、成本低，通过滤波电路形成调制载波，并且保证了输出频谱的模版要求，通过功率控制电路实现发送功率门限要求。
解调器将ON或OFF载波信号转换成比特流信号，BTS发送来2.176Mhz调制后的载波信号经由LC接接收带通滤波器后被进行放大、包络检波、比较器整形为比特流输出。调制载波经过中心频点2.176MHz，带宽200K的LC滤波器，抑制带外干扰，减少解调产生的误码。信号放大电路和比较起门限点设置决定了解调的门限。可以把载波ON检测门限定义在-12至18dBm中间。采用肖特基二级管加有偏置的负峰值检波电路，截取了载波的负相包络，因此门限点比偏置点低，当负相包络电压低于门限点时，比较器输出logic0，当负相包络电压高于门限点或没有包络信号时，比较器输出logic1。由于检波电路肖特基二级管正向导通电压随高低温度变化很大，引起偏置点的漂移，在比较器门限点上采用了同一肖特基二级管偏置电路，使得门限点随温度与检波电路偏置点同向变化，解调电路适合温度范围-60度至+100度，确保解调器在室外恶劣的工作环境中可靠的工作。
半双工时序控制电路中采用74HC123可重复触发单稳态触发器，参见图4所示，触发端UI有触发信号，输出端UO在触发信号后产生tw时间脉宽信号。74HC123可重复触发单稳态触发器的功能表(即输入输出电平)参见图5所示，它有两种输入，A为低电平有效，B为高电平有效，两种输出Q和/Q。半双工时序控制电路的电路连接参见图6所示，协议中定义的码流，第一位码为总是logic0(载波ON)，空闲态为logic1(载波OFF)，要发送的比特流送入74HC 123的下跳变触发端A，触发tw宽度主要取决于定时电阻R与定时电容C，只要有第一位码为由空闲态为logic1下跳变到logic0(载波ON)，在Q端(TX/RX)输出至少脉宽为tw的高电平的矩形脉冲，矩形脉冲使得单刀双掷开关连接DC耦合端与TX发送调制电路并保持tw时间，此时调制器同时把比特流转换为载波信号，载波信号通过单刀双掷开关，耦合到输出的同轴电缆中。如果发送的码流中存在多个logic1到logic0的跳变都会在跳变处继续产生tw脉宽的控制信号。在协议中定义的数据速率为9.6kbps、38.4kbps、115.2kbps，为了让最慢发送数据9.6kbps通过，tw时间至少要设置1.2mS以上，R选用30k，C选用0.1uF。单刀双掷开关缺省态为接收状态，即DC耦合端与解调器相连。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (11)
1.一种AISG塔顶放大器OOK MODEM电路，它包括调制器和解调器，其特征在于：它还包括半双工时序控制电路，所述调制器和解调器通过模拟开关相连，通过电容耦合使得DC电源、射频信号以及控制信号共线，所述半双工时序控制电路对模拟开关通道进行控制，所述调制器由晶振、数字开关、第一滤波器、功率控制器依次相连构成，所述解调器由第二滤波器、放大器、检波器、比较器依次相连构成，所述半双工时序控制电路包括触发器，调制器采用数字电路调试方式，将外围通讯接口发送来的比特流信号转换成ON或OFF载波信号，解调器将ON或OFF载波信号转换成比特流信号，外围通讯接口的发送信号触发半双工时序控制电路，输出的信号来控制模拟开关切换到发送状态。
2.如权利要求1所述的AISG塔顶放大器OOK MODEM电路，其特征在于：所述触发器采用74HC123可重复触发单稳态触发器。
3.如权利要求2所述的AISG塔顶放大器OOK MODEM电路，其特征在于：所述通讯接口的发送信号送入所述74HC123可重复触发单稳态触发器的下跳变触发端A。
4.如权利要求1所述的AISG塔顶放大器OOK MODEM电路，其特征在于：所述第一滤波器采用LC低通滤波器。
5.如权利要求1所述的AISG塔顶放大器OOK MODEM电路，其特征在于：所述第二滤波器采用LC接收带通滤波器。
6.如权利要求1所述的AISG塔顶放大器OOK MODEM电路，其特征在于：所述检波器采用二极管包络检波器。
7.如权利要求1所述的AISG塔顶放大器OOK MODEM电路，其特征在于：所述晶振采用2.176MHz有源方波晶振。
8.如权利要求1所述的AISG塔顶放大器OOK MODEM电路，其特征在于：所述模拟开关采用单刀双掷开关。
9.如权利要求1所述的AISG塔顶放大器OOK MODEM电路，其特征在于：所述数字开关采用三态门逻辑器件。
10.如权利要求1至8任一项所述的AISG塔顶放大器OOKMODEM电路，其特征在于：所述调制器中的数字开关还与外围单片机通讯接口的输出端相连。
11.如权利要求1至9任一项所述的AISG塔顶放大器OOKMODEM电路，其特征在于：所述解调器中的比较器输出端还与外围单片机通讯接口的输入端相连。
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