CN107948986A - 一种卫星同步系统在室内分布覆盖的装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于无线通信技术领域，公开了一种卫星同步系统在室内分布覆盖的装置,包括：施主天线、低噪声放大器、功分器、重发天线；所述施主天线与所述低噪声放大器之间、所述低噪声放大器与所述功分器之间、所述功分器与所述重发天线之间均采用馈线连接；所述施主天线设置在开放区域内，用于接收卫星同步信号；所述重发天线设置在目标覆盖区域内，用于发射所述卫星同步信号。本发明解决了现有技术中封闭空间内终端设备无法直接使用卫星同步系统，且大量设备无法单独采用分离式信号接收的问题，达到了降低室内空间大面积部署卫星同步系统需求终端的时间及材料成本、提高设备放置的灵活性及稳定性的技术效果。

Description

一种卫星同步系统在室内分布覆盖的装置

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，涉及一种卫星同步系统在室内分布覆盖的装置。

背景技术

卫星同步系统在各种领域的应用非常广泛，而且今年来呈现不断增长趋势，无论是在民用通用市场的导航，还是专用市场的时钟同步和定位等，都有着不可代替的作用，尤其无线通信制式方面由于TDD时分的日益广泛使用，大量布放的基站类设备对同步的要求也不断增长。同时，世界各国和各组织也相继推出了自己的卫星同步系统，如美国的GPS，俄罗斯的GLONASS，欧盟的伽利略，以及我国的北斗系统，不仅技术日益完善，市场的选择也日益增多。

在实际应用方面，卫星同步系统的使用需求主要集中在终端设备对卫星信号的接收效果上，即终端能够接收到足够多的在轨卫星同步信号，并由其中信息完成定位和同步的功能。对于开放式空间，做到这一点相对简单：由于大多数卫星处于赤道附近，对我国这种北半球国家，即需要保证终端设备的南方高处开阔无遮挡。

另一方面，如果终端设备位于无法满足上述条件的遮挡不开放空间内，如室内，或者更极端情况下地下室等完全封闭空间，为了满足条件，之前广泛采用的方法是每个终端设备采用单独走线的方式，将其卫星同步模块的接收单元，置放于满足条件的开放空间，再有线传输到终端设备。这样，会导致终端设备本身的布置灵活性受到很大限制，同时也增加了使用成本。

发明内容

本申请实施例通过提供一种卫星同步系统在室内分布覆盖的装置，解决了现有技术中封闭空间内终端设备无法直接使用卫星同步系统，且大量设备无法单独采用分离式信号接收的问题。

本申请实施例提供一种卫星同步系统在室内分布覆盖的装置，包括：施主天线、低噪声放大器、功分器、重发天线；

所述施主天线与所述低噪声放大器之间、所述低噪声放大器与所述功分器之间、所述功分器与所述重发天线之间均采用馈线连接；

所述施主天线设置在开放区域内，用于接收卫星同步信号；

所述重发天线设置在目标覆盖区域内，用于发射所述卫星同步信号。

优选的，所述卫星同步系统在室内分布覆盖的装置还包括：馈电电源；

所述馈电电源与所述功分器之间采用所述馈线连接。

优选的，所述馈电电源为5V直流电源。

优选的，所述施主天线为无源天线或有源天线。

优选的，所述功分器为四功分器。

优选的，所述功分器的部分出口通过所述馈线直接连接终端设备。

优选的，所述功分器通过接地或外接式避雷器进行防雷处理。

优选的，所述低噪声放大器和所述功分器安装在天花板上，所述馈线沿墙壁走线槽布放。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

在本申请实施例中，采用施主天线外置于符合接收条件的开放式空间，利用常规馈线将信号引入封闭空间内，使用低噪声放大器进行放大，通过功分器进行分配，再通过重发天线完成信号覆盖。因此，本发明能够灵活应对大量终端设备在数量上的需求，对于新增加的终端设备，也无需进行任何额外的施工，直接采用普通室外接收方式即可使用，大大增加了使用的灵活性。此外，对于部分不具备有源接收信号模块功能的终端设备来说，省去了额外增加有源模块的操作，更加方便灵活。而且，本发明通过单独的一套馈线引入系统连接开放空间和封闭空间，与现有技术相比，大大减少了施工的时间和材料成本，并对之后的障碍排查等提供了便利。综上，本发明能够有效降低室内空间大面积部署卫星同步系统需求终端的时间及材料成本、提高设备放置的灵活性及稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种卫星同步系统在室内分布覆盖的装置的结构示意图。

其中，10-施主天线、20-低噪声放大器、30-功分器、40-重发天线、50-馈电电源、60-室内接收天线、70-终端设备。

具体实施方式

本申请实施例通过提供一种卫星同步系统在室内分布覆盖的装置，解决了现有技术中封闭空间内终端设备无法直接使用卫星同步系统，且大量设备无法单独采用分离式信号接收的问题。

本申请实施例的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

一种卫星同步系统在室内分布覆盖的装置，包括：施主天线、低噪声放大器、功分器、重发天线；

所述施主天线与所述低噪声放大器之间、所述低噪声放大器与所述功分器之间、所述功分器与所述重发天线之间均采用馈线连接；

所述施主天线设置在开放区域内，用于接收卫星同步信号；

所述重发天线设置在目标覆盖区域内，用于发射所述卫星同步信号。

本发明采用施主天线外置于符合接收条件的开放式空间，利用常规馈线将信号引入封闭空间内，使用低噪声放大器进行放大，通过功分器进行分配，再通过重发天线完成信号覆盖。因此，本发明能够灵活应对大量终端设备在数量上的需求，对于新增加的终端设备，也无需进行任何额外的施工，直接采用普通室外接收方式即可使用，大大增加了使用的灵活性。此外，对于部分不具备有源接收信号模块功能的终端设备来说，省去了额外增加有源模块的操作，更加方便灵活。而且，本发明通过单独的一套馈线引入系统连接开放空间和封闭空间，与现有技术相比，大大减少了施工的时间和材料成本，并对之后的障碍排查等提供了便利。综上，本发明能够有效降低室内空间大面积部署卫星同步系统需求终端的时间及材料成本、提高设备放置的灵活性及稳定性。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

如图1所示，本发明涉及的整个系统包括：卫星同步信号接收天线(即施主天线10)、低噪声放大器20、功分器30、室内覆盖发射天线(即重发天线40)、馈电电源50、室内接收天线60、卫星同步需求设备(即终端设备70)。具体到本发明的装置，主要包括：施主天线10、低噪声放大器20、功分器30、重发天线40、馈电电源50。

目前各种制式的卫星同步信号均为单下行链路，定位和同步的工作原理为接收器通过接收不同卫星发射的信号，解析其中的距离，角度等信息，再通过计算来得出终端所在的位置信息；同时根据接收到卫星信号中的同步信号，校验后与之同步。由于为下行单向，因此我们可以由上游往下游方向依次分析各组成部分的功能：

(1)施主天线：在开放区域接收卫星同步信号，可以采用具备内置低噪声放大器(LNA)的有源天线，也可以使用无源天线，但都需要确认其支持所选制式卫星同步系统的频段(目前基本主流为1.2～1.5GHz)，同时由于卫星轨道的原因，需要确保天线安装位置南向开阔。

(2)低噪声放大器：即LNA，由于从开放空间到目标覆盖区存在线路衰减，而一般有源天线的内置LNA并不能提供足以抵消衰减的增益，而无源天线的显然更加无法补偿，因此需要使用专门的低噪声放大器，为了便捷考虑，一般可以采用输出口直流供电的模式，需注意同样要支持所选系统的频段。

(3)功分器：考虑到实际现场面积和隔断等因素，很可能需要多个天线进行覆盖，因此需要安装功分器，除频段支持外，还需注意考虑天线数量和器件插损之间的平衡，来选择合适的功分类型(即二功分器，三功分器，四功分器等)，本发明优选四功分器。另外很重要的一点是，由于上一级的低噪声放大器需要直流供电，因此该功分器应该是专用的，具备直流供电口(即直流通过口)的型号，目前常见的此类功分器大多为第一个口为供电口和最后一个口为供电口两种类型，安装走线时要避免接错。

(4)馈电电源：给低噪声放大器(LNA)供电，一般以5V直流较多，考虑到需要连接功分器的直流供电口，一般采用馈线供电，以内芯和铜皮分别连接直流供电两级。需要注意电源的稳定性和持续性。

(5)重发天线：用于在目标覆盖区域进行信号覆盖，除考虑频段外，需要通过勘测设计完成覆盖方案，确定天线方向，安装位置和数量。

本发明将空间分为三个，分别为开放空间、天花板上等空间和目标覆盖区域。其中，依实际环境，天花板上空间或对应的其他如竖井内空间等可以和目标覆盖区域合并。

卫星同步信号接收模块，最常见的是接收天线，置于开放空间，然后利用馈线将信号引入器件安装位置，经过低噪声放大器和功分器后，利用覆盖发射模块，即发射天线或是有线传输，将信号覆盖到需求设备。

如图1所示，施主天线10置于开放空间，低噪声放大器20和功分器置30于天花板上空间，重发天线40和终端设备70置于目标覆盖区域。施主天线10和低噪声放大器20之间、低噪声放大器20和功分器30之间均通过馈线连接。功分器30的部分出口通过馈线与重发天线40连接，功分器30的另一部分出口通过馈线直接连接终端设备70。即，部分终端设备70通过室内接收天线60对卫星信号进行接收；另一部分终端设备70通过馈线与功分器30连接，直接对卫星信号进行接收。

功分器可采用防雷接地，也可采用外接式避雷器。此外，功分器可使用馈线连接直流供电，也可根据现状更改，满足对应器件需求即可。

以实际现场某位于大型工业复合楼宇内四楼的实验室卫星同步信号覆盖为例。该楼由于有产线位于楼内，设计上属于大深度，高层高形式，目标覆盖区域实验室有窗口面向东偏东北方向和北偏西北方向，且均有其他楼宇的不同程度的阻挡，在项目实施前实地测试除两窗口1.5米范围内尚可以勉强搜索到卫星信号外，往纵深各处均不能实现卫星信号同步，实际需求非常明确。具体实施如下进行：

(1)完成开放空间内卫星同步信号接收模块，即施主天线的安装工作，需要注意安装稳固，南向高度空间开放，防雷接地完备等通常施工要求，还需特别注意该施主天线是否满足对应需求的卫星同步系统的频段要求，同时根据馈线长度以及安装位置搜星情况，选择使用有源天线或者无源天线。具体到此例，由于该楼共四层，目标区域为顶楼，因此直接将施主天线安装在楼顶，馈线的长度不会超长，且楼顶宽阔，可以尽量选择向南开阔的空间，因此完全符合条件，因此实际安装施主天线位于楼顶南侧距离露面大约1.5米处，并进行防水防雷施工；

(2)安装馈线，连接天线到器件。处于美观和维护方便的综合考虑，器件安装位置一般选择天花板上空间，覆盖区域内的竖井或专用机房内。施主天线安装位置到器件安装位置馈线长度不能超过100米，器件安装需满足托盘安装的一般要求，走线需规范，尽量避免盘余和弯折，需用馈线卡子每隔1.5米固定一次。自施主天线方向而来首先连接避雷器，然后连接低噪声放大器，之后连接功分器。注意功分器有专门标注馈电端口，一般为5V供电，需连接至稳定的直流电源供电位置，建议采用馈线转直流供电线路方式。另外，采用天线覆盖同时，在出现设备需求的情况下，可将一部分功分器出口采用有线直连的方式，给某些有直连需求的终端设备提供有线的同步信号，此级馈线长度不超过10米。此例中，利用上下竖井将馈线敷设至实验室天花中，考虑到美观，将低噪声放大器和功分器直接安装在天花板上，做好固定工作，然后将供电部分的馈线沿墙壁走线槽布放到电源位置，连接电源，并做好标识工作，以免发生无意断电现象；

(3)功分器之后利用馈线连接重发天线，重发天线一般采用挂顶安装，也可根据实际情况选择挂墙安装或其他安装方式。安装重发天线，注意重发天线的适用频段，以及重发天线的布放密度。如采用定向天线，需注意天线的俯仰角度和朝向。具体事例中，利用事先完成的天线安装位置设计图指向，直接将定向天线安装在天花板下方，并利用天线支架固定，按照设计调整朝向，确保覆盖没有死角；

(4)施工完成后，进行直流供电，分段检查低噪声放大器口和施主天线入口处的压降情况，确保各口都能保证5V左右输入。确保正常后利用对应的卫星同步系统接收表测量覆盖区域的搜星情况，对比接收天线安装位置的情况，理想情况下两者应当基本相同。如有覆盖不佳情况，应检查重发天线的安装工艺，驻波比等是否满足要求，必要情况下可以利用频谱仪检查天线入口信号是否足够，分级进行故障定位。此例中，主要利用驻波比测试仪检查了各个天线的驻波比，确保均小于1.5，同时在楼顶检查天线口电压大约为4.9V，都满足设计需求，因此确定工艺基本符合要求。同时利用GPS测试工具全面测试实验室的信号情况，在设计最弱位置测试搜星可达5颗，完全满足定位工作的需求，同时在此处实际测试同步需求设备，同步情况正常，正面覆盖效果完全达到预期；

(5)一切正常，信号覆盖良好的情况下，需要进行日常检查和维护工作，由其需要注意馈电部分的稳定性，建议采用单独的供电来路，同时对于各器件和馈线，需保持一定周期的维护，尤其注意与之后新增安装的其他专业器件，线缆的隔离度。安放再开放空间的接收天线，则需按时检查其安装稳固性，防水和防雷的是否出现问题。仍以上例，供电采用单独空开后的电源位置，不与其他设备共用，同时标识明显，因此未发生异常断电，同时保持了每月检查器件和楼顶天线的规程，目前经历了多次大风雷雨天气，实际覆盖效果未收影响。

本发明具备以下优点：

(1)能够灵活应对大量终端数量上的需求，对于新增加的设备，无需进行任何额外施工，直接采用普通室外接收方式即可使用，大大增加了使用灵活性；

(2)对于部分不具备有源接收信号模块功能的终端设备来说，省去了额外增加有源模块的操作，更方便灵活，能保证其不受影响的正常状态下工作；

(3)单独一套馈线引入系统连接开放空间和封闭空间，较之之前方法大大减少了施工的时间和材料成本，且对于之后的障碍排查等都提供了便利；

(4)统一使用单独的馈电电源，更加稳定和可控，不会因某台单独设备故障影响其他终端的同步情况；

(5)使用无线和有线多种覆盖方式，有利于更好的进行空间内安装位置优化，交织之前的方式更加美观和规范化。

本发明实施例提供的一种卫星同步系统在室内分布覆盖的装置至少包括如下技术效果：

在本申请实施例中，采用施主天线外置于符合接收条件的开放式空间，利用常规馈线将信号引入封闭空间内，使用低噪声放大器进行放大，通过功分器进行分配，再通过重发天线完成信号覆盖。因此，本发明能够灵活应对大量终端设备在数量上的需求，对于新增加的终端设备，也无需进行任何额外的施工，直接采用普通室外接收方式即可使用，大大增加了使用的灵活性。此外，对于部分不具备有源接收信号模块功能的终端设备来说，省去了额外增加有源模块的操作，更加方便灵活。而且，本发明通过单独的一套馈线引入系统连接开放空间和封闭空间，与现有技术相比，大大减少了施工的时间和材料成本，并对之后的障碍排查等提供了便利。综上，本发明能够有效降低室内空间大面积部署卫星同步系统需求终端的时间及材料成本、提高设备放置的灵活性及稳定性。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种卫星同步系统在室内分布覆盖的装置，其特征在于，包括：施主天线、低噪声放大器、功分器、重发天线；

所述施主天线与所述低噪声放大器之间、所述低噪声放大器与所述功分器之间、所述功分器与所述重发天线之间均采用馈线连接；

所述施主天线设置在开放区域内，用于接收卫星同步信号；

所述重发天线设置在目标覆盖区域内，用于发射所述卫星同步信号。

2.根据权利要求1所述的卫星同步系统在室内分布覆盖的装置，其特征在于，还包括：馈电电源；

所述馈电电源与所述功分器之间采用所述馈线连接。

3.根据权利要求2所述的卫星同步系统在室内分布覆盖的装置，其特征在于，所述馈电电源为5V直流电源。

4.根据权利要求1或2所述的卫星同步系统在室内分布覆盖的装置，其特征在于，所述施主天线为无源天线或有源天线。

5.根据权利要求1或2所述的卫星同步系统在室内分布覆盖的装置，其特征在于，所述功分器为四功分器。

6.根据权利要求1或2所述的卫星同步系统在室内分布覆盖的装置，其特征在于，所述功分器的部分出口通过所述馈线直接连接终端设备。

7.根据权利要求1或2所述的卫星同步系统在室内分布覆盖的装置，其特征在于，所述功分器通过接地或外接式避雷器进行防雷处理。

8.根据权利要求1或2所述的卫星同步系统在室内分布覆盖的装置，其特征在于，所述低噪声放大器和所述功分器安装在天花板上，所述馈线沿墙壁走线槽布放。