CN108847883A - 一种天通信号双向中继装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种天通信号双向中继装置及方法，包括双向信号中继装置，所述双向信号中继装置的一端连接室外天线，另一端通过功分器连接有若干室内天线，所述室外天线用于接收天通卫星信号，天通卫星信号通过双向信号中继装置放大后由室内天线发射，便于天通终端设备接收天通卫星信号，所述室内天线用于接收天通终端设备信号，天通终端设备信号通过双向信号中继装置放大后由室外天线发射出去，便于天通卫星接收天通终端设备信号。本发明装置使得天通手机等天通终端设备可以在室内、车内、船内等场所使用，像传统手机一样方便，并且对星速度快，信号质量好。
Description
技术领域
本发明属于卫星通信技术领域，具体涉及一种天通信号双向中继装置及方法。
背景技术
2016年8月6日我国在西昌卫星发射中心成功发射“天通一号”01星，并逐步构建起天地一体无缝衔接的移动通信网络。虽然天通手机让不在服务区成为历史，但是用起来颇为不便。在室外对星有方位、俯仰角度要求，否则信号会很弱；在通话过程中需要注意姿势，天线朝北则信号立刻丢失；而人们经常所在的建筑物内、车内、船舱内等各种室内位置更是不可能享受天通手机带来的便利。而天通手机的其他设备，比如天通热点、天通的物联网节点等设备有同样的问题。
天通一号卫星采用的是大S频段，其接收频率为2170-2200MHz，发射频率为1980-2010MHz。频率越高，波长越小，而波长越小，对于障碍物的通过能力越差。而且天通卫星处于地球同步轨道，对于地面接收装置来说，如果根据地理位置计算理论的方位、俯仰角度，精确对准卫星，信号最强。天通的信号接收装置，有体积限制，比如各种功能机以及智能手机，决定了其所用的天线增益低、对星方向依赖性强。比如在北半球，卫星处于南方，如果手机指向北方，则打电话的过程中会信号中断。这样也决定了必须在室外，面对卫星方向无遮挡的地方，而且设备保持一定的姿态才能使用天通手机，非常不便。
若采用天通热点的方式，即在室外放置天通热点，通过无线WIFI或蓝牙信号传输，普通手机等终端分享使用信号的方式，更加适合在野外的环境。在室内则有较大的信号衰减，而且需要购买单独的设备，原有天通手机不能使用。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的问题，提供一种天通信号双向中继装置及方法。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
一种天通信号双向中继装置，包括双向信号中继装置，所述双向信号中继装置的一端连接室外天线，另一端通过功分器连接有若干室内天线，所述室外天线用于接收天通卫星信号，天通卫星信号通过双向信号中继装置放大后由室内天线发射，便于天通终端设备接收天通卫星信号，所述室内天线用于接收天通终端设备信号，天通终端设备信号通过双向信号中继装置放大后由室外天线发射出去，便于天通卫星接收天通终端设备信号。
进一步的，所述双向信号中继装置包括第一介质双工器和第二介质双工器，所述第一介质双工器连接室外天线，所述第二介质双工器通过功分器连接若干室内天线，所述第一介质双工器与第二介质双工器之间设有结构相同方向相反的接收支路和发射支路，所述接收支路或发射支路包括依次连接的低噪声放大器、滤波器和功率放大器，其中，所述接收支路中的低噪声放大器连接第一介质双工器，接收支路中的功率放大器连接第二介质双工器，所述发射支路中的低噪声放大器连接第二介质双工器，发射支路中的功率放大器连接第一介质双工器。
进一步的，所述接收支路和发射支路上分别设有自动增益控制ALC电路，所述自动增益控制ALC电路连接于低噪声放大器与功率放大器之间，用于检测功率放大器信号输出，并调节内部增益，以补偿线路损耗，达到最佳状态。
进一步的，所述接收支路上天通卫星信号的传递方向依次沿低噪声放大器、滤波器和功率放大器，所述发射支路上天通终端设备信号的传递方向依次沿低噪声放大器、滤波器和功率放大器。
进一步的，所述室外天线和室内天线采用全向天线。
一种天通信号双向中继方法，该方法包括以下信号接收步骤和信号发射步骤，其中：
所述信号接收步骤包括：
步骤1.1）室外天线接收天通卫星信号，并将天通卫星信号传输至双向信号中继装置；
步骤1.2）双向信号中继装置对天通卫星信号进行低噪放大、滤波和功率放大后将其传输至功分器；
步骤1.3）功分器将处理后的天通卫星信号传输至室内天线进行发射，便于天通终端设备接收到处理后的天通卫星信号；
所述信号发射步骤包括：
步骤2.1）室内天线接收天通终端设备信号，并将天通终端设备信号通过功分器传输至双向信号中继装置；
步骤2.2）双向信号中继装置对天通终端设备信号进行低噪放大、滤波和功率放大后将其传输至室外天线；
步骤2.3）室外天线将处理后的天通终端设备信号发射出去，便于天通卫星接收到处理后的天通终端设备信号。
本发明的有益效果是:
本发明通过采用室外、室内两组天线以及信号双向放大中继的方法，提供了一种将卫星信号引入到室内、车内、船舱内等场景的解决方法及其实现装置。
本装置简单易用，使得天通终端设备的使用不必限定在室外、并且精确对准卫星才能应用，可以在室内的任何位置、任何角度使用，缩短了手机搜星时间，减少由于信号质量带来的话音不清晰、中断等影响，极大方便了用户。
采用本装置可以充分利用现有的天通手机等天通终端设备，避免单独购买其他天通装置的费用，室外以及室内的全向天线，解决了天通手机对星难的问题，缩短对星时间，避免设备使用的诸多局限。
本装置适合于天通电话、物联网等节点在室内使用的环境，包括建筑物内、车内、船舶内等场景的应急、维稳、勘测等应用，保证电话的实时在线。
附图说明
图1为本发明的系统结构示意框图；
图2为本发明的系统原理结构框图。
图中标号说明：1、室外天线，2、双向信号中继装置，3、功分器，4、室内天线。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。
参照图1所示，一种天通信号双向中继装置，包括双向信号中继装置2，所述双向信号中继装置2的一端连接室外天线1，另一端通过功分器3连接有若干室内天线4，所述室外天线1用于接收天通卫星信号，天通卫星信号通过双向信号中继装置2放大后由室内天线4发射，便于天通终端设备接收天通卫星信号，所述室内天线4用于接收天通终端设备信号，天通终端设备信号通过双向信号中继装置2放大后由室外天线1发射出去，便于天通卫星接收天通终端设备信号。
参照图2所示，所述双向信号中继装置2包括第一介质双工器和第二介质双工器，所述第一介质双工器连接室外天线1，所述第二介质双工器通过功分器3连接若干室内天线4，所述第一介质双工器与第二介质双工器之间设有结构相同方向相反的接收支路和发射支路，所述接收支路或发射支路包括依次连接的低噪声放大器、滤波器和功率放大器，其中，所述接收支路中的低噪声放大器连接第一介质双工器，接收支路中的功率放大器连接第二介质双工器，所述发射支路中的低噪声放大器连接第二介质双工器，发射支路中的功率放大器连接第一介质双工器。
所述接收支路和发射支路上分别设有自动增益控制ALC电路，所述自动增益控制ALC电路连接于低噪声放大器与功率放大器之间，用于检测功率放大器信号输出，并调节内部增益，以补偿线路损耗，达到最佳状态，其自动增益控制可达20dB。
所述接收支路上天通卫星信号的传递方向依次沿低噪声放大器、滤波器和功率放大器，所述发射支路上天通终端设备信号的传递方向依次沿低噪声放大器、滤波器和功率放大器。
所述室外天线1和室内天线4采用全向天线，在本实施例中，其频带为:发送1980-2010MHz，接收2170-2200MHz，左旋圆极化，增益≥7dBi，阻抗50Ω，接头为TNC-K型；本实施例中，双向信号中继装置2采用5V供电，两侧天线采用TNC接插件，带有三个指示灯，分别指示电源、接收信号和发射信号，其中：
第一介质双工器的中心频率分别为1995MHz和2185MHz，带宽为30MHz，2185MHz中心频率的接收支路经过低噪声放大、滤波、功率放大，其放大倍数为70dB，最终信号输出功率为20dBm；对于更大的使用空间，最终输出功率可以增加，以支持经过功分器后更多的房间使用，相应的放大倍数也随之增加；另外，接收支路检测接收信号（即天通卫星信号）的大小，并根据接收信号的强度，提示下行信号指示灯，当双向信号中继装置2输出功率小于60%时，灯不亮；输出功率小于99%时，绿色灯亮；输出饱和，橙色灯亮；接收支路经功率放大器放大后，连接至第二介质双工器的2185MHz端口；
第二介质双工器的中心频率分别为1995MHz和2185MHz，带宽为30MHz，1995MHz中心频率的发射信号（即天通终端设备信号）经过低噪声放大、滤波、功率放大，其放大倍数为80dB，输出功率可达2W；对于不同应用，其发射功率可以适当降低或增加；发射支路检测发射信号，当有发射设备工作时，信号显著增强，此时通过发射指示灯闪烁的方式，指示当前系统的工作状态；发射支路经功率放大器放大后，连接至第一介质双工器的1995MHz端口。
一种天通信号双向中继方法，该方法包括以下信号接收步骤和信号发射步骤，其中：
所述信号接收步骤包括：
步骤1.1）室外天线1接收天通卫星信号，并将天通卫星信号传输至双向信号中继装置2；
步骤1.2）双向信号中继装置2对天通卫星信号进行低噪放大、滤波和功率放大后将其传输至功分器3；
步骤1.3）功分器3将处理后的天通卫星信号传输至室内天线4进行发射，便于天通终端设备接收到处理后的天通卫星信号；
所述信号发射步骤包括：
步骤2.1）室内天线4接收天通终端设备信号，并将天通终端设备信号通过功分器3传输至双向信号中继装置2；
步骤2.2）双向信号中继装置2对天通终端设备信号进行低噪放大、滤波和功率放大后将其传输至室外天线1；
步骤2.3）室外天线1将处理后的天通终端设备信号发射出去，便于天通卫星接收到处理后的天通终端设备信号。
本发明原理
装置正确安装后，供电正常，此时天通终端设备（例如天通手机）在室内可以顺利搜索到天通卫星，典型时间约两分钟，采用某型号的手机，其在室外搜星最佳信号强度为-120dBm，采用本装置后，室内信号强度为-100dBm，仍有较大的余量，本发明装置可覆盖较大的面积，并可以多台装置同时使用，有极大的应用价值和前景。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种天通信号双向中继装置，其特征在于，包括双向信号中继装置（2），所述双向信号中继装置（2）的一端连接室外天线（1），另一端通过功分器（3）连接有若干室内天线（4），所述室外天线（1）用于接收天通卫星信号，天通卫星信号通过双向信号中继装置（2）放大后由室内天线（4）发射，便于天通终端设备接收天通卫星信号，所述室内天线（4）用于接收天通终端设备信号，天通终端设备信号通过双向信号中继装置（2）放大后由室外天线（1）发射出去，便于天通卫星接收天通终端设备信号。
2.根据权利要求1所述的天通信号双向中继装置，其特征在于，所述双向信号中继装置（2）包括第一介质双工器和第二介质双工器，所述第一介质双工器连接室外天线（1），所述第二介质双工器通过功分器（3）连接若干室内天线（4），所述第一介质双工器与第二介质双工器之间设有结构相同方向相反的接收支路和发射支路，所述接收支路或发射支路包括依次连接的低噪声放大器、滤波器和功率放大器，其中，所述接收支路中的低噪声放大器连接第一介质双工器，接收支路中的功率放大器连接第二介质双工器，所述发射支路中的低噪声放大器连接第二介质双工器，发射支路中的功率放大器连接第一介质双工器。
3.根据权利要求2所述的天通信号双向中继装置，其特征在于，所述接收支路和发射支路上分别设有自动增益控制ALC电路，所述自动增益控制ALC电路连接于低噪声放大器与功率放大器之间，用于检测功率放大器信号输出，并调节内部增益，以补偿线路损耗，达到最佳状态。
4.根据权利要求2所述的天通信号双向中继装置，其特征在于，所述接收支路上天通卫星信号的传递方向依次沿低噪声放大器、滤波器和功率放大器，所述发射支路上天通终端设备信号的传递方向依次沿低噪声放大器、滤波器和功率放大器。
5.根据权利要求2所述的天通信号双向中继装置，其特征在于，所述室外天线（1）和室内天线（4）采用全向天线。
6.一种天通信号双向中继方法，其特征在于，该方法包括以下信号接收步骤和信号发射步骤，其中：
所述信号接收步骤包括：
步骤1.1）室外天线（1）接收天通卫星信号，并将天通卫星信号传输至双向信号中继装置（2）；
步骤1.2）双向信号中继装置（2）对天通卫星信号进行低噪放大、滤波和功率放大后将其传输至功分器（3）；
步骤1.3）功分器（3）将处理后的天通卫星信号传输至室内天线（4）进行发射，便于天通终端设备接收到处理后的天通卫星信号；
所述信号发射步骤包括：
步骤2.1）室内天线（4）接收天通终端设备信号，并将天通终端设备信号通过功分器（3）传输至双向信号中继装置（2）；
步骤2.2）双向信号中继装置（2）对天通终端设备信号进行低噪放大、滤波和功率放大后将其传输至室外天线（1）；
步骤2.3）室外天线（1）将处理后的天通终端设备信号发射出去，便于天通卫星接收到处理后的天通终端设备信号。
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