CN111123297A - 一种适用于北斗卫星导航信号的拉远系统 - Google Patents

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Abstract

本发明一种适用于北斗卫星导航信号的拉远系统，包括第一连接器、天线侧设备、光纤、机房侧设备、第二连接器；天线侧设备包括依次连接的天线侧保护单元、馈电单元、第一宽带低噪声放大器、宽带射频激光器；机房侧设备包括依次连接的宽带射频光探测器、第二宽带低噪声放大器、机房侧保护单元；本发明成本低、可靠性好，通过设置天线侧设备和机房侧设备，将接收到的导航射频信号转换为光信号进行传输，扩展了北斗卫星导航信号从天线到基站的传输距离，实现了卫星导航信号在复杂电磁环境下的高质量传输；设置天线侧保护单元和机房侧保护单元，能隔离雷击和浪涌信号，避免给系统和基站造成安全隐患。

Description

一种适用于北斗卫星导航信号的拉远系统
技术领域
本发明涉及卫星导航领域，尤其是涉及一种适用于北斗卫星导航信号的拉远系统。
背景技术
中国北斗卫星导航系统(英文名称：BeiDou Navigation Satellite System，简称BDS)是中国着眼国家安全和精力社会发展需要，自主建设、独立运行的卫星导航系统，也是继美国GPS、俄罗斯GLONASS、欧盟GALILEO之后的第三个成熟的卫星导航系统；目前我们大多数的民用导航系统仍然使用的是美国的GPS系统，但是随着北斗导航系统的组网完成，使用我国自己的导航系统势在必行；传统的导航信号传输不适用于远距离、复杂地理环境情况，为了使得北斗导航信号实现全覆盖，需要开发设计新的北斗导航信号传输系统。
目前通信基站均通过天线接收北斗卫星导航信号，并进行功率放大，通过射频电缆将接收到的卫星导航信号接入通信基站，然后由基站传输到处理机房端；现有技术存在以下缺点：一是由于卫星导航射频信号功率小，信号在射频电缆传输过程中会随传输距离增加而逐渐衰减直至无法被通信基站采集，因此传输距离有限，传输成本较高；二是射频电缆中传输的北斗卫星导航射频信号容易被外界环境干扰，信号易产生畸变，从而导致通信基站无法进行识别和处理；三是雷击和浪涌信号极易通过天线及射频电缆直接输入通信基站，造成基站损坏，严重时会造成安全隐患。
发明内容
为了克服背景技术中的不足，本发明公开了一种适用于北斗卫星导航信号的拉远系统，能实现北斗卫星导航信号从天线到基站的远距离传输。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种适用于北斗卫星导航信号的拉远系统包括第一连接器、天线侧设备、光纤、机房侧设备、第二连接器；所述天线侧设备输入端通过第一连接器和射频电缆与接收北斗卫星导航信号天线的相连，天线侧设备输出端通过光纤与机房侧设备输入端相连，机房侧设备输出端通过第二连接器和射频电缆与通信基站相连；
所述天线侧设备包括依次连接的天线侧保护单元、馈电单元、第一宽带低噪声放大器、宽带射频激光器；天线侧保护单元的输入端与第一连接器相连，宽带射频激光器的输出端与光纤相连；
所述机房侧设备包括依次连接的宽带射频光探测器、第二宽带低噪声放大器、机房侧保护单元；所述宽带射频光探测器的输入端与光纤相连，机房侧保护单元的输出端与第二连接器相连。
进一步的，所述天线侧保护单元包括压敏电阻R1、R2，功率电感L1、L2、L3、隔直电容C1、气体放电管G1和TVS管D1；所述压敏电阻R1一端与第一连接器相连，另一端通过隔直电容C1与压敏电阻R2相连，功率电感L1、L2、L3依次串联后与隔直电容C1并联，功率电感L1与L2间的节点通过气体放电管G1接地GND，功率电感L2与L3间的节点通过TVS管D1接地GND；
所述机房侧保护单元包括压敏电阻R3、R4，功率电感L5、L6、L7、隔直电容C3、气体放电管G2和TVS管D3；所述压敏电阻R3一端与第二宽带低噪声放大器输出端相连，另一端通过隔直电容C3、压敏R4与第二连接器相连，功率电感L5、L6、L7依次串联后与隔直电容C3并联，功率电感L5与L6间的节点通过TVS管D3接地GND，功率电感L6与L7间的节点通过气体放电管G2接地GND。
进一步的，所述馈电单元包括电容C2、电感L4和TVS管D2；电容C2一端与天线侧保护单元中的电阻R2相连，另一端与第一宽带低噪声放大器的输入端相连，电容C2与电阻R2之间的节点与DC供电电源相连，电容C2与第一宽带低噪声放大器之间的节点通过TVS管D2接地GND。
进一步的，所述宽带射频激光器通过强度调制的方式进行电光转换，调制波长为1310mm。
进一步的，所述光纤为单模光纤。
进一步的，所述天线侧设备和机房侧设备均对外设置单模光接口。
进一步的，所述天线侧设备和机房侧设备均采用交流和直流双供电方式。
进一步的，所述天线侧设备的输出端和机房侧设备的输入端均对外设有光电混合缆接口，光电混合缆接口采用IP67形式设计。
进一步的，所述光电混合缆接口采用PG头。
进一步的，所述天线侧设备和机房侧设备均设置机箱，机箱外部进行喷漆处理；机箱外部设置接地端子，内部设置倒三角接地区域，接地端子贯穿机箱箱壳与倒三角接地区域固定连接，倒三角接地区域与机箱内部焊接，接地端子上设置接地螺母。
由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下有益效果：本发明提供的北斗卫星导航信号拉远系统，成本低、可靠性好，通过设置天线侧设备和机房侧设备，将接收到的导航射频信号转换为光信号进行传输，扩展了北斗卫星导航信号从天线到基站的传输距离，实现了卫星导航信号在复杂电磁环境下的高质量传输；设置天线侧保护单元和机房侧保护单元，能隔离雷击和浪涌信号，避免给系统和基站造成安全隐患。
附图说明
图1为本发明系统结构示意图；
图2为本发明系统天线侧设备结构示意图；
图3为本发明系统机房侧设备结构示意图；
图4为本发明系统天线侧设备和机房侧设备机箱外形示意图；
图5为本发明系统天线侧设备和机房侧设备机箱接地方式示意图。
图中：1、第一连接器；2、天线侧设备；3、光纤；4、机房侧设备；5、第二连接器；6、机箱；2-1、天线侧保护单元；2-2、馈电单元；2-3、第一宽带低噪声放大器；2-4、宽带射频激光器；4-1、宽带射频光探测器；4-2、第二宽带低噪声放大器；4-3、机房侧保护单元；6-1、接地端子；6-2、倒三角接地区域；6-3、接地螺母。
具体实施方式
通过下面的实施例可以详细的解释本发明，公开本发明的目的旨在保护本发明范围内的一切技术改进，本发明并不局限于下面的实施例。
如图1-5所示，一种适用于北斗卫星导航信号的拉远系统，包括第一连接器1、天线侧设备2、光纤3、机房侧设备4、第二连接器5。
天线侧设备2输入端通过第一连接器1和射频电缆与接收北斗卫星导航信号的天线相连，用于接收北斗卫星导航信号；天线侧设备2输出端通过光纤3与机房侧设备4输入端相连，天线侧设备2将接收到的北斗卫星导航射频信号经过转换为光信号，通过光纤3传送至机房侧设备4；机房侧设备4输出端通过第二连接器5和射频电缆与通信基站相连，机房侧设备4将北斗卫星导航光信号重新转换为射频信号，传送至通信基站进行后续处理；利用光纤传输质量高、不受电磁干扰、保密性好、传输距离远的特点，实现了北斗卫星导航信号的远距离传输。
天线侧设备2包括依次连接的天线侧保护单元2-1、馈电单元2-2、第一宽带低噪声放大器2-3、宽带射频激光器2-4；天线侧保护单元2-1的输入端与第一连接器1相连，宽带射频激光器2-4的输出端与光纤3相连，如图2所示；第一宽带低噪声放大器2-3对接收到的北斗卫星导航射频信号进行放大，并实现信号输入输出的匹配；宽带射频激光器2-4通过强度调制的方式进行北斗卫星导航信号的电光转换，调制波长为1310mm。
天线侧保护单元2-1用于天线侧设备防雷击和抗浪涌干扰，包括压敏电阻R1、R2，功率电感L1、L2、L3、隔直电容C1、气体放电管G1和TVS管D1；压敏电阻R1一端与第一连接器1相连，另一端通过隔直电容电容C1与压敏电阻R2相连，功率电感L1、L2、L3依次串联后与隔直电容C1并联，功率电感L1与L2间的节点通过气体放电管G1接地GND，功率电感L2与L3间的节点通过TVS管D1接地GND。
馈电单元2-2用于对上行天线实现馈电功能，同时完成导航射频信号的传输，包括电容C2、电感L4和TVS管D2；电容C2一端与天线侧保护单元2-1中的电阻R2相连，另一端与第一宽带低噪声放大器2-3的输入端相连，电容C2与电阻R2之间的节点与DC供电电源相连，电容C2与第一宽带低噪声放大器2-3之间的节点通过TVS管D2接地GND；电感L4用于扼制接入的导航射频信号到进入到DC供电电源部分，电容C2用于隔断DC供电电流流入导航射频信号传输路径中，TVS管用于隔离部分从天线侧保护单元2-1泄露过来的脉冲和浪涌信号，从而对第一宽带低噪声放大器2-3和后面的宽带射频激光器2-4进一步起到保护作用。
机房侧设备4包括依次连接的宽带射频光探测器4-1、第二宽带低噪声放大器4-2、机房侧保护单元4-3；宽带射频光探测器4-1的输入端与光纤相连，机房侧保护单元4-3的输出端与第二连接器5相连，如图3所示；宽带射频光探测器4-1将北斗卫星导航光信号重新转换为射频信号。
机房侧保护单元4-3包括压敏电阻R3、R4，功率电感L5、L6、L7、隔直电容C3、气体放电管G2和TVS管D3；压敏电阻R3一端与第二宽带低噪声放大器4-2输出端相连，另一端通过隔直电容C3、压敏电阻R4与第二连接器5相连，功率电感L5、L6、L7依次串联后与隔直电容C3并联，功率电感L5与L6间的节点通过TVS管D3接地，功率电感L6与L7间的节点通过气体放电管G2接地GND。
系统在天线侧设备2和机房侧设备4中分别设置了用于防雷击和抗浪涌干扰的天线侧保护单元2-1和机房侧保护单元4-3，提高了系统工作的可靠性和稳定性；两个保护单元结构、功能类似：压敏电阻主要用于对雷电信号的感应以及进行端口匹配；功率电感用于扼制雷电、浪涌信号，同时进行馈电传输；气体放电管用于释放高压雷电以及浪涌信号；TVS管起到了对浪涌信号二次防护作用。
系统所用光纤3为单模光纤，因此天线侧设备2和机房侧设备4均对外设置单模光接口，实现与光纤3的连接；天线侧设备2和机房侧设备4均采用交流和直流双供电方式，交流采用85～305V市电，直流供电采用-18～-75V直流电；天线侧设备2的输出端和机房侧设备4的输入端对外均设有光电混合缆接口，用于传输光信号和直流供电信号，方便多场景使用，光电混合缆接口采用IP67形式设计，当外部环境无直流供电时，可以通过光电混合缆进行供电；光电混合缆接口采用PG头，起到防水防尘防震动的作用，使本系统适用于室外场所作业。
天线侧设备2和机房侧设备4均设置机箱6，用于放置天线侧设备2和机房侧设备4主体，方便了天线侧设备2和机房侧设备4的搬运和安装连接，如图4所示，机箱6外部进行喷漆处理，用于防止机箱6被空气中的水汽腐蚀；机箱6的外部接地形式如图5所示，机箱6外部设置接地端子6-1，内部设置倒三角接地区域6-2，接地端子6-1贯穿机箱6箱壳与倒三角接地区域6-2固定连接，倒三角接地区域6-2与机箱6内部焊接，接地端子6-1上设置接地螺母6-3，从而保证了系统的良好接地；天线侧设备(2)的机箱(6)侧面对外设置与天线侧设备(2)各端口对应的直流/交流电源输入端、光电混合接口、北斗导航信号输入端，机房侧设备(4)的机箱(6)侧面对外设置与机房侧设备(4)各端口对应的直流/交流电源输入端、光电混合接口、北斗导航信号输出端。
本发明未详述部分为现有技术。

Claims (10)

1.一种适用于北斗卫星导航信号的拉远系统，其特征是：包括第一连接器(1)、天线侧设备(2)、光纤(3)、机房侧设备(4)、第二连接器(5)；所述天线侧设备(2)输入端通过第一连接器(1)和射频电缆与接收北斗卫星导航信号的天线相连，天线侧设备(2)输出端通过光纤(3)与机房侧设备(4)输入端相连，机房侧设备(4)输出端通过第二连接器(5)和射频电缆与通信基站相连；
所述天线侧设备(2)包括依次连接的天线侧保护单元(2-1)、馈电单元(2-2)、第一宽带低噪声放大器(2-3)、宽带射频激光器(2-4)；天线侧保护单元(2-1)的输入端与第一连接器(1)相连，宽带射频激光器(2-4)的输出端与光纤(3)相连；
所述机房侧设备(4)包括依次连接的宽带射频光探测器(4-1)、第二宽带低噪声放大器(4-2)、机房侧保护单元(4-3)；所述宽带射频光探测器(4-1)的输入端与光纤(3)相连，机房侧保护单元(4-3)的输出端与第二连接器(5)相连。
2.如权利要求1所述的一种适用于北斗卫星导航信号的拉远系统，其特征是：所述天线侧保护单元(2-1)包括压敏电阻R1、R2，功率电感L1、L2、L3、隔直电容C1、气体放电管G1和TVS管D1；所述压敏电阻R1一端与第一连接器(1)相连，另一端通过隔直电容C1与压敏电阻R2相连，功率电感L1、L2、L3依次串联后与隔直电容C1并联，功率电感L1与L2间的节点通过气体放电管G1接地GND，功率电感L2与L3间的节点通过TVS管D1接地GND；
所述机房侧保护单元(4-3)包括压敏电阻R3、R4，功率电感L5、L6、L7、隔直电容C3、气体放电管G2和TVS管D3；所述压敏电阻R3一端与第二宽带低噪声放大器(4-2)输出端相连，另一端通过隔直电容C3、压敏R4与第二连接器(5)相连，功率电感L5、L6、L7依次串联后与隔直电容C3并联，功率电感L5与L6间的节点通过TVS管D3接地GND，功率电感L6与L7间的节点通过气体放电管G2接地GND。
3.如权利要求2所述的一种适用于北斗卫星导航信号的拉远系统，其特征是：所述馈电单元(2-2)包括电容C2、电感L4和TVS管D2；电容C2一端与天线侧保护单元(2-1)中的电阻R2相连，另一端与第一宽带低噪声放大器(2-3)的输入端相连，电容C2与电阻R2之间的节点与DC供电电源相连，电容C2与第一宽带低噪声放大器(2-3)之间的节点通过TVS管D2接地GND。
4.如权利要求3所述的一种适用于北斗卫星导航信号的拉远系统，其特征是：所述宽带射频激光器(2-4)通过强度调制的方式进行电光转换，调制波长为1310mm。
5.如权利要求1所述的一种适用于北斗卫星导航信号的拉远系统，其特征是：所述光纤(3)为单模光纤。
6.如权利要求5所述的一种适用于北斗卫星导航信号的拉远系统，其特征是：所述天线侧设备(2)和机房侧设备(4)均对外设置单模光接口。
7.如权利要求1所述的一种适用于北斗卫星导航信号的拉远系统，其特征是：所述天线侧设备(2)和机房侧设备(4)均采用交流和直流双供电方式。
8.如权利要求7所述的一种适用于北斗卫星导航信号的拉远系统，其特征是：所述天线侧设备(2)的输出端和机房侧设备(4)的输入端均对外设有光电混合缆接口，光电混合缆接口采用IP67形式设计。
9.如权利要求8所述的一种适用于北斗卫星导航信号的拉远系统，其特征是：所述光电混合缆接口采用PG头。
10.如权利要求1所述的一种适用于北斗卫星导航信号的拉远系统，其特征是：所述天线侧设备(2)和机房侧设备(4)均设置机箱(6)，机箱(6)外部进行喷漆处理；机箱(6)外部设置接地端子(6-1)，内部设置倒三角接地区域(6-2)，接地端子(6-1)贯穿机箱(6)箱壳与倒三角接地区域(6-2)固定连接，倒三角接地区域(6-2)与机箱(6)内部焊接，接地端子(6-1)上设置接地螺母(6-3)；所述天线侧设备(2)的机箱(6)侧面对外设置与天线侧设备(2)各端口对应的直流/交流电源输入端、光电混合接口、北斗导航信号输入端，机房侧设备(4)的机箱(6)侧面对外设置与机房侧设备(4)各端口对应的直流/交流电源输入端、光电混合接口、北斗导航信号输出端。
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