CN111884724B - 应用于下行通信链路中的光电射频馈线组件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种应用于下行通信链路中的光电射频馈线组件，由前端组件、后端组件和光电馈缆组成。前端组件包括前端屏蔽盒，以及设置在该前端屏蔽盒内的前端光电射频处理单元、前端管式波分复用器和前端电源单元。后端组件包括包括后端屏蔽盒，以及设置在该后端屏蔽盒内的后端管式波分复用器、后端光电射频处理单元和后端电源单元。本发明设计了一种小型化的即插即用组件配合光电混合射频缆/光缆实现射频馈线的光纤化替代的光电射频馈线组件。
Description
技术领域
本发明涉及射频光通信技术领域，具体涉及一种应用于下行通信链路中的光电射频馈线组件。
背景技术
在卫星地面站的卫星信号下行通信链路中，射频馈线通常布放于天线端的低噪声下变频器(LNB)与塔基端的时钟及供电单元之间，完成参考时钟(10MHz)的传输、中频(L/S频段)的传输、或者LNB馈电(13V/18V含22KHz控制信号)的馈送，如图1。根据现场实地需要，射频馈线布放长度在几米到几十米不等，为了保证高频信号在射频馈线中的低损耗，通常选用低插损的大直径射频馈线，并且布放距离越远使用射频馈线直径越大，相应的馈线重量和施工难度也显著提升。
随着光传输技术的发展，基于光纤的低损耗、轻量化、抗干扰能力强等特性，光进铜退已是必然趋势，军事和民用射频信号通信中通常使用射频光传输设备进行信号拉远传输，比如短波/超短波天线、移动基站、卫星地面站等应用中需要远距离传输的天线信号、雷达信号、中频信号、时频信号这些信号都可以使用射频光传输设备进行远距离传输。但射频馈线作为一种信号与能量的复合承载体，承载了参考时钟、中频、控制、馈电这四种信号及能量形式，并且要求室外布放，对体积尺寸、可靠性、环境适应性都有极高要求；而传统的射频光传输设备由于其体积大、布放不灵活、使用不方便、馈电传输能力缺失等诸多缺陷阻碍了射频馈线的光纤化。
发明内容
本发明所要解决的是传统的射频光传输设备由于其体积大、布放不灵活、使用不方便、馈电传输能力缺失等诸多缺陷，阻碍了射频馈线的光纤化的问题，提供一种应用于下行通信链路中的光电射频馈线组件。
为解决上述问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
应用于下行通信链路中的光电射频馈线组件，主要由前端组件、后端组件和光电馈缆组成。前端组件包括前端屏蔽盒，以及设置在该前端屏蔽盒内的前端射频光电处理单元、前端管式波分复用器和前端电源单元；前端屏蔽盒上设置有前端混合射频接口、前端光电接口和前端外部电源输入接口；前端射频光电处理单元的混合射频端口与前端屏蔽盒上的前端混合射频接口相连；前端射频光电处理单元的中频光输出端和时钟光输入端分别连接前端管式波分复用器的中频光输入端和时钟光输出端；前端管式波分复用器的合并光端口与前端屏蔽盒上的前端光电接口连接；前端电源单元的外部电源输入端与前端屏蔽盒上的前端外部电源输入接口连接，前端电源单元的馈线馈电输入端与前端屏蔽盒上的前端光电接口连接；前端电源单元的有源供电输出端与前端射频光电处理单元的有源供电输入端连接，前端电源单元的馈电供电输出端连接前端射频光电处理单元的馈电供电输入端。后端组件包括包括后端屏蔽盒，以及设置在该后端屏蔽盒内的后端管式波分复用器、后端射频光电处理单元和后端电源单元；后端屏蔽盒上设置有后端光电接口、后端混合射频接口和后端外部电源输入接口；后端管式波分复用器的合并光端口与后端屏蔽盒上的后端光电接口连接；后端管式波分复用器的中频光输出端和时钟光输入端分别连接后端射频光电处理单元的中频光输入端和时钟光输出端；后端射频光电处理单元的混合射频端口与后端屏蔽盒上的后端混合射频接口连接；后端电源单元的外部电源输入端与后端屏蔽盒上的后端外部电源输入接口连接，后端电源单元的馈电供电输入端连接后端射频光电处理单元的馈电供电输出端，后端电源单元的有源供电输出端连接后端射频光电处理单元的有源供电输入端，后端电源单元的馈线馈电输出端与后端屏蔽盒上的后端光电接口连接。前端屏蔽盒上的前端光电接口与后端屏蔽盒上的后端光电接口之间通过光电馈缆相连。
上述方案中，前端射频光电处理单元包括前端偏置器、前端功分器、前端高通滤波器、前端中频低噪声放大器、前端中频同轴激光器、前端中频光控电路、前端时钟同轴探测器、前端时钟AGC放大器和前端低通滤波器。前端偏置器的混合射频端口形成前端射频光电处理单元的混合射频端口，前端偏置器的射频端口连接前端功分器的合路端；前端功分器的中频输出端经由前端高通滤波器连接前端中频低噪声放大器的输入端，前端中频低噪声放大器的输出端连接前端中频同轴激光器的输入端，前端中频同轴激光器的输出端形成前端射频光电处理单元的中频光输出端；前端中频光控电路的输出端连接前端中频同轴激光器的控制端；前端时钟同轴探测器的输入端形成前端射频光电处理单元的时钟光输入端，前端时钟同轴探测器的输出端经由前端时钟AGC放大器连接前端低通滤波器的输入端，前端低通滤波器的输出端连接前端功分器的时钟输入端；前端偏置器的馈电供电端形成前端射频光电处理单元的馈电供电输入端，前端中频低噪声放大器、前端中频同轴激光器、前端中频光控电路、前端时钟同轴探测器和前端时钟AGC放大器的电源端形成前端射频光电处理单元的有源供电输入端。
上述方案中，后端射频光电处理单元包括后端偏置器、后端功分器、后端低通滤波器、后端时钟低噪声放大器、后端时钟同轴激光器、后端时钟光控电路、后端中频同轴探测器、后端中频低噪声放大器和后端高通滤波器。后端偏置器的混合射频端口形成后端射频光电处理单元的混合射频端口，后端偏置器的射频端口连接后端功分器的合路端；后端功分器的时钟输出端经由后端低通滤波器连接后端时钟低噪声放大器的输入端，后端时钟低噪声放大器的输出端连接后端时钟同轴激光器的输入端，后端时钟同轴激光器的输出端形成后端射频光电处理单元的时钟光输出端；后端时钟光控电路的输出端连接后端时钟同轴激光器的控制端；后端中频同轴探测器的输入端形成后端射频光电处理单元的中频光输入端，后端中频同轴探测器的输出端经由后端中频低噪声放大器连接后端高通滤波器的输入端，后端高通滤波器的输出端连接后端功分器的中频输入端；后端偏置器的馈电供电端形成后端射频光电处理单元的馈电供电输出端，后端时钟低噪声放大器、后端时钟同轴激光器、后端时钟光控电路、后端中频同轴探测器和后端中频低噪声放大器的电源端形成后端射频光电处理单元的有源供电输入端。
上述方案中，前端电源单元包括前端电源切换电路、前端直流滤波器和前端DC/DC电源模块。前端电源切换电路的一个输入端形成前端电源单元的外部电源输入端，前端电源切换电路的另一个输入端形成前端电源单元的馈线馈电输入端；前端电源切换电路的输出端分为2路，一路形成前端电源单元的馈电供电输出端，另一路直接经由前端直流滤波器连接前端DC/DC电源模块的输入端，前端DC/DC电源模块的输出端形成前端电源单元的有源供电输出端。
上述方案中，后端电源单元包括后端电源切换电路、后端直流滤波器和后端DC/DC电源模块。后端电源切换电路的一个输入端形成后端电源单元的外部电源输入端，后端电源切换电路的另一个输入端形成后端电源单元的馈电供电输入端；后端电源切换电路的输出端分为2路，一路形成后端电源单元的馈电供电输出端，另一路直接经由后端直流滤波器连接后端DC/DC电源模块的输入端，后端DC/DC电源模块的输出端形成后端电源单元的有源供电输出端。
上述方案中，前端屏蔽盒和后端屏蔽盒均为双层腔体屏蔽盒。前端射频光电处理单元位于前端屏蔽盒的上层，前端管式波分复用器和前端电源单元位于前端屏蔽盒的下层。后端射频光电处理单元位于后端屏蔽盒的上层，后端管式波分复用器和后端电源单元位于后端屏蔽盒的下层。
上述方案中，前端混合射频接口和后端混合射频接口均为N-J型连接器；前端光电接口和后端光电接口均为光电航天插座；前端外部电源输入接口和后端外部电源输入接口均为SMA-K型或F-K型连接器。
最为改进，后端组件还增设有后端光分路器；该后端光分路器的输入端连接后端管式波分复用器的中频光输出端，后端光分路器的一路输出端连接后端射频光电处理单元的中频光输入端，后端光分路器的另一路输出端与后端屏蔽盒上增设的远传光接口连接。
上述方案中，后端光分路器位于后端屏蔽盒的下层。
上述方案中，后端屏蔽盒上的远传光接口为FC连接器。
与现有技术相比，本发明具有如下特点：
1、可实现原位替代：在不增加或少增加配置、不改变原系统方案的基础上，承袭原射频馈线接口，可对天线的射频馈线进行原位替代。
2、可实现快速布放：体积小、重量轻，将原粗、重、硬的射频馈线升级为细、轻、软的光电混合射频缆或单芯光缆，极大的提高了布放效率、降低了施工难度。
3、可实现馈线防雷：在天线端组件使用外接馈电的基础上，可以实现天线端和塔基端的电隔离，有效杜绝了长射频馈线感应雷电对电子设备的损害。
4、可实现中频及时钟光端机替代：集成了中频及时钟信号的远距离光传输功能，当使用外接电源时，可将时钟设备与中频收发设备拉远放置于中心基房，以实现各天线参考时钟的同步，直接替代了原放置于塔基的时钟及中频光端机。
5、可实现快速维修：使用有源、无源部分分离式设计，依靠航天光电连接器连接，单个部件损坏只需更换相应的组件部分便可完成维修，不需要对整条馈线组件进行更换。
附图说明
图1为下行通信链路中的射频馈线应用示意图。
图2为一种应用于下行通信链路中的光电射频馈线组件的内部结构示意图。
图3为一种应用于下行通信链路中的光电射频馈线组件的内部原理示意图。
图4为另一种应用于下行通信链路中的光电射频馈线组件的内部结构示意图。
图5为另一种应用于下行通信链路中的光电射频馈线组件的内部原理示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。需要说明的是，实例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“中”、“左”“右”、“前”、“后”等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向仅是用来说明并非用来限制本发明的保护范围。
实施例1：
一种应用于下行通信链路中的光电射频馈线组件，主要由前端组件、后端组件和光电馈缆组成。由于LNB设备馈电有两种供给方式：一种由塔基光电馈缆输送、另一种由外接电源接口通过本光电射频馈线组件送至LNB设备，因此应用于下行通信链路中的光电射频馈线组件主要完成天线端到塔基端的L频段中频信号(实际覆盖500MHz～2.5GHz)和10MHz参考时钟的传输，以及天线端LNB馈电(13V/18V含22KHz控制信号)的供给。
参见图2，所述前端组件包括前端屏蔽盒，以及设置在该前端屏蔽盒内的前端光电射频处理单元、前端管式波分复用器和前端电源单元；前端屏蔽盒上设置有前端混合射频接口、前端光电接口和前端外部电源输入接口；前端光电射频处理单元的混合射频端口与前端屏蔽盒上的前端混合射频接口相连；前端光电射频处理单元的中频光输出端和时钟光输入端分别连接前端管式波分复用器的中频光输入端和时钟光输出端；前端管式波分复用器的合并光端口与前端屏蔽盒上的前端光电接口连接；前端电源单元的外部电源输入端与前端屏蔽盒上的前端外部电源输入接口连接，前端电源单元的馈线馈电输入端与前端屏蔽盒上的前端光电接口连接；前端电源单元的有源供电输出端与前端光电射频处理单元的有源供电输入端连接，前端电源单元的馈电供电输出端连接前端光电射频处理单元的馈电供电输入端；所述后端组件包括包括后端屏蔽盒，以及设置在该后端屏蔽盒内的后端管式波分复用器、后端光电射频处理单元和后端电源单元；后端屏蔽盒上设置有后端光电接口、后端混合射频接口和后端外部电源输入接口；后端管式波分复用器的合并光端口与后端屏蔽盒上的后端光电接口连接；后端管式波分复用器的中频光输出端和时钟光输入端分别连接后端光电射频处理单元的中频光输入端和时钟光输出端；后端光电射频处理单元的混合射频端口与后端屏蔽盒上的后端混合射频接口连接；后端电源单元的外部电源输入端与后端屏蔽盒上的后端外部电源输入接口连接，后端电源单元的馈电供电输入端连接后端光电射频处理单元的馈电供电输出端，后端电源单元的有源供电输出端连接后端光电射频处理单元的有源供电输入端，后端电源单元的馈线馈电输出端与后端屏蔽盒上的后端光电接口连接；上述前端屏蔽盒上的前端光电接口与上述后端屏蔽盒上的后端光电接口之间通过光电馈缆相连。
上述前端屏蔽盒和后端屏蔽盒均为双层腔体屏蔽盒，其内部采用双层分隔式设计，其中光电射频处理单元位于双层腔体屏蔽盒的其中上层，管式波分复用器和电源单元位于双层腔体屏蔽盒的下层，上下腔体在调试完毕后均使用平行缝焊工艺进行盖板封盖。前端屏蔽盒和后端屏蔽盒上的所有对外接口均使用防水设计。前端混合射频接口和后端混合射频接口均为N-J型连接器；前端光电接口和后端光电接口均为光电航天插座；前端外部电源输入接口和后端外部电源输入接口均为SMA-K型或F-K型连接器。
上述前端组件的内部结构包括前端光电射频处理单元、前端管式波分复用器和前端电源单元，如图3所示。
所述前端射频光电处理单元包括前端偏置器、前端功分器、前端高通滤波器、前端中频低噪声放大器、前端中频同轴激光器、前端中频光控电路、前端时钟同轴探测器、前端时钟AGC放大器和前端低通滤波器；前端偏置器的混合射频端口形成前端射频光电处理单元的混合射频端口，前端偏置器的射频端口连接前端功分器的合路端；前端功分器的中频输出端经由前端高通滤波器连接前端中频低噪声放大器的输入端，前端中频低噪声放大器的输出端连接前端中频同轴激光器的输入端，前端中频同轴激光器的输出端形成前端射频光电处理单元的中频光输出端；前端中频光控电路的输出端连接前端中频同轴激光器的控制端；前端时钟同轴探测器的输入端形成前端射频光电处理单元的时钟光输入端，前端时钟同轴探测器的输出端经由前端时钟AGC放大器连接前端低通滤波器的输入端，前端低通滤波器的输出端连接前端功分器的时钟输入端；前端偏置器的馈电供电端形成前端射频光电处理单元的馈电供电输入端，前端中频低噪声放大器、前端中频同轴激光器、前端中频光控电路、前端时钟同轴探测器和前端时钟AGC放大器的电源端形成前端射频光电处理单元的有源供电输入端。前端光电射频处理单元完成下行中频信号的滤波、放大、电光处理，完成下行10MHz参考时钟信号的光电、放大、滤波处理，以及中频、时钟、馈电三种信号及能量的合路。
所述前端电源单元包括前端电源切换电路、前端直流滤波器和前端DC/DC电源模块；前端电源切换电路的一个输入端形成前端电源单元的外部电源输入端，前端电源切换电路的另一个输入端形成前端电源单元的馈线馈电输入端；前端电源切换电路的输出端分为2路，一路形成前端电源单元的馈电供电输出端，另一路直接经由前端直流滤波器连接前端DC/DC电源模块的输入端，前端DC/DC电源模块的输出端形成前端电源单元的有源供电输出端。前端电源单元不但可以为当前组件供电，而且还可以经由混合射频接口给LNB设备供电；电源单元有两种输入方式：其一通过光电馈缆输入，其二可以由外部电源输入接口输入，电源切换电路优先选择外部电源输入作为实际输入，当没有外部电源输入时选择馈线馈电作为实际输入，切换核心部件为继电器，不影响22KHz控制信号的传输。电源切换电路输出电源后分为两路，一路连接前端光电射频处理单元的偏置器给LNB供电，另一路送至直流滤波器滤除22KHz控制信号及其它电源干扰杂波，滤波后的直流电输入DC/DC电源模块，DC/DC电源模块可以将输入范围在8V～25V以内的直流电源转为+5V、-5V两组直流电输出给下行前端光电射频处理单元，+5V最大负载为200mA，-5V最大负载为100mA，转换效率按70％计算，该组件最大功耗不超过3W。
所述前端管式波分复用器包含1550nm、1310nm两个通道，通道窗口为λ±10nm(λ为中心波长)，隔离度大于30dB，通道窗口足够宽可以覆盖同轴激光器在高低温工作时(-50℃～+75℃)波长漂移范围(λ-7.5nm～λ+5nm)。
中频信号通过N-J型混合射频接口输入前端组件，进入前端偏置器。前端偏置器主要是完成中频/时钟等模拟信号和馈电供电的合路，并隔离高频模拟信号进入供电端、隔离直流电进入射频信号处理部分。本例使用的前端偏置器芯片射频通带覆盖10MHz～3GHz，最大插损小于1dB，最大通过电流大于600mA。中频信号经过前端偏置器后输入前端功分器。由于尺寸限制，本例选用的前端功分器芯片只能覆盖5MHz～2.5GHz，最大插损小于5dB。由于前端功分器是宽带器件，中频频带和参考时钟的隔离度小于20dB，隔离度不够，中频信号经过前端功分器后输入前端高通滤波器。前端高通滤波器的作用是增加与参考时钟的隔离度，本例选用的前端高通滤波器为LTCC类型的LC滤波器芯片，500MHz～2.5GHz插损小于1dB，10MHz频点处的抑制比大于60dBc。经过滤波后利用前端中频低噪声放大器进行信号放大，本例的前端中频低噪声放大器由2级放大器芯片级联而成，在500MHz～3GHz频段范围内增益大于28dB，噪声系数小于3dB，输出1dB压缩点大于20dBm。前端中频低噪声放大器输出的信号进入前端中频同轴激光器，本例选用的前端中频同轴激光器工作频带覆盖5MHz～3.5GHz，工作波长为1550nm。通过前端中频光控电路控制前端中频同轴激光器，使其出纤功率大于7dBm，然后注入前端管式波分复用器。前端中频光控电路由单片集成电路实现。本例所设计的前端组件，其中频链路的输入1dB压缩点约为-3dBm，可与常规LNB输出功率(≤-10dBm)匹配。
10MHz参考时钟1310nm光信号由前端管式波分复用器分离后注入前端时钟同轴探测器，本例选用的前端时钟同轴探测器工作频带覆盖5MHz～3.5GHz。前端时钟同轴探测器进行光/电变换后，将恢复出来的射频信号输出给前端时钟AGC放大器，该前端时钟AGC放大器最大增益大于35dB，自动增益调节动态大于30dB，将AGC放大器的稳幅输出值设置为10dBm，使用AGC放大器可以保证在不同传输距离时，前端组件输出的时钟功率不会因为光路插损变化而导致时钟输出功率波动。前端时钟AGC放大器的后级为前端低通滤波器，其主要作用是增强与中频通道的隔离度，其10MHz频点插损小于1dB，500MHz～2.5GHz抑制比大于50dBc。滤波后的时钟信号经前端功分器、前端偏置器，最后由混合射频接口输出。本例所设计的前端组件，其时钟的输出功率可达4dBm～6dBm，满足LNB设备的参考时钟的输入功率要求。
上述后端组件的内部结构包括后端光电射频处理单元、后端管式波分复用器和后端电源单元，如图3所示。
所述后端射频光电处理单元包括后端偏置器、后端功分器、后端低通滤波器、后端时钟低噪声放大器、后端时钟同轴激光器、后端时钟光控电路、后端中频同轴探测器、后端中频低噪声放大器和后端高通滤波器；后端偏置器的混合射频端口形成后端射频光电处理单元的混合射频端口，后端偏置器的射频端口连接后端功分器的合路端；后端功分器的时钟输出端经由后端低通滤波器连接后端时钟低噪声放大器的输入端，后端时钟低噪声放大器的输出端连接后端时钟同轴激光器的输入端，后端时钟同轴激光器的输出端形成后端射频光电处理单元的时钟光输出端；后端时钟光控电路的输出端连接后端时钟同轴激光器的控制端；后端中频同轴探测器的输入端形成后端射频光电处理单元的中频光输入端，后端中频同轴探测器的输出端经由后端中频低噪声放大器连接后端高通滤波器的输入端，后端高通滤波器的输出端连接后端功分器的中频输入端；后端偏置器的馈电供电端形成后端射频光电处理单元的馈电供电输出端，后端时钟低噪声放大器、后端时钟同轴激光器、后端时钟光控电路、后端中频同轴探测器和后端中频低噪声放大器的电源端形成后端射频光电处理单元的有源供电输入端。后端光电射频处理单元完成下行中频信号的光电、放大、滤波处理，完成下行10MHz参考时钟信号的滤波、放大、光电处理，以及中频、时钟、馈电三种信号及能量的分离。
所述后端电源单元包括后端电源切换电路、后端直流滤波器和后端DC/DC电源模块；后端电源切换电路的一个输入端形成后端电源单元的外部电源输入端，后端电源切换电路的另一个输入端形成后端电源单元的馈电供电输入端；后端电源切换电路的输出端分为2路，一路形成后端电源单元的馈电供电输出端，另一路直接经由后端直流滤波器连接后端DC/DC电源模块的输入端，后端DC/DC电源模块的输出端形成后端电源单元的有源供电输出端。电源单元有两种输入方式：其一通过N-J型混合射频接口输入，其二可以由外部电源输入接口输入，电源切换电路优先选择外部电源输入作为实际输入，当没有外部电源输入时选择馈线馈电作为实际输入，切换核心部件为继电器，不影响22KHz控制信号的传输。电源切换电路输出电源后分为两路，一路连接光电馈缆给前端组件供电，另一路送至直流滤波器滤除22KHz控制信号及其它电源干扰杂波，滤波后的直流电输入DC/DC电源模块，DC/DC电源模块可以将输入范围在8V～25V以内的直流电源转为+5V、-5V两组直流电输出给前端光电射频处理单元，+5V最大负载为200mA，-5V最大负载为100mA，转换效率按70％计算，该组件最大功耗不超过3W。
所述后端管式波分复用器包含1550nm、1310nm两个通道，通道窗口为λ±10nm(λ为中心波长)，隔离度大于30dB，通道窗口足够宽可以覆盖同轴激光器在高低温工作时(-50℃～+75℃)波长漂移范围(λ-7.5nm～λ+5nm)。
1550nm中频光信号由管式波分复用器分离后注入同轴探测器，选用同轴探测器工作频带覆盖5MHz～3.5GHz，同轴探测器进行光/电变换后，将恢复出来的射频信号输出给中频低噪声放大器，本例选用中频低噪声放大器500MHz～3GHz频段范围内增益大于15dB,噪声系数小于3dB，输出1dB压缩点大于18dBm。低噪声放大器的后级为高通滤波器，其主要作用是增强与参考时钟通道的隔离度，本例使用的高通滤波器在500MHz～2.5GHz插损小于1dB,10MHz频点处的抑制比大于60dBc。滤波后的中频信号经功分器、偏置器，最后由混合射频接口输出。按以上方案进行设计配合下行光电馈缆前端中频传输链路在10km以内的传输距离内增益大于0dB。
10MHz参考时钟信号通过N-J型混合射频接口输入组件，进入偏置器，偏置器主要是完成中频/时钟等模拟信号和馈电供电的提取，并隔离高频模拟信号进入供电端、隔离直流电进入射频信号处理部分，本例使用的偏置器芯片射频通带覆盖10MHz～3GHz，最大插损小于1dB，最大通过电流大于600mA。参考时钟信号经过偏置器后输入功分器，由于尺寸限制，本例选用的功分器芯片只能覆盖5MHz～2.5GHz，10MHz插损小于5dB。由于功分器是宽带器件，中频频带和参考时钟的隔离度小于20dB，隔离度不够，参考时钟信号经过功分器后输入低通滤波器，低通滤波器的作用是增加与中频信号的隔离度，本例选用的低通滤波器为LTCC类型的LC滤波器芯片，其10MHz频点插损小于1dB，500MHz～2.5GHz抑制比大于50dBc。经过滤波后进过时钟低噪声放大器进行信号放大，本例选用时钟低噪声放大器1MHz～100MHz频段范围内增益大于15dB,噪声系数小于3dB，输出1dB压缩点大于18dBm。时钟低噪声放大器输出的信号进入同轴激光器，本例选用的同轴激光器工作频带覆盖5MHz～3.5GHz，工作波长为1310nm，通过光控电路控制激光器出纤功率大于7dBm，然后注入管式波分复用器，激光器光控电路由单片集成电路实现。按以上方案进行设计后时钟链路的输入1dB压缩点约为+8dBm，可与常规时钟输出功率(+3dBm～+7dBm)匹配。
本发明设计了一种小型化的即插即用组件配合光电混合射频缆/光缆实现射频馈线的光纤化替代的光电射频馈线组件。由于前端组件与后端组件均使用小型化设计，前端组件可以直接拧在天线端的LNB设备的射频接口，后端组件可以直接拧在时钟及供电单元的时钟接口和馈电接口。后端屏蔽盒上的后端光电接口与前端屏蔽盒上的前端光电接口之间通过光电馈缆相连。
当LNB的馈电由外接电源接口通过下行光电馈缆前端输送或射频馈线传输距离小于100米时，此时光电馈缆的内部为1芯光纤和2芯电源，外部包层具抗拉扯性能，适合室外布放。当LNB的馈电由塔基光电馈缆输送或射频馈线传输距离大于100米时，中间可直按使用光缆作为中间光电馈缆，此时光电馈缆的内部为1芯光纤，外部包层具抗拉扯性能，适合室外布放。由于前端组件和后端组件的供电均从外接电源接口供电，这样可以在不影响技术参数的基础上使光电馈缆的传输距离延长至10km以上，并且直接实现原位替代，可以极其便捷的实现天线端设备和塔基端设备的异地布局。
实施例2：
实施例2的另一种应用于下行通信链路中的光电射频馈线组件与实施例1的一种应用于下行通信链路中的光电射频馈线组件的结构大体相同，其不同之处是后端组件，即实施例2的后端组件在实施例1的后端组件的基础上，增设了一个后端光分路器；实施例2的后端屏蔽盒在实施例1的后端屏蔽盒的基础上，增设有远传光接口。参见图4和5。此时，后端光电射频处理单元位于双层腔体屏蔽盒的上层，后端管式波分复用器、后端电源单元和后端分路器位于双层腔体屏蔽盒的下层。增设的后端光分路器的输入端连接后端管式波分复用器的中频光输出端，后端光分路器的一路输出端连接后端射频光电处理单元的中频光输入端，后端光分路器的另一路输出端与后端屏蔽盒上增设的远传光接口连接。其中远传光接口为FC连接器。后端光分路器为一分二光均分分路器，它的作用是当下行光电馈缆前后端需要布放于天线和塔基时，分出一路中频光作为中频信号的拉远传输，可以在一定程度上取代光端机。
需要说明的是，尽管以上本发明所述的实施例是说明性的，但这并非是对本发明的限制，因此本发明并不局限于上述具体实施方式中。在不脱离本发明原理的情况下，凡是本领域技术人员在本发明的启示下获得的其它实施方式，均视为在本发明的保护之内。
Claims (6)
1.应用于下行通信链路中的光电射频馈线组件，其特征是，主要由前端组件、后端组件和光电馈缆组成；
前端组件包括前端屏蔽盒，以及设置在该前端屏蔽盒内的前端光电射频处理单元、前端管式波分复用器和前端电源单元；前端屏蔽盒上设置有前端混合射频接口、前端光电接口和前端外部电源输入接口；前端光电射频处理单元的混合射频端口与前端屏蔽盒上的前端混合射频接口相连；前端光电射频处理单元的中频光输出端和时钟光输入端分别连接前端管式波分复用器的中频光输入端和时钟光输出端；前端管式波分复用器的合并光端口与前端屏蔽盒上的前端光电接口连接；前端电源单元的外部电源输入端与前端屏蔽盒上的前端外部电源输入接口连接，前端电源单元的馈线馈电输入端与前端屏蔽盒上的前端光电接口连接；前端电源单元的有源供电输出端与前端光电射频处理单元的有源供电输入端连接，前端电源单元的馈电供电输出端连接前端光电射频处理单元的馈电供电输入端；
前端电源单元包括前端电源切换电路、前端直流滤波器和前端DC/DC电源模块；前端电源切换电路的一个输入端形成前端电源单元的外部电源输入端，前端电源切换电路的另一个输入端形成前端电源单元的馈线馈电输入端；前端电源切换电路的输出端分为2路，一路形成前端电源单元的馈电供电输出端，另一路直接经由前端直流滤波器连接前端DC/DC电源模块的输入端，前端DC/DC电源模块的输出端形成前端电源单元的有源供电输出端；
前端光电射频处理单元包括前端偏置器、前端功分器、前端高通滤波器、前端中频低噪声放大器、前端中频同轴激光器、前端中频光控电路、前端时钟同轴探测器、前端时钟AGC放大器和前端低通滤波器；前端偏置器的混合射频端口形成前端光电射频处理单元的混合射频端口，前端偏置器的射频端口连接前端功分器的合路端；前端功分器的中频输出端经由前端高通滤波器连接前端中频低噪声放大器的输入端，前端中频低噪声放大器的输出端连接前端中频同轴激光器的输入端，前端中频同轴激光器的输出端形成前端光电射频处理单元的中频光输出端；前端中频光控电路的输出端连接前端中频同轴激光器的控制端；前端时钟同轴探测器的输入端形成前端光电射频处理单元的时钟光输入端，前端时钟同轴探测器的输出端经由前端时钟AGC放大器连接前端低通滤波器的输入端，前端低通滤波器的输出端连接前端功分器的时钟输入端；前端偏置器的馈电供电端形成前端光电射频处理单元的馈电供电输入端，前端中频低噪声放大器、前端中频同轴激光器、前端中频光控电路、前端时钟同轴探测器和前端时钟AGC放大器的电源端形成前端光电射频处理单元的有源供电输入端；
后端组件包括后端屏蔽盒，以及设置在该后端屏蔽盒内的后端管式波分复用器、后端光电射频处理单元和后端电源单元；后端屏蔽盒上设置有后端光电接口、后端混合射频接口和后端外部电源输入接口；后端管式波分复用器的合并光端口与后端屏蔽盒上的后端光电接口连接；后端管式波分复用器的中频光输出端和时钟光输入端分别连接后端光电射频处理单元的中频光输入端和时钟光输出端；后端光电射频处理单元的混合射频端口与后端屏蔽盒上的后端混合射频接口连接；后端电源单元的外部电源输入端与后端屏蔽盒上的后端外部电源输入接口连接，后端电源单元的馈电供电输入端连接后端光电射频处理单元的馈电供电输出端，后端电源单元的有源供电输出端连接后端光电射频处理单元的有源供电输入端，后端电源单元的馈线馈电输出端与后端屏蔽盒上的后端光电接口连接；
后端电源单元包括后端电源切换电路、后端直流滤波器和后端DC/DC电源模块；后端电源切换电路的一个输入端形成后端电源单元的外部电源输入端，后端电源切换电路的另一个输入端形成后端电源单元的馈电供电输入端；后端电源切换电路的输出端分为2路，一路形成后端电源单元的馈电供电输出端，另一路直接经由后端直流滤波器连接后端DC/DC电源模块的输入端，后端DC/DC电源模块的输出端形成后端电源单元的有源供电输出端；
后端光电射频处理单元包括后端偏置器、后端功分器、后端低通滤波器、后端时钟低噪声放大器、后端时钟同轴激光器、后端时钟光控电路、后端中频同轴探测器、后端中频低噪声放大器和后端高通滤波器；后端偏置器的混合射频端口形成后端光电射频处理单元的混合射频端口，后端偏置器的射频端口连接后端功分器的合路端；后端功分器的时钟输出端经由后端低通滤波器连接后端时钟低噪声放大器的输入端，后端时钟低噪声放大器的输出端连接后端时钟同轴激光器的输入端，后端时钟同轴激光器的输出端形成后端光电射频处理单元的时钟光输出端；后端时钟光控电路的输出端连接后端时钟同轴激光器的控制端；后端中频同轴探测器的输入端形成后端光电射频处理单元的中频光输入端，后端中频同轴探测器的输出端经由后端中频低噪声放大器连接后端高通滤波器的输入端，后端高通滤波器的输出端连接后端功分器的中频输入端；后端偏置器的馈电供电端形成后端光电射频处理单元的馈电供电输出端，后端时钟低噪声放大器、后端时钟同轴激光器、后端时钟光控电路、后端中频同轴探测器和后端中频低噪声放大器的电源端形成后端光电射频处理单元的有源供电输入端；
前端屏蔽盒上的前端光电接口与后端屏蔽盒上的后端光电接口之间通过光电馈缆相连。
2.根据权利要求1所述的应用于下行通信链路中的光电射频馈线组件，其特征是，前端屏蔽盒和后端屏蔽盒均为双层腔体屏蔽盒；
前端光电射频处理单元位于前端屏蔽盒的上层，前端管式波分复用器和前端电源单元位于前端屏蔽盒的下层；
后端光电射频处理单元位于后端屏蔽盒的上层，后端管式波分复用器和后端电源单元位于后端屏蔽盒的下层。
3.根据权利要求1所述的应用于下行通信链路中的光电射频馈线组件，其特征是，前端混合射频接口和后端混合射频接口均为N-J型连接器；前端光电接口和后端光电接口均为光电航天插座；前端外部电源输入接口和后端外部电源输入接口均为SMA-K型或F-K型连接器。
4.根据权利要求1所述应用于下行通信链路中的光电射频馈线组件，其特征是，后端组件还增设有后端光分路器；该后端光分路器的输入端连接后端管式波分复用器的中频光输出端，后端光分路器的一路输出端连接后端光电射频处理单元的中频光输入端，后端光分路器的另一路输出端与后端屏蔽盒上增设的远传光接口连接。
5.根据权利要求4所述应用于下行通信链路中的光电射频馈线组件，其特征是，后端光分路器位于后端屏蔽盒的下层。
6.根据权利要求4所述应用于下行通信链路中的光电射频馈线组件，其特征是，后端屏蔽盒上的远传光接口为FC连接器。
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