CN1988412A - 高频宽带移频直放站 - Google Patents

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CN1988412A CN 200610022600 CN200610022600A CN1988412A CN 1988412 A CN1988412 A CN 1988412A CN 200610022600 CN200610022600 CN 200610022600 CN 200610022600 A CN200610022600 A CN 200610022600A CN 1988412 A CN1988412 A CN 1988412A
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彭铁雁
李立
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Abstract

本高频宽带移频直放站有组成相似的局端和远端，均包括信号调制发射和接收解调部分。直放站有GPS接收机，接收GPS卫星的通过伪随机数字信号发送的时钟信号，用此时钟信号控制温补晶振组成的振荡器，获得100MHz锁相参考源。本直放站中所有的锁相源均利用该锁相参考源制作锁相源。本直放站锁相源为介质锁相源，使用介质和单管振荡电路组成自激压控振荡器，振荡频率分频后与上述锁相参考源鉴相产生控制电压，再控制压控振荡器，组成信号锁相环。本直放站局远端均采用GPS信号制作锁相参考源，有效均衡两端的锁相频率和相位，不受两地温差等影响，两端锁相源频率误差小于2×10－9，系统相位误差≤5°介质锁相源频率可达15GHz以上，频率稳定度达1×10－9。

Description

高频宽带移频直放站
(一)技术领域
本发明涉及移动通信网络技术领域，具体为一种高频宽带移频直放站。
(二)技术背景
移动通信日益普及，其用户对网络的要求也进一步提高，迫切要求信号的无缝覆盖。由于受成本的限制，移动通信运营商不可能大规模建设基站，而基站数量的不足就会造成无线信号覆盖区域不足，导致网络质量变差，进而影响用户的发展，造成投资成本难于迅速回收。而直放站具有投资成本低，安装灵活简便，可迅速扩大无线覆盖区域的特点，在移动通信中得到广泛运用。传统方式是利用基站和直放站结合进行覆盖。
直放站已有多种类型，如同频直放站、选频直放站、光纤直放站、移频直放站等。其中同频直放站和选频直放站是最常见的直放站，设备成本低易于安装，是补充或扩大覆盖区域的最简便的方式。但要求信源信号较强且信号稳定，同时要求施主信号和业务信号有一定的隔离度，如借助建筑物和地势进行隔离。同频直放站主要应用于郊区、农村，因受到收到天线之间隔离度的限制，某此场合不能正常使用，而且也无法对周围区域全向覆盖。光纤直放站实际也是一种同频直放站，需要使用光纤作为传输媒介将基站信号接入直放站。虽然光纤直放站不存在隔离的问题，但在没有光纤的地区，光纤难以铺设的地区是无法使用的。
移频直放站由局端和远端两部分组成，局端与基站相连，远端放在需无线覆盖的地方。移频直放站还分为机内移频直放站和传输移频直放站两种。机内移频直放站要求信源信号较强且信号稳定，但对隔离度没有要求。传输移频直放站对信号源和隔离度均无要求，局端将从基站引入的信号经调制移为高频信号发射，远端接收后再经解调还原得到中频信号。反之，远端的手机信号也经移频发送到局端。传输移频直放站可替代任何一种直放站实现无线覆盖，特别在解决住宅小区、农村覆盖、山路覆盖、边远小话务区域无线覆盖上，或者是信号覆盖和安装条件受限制、信号复杂、系统隔离度难以保证的区域，传输移频直放站就更加显示其优越性。
移频直放站处理信号的关键在于保证频率的稳定度、局端和远端频率的稳准度及相位一致性。移动通信数据和宽带网络数据的无线信号对中继传输有严格的要求：频率稳定度≤5×10-8，相位误差(RMS)≤5°，系统相位噪声≤-95dBc/10KHz。为了达到上述技术条件，要求局端和远端发射的移频频率稳定，同时要求局端和远端移频处理后的信号频率保持一致。局端和远端处于两地，且发射与接收的频率不同，无法使用同一时钟源，就增加了局端和远端发射频率的误差。特别是当移频偏移较大时，对两地时钟源的稳定度就要求更高。
目前移频直放站多使用稳定度较高的恒温晶振OCXO、温补晶振TCXO或铷源等作时钟参考源。这些高稳定度的参考源成本高，而且必须定期进行频率校准，以保证长期工作的频率稳定度，不仅维护不便，维护成本也大大提高。目前移频直放站载频频率一般只有1.5GHz和1.8GHz，最高载频频率为3.5GHz，频率稳定度为±5×10-8，当载频频率进一步提高，目前的时钟参考源的稳定度将无法满足对频率稳定度的更高要求。
(三)发明内容
本发明的目的是设计一种高频宽带移频直放站，其利用GPS精准时钟源制作100MHz锁相参考源，利用介质加锁相技术制作锁相源，确保收发频率和相位稳定。
本发明设计的高频宽带移频直放站由局端和远端组成，两端组成相似，均包括信号调制发射和信号接收解调部分。
直放站局端或远端均包括中频调制，调制后的信号经带通滤波、低噪放大、混频、射频调制、带通滤波、前置放大和功率放大，所得射频信号经双工器及天线发送；还包括射频解调，解调后的信号经带通滤波、低噪放大、中频信号分离、再次进行中频解调、带通滤波，还原成中频信号。
其调制部分为：将工作频率不落在射频调制器频率带内的单路或多路发射信号分别进行中频调制，调制后的信号进行带通滤波和低噪放大，放大后的中频信号与工作频率落在射频调制器带内的发射信号进行混频，组成复合中频信号；再将复合中频信号进行射频调制，调制后的信号进行带通滤波、前置放大和功率放大，放大后的射频信号通过双工器耦合到天线，进行空间传输；
其解调部分为：通过天线接收到的微波信号由双工器进入解调通道，信号先经过低噪放大，放大后信号进行射频解调，解调后的信号进行中频带通滤波和低噪放大，放大后信号由三个不同的带通滤波器进行中频信号分离，已还原的中频信号直接输出，尚未还原好的中频信号再次进行中频解调，带通滤波，最后还原成对方原来的中频信号。
还配置有GPS接收机，接收GPS卫星的通过伪随机数字信号发送的时钟信号，用此时钟信号控制温补晶振组成的振荡器，获得100MHz锁相参考源。本直放站中所有的锁相源均利用该锁相参考源制作锁相源，以保证系统频率和相位的稳定性。
本直放站锁相源为介质锁相源，使用介质和单管振荡电路组成自激压控振荡器，振荡频率经两级分频后与上述100MHz锁相参考源鉴相产生控制电压，控制电压再控制压控振荡器，组成信号锁相环，确保频率的稳定性。
本高频宽带移频直放站的优点为：1、利用GPS信号制作100MHz高精度锁相参考源，GPS信号的基于铯原子的时钟源不易受到电磁暴、电离层和低频干扰源的影响，输出相位和幅度均非常稳定，在-35℃～+65℃下均能稳定工作，频率稳定度达1×10-14，相位噪声小于-140dBc/1KHz，可以保证精确到每年3ns以内，故本直放站由其控制高精度温补晶振组成的振荡器，获得的时钟参考源为频率稳定度、相位稳定度和相位噪声均非常优秀锁相信号参考源；2、因局端和远端均采用GPS时钟信号制作的锁相参考源，有效均衡局端和远端的锁相频率和相位，相当于局端和远端使用同一参考源，不受两地温差等因素影响，保证收发两端锁相源频率误差小于2×10-9，系统相位误差(RMS)：≤5°；3、有了精准的参考源，介质加锁相技术制作的锁相源频率可达15GHz以上，频率稳定度达1×10-9，相位噪声小于-95dBc/Hz(10KHz)，最终系统相位噪声在到-90dBc/Hz(10KHz)以下。
(四)附图说明
图1为本高频宽带移频直放站实施例1局端的电路示意框图；
图2为本高频宽带移频直放站实施例1远端的电路示意框图。
(五)具体实施方式
实施例1
本例的高频宽带移频直放站局端的电路结构，如图1所示。
调制部分：由基站侧得到的IF1为870～880MHz和IF2为954～960MHz中频信号，分别和锁相源1和锁相源2的信号一起进入混频器1和混频器2进行中频调制，调制到1800MHz，调制后的信号进行带通滤波和低噪放大，放大后的两组中频信号进入合路器组成复合中频信号；再将复合中频信号与锁相源3的信号一起送入混频器3进行射频调制，调制到10.5GHz，调制后的信号进行带通滤波、前置放大和功率放大，放大后的射频信号通过双工器耦合到天线，天线发射信号；
解调部分：通过天线接收到的直放站远端微波信号由双工器进入解调通道，信号先经过低噪放大，放大后信号与锁相源6的信号一起送入混频器6进行射频解调，解调到1800MHz，解调后的信号进行中频带通滤波和低噪放大，放大后信号进入分支器进行中频信号分离，所得两组中频信号分别经过两个不同的带通滤波器，再与锁相源4和锁相源5的信号一起分别送入混频器4和混频器5再次进行中频解调，带通滤波，最后还原成对方原来的中频信号IF3和IF4。
锁相源：GPS接收机，接收GPS卫星的通过伪随机数字信号发送的时钟信号，用此时钟信号控制由温补晶振组成的振荡器，获得100MHz锁相参考源。本例中局端设备中两个射频调制和四个中频调制所用的6个锁相源均采用该锁相参考源。锁相源使用介质和单管振荡电路组成自激压控振荡器，振荡频率经两级分频后与100MHz锁相参考源鉴相产生控制电压，控制电压再控制压控振荡器，组成信号锁相环。
本例的局端射频调制器锁相源频率为10.53GHz，中频解调器中的锁相源频率为1.8GHz。
本例的高频宽带移频直放站远端与局端距离为5公里，远端的电路结构与局端基本相同，如图2所示，接收局端发送的微波信号解调为中频信号IF1和IF2后经功率放大后通过专用天线向周围空间发射，由手机用户接收；该天线还从用户手机接收中频信号IF3和IF4调制发射送到局端。远端同样配置GPS接收机，接收GPS卫星的的时钟信号，用以控制由温补晶振组成的振荡器，获得100MHz锁相参考源。远端设备中6个锁相源均采用该锁相参考源。锁相源为介质锁相源。
本例的远端射频调制器锁相源频率为10.0GHz，中频解调器中的锁相源频率为1.8GHz。
经检测本例的直放站工作带宽为300MHz，系统频率稳准度为4×10-8，符合≤5×10-8的技术标准。
实施例2
本例中局端与远端的电路结构与上例相似，远端与局端距离为10公里，局端射频调制器锁相源频率为13.23GHz，中频解调器中的锁相源频率为1.8GHz；远端射频调制器锁相源频率为12.7GHz，中频解调器中的锁相源频率为1.8GHz。
经检测本例的直放站工作带宽为200MHz，系统频率稳准度为3×10-8，符合≤5×10-8的技术标准。

Claims (2)

1一种高频宽带移频直放站，由局端和远端组成，两端组成相似，均包括信号调制发射和信号接收解调部分；
直放站局端或远端均包括中频调制，调制后的信号经带通滤波、低噪放大、混频、射频调制、带通滤波、前置放大和功率放大，所得射频信号经双工器及天线发送；还包括射频解调，解调后的信号经带通滤波、低噪放大、中频信号分离、再次进行中频解调、带通滤波，还原成中频信号；其特征在于：
还配置有GPS接收机，接收GPS卫星的通过伪随机数字信号发送的时钟信号，用此时钟信号控制温补晶振组成的振荡器，获得100MHz锁相参考源，本直放站中所有的锁相源均利用该锁相参考源制作锁相源。
2根据权利要求1所述的高频宽带移频直放站，其特征在于：
本直放站锁相源为介质锁相源，使用介质和单管振荡电路组成自激压控振荡器，振荡频率经两级分频后与上述100MHz锁相参考源鉴相产生控制电压，控制电压再控制压控振荡器，组成信号锁相环，确保频率的稳定性。
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