CN202261831U - WiFi远端接入点及光载无线交换系统 - Google Patents

Abstract

一种WiFi远端接入点及光载无线交换系统，包括光纤端口、光电/电光转换模块、功率放大器、低噪声放大器、频率三工器、时分双工开关及辐射天线。光纤端口与光电/电光转换模块相连。光电/电光转换模块包含电/光转换单元和光/电转换单元。功率放大器与光电/电光转换模块中的光/电转换单元相连。低噪声放大器与光电/电光转换模块中的电/光转换单元相连。频率三工器与功率放大器及低噪声放大器连接。时分双工开关具有收、发端及公共端。收、发端分别与频率三工器相连，时分双工开关都与频率三工器相连。辐射天线与时分双工开关的公共端连接，并且用于辐射WiFi射频信号。同时提供一种包含上述WiFi远端接入点的光载无线交换系统。

Description

WiFi远端接入点及光载无线交换系统

【技术领域】

本实用新型涉及一种WiFi远端接入点及光载无线交换系统

【背景技术】

目前，WiFi无线局域网变得越来越普及，已经成为组建无线局域网的首选方案。用户通过WiFi接入点而将终端设备比如安装有无线网卡的笔记本电脑而无线连接到互联网。然而，WiFi接入点的信号覆盖范围较窄，通常为：室内的覆盖范围一般为50～100米；而室外的覆盖范围一般为100～150米。这种较窄的覆盖范围在一定程度上限制了WiFi无线局域网的推广应用。

为了扩大WiFi信号的覆盖范围，一般采取加大WiFi设备的辐射功率、采用光纤或电缆传输WiFi信号或增加WiFi传输距离的方法。

首先，WiFi采用ISM频段，因此其辐射功率受到限制，这样，通过加大WiFi设备辐射功率来扩大WiFi信号覆盖范围的方法就受到限制。

其次，电缆传输WiFi射频信号的距离很短，通常只有200米左右，因此采用有线电缆提高WiFi信号的覆盖范围的效果不明显。

目前，由于光纤的价格越来越便宜，业内开始研究在成本合理的前提下通过光纤传输来增加WiFi信号覆盖范围，理论上，采用的方法主要有以下几种。

通过光纤传输基带数据，连接远端WiFi接入点。远端接入点接收基带数据，通过数据处理、调制、变频、功率放大，再通过天线辐射出去。这种方案的远端接入点功能复杂，不利于系统管理和升级。

通过光纤传输WiFi中频信号，远端接入点接收信号后，经过变频、功率放大，再通过天线辐射出去。这种方案远端接入点仍需复杂的本地振荡器、变频器和滤波器。

因此，有必要提供一种通过光纤实现的WiFi远端接入点及光载无线交换系统，以便克服上述现有技术的缺点与不足。

【实用新型内容】

本实用新型的目的是提供一种利用光电/电光转换、微波功率放大器、低噪声功率放大器、频率三工器、时分双工开关及辐射天线构成的WiFi远端接入点，使多个WiFi接入点的射频信号通过各自独立的射频天线辐射出去。

为实现该目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种WiFi远端接入点，包括光纤端口、光电/电光转换模块、功率放大器、低噪声放大器、频率三工器、时分双工开关及辐射天线。光纤端口与光电/电光转换模块相连。光电/电光转换模块包含电/光转换单元和光/电转换单元。功率放大器与光电/电光转换模块中的光/电转换单元相连。低噪声放大器与光电/电光转换模块中的电/光转换单元相连。频率三工器与功率放大器及低噪声放大器连接。时分双工开关具有收、发端及公共端。收、发端分别与频率三工器相连，时分双工开关都与频率三工器相连。辐射天线与时分双工开关的公共端连接，并且用于辐射WiFi射频信号。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：所述WiFi远端接入点采用频率三工器、时分双工开关及多根幅射天线，实现一个远端接入点同时收发WiFi的802.11g标准的三个独立频道的射频信号。

【附图说明】

图1为本实用新型的WiFi远端接入点的结构框图；

图2为图1所示结构中的时分双工开关的原理框图；

图3为本实用新型的光载无线交换系统的原理框图。

【具体实施方式】

下面结合附图和示例性实施例对本实用新型作进一步地描述。

参考图1，根据本实用新型一个实施例的WiFi远端接入点包括光纤端口101、光电/电光转换模块102、功率放大器103、低噪声放大器104、两个频率三工器105、三个时分双工开关110、111、112及三个辐射天线108。

所述光纤端口101与光电/电光转换模块102相连，通过光纤来连接光载无线交换机和远端接入点，用于传输上行和下行光信号。

光电/电光转换模块102包含电/光转换单元和光/电转换单元。其中，所述电/光转换单元采用模拟射频电信号调制激光器，实现电/光转换；而所述光/电转换单元将接收的光信号转换成模拟射频电信号，从而实现光/电转换。

所述功率放大器103与所述光电/电光转换模块102中的光/电转换单元相连，用于实现发射的模拟射频电信号(下行)的功率放大。

低噪声放大器104用于实现接收的模拟射频电信号(上行)的低噪声放大，并且与所述光电/电光转换模块102中的电/光转换单元相连。

所述每个频率三工器105分别与所述功率放大器103及低噪声放大器104连接。并且所述频率三工器105内置有三个带通滤波器(未标号)，其增益为3dB时的带宽为25MHz，中心频率分别为2.412GHz、2.437GHz、2.462GHz，即分别属于WiFi 802.11g协议的1、6、11频道。频率三工器105用在下行端时，用于分离出三个独立频道信号；频率三工器105用在上行端时，将三个独立频道的信号合成一路，同时隔离各个频道，避免相互串扰。

所述时分双工开关110、111、112采用时分双工的方式，实现接收和发射的时分双工。时分双工开关110、111、112由射频功率探测电路201、整形电路202、驱动电路203和多个开关管Q1-Q3及其附属电路构成。

所述时分双工开关110、111、112具有收、发端Rx、Tx及公共端Cx。其中，收、发端Rx、Tx分别与上述两个频率三工器105相连。每个时分双工开关110、111、112都与两个频率三工器105的一对带通滤波器相连，处理一个频道的接收(上行)和发射(下行)。

所述三个辐射天线108分别与所述三个时分双工开关110、111、112的公共端Cx连接，并且用于辐射WiFi射频信号。

在本实用新型的实施例中，时分双工开关110处理频道1的收发双工，时分双工开关111处理频道6的收发双工，而时分双工开关112则处理频道11的收发双工。

所述光电/电光转换模块102、功率放大器103、低噪声放大器104、频率三工器105、时分双工开关110及辐射天线108构成频道1的接收/发射通道；

所述光电/电光转换模块102、功率放大器103、低噪声放大器104、频率三工器105、时分双工开关111及辐射天线108构成频道6的接收/发射通道；

所述光电/电光转换模块102、功率放大器103、低噪声放大器104、频率三工器105、时分双工开关112及辐射天线108构成频道11的接收/发射通道。

所述WiFi远端接入点可以同时接收或发射WiFi 802.11g协议的三个频道(1、6、11频道)信号，也可以同时接收或发射其中的两个或一个频道的信号。具体实施方法如下：

远端接入点同时收、发三个频道的信号时，频道1的收发通过光电/电光转换模块102、功率放大器103、低噪声放大器104、频率三工器105、时分双工开关110及辐射天线108构成的收发通道完成；频道6的收发通过光电/电光转换模块102、功率放大器103、低噪声放大器104、频率三工器105、时分双工开关111及辐射天线108构成的收发通道完成；频道11的收发通过光电/电光转换模块102、功率放大器103、低噪声放大器104、频率三工器105、时分双工开关112及辐射天线108构成的收发通道完成。

所述WiFi远端接入点通过频率三工器105和时分双工开关110-112保证各个频道之间互不影响，从而实现了一个远端接入点同时辐射多路射频信号。

依上述描述，很容易理解同时收发其中的两个或一个频道的情况，故不在此一一描述。

参考图2，时分双工开关110、111、112具有相同的结构和功能。

每个时分双工开关110、111、112由射频功率探测电路201、整形电路202、驱动电路203、开关管Q1、Q2、Q3、Q4及其辅助电路构成。

所述射频功率探测电路201对发射Tx端的发射功率进行探测。所述整形电路202对射频功率探测电路201输出的微弱信号进行放大、整形和滤波。所述驱动电路203对整形电路202放大后的信号进行再次放大和调理，然后输出两个反向信号，所述两个反向信号然后分别控制开关管Q1、Q4和Q2、Q3两组开关管的导通和截止。

当时分双工开关110、111、112不工作，即三个端Cx、Tx、Rx都没有信号通过时，开关管Q2和Q3闭合，Q1和Q4断开，公共端Cx和接收端Rx接通；

当接收信号，即Cx端接收信号时，驱动电路203输出两个反向控制信号，使开关管Q2和Q3闭合，Q1和Q4断开，公共端Cx和接收端Rx接通；

当发射信号，即Tx有下行(发射)信号时，射频功率探测电路201输出的探测信号经整形电路202和驱动电路203之后，输出两个反向控制信号，使开关管Q1和Q4闭合，Q2和Q3断开，公共端Cx和发射端Tx接通。

本实用新型的时分双工开关110、111、112通过开关管Q1、Q4和Q2、Q3两组开关管的导通和截止实现公共端Cx收、发双工，同时无论开关接通发射端Tx还是接收端Rx，每个端口都匹配50欧的负载。

现在参考图3，光载无线交换系统包括WiFi光载无线交换机300和WiFi远端接入点330、331、332。

WiFi光载无线交换机300由互相连接的三个WiFi接入点301、收发分离开关303、3×3开关矩阵305、306及光电/电光转换模块307构成。

所述三个WiFi接入点301工作在WiFi 802.11b/g标准，工作频道分别为1、6和11。

通过收发分离开关303和3×3开关矩阵305、306的全交换功能，三个WiFi接入点301的信号可以分布到任何一个光纤端口101；同时任何一个光纤端口101可以传输三路、二路或一路WiFi接入点的信号，也可以不传输任何一路WiFi接入点的信号。

WiFi远端接入点330、331、332将WiFi光载无线交换机300收发的WiFi射频信号在远端处理、并通过三根天线108分别辐射一个频道信号，实现无线覆盖。

WiFi光载无线交换机300、远端接入点330、331、332以及通过光纤端口101连接的200米～5000米的光纤，构成一个完整的、容量可重构的光载无线交换系统，实现WiFi无线信号的大范围分布。

本实用新型提供的光载无线交换系统的远端接入点，采用光纤传输WiFi射频信号，实现多个WiFi接入点的射频信号通过一根射频天线辐射出去。

本实用新型的示例性实施例中的光纤端口101采用双光纤传输光信号，分别传输发射信号(下行)和接收信号(上行)。所述光电/电光转换模块307、102采用波分复用技术时也可以实现单光纤传输上行和下行双向信号。

本实用新型的示例性实施例中光电/电光转换模块307、102的信号带宽为1600MHz～2700MH。

虽然上面已经示出了本实用新型的一些示例性实施例，但是本领域的技术人员将理解，在不脱离本实用新型的原理或精神的情况下，可以对这些示例性实施例做出改变，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种WiFi远端接入点，其特征在于包括光纤端口(101)、光电/电光转换模块(102)、功率放大器(103)、低噪声放大器(104)、两个频率三工器(105)、三个时分双工开关(110、111、112)及三个辐射天线(108)，

所述光纤端口(101)与光电/电光转换模块(102)相连；

所述光电/电光转换模块(102)包含电/光转换单元和光/电转换单元；

所述功率放大器(103)与所述光电/电光转换模块(102)中的光/电转换单元相连，用于实现发射的模拟射频电信号的功率放大；

所述低噪声放大器(104)与所述光电/电光转换模块(102)中的电/光转换单元相连；

所述每个频率三工器(105)分别与所述功率放大器(103)及低噪声放大器(104)连接，并且所述频率三工器(105)内置有三个带通滤波器，所述带通滤波器的增益为3dB时的带宽为25MHz，中心频率分别为2.412GHz、2.437GHz、2.462GHz，即分别属于WiFi 802.11g协议的频道(1、6、11)；

所述时分双工开关(110、111、112)由射频功率探测电路(201)、整形电路(202)、驱动电路(203)和多个开关管(Q1-Q3)及其附属电路构成，并且具有收、发端(Rx、Tx)及公共端(Cx)，其中，收、发端(Rx、Tx)分别与上述两个频率三工器(105)相连，每个时分双工开关(110、111、112)都与两个频率三工器(105)的一对带通滤波器相连，处理一个频道的接收和发射；

所述三个辐射天线(108)分别与所述三个时分双工开关(110、111、112)的公共端(Cx)连接，并且用于辐射WiFi射频信号。

2.根据权利要求1所述的WiFi远端接入点，其特征在于：所述时分双工开关(110)处理频道(1)的收发双工，时分双工开关(111)处理频道(6)的收发双工，而时分双工开关(112)则处理频道(11)的收发双工。

3.根据权利要求1所述的WiFi远端接入点，其特征在于：所述光电/电光转换模块(102)、功率放大器(103)、低噪声放大器(104)、频率三工器(105)、时分双工开关(110)及辐射天线(108)构成频道(1)的接收/发射通道；所述光电/电光转换模块(102)、功率放大器(103)、低噪声放大器(104)、频率三工器(105)、时分双工开关(111)及辐射天线(108)构成频道(6)的接收/发射通道；而所述光电/电光转换模块(102)、功率放大器(103)、低噪声放大器(104)、频率三工器(105)、时分双工开关(112)及辐射天线(108)构成频道(11)的接收/发射通道。

4.根据权利要求1所述的WiFi远端接入点，其特征在于：所述WiFi远端接入点同时接收或发射WiFi 802.11g协议的三个频道(1、6、11)的信号，或者同时接收或发射其中的两个或一个频道的信号。

5.根据权利要求4所述的WiFi远端接入点，其特征在于：当远端接入点同时收、发三个频道的信号时，频道(1)的收发通过光电/电光转换模块(102)、功率放大器(103)、低噪声放大器(104)、频率三工器(105)、时分双工开关(110)及辐射天线(108)构成的收发通道完成；频道(6)的收发通过光电/电光转换模块(102)、功率放大器(103)、低噪声放大器(104)、频率三工器(105)、时分双工开关(111)及辐射天线(108)构成的收发通道完成；而频道(11)的收发通过光电/电光转换模块(102)、功率放大器(103)、低噪声放大器(104)、频率三工器(105)、时分双工开关(112)及辐射天线(108)构成的收发通道完成。

6.根据权利要求1所述的WiFi远端接入点，其特征在于：所述每个时分双工开关(110、111、112)由射频功率探测电路(201)、整形电路(202)、驱动电路(203)、开关管(Q1、Q2、Q3、Q4)及其辅助电路构成。

7.根据权利要求6所述的WiFi远端接入点，其特征在于：所述射频功率探测电路(201)对发射(Tx)端的发射功率进行探测；所述整形电路(202)对射频功率探测电路(201)输出的微弱信号进行放大、整形和滤波；所述驱动电路(203)对整形电路(202)放大后的信号进行再次放大和调理，然后输出两个反向信号，所述两个反向信号然后分别控制开关管(Q1、Q4)和(Q2、Q3)两组开关管的导通和截止。

8.根据权利要求7所述的WiFi远端接入点，其特征在于：当所述时分双工开关(110、111、112)的三个端(Cx、Tx、Rx)都没有信号通过时，开关管(Q2、Q3)闭合，而(Q1、Q4)断开，公共端(Cx)和接收端(Rx)接通；

当公共端(Cx)接收信号时，驱动电路(203)输出两个反向控制信号，使开关管(Q2、Q3)闭合，而(Q1、Q4)断开，公共端(Cx)和接收端(Rx)接通；

当发射端(Tx)发射信号时，射频功率探测电路(201)输出的探测信号经整形电路(202)和驱动电路(203)之后，输出两个反向控制信号，使开关管(Q1、Q4)闭合，(Q2、Q3)断开，公共端(Cx)和发射端(Tx)接通。

9.一种光载无线交换系统，其特征在于包括WiFi光载无线交换机(300)和WiFi远端接入点(330、331、332)，其中

WiFi光载无线交换机(300)由互相连接的三个WiFi接入点(301)、收发分离开关(303)、3×3开关矩阵(305、306)及光电/电光转换模块(307)构成；

所述三个WiFi接入点(301)工作在WiFi 802.11b/g标准，工作频道为(1、6、11)；

所述WiFi远端接入点包括光纤端口(101)、光电/电光转换模块(102)、功率放大器(103)、低噪声放大器(104)、两个频率三工器(105)、三个时分双工开关(110、111、112)及三个辐射天线(108)，

所述光纤端口(101)与光电/电光转换模块(102)相连；

所述光电/电光转换模块(102)包含电/光转换单元和光/电转换单元；

所述功率放大器(103)与所述光电/电光转换模块(102)中的光/电转换单元相连，用于实现发射的模拟射频电信号的功率放大；

所述低噪声放大器(104)与所述光电/电光转换模块(102)中的电/光转换单元相连；

所述每个频率三工器(105)分别与所述功率放大器(103)及低噪声放大器(104)连接，并且所述频率三工器(105)内置有三个带通滤波器，所述带通滤波器的增益为3dB时的带宽为25MHz，中心频率分别为2.412GHz、2.437GHz、2.462GHz，即分别属于WiFi 802.11g协议的频道(1、6、11)；

所述时分双工开关(110、111、112)由射频功率探测电路(201)、整形电路(202)、驱动电路(203)和多个开关管(Q1-Q3)及其附属电路构成，并且具有收、发端(Rx、Tx)及公共端(Cx)，其中，收、发端(Rx、Tx)分别与上述两个频率三工器(105)相连，每个时分双工开关(110、111、112)都与两个频率三工器(105)的一对带通滤波器相连，处理一个频道的接收和发射；

所述三个辐射天线(108)分别与所述三个时分双工开关(110、111、112)的公共端(Cx)连接，并且用于辐射WiFi射频信号。

10.根据权利要求9所述的光载无线交换系统，其特征在于：所述光纤端口(101)采用双光纤传输光信号，分别传输发射信号和接收信号；所述光电/电光转换模块(307、102)的信号带宽为1600MHz～2700MHz。

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