CN202818273U - 一种数字微波分布式发射系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种数字微波分布式发射系统，该系统包括：近端机及多台远端机，所述近端机包括近端机室内单元，所述近端机室内单元的输出端连接有与多台远端机对应的多个近端机室外单元，所述近端机室外单元的输出端连接有用于发射微波信号的近端机微波天线，所述远端机包括远端机微波天线，所述远端机微波天线的输出端依次连接有远端机室外单元、远端机室内单元及天线。本实用新型通过对传送信号实现延时调整，最大限度地实现不同覆盖区域的分集接收信号同步，组网方式灵活，采用单向微波传输方式，可实现一台近端机对应多台远端机，成本低、维护方便且高效。本实用新型作为一种性能优良的数字微波分布式发射系统可广泛应用于广播电视行业中。

Description

一种数字微波分布式发射系统

技术领域

本实用新型涉及一种微波发射系统，特别是一种数字微波分布式发射系统。

背景技术

传统数字电视及CMMB发射机系统(大型机及小型机)最常见、几近于唯一组网方式为小型发射机组网：放置在室内的发射机+布放在室外铁塔上天线来构筑一个系统。另一种较少使用的方式是为：数字微波一托一的覆盖方式——1个近端机对应1个远端机，两者之间通过微波天线及具有双向通道的室外单元实现远程信息交互。

小型发射机组网覆盖存在了如后不足：A、安装受限，因激励器无法适应室外恶劣环境及需保留就近手动控制操作功能，发射机只能安装在室内；B、效率偏低，室内主机至室外天线之间传输线存在损耗，数十米长度即可将发射机输出功率损失30%甚至更多，设备电磁转换效率低、费电、运行不经济；C、组网单一，传统小功率发射机硬件组成为双激励器加单功放、或单激励器加单功放，仅合适于普通面状区域覆盖，且复杂和较大面积区域组网成本高。

而传统采用一托一覆盖方式的小型双向接收型微波发射机，也存在了如下不足：A、系统硬件成本高、运行成本高；B、维护不便，一旦远近端机发射任何故障，远程即失去控制。

实用新型内容

为了解决上述的技术问题，本实用新型提供了一种成本低、维护方便且高效的数字微波分布式发射系统。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种数字微波分布式发射系统，包括：近端机及多台远端机，所述近端机包括近端机室内单元，所述近端机室内单元的输出端连接有与多台远端机对应的多个近端机室外单元，所述近端机室外单元的输出端连接有用于发射微波信号的近端机微波天线，所述远端机包括用于接收微波信号的远端机微波天线，所述远端机微波天线的输出端依次连接有远端机室外单元、远端机室内单元及天线。

进一步，所述近端机室内单元包括第一监控电路及中频信号分路器，所述第一监控电路分别连接有近端MODEM、近端GPS模块、近端数字中频模块、用于接收主用传送信号的主用激励器及用于接收备用传送信号的备用激励器，所述主用激励器的输出端及备用激励器的输出端都通过近端数字中频模块与中频信号分路器的输入端连接，所述中频信号分路器的输出端分别与多个近端机室外单元连接，所述近端GPS模块的输入端连接有近端GPS天线，所述近端MODEM连接有近端MODEM天线，所述近端GPS模块的输出端分别与主用激励器及备用激励器连接。

进一步，所述远端机室内单元包括第四监控电路及第四滤波器，所述第四监控电路分别连接有远端MODEM、远端GPS模块、远端数字中频模块及第二功放模块，所述远端机室外单元的输出端依次通过远端数字中频模块、第二功放模块及第四滤波器与天线连接，所述第二功放模块还通过其耦合端口与远端数字中频模块的输入端连接，所述远端GPS模块的输入端连接有远端GPS天线，所述远端GPS模块的输出端与远端数字中频模块连接，所述远端MODEM连接有远端MODEM天线。

进一步，所述近端数字中频模块包括第一时钟电路及用于切换传送信号的切换电路，所述切换电路的输出端依次连接有第一低噪声放大器、下混频器、第一滤波器、第一模数转换器、第一FPGA及第一数模转换器，所述第一数模转换器的输出端与中频信号分路器连接，所述第一FPGA还连接有第一嵌入式操作系统控制器，所述下混频器的输入端还连接有第一本振电路，所述第一时钟电路的输出端分别与第一模数转换器、第一FPGA及第一本振电路连接。

进一步，所述远端数字中频模块包括第二模数转换器、第二时钟电路、第二下变频器及第三模数转换器，所述远端机室外单元的输出端通过第二模数转换器依次连接有第二FPGA、第二数模转换器、第二上变频器及第五滤波器，所述第五滤波器的输出端与第二功放模块连接，所述第二下变频器的输入端第二功放模块的耦合端口连接，所述第二下变频器的输出端通过第三模数转换器与第二FPGA连接，所述第二FPGA还连接有第二嵌入式操作系统控制器，所述第二上变频器的输入端还连接有第四本振电路，所述第二时钟电路的输出端分别与第二FPGA、第二数模转换器及第四本振电路连接。

进一步，所述近端机室外单元包括第二监控电路及第一上变频器，所述第一上变频器的输入端与近端机室内单元连接，所述第一上变频器的输出端依次连接有第一功放模块及第二滤波器，所述第二滤波器的输出端与近端机微波天线连接，所述第一上变频器的输入端还连接有第二本振电路，所述第二监控电路分别与近端机室内单元、第一上变频器及第一功放模块连接。

进一步，所述远端机室外单元包括第三监控电路及第三滤波器，所述第三滤波器的输入端与远端机微波天线连接，所述第三滤波器的输出端依次连接有第二低噪声放大器及第一下变频器，所述第一下变频器的输出端与远端机室内单元连接，所述第一下变频器的输入端还连接有第三本振电路，所述第三监控电路分别与第二低噪声放大器、第一下变频器及远端机室内单元连接。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的一种数字微波分布式发射系统，通过在近端机及远端机采用数字中频模块、GPS系统及MODEM实现延时调整，最大限度地实现不同覆盖区域的分集接收信号同步，组网方式灵活，采用单向微波传输方式，在维持精度的前提下，可实现一台近端机对应多台远端机，成本低、维护方便且高效。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图1是本实用新型的一种数字微波分布式发射系统的结构框图；

图2是图1中的近端机室内单元的结构框图；

图3是图1中的远端机室内单元的结构框图；

图4是图2中的近端数字中频模块的结构框图；

图5是图3中的远端数字中频模块的结构框图；

图6是图1中的近端机室外单元的结构框图；

图7是图1中的远端机室外单元的结构框图；

图8是本实用新型的一种数字微波分布式发射系统的工作流程图；

图9是图8中步骤S1的详细流程图；

图10是本实用新型的一种数字微波分布式发射系统的一实施例的延时测量示意图。

具体实施方式

为了便于下文的描述，首先给出以下名词定义：

CMMB（China Mobile Multimedia Broadcasting），中国移动多媒体广播；

GPS（Global Positioning System），全球定位系统；

MODEM，Modulator与Demodulator的简称，指调制解调器；

FPGA（Field－Programmable Gate Array），现场可编程门阵列。

参照图1，本实用新型提供了一种数字微波分布式发射系统，包括：近端机及多台远端机，所述近端机包括近端机室内单元，所述近端机室内单元的输出端连接有与多台远端机对应的多个近端机室外单元，所述近端机室外单元的输出端连接有用于发射微波信号的近端机微波天线，所述远端机包括用于接收微波信号的远端机微波天线，所述远端机微波天线的输出端依次连接有远端机室外单元、远端机室内单元及天线。

进一步作为优选的实施方式，参照图2，所述近端机室内单元包括第一监控电路及中频信号分路器，所述第一监控电路分别连接有近端MODEM、近端GPS模块、近端数字中频模块、用于接收主用传送信号的主用激励器及用于接收备用传送信号的备用激励器，所述主用激励器的输出端及备用激励器的输出端都通过近端数字中频模块与中频信号分路器的输入端连接，所述中频信号分路器的输出端分别与多个近端机室外单元连接，所述近端GPS模块的输入端连接有近端GPS天线，所述近端MODEM连接有近端MODEM天线，所述近端GPS模块的输出端分别与主用激励器及备用激励器连接。

进一步作为优选的实施方式，参照图3，所述远端机室内单元包括第四监控电路及第四滤波器，所述第四监控电路分别连接有远端MODEM、远端GPS模块、远端数字中频模块及第二功放模块，所述远端机室外单元的输出端依次通过远端数字中频模块、第二功放模块及第四滤波器与天线连接，所述第二功放模块还通过其耦合端口与远端数字中频模块的输入端连接，所述远端GPS模块的输入端连接有远端GPS天线，所述远端GPS模块的输出端与远端数字中频模块连接，所述远端MODEM连接有远端MODEM天线。

 进一步作为优选的实施方式，参照图4，所述近端数字中频模块包括第一时钟电路及用于切换传送信号的切换电路，所述切换电路的输出端依次连接有第一低噪声放大器、下混频器、第一滤波器、第一模数转换器、第一FPGA及第一数模转换器，所述第一数模转换器的输出端与中频信号分路器连接，所述第一FPGA还连接有第一嵌入式操作系统控制器，所述下混频器的输入端还连接有第一本振电路，所述第一时钟电路的输出端分别与第一模数转换器、第一FPGA及第一本振电路连接。

进一步作为优选的实施方式，参照图5，所述远端数字中频模块包括第二模数转换器、第二时钟电路、第二下变频器及第三模数转换器，所述远端机室外单元的输出端通过第二模数转换器依次连接有第二FPGA、第二数模转换器、第二上变频器及第五滤波器，所述第五滤波器的输出端与第二功放模块连接，所述第二下变频器的输入端第二功放模块的耦合端口连接，所述第二下变频器的输出端通过第三模数转换器与第二FPGA连接，所述第二FPGA还连接有第二嵌入式操作系统控制器，所述第二上变频器的输入端还连接有第四本振电路，所述第二时钟电路的输出端分别与第二FPGA、第二数模转换器及第四本振电路连接。

进一步作为优选的实施方式，参照图6，所述近端机室外单元包括第二监控电路及第一上变频器，所述第一上变频器的输入端与近端机室内单元连接，所述第一上变频器的输出端依次连接有第一功放模块及第二滤波器，所述第二滤波器的输出端与近端机微波天线连接，所述第一上变频器的输入端还连接有第二本振电路，所述第二监控电路分别与近端机室内单元、第一上变频器及第一功放模块连接。

进一步作为优选的实施方式，参照图7，所述远端机室外单元包括第三监控电路及第三滤波器，所述第三滤波器的输入端与远端机微波天线连接，所述第三滤波器的输出端依次连接有第二低噪声放大器及第一下变频器，所述第一下变频器的输出端与远端机室内单元连接，所述第一下变频器的输入端还连接有第三本振电路，所述第三监控电路分别与第二低噪声放大器、第一下变频器及远端机室内单元连接。

参照图8，本实用新型的一种数字微波分布式发射系统的工作流程，包括：

S1、实现近端机及多台远端机的时间同步；

S2、将要发射的射频模拟信号转换成模拟中频信号；

S3、将模拟中频信号分成多路后发送到近端机室外单元；

S4、将每路模拟中频信号转换成微波信号，通过近端机微波天线发射出去；

S5、远端机微波天线接收微波信号并将其转换成远端机模拟中频信号；

S6、将远端机模拟中频信号发送到远端机室内单元的远端数字中频模块；

S7、将远端机模拟中频信号转换成远端机射频模拟信号后通过天线发射出去。

进一步作为优选的实施方式，参照图9，所述步骤S1中实现近端机及多台远端机的时间同步，包括：

A1、近端机发出一专用于测量延时的记录了近端机系统时间的测试信号，并复制成多个，发送到对应的多台远端机；

A2、每台远端机接收测试信号并发送给远端数字中频模块确认后，将每台远端机对应的信息及远端机系统时间打包到测试信号中并生成标记信号，将标记信号依次通过第四监控模块、远端MODEM后经远端MODEM天线发送出去；

A3、近端机通过近端MODEM接收多台远端机返回的多个标记信号，通过第一监控电路发送给近端数字中频模块；

A4、近端数字中频模块对所述多个标记信号进行分析及对比，得出最大的远端机系统时间；

A5、发送记录了最大的远端机系统时间的调整信号到多台远端机；

A6、多台远端机接收调整信号并将对应的远端机系统时间设为最大的远端机系统时间；

其中，近端机系统时间指近端机以GPS信号为基准的系统时间，远端机系统时间指远端机以GPS信号为基准的系统时间。

进一步作为优选的实施方式，所述步骤S2将要发射的射频模拟信号转换成模拟中频信号，其具体为：将要发射的射频模拟信号输入近端数字中频模块，对射频模拟信号依次进行放大、下混频、模数转换、数字混频、数字滤波及延时调整后，再进行数模转换成模拟中频信号；

所述步骤S7将远端机模拟中频信号转换成远端机射频模拟信号后通过天线发射出去，其具体为：将远端机模拟中频信号通过模数转换、数字滤波、延时调整及数字预失真处理后，再经过数模转换及上变频转换成远端机射频模拟信号后通过天线发射出去。

下面详细描述本系统的信号处理流程。

在近端机室内单元里，主用激励器及备用激励器传送的射频模拟信号进入近端数字中频模块，首先经近端数字中频模块内的切换电路选择其中单路的合适信号，再经由第一低噪声放大器将小信号放大，然后经过下混频器实现模拟下变频，此时射频模拟信号转换为模拟中频信号，模拟中频信号经模数转换器进行模数转换，变为数字中频信号，并发送至第一FPGA，第一FPGA对该数字中频信号进行数字混频将其变频为基带信号，并对该基带信号进行处理，同时完成数字成帧、数字滤波、数字选频、延时预算等信号处理控制过程。经过第一FPGA处理过的数字中频信号经由第一数模转换器变成模拟中频信号输出到中频信号分路器。模拟中频信号在中频信号分路器中被分为多路之后通过微波电缆送达近端机室外单元。这里的多路一般为2-8路。

每路模拟中频信号在对应的近端机室外单元中转换成微波信号，最后通过近端机微波天线发射出去，其具体为：模拟中频信号经上变频成微波信号，再经第一功放模块放大、第二滤波器滤波后经近端机微波天线发送发射出去。

远端机室外单元通过远端机微波天线接收该微波信号，经由第三滤波器进行滤波并摒除外带杂散信号，然后通过第二低噪声放大器进行小信号放大，再通过第一下变频器将微波信号变为远端机模拟中频信号，最后将该远端机模拟中频信号发送到远端机室内单元的远端数字中频模块。

在远端数字中频模块中，该远端机模拟中频信号先经过第二模数转换器转换为数字中频信号，然后在第二FPGA中对该数字中频信号进行处理，完成数字信号解帧、数字滤波、数字选频、延时调整、数字预失真等过程，再通过第二数模转换器进行数模转换成模拟中频信号，之后经由第二上变频器把模拟中频信号上变频为远端机射频模拟信号，通过第五滤波器进行滤波后再经过第二功放模块放大、第四滤波器滤波后通过天线发射出去。

远端机的预失真功能的实现：通过从第二功放模块输出端耦合出一小信号，返回至远端数字中频模块的第二下变频器，将远端机射频模拟信号变为模拟中频信号，该模拟中频信号经第三模数转换器进行模数转换，变为数字中频信号，再送至第二FPGA中，在第二FPGA中将源室外单元送过来的信号与从第二功放模块耦合输入信号由软件算法实现自适应波形和相位调位，最后在第二功放模块前端即产生预校正输入信号，补偿了第二功放模块在信号放大时的非线性失真。

本系统中，由于一台近端机可以对应多台远端机，不同远端机至近端机的空间传输距离各异将带来不同传输延时，本系统采用基于自动延时补偿技术来实现系统同步，消除各远端机至近端机因空间距离不一而产生的传输延时。

优选的，当本实用新型的一种数字微波分布式发射系统采用如图10星型组网方式时，延时测量方法如下：

近端机发出一专用于测量延时的测试信号，对应系统时间为T，并复制成多个，假设共有8个，即相应时间T_1～T_N，T=T_1=T_2……=T_8，远端机1收到经一定传输延时抵达的测试信号即存在实际空间传输延时T1a，该时间不能直接测量；该信号经远端数字中频模块确认，此时对应系统时间为T1，然后再给近端机反馈发送标记信号，标记信号打包附加了本台远端机1的信息以及记录延时T1；通过远端MODEM将标记信号回传给近端机的近端MODEM，再通过第一监控电路将标记信号发送给近端数字中频模块。延时记录主体为近端数字中频模块。远端机的当前时间T1为：

T1=T_1+T1a+T1Δ=T+T1a+T1Δ

T1Δ为远端机1的附加延时，指测试信号在近端数字中频模块的第一FPGA输出后从第一数模转换器到近端机室外单元发射出去这段延时和远端机1室外单元接收测试信号后至输入远端数字中频模块内的第二FPGA之前的这段延时。在星型组网里，各远端机的TxΔ是基本一致的，即T1Δ≈T2Δ≈T3Δ≈T4Δ≈T5Δ≈T6Δ≈T7Δ≈T8Δ。T1a～T8a即为各远端机实际因空间传输远近不同而产生的空间传输延时，即T1a≠T2a≠T3a≠T4a≠T5a≠T6a≠T7a≠T8a。

类似的远端机2～8同样可得到测量得到相应的传输延时T2～T8。

如不进行同步、那么当视讯终端位于不同远端机覆盖的交叉区域时，则极有可能出现：某处收到一个强信号却延时超限如远端机5的信号而误认为是无用信号从而丢弃这一较强的有用信号（，但错判为无用信号的远端机5的强信号却干扰了较弱的延时在门限之内的有用信号，如远端机6的有用信号，结果导致该处受干扰，无法进行正常收视。

星型组网方式中各远端机自动延时调整为：近端机选取延时T1～T8之中数值最大的，例如远端机5的T5，以此数值为基准，将各远端机的延时均设置成统一的最大值，即远端机5的T5。这样，就全系统信号即通过自动延时调整为同步了。

以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可作出种种的等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (7)

1.一种数字微波分布式发射系统，其特征在于，包括：近端机及多台远端机，所述近端机包括近端机室内单元，所述近端机室内单元的输出端连接有与多台远端机对应的多个近端机室外单元，所述近端机室外单元的输出端连接有用于发射微波信号的近端机微波天线，所述远端机包括用于接收微波信号的远端机微波天线，所述远端机微波天线的输出端依次连接有远端机室外单元、远端机室内单元及天线。

2.根据权利要求1所述的一种数字微波分布式发射系统，其特征在于：所述近端机室内单元包括第一监控电路及中频信号分路器，所述第一监控电路分别连接有近端MODEM、近端GPS模块、近端数字中频模块、用于接收主用传送信号的主用激励器及用于接收备用传送信号的备用激励器，所述主用激励器的输出端及备用激励器的输出端都通过近端数字中频模块与中频信号分路器的输入端连接，所述中频信号分路器的输出端分别与多个近端机室外单元连接，所述近端GPS模块的输入端连接有近端GPS天线，所述近端MODEM连接有近端MODEM天线，所述近端GPS模块的输出端分别与主用激励器及备用激励器连接。

3.根据权利要求2所述的一种数字微波分布式发射系统，其特征在于：所述远端机室内单元包括第四监控电路及第四滤波器，所述第四监控电路分别连接有远端MODEM、远端GPS模块、远端数字中频模块及第二功放模块，所述远端机室外单元的输出端依次通过远端数字中频模块、第二功放模块及第四滤波器与天线连接，所述第二功放模块还通过其耦合端口与远端数字中频模块的输入端连接，所述远端GPS模块的输入端连接有远端GPS天线，所述远端GPS模块的输出端与远端数字中频模块连接，所述远端MODEM连接有远端MODEM天线。

4.根据权利要求3所述的一种数字微波分布式发射系统，其特征在于，所述近端数字中频模块包括第一时钟电路及用于切换传送信号的切换电路，所述切换电路的输出端依次连接有第一低噪声放大器、下混频器、第一滤波器、第一模数转换器、第一FPGA及第一数模转换器，所述第一数模转换器的输出端与中频信号分路器连接，所述第一FPGA还连接有第一嵌入式操作系统控制器，所述下混频器的输入端还连接有第一本振电路，所述第一时钟电路的输出端分别与第一模数转换器、第一FPGA及第一本振电路连接。

5.根据权利要求4所述的一种数字微波分布式发射系统，其特征在于：所述远端数字中频模块包括第二模数转换器、第二时钟电路、第二下变频器及第三模数转换器，所述远端机室外单元的输出端通过第二模数转换器依次连接有第二FPGA、第二数模转换器、第二上变频器及第五滤波器，所述第五滤波器的输出端与第二功放模块连接，所述第二下变频器的输入端第二功放模块的耦合端口连接，所述第二下变频器的输出端通过第三模数转换器与第二FPGA连接，所述第二FPGA还连接有第二嵌入式操作系统控制器，所述第二上变频器的输入端还连接有第四本振电路，所述第二时钟电路的输出端分别与第二FPGA、第二数模转换器及第四本振电路连接。

6.根据权利要求5所述的一种数字微波分布式发射系统，其特征在于：所述近端机室外单元包括第二监控电路及第一上变频器，所述第一上变频器的输入端与近端机室内单元连接，所述第一上变频器的输出端依次连接有第一功放模块及第二滤波器，所述第二滤波器的输出端与近端机微波天线连接，所述第一上变频器的输入端还连接有第二本振电路，所述第二监控电路分别与近端机室内单元、第一上变频器及第一功放模块连接。

7.根据权利要求6所述的一种数字微波分布式发射系统，其特征在于：所述远端机室外单元包括第三监控电路及第三滤波器，所述第三滤波器的输入端与远端机微波天线连接，所述第三滤波器的输出端依次连接有第二低噪声放大器及第一下变频器，所述第一下变频器的输出端与远端机室内单元连接，所述第一下变频器的输入端还连接有第三本振电路，所述第三监控电路分别与第二低噪声放大器、第一下变频器及远端机室内单元连接。

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