CN202998493U

CN202998493U - 频率变换装置

Info

Publication number: CN202998493U
Application number: CN2012207268239U
Authority: CN
Inventors: 孙涛; 沈乙鸥; 方艺东
Original assignee: CETC 50 Research Institute
Current assignee: CETC 50 Research Institute
Priority date: 2012-12-25
Filing date: 2012-12-25
Publication date: 2013-06-12
Anticipated expiration: 2022-12-25

Abstract

本实用新型提供一种频率变换装置，包括发射部分、接收部分和频率合成部分；发射部分包括：环形器1，其输入端接收来自施主端的发射信号；衰减器1，其输入端与环形器1的输出端连接；收发控制电路，其输入端与衰减器1的输出端连接；滤波器1，其输入端与收发控制电路的输出端连接；混频器，其一输入端与滤波器1的输出端连接，另一输入端与一频率合成器的输出端连接；滤波器2，其输入端与混频器的输出端连接；衰减器2，其输入端与滤波器2的输出端连接；LNA，其输入端与衰减器2的输出端连接；环形器2，其输入端与LNA的输出端连接，其输出端与TD-LTE移动通信系统的本端天线连接。本实用新型解决了目前民用TD-LTE通信系统应用在特种通信方面存在的障碍。

Description

频率变换装置

技术领域

本实用新型涉及通信技术领域，具体来说，涉及一种用于对TD-LTE第四代移动通信系统的通信频段进行搬移的频率变换装置。

背景技术

第四代移动通信系统特别是TD-LTE通信系统以其更快的数据速率、更高的频谱效率、改善的覆盖性能、优化的服务质量、多样的数话业务以及更低的运营成本受到广大用户的青睐。这些特性也迎合了特种通信发展的思路与趋势，成为未来营造高速特种通信系统的最佳技术选择。

TD-LTE移动通信系统采用的是上下行占用同一个频段，利用子帧的不同配比，在时间上面来区分接收还移动通信系统是发送。从频率处理方面讲，TD-LTE有几个特点：首先，由于基站单元与用户终端之间进行数据交互的时候，只占用一个载波频点，可以方便的使用零散的通信频段，灵活的使用空闲资源，有效提高频谱利用率；其次，TD-LTE的自身帧结构可以灵活配置，也就意味着上下行的数据传输是非对称的。非对称传输的特性满足了数据业务和多媒体业务的发展需要；第三，由于在TD-LTE系统中，上下行链路使用相同频率，且间隔时间较短，TD-LTE系统能有效地降低移动终端的处理复杂性。目前的普遍设计中，基站单元和用户终端的上下行链路可以使用部分相同的射频单元。

但是，目前3GPP组织制定TD-LTE协议标准，分配给TD-LTE的民用可用频段主要在1.85GHz～2.69GHz之间，而中国境内正在采用的TD-LTE移动通信系统主要的工作在2300MHz～2400MHz之间。

这些频段的使用不适合特种通信的需求，存在很多问题和弊端。从抗干扰性来讲，2300MHz～2400MHz频段比较容易的会受到目前广泛使用WiFi、蓝牙、紫蜂等技术的干扰。一旦通信频段重叠，会导致TD-LTE信号信噪比下降，传输速率降低。从通信距离来说，2300MHz～2400MHz的信号抗信道衰落性差，不利于远距离大范围传输通信的使用。

如果特种通信系统使用该频段，一方面会被民用通信系统干扰，信息传输的安全性保密性会大大下降；另一方面TD-LTE民用通信频段频率较高，不利于在山区、丘陵等野外地带的远距离传输。第三，民用TD-LTE通信系统由于受到相关规定和布网规划的制约，基站和用户终端的收发射频单元的设计使用有着严格的规定，不适合应用在特种通信领域。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种频率变换装置，能够解决目前民用TD-LTE移动通信系统应用在特种通信方面存在的障碍。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种频率变换装置，包括发射部分、接收部分和频率合成部分，所述频率合成部分分为应用于所述发射部分的第一频率合成器和应用于所述接收部分的第二频率合成器；其中

所述发射部分包括：

第一环形器，其输入端接收来自一施主端的发射信号；

第一衰减器，其输入端与所述第一环形器的输出端相连接；

第一收发控制电路，其输入端与所述第一衰减器的输出端相连接；

第一滤波器，其输入端与所述第一收发控制电路的输出端相连接；

第一混频器，其一输入端与所述第一滤波器的输出端相连接，其另一输入端与所述第一频率合成器的输出端相连接；

第二滤波器，其输入端与所述第一混频器的输出端相连接；

第二衰减器，其输入端与所述第二滤波器的输出端相连接；

第一低噪声放大器，其输入端与所述第二衰减器的输出端相连接；

第二环形器，其输入端与所述第一低噪声放大器的输出端相连接，其输出端与一TD-LTE移动通信系统的本端天线相连接。

可选地，所述接收部分包括：

第三环形器，其输入端与一TD-LTE移动通信系统的本端天线相连接，接收来自一对端的输入信号；

第二收发控制电路，其输入端与所述第三环形器的输出端相连接；

第二低噪声放大器，其输入端与所述第二收发控制电路的输出端相连接；

第三滤波器，其输入端与所述第二低噪声放大器的输出端相连接；

第二混频器，其一输入端与所述第三滤波器的输出端相连接，其另一输入端与所述第二频率合成器的输出端相连接；

第三低噪声放大器，其输入端与所述第二混频器的输出端相连接；

第四滤波器，其输入端与所述第三低噪声放大器的输出端相连接；

第四环形器，其输入端与所述第四滤波器的输出端相连接，其输出端与所述施主端相连接。

可选地，所述施主端为一TD-LTE客户端或者一基站单元。

可选地，所述TD-LTE客户端为一数据卡。

可选地，所述基站单元包括：

射频拉远单元，与所述频率变换装置的所述第一环形器或者所述第四环形器相连接；

基带处理单元，对内与所述射频拉远单元相连接，对外与一TD-LTE核心网元相连接。

可选地，所述频率变换装置应用于TD-LTE移动通信系统，其通信频段为具有数百MHz带宽的UHF频段。

可选地，所述第一衰减器为一射频衰减器，和/或所述第二衰减器为一数字衰减器。

可选地，所述第一环形器和所述第四环形器是共用的同一个环形器。

可选地，所述第二环形器和所述第三环形器是共用的同一个环形器。

本实用新型相对于现有技术主要有以下创新点：

1.该频率变换装置可应用于TD-LTE第四代移动通信系统；

2.其使用了频率合成器和混频器处理调制过的TD-LTE信号，并且保证信号形态的完整；

3.其合成频率为特高频(UHF)波段，避免与现有TD-LTE的通信系统冲突，满足特种通信需要；

4.该频率变换装置可以直接连接在任何符合TD-LTE协议标准的通信设备的射频前端，具有良好的普适性。

由此，与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

本实用新型可将原有频段的TD-LTE制式通信信号变换成其他频段的信号，信号的自身的子帧格式，通信带宽不做破坏。该频率变换装置采用在TD-LTE移动通信系统的射频前端安装的方式，这样设计可以较少涉及到调制算法，调制方式及体系软硬件的更改，避免对现有基站单元和用户终端单元的改造。

本实用新型的频率变换装置首先可以方便地安装在任何符合TD-LTE协议标准的通信终端射频前端，具有更好的兼容性。其次，可以根据特种环境的通信需要使用不同频点的通信频段。另外，还可以作为后级放大处理的驱动级。如果在频率变换装置的输出端添加射频功放，可以极大地拓展宽带信号的传输距离、传输效率，而与原有移动通信系统不发生冲突，具有良好的普适性。

附图说明

本实用新型的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中：

图1为本实用新型一个实施例的频率变换装置应用于TD-LTE移动通信系统的连接示意图；

图2为图1所示实施例的频率变换装置的发射部分的模块结构图；

图3为图1所示实施例的频率变换装置的接收部分的模块结构图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本实用新型作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型显然能够以多种不同于此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施例的内容限制本实用新型的保护范围。

图1为本实用新型一个实施例的频率变换装置应用于TD-LTE移动通信系统的连接示意图。需要注意的是，这个以及后续其他的附图均仅作为示例，其并非是按照等比例的条件绘制的，并且不应该以此作为对本发明实际要求的保护范围构成限制。

如图1所示，两端的频率变换装置100可以是相同的，均应用于TD-LTE移动通信系统，其通信频段为具有数百MHz带宽的特高频(UHF)频段。其中，左侧端的频率变换装置100一端连接一TD-LTE客户端101，另一端连接一本端天线；右侧端的频率变换装置100一端连接一基站单元102，另一端连接一本端天线。

该基站单元102包括射频拉远单元(RRU)103和基带处理单元(BBU)104。该射频拉远单元103与频率变换装置100相连接(具体连接对象为下图2所示的发射部分200中的第一环形器201或者下图3所示的接收部分300中的第四环形器308)。基带处理单元104对内与射频拉远单元103相连接，对外与一TD-LTE核心网元相连接。

图2为图1所示实施例的频率变换装置的发射部分的模块结构图；图3为图1所示实施例的频率变换装置的接收部分的模块结构图。在描述的过程中，适时引用前述实施例的元件标号与部分内容，其中采用相同的标号来表示相同或近似的元件，并且在后续描述中选择性地省略了相同技术内容的说明。关于省略部分的说明可参照前述实施例，下面不再重复赘述。

请结合图1至图3来理解，该频率变换装置100主要包括发射部分200、接收部分300和频率合成部分等三部分。频率合成部分分为应用于发射部分200(图2)的第一频率合成器401和应用于接收部分300(图3)的第二频率合成器402。

如图2所示，该频率变换装置100的发射部分200可以包括：第一环形器201、第一衰减器202、第一收发控制电路203、第一滤波器204、第一混频器205、第二滤波器206、第二衰减器207、第一低噪声放大器(LNA)208和第二环形器209。其中，第一环形器201的输入端接收来自一施主端(可以为图1中的TD-LTE客户端101或者基站单元102，该TD-LTE客户端101优选为一数据卡)的发射信号。第一衰减器202可以为射频衰减器，其输入端与第一环形器201的输出端相连接。第一收发控制电路203的输入端与第一衰减器202的输出端相连接。第一滤波器204的输入端与第一收发控制电路203的输出端相连接。第一混频器205的一输入端与第一滤波器204的输出端相连接，其另一输入端与第一频率合成器401的输出端相连接。第二滤波器206的输入端与第一混频器205的输出端相连接。第二衰减器207可以为数字衰减器，其输入端与第二滤波器206的输出端相连接。第一低噪声放大器(LNA)208的输入端与第二衰减器207的输出端相连接。第二环形器209的输入端与第一低噪声放大器208的输出端相连接，其输出端与一TD-LTE移动通信系统的本端天线相连接。

如图3所示，在本实施例中，该频率变换装置100的接收部分300可以包括：第三环形器301、第二收发控制电路302、第二低噪声放大器303、第三滤波器304、第二混频器305、第三低噪声放大器306、第四滤波器307和第四环形器308。其中，第三环形器301的输入端与一TD-LTE移动通信系统的本端天线相连接，接收来自一对端的输入信号。第二收发控制电路302的输入端与第三环形器301的输出端相连接。第二低噪声放大器303的输入端与第二收发控制电路302的输出端相连接。第三滤波器304的输入端与第二低噪声放大器303的输出端相连接。第二混频器305的一输入端与第三滤波器304的输出端相连接，其另一输入端与第二频率合成器402的输出端相连接。第三低噪声放大器306的输入端与第二混频器305的输出端相连接。第四滤波器307的输入端与第三低噪声放大器306的输出端相连接。第四环形器308的输入端与第四滤波器307的输出端相连接，其输出端与施主端相连接。

在本实施例中，上述发射部分200的第一环形器201和接收部分300的第四环形器308可以是共用的同一个环形器。该环形器有三个端口，第一个端口连接施主端，施主端端口既发射信号也接收信号，第二个端口连接第一衰减器202，第三个端口连接第四滤波器307。

与此类似地，上述发射部分200的第二环形器209和接收部分300的第三环形器301也可以是共用的同一个环形器。该环形器也有三个端口，第一个端口连接本端天线，该天线既发射信号也接受信号，第二个端口连接第二收发控制电路302，第三个端口连接第一低噪声放大器208。

本实用新型的频率变换装置的工作原理简述如下：

发射部分负责接收施主端发射的射频信号，对其衰减、频带选择，然后下变频处理，处理后的信号就是期望的搬移频点，然后再做滤波以及数字衰减系统的增益控制处理，放大输出到天线发射或者交由后续功放处理。而接收部分则将天线接收到的对端终端信号，进行放大滤波处理，通过混频器进行上变频合成，再对合成信号进行滤波整形后，交还给施主端设备处理。由于TD-LTE移动通信系统是时分系统，所以在收发控制上面不需要使用频率隔离器，而是采用收发控制开关电路进行信道的控制。

由于本实用新型主要应用在TD-LTE移动通信系统上面，所以较以往的移频直放系统有所区别，首先合成频率的频差满足TD-LTE通信协议标准的要求，控制开关收发的相应时间和频率变换模块系统的时延，也满足实际系统要求。

在将该频率变换装置添加到TD-LTE移动通信系统中后，通信频段不再是主流4G的2300MHz～2400MHz的常规频段，而可以是满足特种通信要求的其他频段。移频处理后的频谱与移频之前的频谱无明显失真，发射功率通过(数字)衰减器的调整，可以满足添加射频功放的要求。在需要通信的频点顺利附着，附着后的通信速率达到了原有通信系统的测试指标。

本实用新型相对于现有技术主要有以下创新点：

1.该频率变换装置可应用于TD-LTE第四代移动通信系统；

本实用新型虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本实用新型，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本实用新型权利要求所界定的保护范围之内。

Claims

1.一种频率变换装置(100)，其特征在于，包括发射部分(200)、接收部分(300)和频率合成部分，所述频率合成部分分为应用于所述发射部分(200)的第一频率合成器(401)和应用于所述接收部分(300)的第二频率合成器(402)；其中

所述发射部分(200)包括：

第一环形器(201)，其输入端接收来自一施主端的发射信号；

第一衰减器(202)，其输入端与所述第一环形器(201)的输出端相连接；

第一收发控制电路(203)，其输入端与所述第一衰减器(202)的输出端相连接；

第一滤波器(204)，其输入端与所述第一收发控制电路(203)的输出端相连接；

第一混频器(205)，其一输入端与所述第一滤波器(204)的输出端相连接，其另一输入端与所述第一频率合成器(401)的输出端相连接；

第二滤波器(206)，其输入端与所述第一混频器(205)的输出端相连接；

第二衰减器(207)，其输入端与所述第二滤波器(206)的输出端相连接；

第一低噪声放大器(208)，其输入端与所述第二衰减器(207)的输出端相连接；

第二环形器(209)，其输入端与所述第一低噪声放大器(208)的输出端相连接，其输出端与一TD-LTE移动通信系统的本端天线相连接。

2.根据权利要求1所述的频率变换装置(100)，其特征在于，所述接收部分(300)包括：

第三环形器(301)，其输入端与一TD-LTE移动通信系统的本端天线相连接，接收来自一对端的输入信号；

第二收发控制电路(302)，其输入端与所述第三环形器(301)的输出端相连接；

第二低噪声放大器(303)，其输入端与所述第二收发控制电路(302)的输出端相连接；

第三滤波器(304)，其输入端与所述第二低噪声放大器(303)的输出端相连接；

第二混频器(305)，其一输入端与所述第三滤波器(304)的输出端相连接，其另一输入端与所述第二频率合成器(402)的输出端相连接；

第三低噪声放大器(306)，其输入端与所述第二混频器(305)的输出端相连接；

第四滤波器(307)，其输入端与所述第三低噪声放大器(306)的输出端相连接；

第四环形器(308)，其输入端与所述第四滤波器(307)的输出端相连接，其输出端与所述施主端相连接。

3.根据权利要求1或2所述的频率变换装置(100)，其特征在于，所述施主端为一TD-LTE客户端(101)或者一基站单元(102)。

4.根据权利要求3所述的频率变换装置(100)，其特征在于，所述TD-LTE客户端(101)为一数据卡。

5.根据权利要求4所述的频率变换装置(100)，其特征在于，所述基站单元(102)包括：

射频拉远单元(103)，与所述频率变换装置(100)的所述第一环形器(201)或者所述第四环形器(308)相连接；

基带处理单元(104)，对内与所述射频拉远单元(103)相连接，对外与一TD-LTE核心网元相连接。

6.根据权利要求5所述的频率变换装置(100)，其特征在于，所述频率变换装置(100)应用于TD-LTE移动通信系统，其通信频段为具有数百MHz带宽的UHF频段。

7.根据权利要求1所述的频率变换装置(100)，其特征在于，所述第一衰减器(202)为一射频衰减器，和/或所述第二衰减器(207)为一数字衰减器。

8.根据权利要求2所述的频率变换装置(100)，其特征在于，所述第一环形器(201)和所述第四环形器(308)是共用的同一个环形器。

9.根据权利要求2所述的频率变换装置(100)，其特征在于，所述第二环形器(209)和所述第三环形器(301)是共用的同一个环形器。