CN212343768U - 一种230MHz无线数传电台的中继装置 - Google Patents

Abstract

一种230MHz无线数传电台的中继装置，将装置壳体分为可左右开合且大小对应的两部分，左半部份的装置壳体内部空间里设置有上下行数字选频一体化模块组件、带开关的电源组件和防雷装置，上下行数字选频一体化模块组件分为带有同步功能的上、下行模块两部分；右半部份内部空间一侧设置下行通路功率放大器和上行通路功率放大器，内部空间的另一侧设置第一双工器和第二双工器，功率放大器与双工器之间信号连通；装置壳体外侧设置有电源口、数据接口及外部天线信号接口；本实用新型体积小、安装方便、成本低廉、安全可靠，能提升230MHz数传电台网络的覆盖水平和信号质量，解决基站间容量不平衡，降低基站间干扰，提高频率资源利用率。

Description

一种230MHz无线数传电台的中继装置

技术领域

本实用新型涉及信号转发、传递领域，尤其涉及一种应用于230MHz无线数传电台的中继装置。

背景技术

目前，随着中国国家电网做出全面推进“三型两网”建设的要求，加快打造具有全球竞争力的世界一流能源互联网企业的战略部署，在电力物联网达到更安全的运行、更精益的管理、更精准的投资、更优质的服务等目标开辟了一条新路，同时也可以充分发挥电网独特优势，开拓数字经济这一巨大蓝海市场，在这一目标下，用电负荷管理系统作为泛在电力物联网中最重要组成部分，有着巨大的潜力。

以上海电负荷管理系统为例，其始建于1996年，是与政府、行业机构、电力客户联结的一个重要载体，是实现电力物联网泛在连接的重要组成部分，系统的终端接入方式以230MHz无线数传电台(2400～19200bps速率)为主，现建有主站系统1套，远程基站14座，独立信道合计23个，接入终端数近30000户，可抄收计量装置数近40000套，信息采集面广，数据采集量大。

基于上述系统，使得国家电网在上海市辖范围内开展了临时限电、用电信息采集、有序用电、需求侧管理(DSM)等业务，并为兄弟单位提供基础数据进行深度分析，也是今后泛在电力物联网大数据的重要来源之一。

而正是基于230MHz频段的频率特性，导致了230MHz无线数传电台系统独特的组网方式，其特点可归纳为：大区制、大功率、广覆盖、以视距传播为主、通过小信号抑制电路消除多径传输的干扰。而随着近年来城市规模的不断发展，受越来越多的高楼及密集建筑物阻挡，导致许多区域出现了新增的覆盖盲区，极大影响了系统的通信成功率。

上述问题虽然可以通过建设新的基站来解决，但新基站的建设普遍存在以下问题：

1.站点选址、机房条件、频率选择、有线回传通道的开通等必备条件普遍存在难以落实的问题，从而导致了新基站的建设成本高、建设周期长；

2.选址难度高导致了覆盖能力下降，使得部分高海拔位置的老基站吸纳了过多的用户终端，造成了信道负载的不均衡，并且这一不均衡的程度还在逐年增大，例如：九龙路、莘庄、卢家湾等基站，负载量接近饱和或已溢出，而崇明南门、堡镇等基站来在全天大部分时间处于空闲状态，这个现象非但在上海，在其他大城市中也普遍存在，该覆盖不均衡而导致信道负载不均衡的问题已是迫在眉睫的问题；

3.由于高海拔基站覆盖范围扩大后，增加了同频复用的保护距离，系统很难通过同频复用的方法来提高宝贵的频率资源的使用效率，这也极大制约了系统规模的进一步扩张，如能通过某些技术改进，实现各信道的负载均衡或者同一频率的多点复用，系统运行的稳定性和可靠性必将大大提升，系统的总容量也必会上一新的台阶。

而国外对网络覆盖的要求相对国内低很多，对中继系统需求不大，仅瑞典阿尔贡公司开发过GSM技术的直放站，在国内运营商网络中也未规模化使用；而230MHz数传电台系统主要应用于电力等专网，国外厂商主要提供调频电台设备，并未涉足中继放大领域，而目前国内采用中继办法或无线直放站设备来解决上述问题，但经过实际应用后发现尚存在不少问题，如下：

1.放大转发中继法-直接将接收到射频信号或者基带信号放大转发，它的优势是时延非常小，但劣势是不能把有用信号和噪声与干扰分开，在放大信号的同时也放大了噪声；

2.译码转发中继法-将接收到的信号进行解调译码之后再重新编码调制发送出去，它的优势是通过解调译码完全抑制了噪声和干扰的能量，劣势是由于解调译码产生了较大的处理时延；

3.在使用传统无线直放站时，由于基站信号和反馈干扰信号的频率是相同的(都在直放站工作频带范围内)，无线直放站在较高增益条件下会出现自激干扰现象，传统的射频滤波方法在频域上无法解决这个问题，只能通过增加施主天线和重发天线之间的隔离度，或者改善天线本身的性能指标来实现，这就造成整个无线直放站系统的造价居高不下。

综上所述，现有技术下的230MHz无线数传电台存在时延过大，技术难度较高，成本高不具备推广使用价值的问题需要解决，故现迫切需要一种新型的中继装置，能解决深度覆盖、盲区覆盖的问题，能做到体积小、安装方便、干扰小，且成本低廉、安全可靠。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种230MHz无线数传电台的中继装置，本实用新型充分利用运营商网络先进成熟的无线中继技术并创新性的应用于230MHz数传电台网络，所提供的中继装置具有体积小、安装方便、成本低廉、安全可靠等优点，是快速解决230MHz数传电台网络深度覆盖、盲区覆盖的有效手段，可极大提升230MHz数传电台网络的覆盖水平和信号质量，解决基站间容量不平衡问题，降低基站间的干扰，提高频率资源的利用率。

本实用新型的一种230MHz无线数传电台的中继装置，其具体结构如下所述：

一种230MHz无线数传电台的中继装置，包括可开合的装置壳体，其特征在于：

所述的装置壳体分为可左右开合且大小对应的两部分，其中，左半部份的装置壳体内部空间里设置有上下行数字选频一体化模块组件、带开关的电源组件和防雷装置，且该上下行数字选频一体化模块组件分为带有同步功能的上、下行模块两部分；

所述的装置壳体的右半部份的内部空间一侧设置有上行通路功率放大器和下行通路功率放大器，在该内部空间的另一侧则设置有第一双工器和第二双工器，功率放大器与双工器之间信号连通；

所述的上下行数字选频一体化模块组件分为带有同步功能的上、下行模块两部分。

该下行通路功率放大器即中继器接收基站信号，中继放大后发给终端，而上行通路功率放大器即中继器接收终端信号，中继放大后发给基站。

本实用新型的一种230MHz无线数传电台的中继装置，在设计时考虑到了230MHz数传电台系统与原有公网通信系统在系统带宽、信号调制方式、传输速率、接收灵敏度、抗干扰能力、双工方式等方面仍存在较大差异的问题，本实用新型的技术要点、主要关键点和难点如下：

1.窄带滤波技术

由于230MHz数传电台信号带宽为25KHz，远低于公网信号带宽，给滤波器设计提出了较高的要求，良好的滤波设计确保有效滤除杂散干扰，提高接收灵敏度，同时保留有用信号不失真；

2.功放快速开关技术

由于本实用新型采用解调转发中继方式，解调需要一定时间，因此存在一定时延，而功放从预热到功率稳定也需要一定时间，两者时延叠加可能超过230MHz数传电台系统能承受的最大时延，影响系统传输速率，因此需要功放快速开关技术来降低整个系统处理时延；

3.上行自动关断技术

为保证中继设备不对原基站系统产生干扰，当无上行信号传输时，需关闭上行单通道，降低对基站系统干扰，230MHz数传电台调制方式与原公网系统差别很大，需要重新设计开发上行信号检测电路，确保在无上行信号时能及时关断上行通路，当有上行信号时能及时打开通路；

4.230MHz数传电台同步技术

230MHz数传电台系统为串行半双工方式与原有公网的全双工完全不一样，且公网中可以通过解码系统消息来获取同步信息，本实用新型则实现了同步信号检测。

另外，230MHz数传电台通信由上行信号和下行信号组成，又因为上行信号和下行信号的频段与方向不同，所要求的信号强度也不同，中继器必须具备对上下行信号分别进行处理的能力，故设置了上行通路功率放大器和下行通路功率放大器。

根据本实用新型的一种230MHz无线数传电台的中继装置，其特征在于，所述的上下行数字选频一体化模块组件的下行模块PCB板上顺序设置有下行通路低噪声放大器、下行用自激消除电路、自动增益控制电路、下行用下变频组件、下行用高抑制滤波器、下行用上变频组件、下行用耦合器和下行通路功率放大器。

根据本实用新型的一种230MHz无线数传电台的中继装置，其特征在于，所述的上下行数字选频一体化模块组件的上行模块PCB板上顺序设置有上行通路低噪声放大器、上行用自激消除电路、上行用下变频组件、上行用高抑制滤波器、上行用上变频组件、上行用耦合器、静噪电路和上行通路功率放大器。

所设置的上、下行自激检测消除电路，自动增益控制电路，用于实现设备信号的自激检测与消除、增益控制功能，保证本实用新型的正常工作。

根据本实用新型的一种230MHz无线数传电台的中继装置，其特征在于，所述的装置壳体的左、右半部份可相互合拢，形成一体式的中继装置本体。

该设计使得本实用新型的一种230MHz无线数传电台的中继装置便于携带与实施装配。

使用本实用新型的一种230MHz无线数传电台的中继装置获得了如下有益效果：

1.本实用新型的一种230MHz无线数传电台的中继装置可应用于现有的电力230MHz数传电台系统，安装在基站与待覆盖区域之间，作为基站覆盖延伸的主要手段，解决信号覆盖盲区，改善现有系统的覆盖率，经验证，可大大优化地区的网络构架，提高系统通信成功率，且该中继装置与基站的严格同步；

2.本实用新型的一种230MHz无线数传电台的中继装置发射功率小于15W，覆盖能力与基站相当，对场地要求低、可利用非电力自有物业(如铁塔、原有的终端用户等)快速部署至多个区域，解决盲区的覆盖问题，亦可解决市区由于高楼阻挡形成的盲区覆盖的问题，确保有效滤除杂散干扰，提高接收灵敏度，且能实现干扰与信号的完整分离，保证不对原有基站系统产生干扰；

3.本实用新型的一种230MHz无线数传电台的中继装置相比建造新基站的建设方案，具有低成本、部署快、系统适应性强、能确保系统上下行平衡、性能和时延上取得良好折中效果等特点，具有良好的社会经济效益。

附图说明

图1为本实用新型的一种230MHz无线数传电台的中继装置的装置部分具体结构示意图；

图2为本实用新型的一种230MHz无线数传电台的中继装置的装置壳体相互合拢后的结构示意图；

图3为本实用新型的一种230MHz无线数传电台的中继装置的应用效果示意图示意图。

图中：1-装置壳体，2-上下行数字选频一体化模块组件，3-电源组件，4-防雷装置，5-下行通路功率放大器，6-上行通路功率放大器，7a-第一双工器，7b-第二双工器，8-施主天线，9-重发天线，10-下行用滤波器，11-上行用滤波器，21-下行通路低噪声放大器，22-下行用自激消除电路，23-自动增益控制电路，24-下行用下变频组件，25-下行用高抑制滤波器，26-下行用上变频组件，27-下行用耦合器，2a-上行通路低噪声放大器，2b-上行用自激消除电路，2c-上行用下变频组件，2d-上行用高抑制滤波器，2e-上行用上变频组件，2f-上行用耦合器，2g-静噪电路。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型的一种230MHz无线数传电台的中继装置做进一步的描述。

如图1～图3所示，一种230MHz无线数传电台的中继装置，包括可开合的装置壳体1，该装置壳体分为可左右开合且大小对应的两部分，其中，左半部份的装置壳体内部空间里设置有上下行数字选频一体化模块组件2、带开关的电源组件3和防雷装置4，且该上下行数字选频一体化模块组件分为带有同步功能的上、下行模块两部分；

装置壳体1的右半部份的内部空间一侧设置有上行通路功率放大器5和下行通路功率放大器6，在该内部空间的另一侧则设置有第一双工器7a和第二双工器7b，功率放大器与双工器之间信号连通；

装置壳体1外侧设置有电源口、数据接口及外部天线信号接口；

上下行数字选频一体化模块组件2的下行模块PCB板上顺序设置有下行通路低噪声放大器21、下行用自激消除电路22、自动增益控制电路23、下行用下变频组件24、下行用高抑制滤波器25、下行用上变频组件26和下行用耦合器27，输入的信号依次经过上述装置。

上下行数字选频一体化模块组件2的上行模块PCB板上顺序设置有上行通路低噪声放大器2a、上行用自激消除电路2b、上行用下变频组件2c、上行用高抑制滤波器2d、上行用上变频组件2e、上行用耦合器2f和静噪电路2g，输入的信号依次经过上述装置。

装置壳体1的左、右半部份可相互合拢，形成一体式的中继装置本体。

实施例

如图3所示，一种230MHz无线数传电台的中继装置的具体使用如下：

1)将本装置与施主天线8和重发天线9信号连通，并将外接电源接通电源组件3；

2)信号下行中继应用方法：

在上下行数字选频一体化模块组件2的下行模块中，外部连接的施主天线8接收的基站信号送入第一双工器7a后再进入下行用滤波器10进行滤波，然后由下行模块中的下行通路低噪声放大器21将电平调整到下行模块规定的接口电平，基站信号顺序通过下行用自激消除电路22、自动增益控制电路23、下行用下变频组件24、下行用高抑制滤波器25、下行用上变频组件26、下行用耦合器27进行信号处理，最后通过下行通路功率放大器5将基站信号放大后送至第二双工器7b，由外部连接的重发天线9发射出去，实现基站信号的中继放大；

3)步骤2)中，下行通路低噪声放大器完成经施主天线的基站侧信号的放大整形，下行用自激消除电路检测下行通路自激并通过增益调整消除自激，自动增益控制电路根据输入信号自动调整通路增益，使输出满足要求，下行用下变频组件完成射频信号的下变频，降低信号频率，便于后续信号处理，下行用高抑制滤波器抑制和滤除无用的信号杂散分量，下行用上变频组件完成射频信号的上变频，增加信号频率，使信号按照原有的载波频率发射，下行用耦合器耦合下行通路信号作为自动增益控制、自激消除电路反馈采样输入；

4)信号上行中继应用方法：

在上下行数字选频一体化模块组件2的上行模块中，外部连接的重发天线9接收的终端信号送入经过第二双工器7b后再进入上行用滤波器11进行滤波，然后由上行模块的上行通路低噪声放大器2a将电平调整到上行模块规定的接口电平，终端信号顺序通过上行用自激消除电路2b、上行用下变频组件2c、上行用高抑制滤波器2d、上行用上变频组件2e、上行用耦合器2f和静噪电路2g进行信号处理，最后通过上行通路功率放大器6将终端信号放大后送至第一双工器7a，由外部连接的施主天线8发射出去，实现终端信号的中继放大；

5)步骤4)中，上行通路低噪声放大器完成经重发天线的终端侧信号的放大整形，上行用自激消除电路检测上行通路自激并通过增益调整消除自激，上行用下变频组件完成射频信号的下变频，降低信号频率，便于后续信号处理，上行用高抑制滤波器抑制和滤除无用的信号杂散分量，上行用上变频组件完成射频信号的上变频，增加信号频率，使信号按照原有的载波频率发射，上行用耦合器：耦合上行通路信号作为自激消除电路反馈采样输入，静噪电路滤除过度的背景噪音，消除或抑制在没有接收到信号时背景噪音。

本实用新型的一种230MHz无线数传电台的中继装置可应用于现有的电力230MHz数传电台系统，安装在基站与待覆盖区域之间，作为基站覆盖延伸的主要手段，解决信号覆盖盲区，改善现有系统的覆盖率，经验证，可大大优化地区的网络构架，提高系统通信成功率，且该中继装置与基站的严格同步；本实用新型发射功率小于15W，覆盖能力与基站相当，对场地要求低、可利用非电力自有物业(如铁塔、原有的终端用户等)快速部署至多个区域，解决盲区的覆盖问题，亦可解决市区由于高楼阻挡形成的盲区覆盖的问题，确保有效滤除杂散干扰，提高接收灵敏度，且能实现干扰与信号的完整分离，保证不对原有基站系统产生干扰；本实用新型相比建造新基站的建设方案，具有低成本、部署快、系统适应性强、能确保系统上下行平衡、性能和时延上取得良好折中效果等特点，具有良好的社会经济效益。

本实用新型的一种230MHz无线数传电台的中继装置适用于230MHz无线数传电台信号中继传输领域。

Claims (4)

1.一种230MHz无线数传电台的中继装置，包括可开合的装置壳体(1)，其特征在于：

所述的装置壳体(1)分为可左右开合且大小对应的两部分，其中，左半部份的装置壳体内部空间里设置有上下行数字选频一体化模块组件(2)、带开关的电源组件(3)和防雷装置(4)，且该上下行数字选频一体化模块组件分为带有同步功能的上、下行模块两部分；

所述的装置壳体(1)的右半部份的内部空间一侧设置有下行通路功率放大器(5)和上行通路功率放大器(6)，在该内部空间的另一侧则设置有第一双工器(7a)和第二双工器(7b)，功率放大器与双工器之间信号连通；

所述的装置壳体(1)外侧设置有电源口、数据接口及外部天线信号接口。

2.如权利要求1所述的一种230MHz无线数传电台的中继装置，其特征在于，所述的上下行数字选频一体化模块组件(2)的下行模块PCB板上顺序设置有下行通路低噪声放大器(21)、下行用自激消除电路(22)、自动增益控制电路(23)、下行用下变频组件(24)、下行用高抑制滤波器(25)、下行用上变频组件(26)和下行用耦合器(27)，输入的信号依次经过上述装置。

3.如权利要求1所述的一种230MHz无线数传电台的中继装置，其特征在于，所述的上下行数字选频一体化模块组件(2)的上行模块PCB板上顺序设置有上行通路低噪声放大器(2a)、上行用自激消除电路(2b)、上行用下变频组件(2c)、上行用高抑制滤波器(2d)、上行用上变频组件(2e)、上行用耦合器(2f)和静噪电路(2g)，输入的信号依次经过上述装置。

4.如权利要求1所述的一种230MHz无线数传电台的中继装置，其特征在于，所述的装置壳体(1)的左、右半部份可相互合拢，形成一体式的中继装置本体。

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