CN215871424U

CN215871424U - 一种光纤射频信号拉远装置

Info

Publication number: CN215871424U
Application number: CN202121987381.9U
Authority: CN
Inventors: 刘聪江
Original assignee: Fujian Xintong Information Technology Co ltd
Current assignee: Fujian Xintong Information Technology Co ltd
Priority date: 2021-08-23
Filing date: 2021-08-23
Publication date: 2022-02-18
Anticipated expiration: 2031-08-23

Abstract

本实用新型提供了通信技术领域的一种光纤射频信号拉远装置，包括：一ANT天线；一场强模块，与所述ANT天线连接；一近端射频光模块组，与所述场强模块连接；一第一单片机，与所述场强模块以及近端射频光模块组连接；一第一电源模块，与所述第一单片机连接；一远端射频光模块组，与所述近端射频光模块组连接；一信号放大模块，与所述远端射频光模块组连接；一第二单片机，与所述远端射频光模块组以及信号放大模块连接；一第二电源模块，与所述第二单片机连接；一MS天线，与所述信号放大模块连接。本实用新型的优点在于：极大的降低了射频信号拉远的时延以及运维成本，极大的提升了射频信号拉远的质量以及稳定性。

Description

一种光纤射频信号拉远装置

技术领域

本实用新型涉及通信技术领域，特别指一种光纤射频信号拉远装置。

背景技术

数字集群对讲机是依据数字集群标准设计、制造，可以接入和适应于数字集群系统和网络下工作的数字对讲机，是将语音信号数字化，以特定的数字编码方式和特定的基带调制形式，并采用数字信号处理器进行优化的数据化通讯模式。

数字集群对讲机系统广泛应用于大型货运场站、大型调车场、长隧道、铁路等场景，由于这些场景的占地跨度很大，距离远一点数字集群对讲机便无法接收到基站射频信号，极大的限制了适用范围，因此产生了对基站射频信号进行拉远的需求。

然而，传统上对基站射频信号进行拉远时，存在信号转发时延大、干扰严重、未设置冗余设备、自动化程度低等缺点，使得拉远效果不尽如人意。因此，如何提供一种光纤射频信号拉远装置，实现降低射频信号拉远的时延以及运维成本，提升射频信号拉远的质量以及稳定性，成为一个亟待解决的问题。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题，在于提供一种光纤射频信号拉远装置，实现降低射频信号拉远的时延以及运维成本，提升射频信号拉远的质量以及稳定性。

本实用新型是这样实现的：一种光纤射频信号拉远装置，包括：

一ANT天线；

一场强模块，与所述ANT天线连接；

一近端射频光模块组，与所述场强模块连接；

一第一单片机，与所述场强模块以及近端射频光模块组连接；

一第一电源模块，与所述第一单片机连接；

一远端射频光模块组，与所述近端射频光模块组连接；

一信号放大模块，与所述远端射频光模块组连接；

一第二单片机，与所述远端射频光模块组以及信号放大模块连接；

一第二电源模块，与所述第二单片机连接；

一MS天线，与所述信号放大模块连接。

进一步地，所述场强模块包括：

一第一双工器，与所述ANT天线以及第一单片机连接；

一合路器，与所述第一双工器以及第一单片机连接；

一第一衰减器，与所述合路器以及第一单片机连接；

一第一增益温度补偿电路，一端与所述第一衰减器以及第一单片机连接，另一端与所述近端射频光模块组连接；

一第二衰减器，与所述第一单片机连接；

一第二增益温度补偿电路，一端与所述第二衰减器以及第一单片机连接，另一端与所述近端射频光模块组连接；

一切换开关K4，引脚1与所述第一双工器连接，引脚2与所述合路器连接，引脚3与所述第二衰减器连接，控制端与所述第一单片机连接；

一功率检测器，与所述第一双工器、合路器以及第一单片机连接。

进一步地，所述第一电源模块包括：

一第一电源控制器，与所述第一单片机连接；

一第一主电源，与所述第一电源控制器连接；

一第一备电源，与所述第一电源控制器连接。

进一步地，所述近端射频光模块组设有：

一第一主光模块；

一第一备光模块。

进一步地，所述信号放大模块包括：

一预放大功分器，与所述远端射频光模块组以及第二单片机连接；

一主功放，与所述预放大功分器以及第二单片机连接；

一备功放，与所述预放大功分器以及第二单片机连接；

一低噪声放大器，与所述远端射频光模块组以及第二单片机连接；

一第二双工器，与所述MS天线以及第二单片机连接；

一切换开关K1，引脚1与所述主功放连接，引脚3与所述备功放连接，控制端与所述第二单片机连接；

一切换开关K2，引脚1与所述切换开关K1的引脚2连接，引脚2与所述第二双工器连接，控制端与所述第二单片机连接；

一切换开关K3，引脚1与所述切换开关K2的引脚3连接，引脚2与所述第二双工器连接，引脚3与所述低噪声放大器连接，控制端与所述第二单片机连接。

进一步地，所述主功放以及备功放均为数字预失真功率放大器。

进一步地，所述第二电源模块包括：

一第二电源控制器，与所述第二单片机连接；

一第二主电源，与所述第二电源控制器连接；

一第二备电源，与所述第二电源控制器连接。

进一步地，所述远端射频光模块组设有：

一第二主光模块；

一第二备光模块。

进一步地，还包括：

一第一LAN接口，与所述第一单片机连接；

一第一RS485接口，与所述第一单片机连接；

一第二LAN接口，与所述第二单片机连接；

一第二RS485接口，与所述第二单片机连接。

进一步地，所述第一双工器以及第二双工器的腔体均采用交叉耦合结构。

本实用新型的优点在于：

1、通过设置ANT天线、场强模块、近端射频光模块组、远端射频光模块组、信号放大模块以及MS天线，对射频信号在同一频点上直接放大后进行拉远(转发)，无需对射频信号(无线通信的基带信号)进行处理，无需处理系统信令的通信协议，进而极大的降低了射频信号拉远的时延；由于对射频信号在同一频点上直接放大拉远，不会产生同频干扰，使得射频信号的重发区域无互调和杂波干扰，话音清晰，输出功率恒定，通信距离稳定。

2、通过设置第一单片机和第二单片机，且第一单片机与功率检测器连接，第二单片机与预放大功分器、主功放、备功放以及低噪声放大器连接，第一单片机和第二单片机自动通过功率检测器和预放大功分器对射频信号进行包络检波，当射频信号的信号强度大于设定值，或者工作异常(如产生自激)时，第二单片机自动关闭主功放、备功放以及低噪声放大器，当射频信号恢复正常时，再自动打开主功放、备功放以及低噪声放大器，进而极大的延长了主功放、备功放以及低噪声放大器的使用寿命，且无需人工操作，进而极大的降低了射频信号拉远的运维成本。

3、通过设置第一双工器以及第二双工器的腔体均为交叉耦合结构，即引入非相邻腔体之间的辐射耦合，可以在通带附近产生传输零点，使通带到衰减的过滤更为陡峭，具有带外抑制度高(隔离度高)、低邻道泄漏和外形尺寸小等优点，最终极大的提升了射频信号拉远的质量。

4、通过设置近端射频光模块组包括第一主光模块和第一备光模块，远端射频光模块组包括第二主光模块和第二备光模块，第一电源模块包括第一主电源和第一备电源，第二电源模块包括第二主电源和第二备电源，并设置主功放和备功放，即针对光模块、电源模块以及功放均设置冗余切换的设备(通路)，当其中一个产生故障时，可无缝切换至另一个设备上，使得拉远装置能够正常工作，不至于使拉远的射频信号掉线，最终极大的提升了射频信号拉远的稳定性。

5、通过设置主功放以及备功放均为数字预失真功率放大器，具有效率高(可达35％)、线性度高(两载波互调达68DBC以上,四载波互调达62DBC以上)、互调、功耗小等优点，且便于批量生产和降低成本。

6、通过设置包括第一双工器、功率检测器、合路器、第一衰减器、第二衰减器、第一增益温度补偿电路、第二增益温度补偿电路以及切换开关K4的场强模块，当功率检测器通过包络检波方式检测到射频信号为异频信号时，将异频信号依次通过第一双工器、合路器、第一衰减器以及第一增益温度补偿电路进行传输，当功率检测器通过包络检波方式检测到射频信号为同频信号时，将同频信号依次通过第一双工器、切换开关K4、第二衰减器以及第二增益温度补偿电路进行传输，即支持异频信号和同频信号的拉远(转发)。

7、通过设置第一LAN接口、第一RS485接口、第二LAN接口以及第二RS485接口，使得上位机能够通过第一LAN接口、第一RS485接口、第二LAN接口或者第二RS485接口远程连接第一单片机或者第二单片机，进而进行远程监控。

附图说明

下面参照附图结合实施例对本实用新型作进一步的说明。

图1是本实用新型一种光纤射频信号拉远装置的电路原理框图。

图2是本实用新型场强模块的电路原理框图。

图3是本实用新型第一单片机及第一电源模块的电路原理框图。

图4是本实用新型近端射频光模块组的电路原理框图。

图5是本实用新型信号放大模块的电路原理框图。

图6是本实用新型第二单片机及第二电源模块的电路原理框图。

图7是本实用新型远端射频光模块组的电路原理框图。

标记说明：

100-一种光纤射频信号拉远装置，1-ANT天线，2-场强模块，3-近端射频光模块组，4-第一单片机，5-第一电源模块，6-远端射频光模块组，7-信号放大模块，8-第二单片机，9-第二电源模块，10-MS天线，21-第一双工器，22-合路器，23-第一衰减器，24-第一增益温度补偿电路，25-第二衰减器，26-第二增益温度补偿电路，27-功率检测器，51-第一电源控制器，52-第一主电源，53-第一备电源，31-第一主光模块，32-第一备光模块，71-预放大功分器，72-主功放，73-备功放，74-低噪声放大器，75-第二双工器，91-第二电源控制器，92-第二主电源，93-第二备电源，61-第二主光模块，62-第二备光模块，11-第一LAN接口，12-第一RS485接口，13-第二LAN接口，14-第二RS485接口。

具体实施方式

本申请实施例中的技术方案，总体思路如下：采用天线的分布式技术，对射频信号在同一频点上直接放大后进行拉远，无需对射频信号进行处理，无需处理系统信令的通信协议，以降低射频信号拉远的时延。通过第一单片机4和第二单片机8自动通过功率检测器27和预放大功分器71对射频信号进行包络检波，当射频信号的信号强度大于设定值，或者工作异常时，自动关闭主功放72、备功放73以及低噪声放大器74，当射频信号恢复正常时，再自动打开主功放72、备功放73以及低噪声放大器74，以延长主功放72、备功放73以及低噪声放大器74的使用寿命，且无需人工操作，以降低射频信号拉远的运维成本。通过设置第一双工器21以及第二双工器75的腔体均为交叉耦合结构，以提升射频信号拉远的质量。通过对光模块、电源模块以及功放均设置冗余切换的设备，当其中一个产生故障时，可无缝切换至另一个设备上，以提升射频信号拉远的稳定性。

请参照图1至图7所示，本实用新型一种光纤射频信号拉远装置100的较佳实施例，包括：

一ANT天线1，用于射频信号的收发；

一场强模块2，与所述ANT天线1连接；所述场强模块2带ATT(衰减器)功能，具备对同频信号和异频信号的检测、开关控制和衰减功能；

一近端射频光模块组3，与所述场强模块2连接，用于电信号和光信号的转换；

一第一单片机4，与所述场强模块2以及近端射频光模块组3连接，用于控制所述场强模块2以及近端射频光模块组3的工作，并通过所述第一LAN接口11或者第一RS485接口12向上位机(未图示)发送监控参数；

一第一电源模块5，与所述第一单片机4连接，用于提供电能；

一远端射频光模块组6，与所述近端射频光模块组3连接，用于电信号和光信号的转换；所述近端射频光模块组3和远端射频光模块组4通过主光纤(未图示)和备光纤(未图示)连接；

一信号放大模块7，与所述远端射频光模块组6连接，用于对射频信号进行放大；

一第二单片机8，与所述远端射频光模块组6以及信号放大模块7连接，用于控制所述远端射频光模块组6以及信号放大模块7的工作，并通过所述第二LAN接口13或者第二RS485接口14向上位机发送监控参数；

一第二电源模块9，与所述第二单片机8连接，用于提供电能；

一MS天线10，与所述信号放大模块7连接，用于射频信号的收发。

所述场强模块2包括：

一第一双工器21，与所述ANT天线1以及第一单片机4连接，用于将发射和接收讯号相隔离，保证接收和发射都能同时正常工作；

一合路器22，与所述第一双工器21以及第一单片机4连接，用于将两路或者多路从不同发射机(未图示)发出的射频信号合为一路；

一第一衰减器23，与所述合路器22以及第一单片机4连接，用于调整射频信号的强度；

一第一增益温度补偿电路24，一端与所述第一衰减器23以及第一单片机4连接，另一端与所述近端射频光模块组3连接，用于依据温度对射频信号的增益进行补偿；

一第二衰减器25，与所述第一单片机4连接，用于调整射频信号的强度；

一第二增益温度补偿电路26，一端与所述第二衰减器25以及第一单片机4连接，另一端与所述近端射频光模块组3连接，用于依据温度对射频信号的增益进行补偿；

一切换开关K4，引脚1与所述第一双工器21连接，引脚2与所述合路器22连接，引脚3与所述第二衰减器25连接，控制端与所述第一单片机4连接；

一功率检测器27，与所述第一双工器21、合路器22以及第一单片机4连接，用于检测输入的射频信号是同频信号还是异频信号。

所述第一电源模块5包括：

一第一电源控制器51，与所述第一单片机4连接；

一第一主电源52，与所述第一电源控制器51连接；

一第一备电源53，与所述第一电源控制器51连接。

所述近端射频光模块组3设有：

一第一主光模块31；

一第一备光模块32。

所述信号放大模块7包括：

一预放大功分器71，与所述远端射频光模块组6以及第二单片机8连接，用于把所述远端射频光模块组6输出的下行射频信号进行放大，分成两路输出到所述主功放72和备功放73，并区分出同频信号和异频信号上报给所述第二单片机8；

所述预放大功分器71以及功率检测器27均通过包络检波的方式对射频信号进行检测提取，设置合理门限值，进行同频上行、下行射频信号的有效快速切换；

一主功放72，与所述预放大功分器71以及第二单片机8连接；

一备功放73，与所述预放大功分器71以及第二单片机8连接；

一低噪声放大器(LNA)74，与所述远端射频光模块组6以及第二单片机8连接，用于对接收的数字集群对讲机系统(未图示)的射频信号进行低噪声系数的放大与无用噪声抑制，提高系统的信纳比；

一第二双工器75，与所述MS天线10以及第二单片机8连接，用于将发射和接收讯号相隔离，保证接收和发射都能同时正常工作；

一切换开关K1，引脚1与所述主功放72连接，引脚3与所述备功放73连接，控制端与所述第二单片机8连接；

一切换开关K2，引脚1与所述切换开关K1的引脚2连接，引脚2与所述第二双工器75连接，控制端与所述第二单片机8连接；

一切换开关K3，引脚1与所述切换开关K2的引脚3连接，引脚2与所述第二双工器75连接，引脚3与所述低噪声放大器74连接，控制端与所述第二单片机8连接。

所述切换开关K1、切换开关K2、切换开关K3的切换由第二单片机8控制；所述切换开关K4的切换由第一单片机4控制。

所述主功放72以及备功放73均为数字预失真(DPD，Digital Pre-Distortion)功率放大器，具有效率高、线性度高、功耗小等优点，对输入的数字集群对讲机系统的射频信号进行高效且大功率的放大。

所述第二电源模块9包括：

一第二电源控制器91，与所述第二单片机8连接；

一第二主电源92，与所述第二电源控制器91连接；

一第二备电源93，与所述第二电源控制器91连接。

所述第一电源模块5以及第二电源模块9均具备主备切换功能。

所述远端射频光模块组6设有：

一第二主光模块61；

一第二备光模块62。

所述近端射频光模块3以及远端射频光模块6均带FSK(频移键控)信号传输功能、带接收备份功能、下行把射频信号调制在激光器进行传输，上行解调远端传的光信息转换成射频信号。

还包括：

一第一LAN接口11，与所述第一单片机4连接；

一第一RS485接口12，与所述第一单片机4连接；

一第二LAN接口13，与所述第二单片机8连接；

一第二RS485接口14，与所述第二单片机8连接。

所述第一LAN接口11、第一RS485接口12、第二LAN接口13以及第二RS485接口14均为扩展接口，可按需连接对应的设备。

所述第一双工器21以及第二双工器75的腔体均采用交叉耦合结构，即引入非相邻腔体之间的辐射耦合，可以在通带附近产生传输零点，使通带到衰减的过滤更为陡峭，具有带外抑制度高(隔离度高)、低邻道泄漏和外形尺寸小等优点；所述第一双工器21以及第二双工器75均为介质双工器。

本实用新型工作原理：

设上行通道只有457～459MHz一个通道，下行同频通道为457～459MHz通道，下行异频通道为467～469MHz通道，将同频简称为458MHz，异频简称为468MHz。

当下行通道同时检测到458MHz和468MHz的射频信号时，打开468MHz通道；当下行通道的458MHz或468MHz处于工作状态时，另一频率的射频信号不可强插，且同频工作时，上行和下行之间不可强插。

异频上行或同频上行：所述MS天线10接收到上行信号后，通过所述第二双工器75进行上行频段的抑制选段，通过所述切换开关K3到低噪声放大器74进行射频信号的检测并放大，输送到所述远端射频光模块组6进行射频光电调制，通过主光纤传输到所述近端射频光模块组3，进而通过所述场强模块2输出到ANT天线1。

异频下行(468M)：所述ANT天线1将接收的下行射频信号传输到第一双工器21进行下行频段的抑制选段，然后依次经过所述合路器22、第一衰减器23、第一增益温度补偿电路24、近端射频光模块组3输出到远端射频光模块组6，再通过所述预放大功分器71分成两路信号，分别输入所述主功放72和备功放73进行射频信号的大功率放大，通过所述切换开关K1、切换开关K2输出到第二双工器75进行异频下行抑制选段，并由所述MS天线10输出。

同频下行(458M)：当所述第一单片机4通过功率检测器27检测到预设门限值的射频信号时，判断输入的射频信号为同频信号，自动打开所述切换开关K4，射频信号依次通过所述第一双工器21、第二衰减器25、第二增益温度补偿电路26、近端射频光模块组3输出到远端射频光模块组6，再通过所述预放大功分器71分成两路信号，分别输入所述主功放72和备功放73进行射频信号的大功率放大，通过所述切换开关K1、切换开关K2输出到第二双工器75进行同频下行抑制选段，并由所述MS天线10输出。

综上所述，本实用新型的优点在于：

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本实用新型的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本实用新型的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本实用新型的权利要求所保护的范围内。

Claims

1.一种光纤射频信号拉远装置，其特征在于：包括：