CN219087135U - 一种双频段光纤直放站远端机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及列车无线调度技术领域，具体的是一种双频段光纤直放站远端机，本实用新型包括设置在一个集成式射频收发器上的高速DAC模块和高速ADC模块，所述高速DAC模块上连接有两组下变频组件，所述高速ADC模块上连接有两个组件上变频组件；所述下变频组件包括依次连接的第一滤波器、第一数控衰减器和放大器；通过设置两组下变频组件和上变频组件，使得近端机可以同时兼容两种400MHz制式和450MHz制式的系统，不需要更换硬件，远端机即可实现在信号从450MHz频段调整到400MHz频段的过度期间，可以同时兼容450M向400M两种频段通信设备工作，并且设备在高可靠性和稳定性的同时，而且还能在光线直放站的远端机形成中继从而扩大了覆盖范围和信号质量。

Description

一种双频段光纤直放站远端机

技术领域

本实用新型涉及列车无线调度技术领域，具体的是一种双频段光纤直放站远端机。

背景技术

根据《关于加强450-470MHz频段无线电发射设备管理的通知》(工信无函[2011]144)和《工业和信息化部关于无线电台站规范化管理若干问题的通知》，国家调整无线电频率资源运用规划，铁路无线列调系统使用的450～470MHz频率将被收回。

为适应国家无线电频率政策，列车无线调度现使用450MHz频段的其他无线通信业务，将统一调整到400MHz频段，为了达到以上目的，光纤直放站作为信号中继设备，而在使用光纤直放站时，不能牺牲电台的信号覆盖。

在将450MHz频段的其他无线通信业务统一调整到400MHz频段的过程中，为了保障用户体验，不能直接断开原来的450MHz的无线通信业务，需要一种可以同时支持400MHz和450MHz频段设备兼容、并且支持450MHz同频通信制式和2个电台同时工作的近端机，以实现电台端的信号收发，但是现有的光纤直放站远端机只能单一支持400MHz或者450MHz频段设备兼容。

因此，在将450MHz频段的其他无线通信业务统一调整到400MHz频段，亟需一种双频段光纤直放站远端机作为过渡，以实现同时支持400MHz和450MHz频段设备兼容、并且支持400MHz和450MHz同频通信制式和2个电台同时工作的目的。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种双频段光纤直放站远端机，以解决上述背景技术中提出的问题。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案实现：

一种双频段光纤直放站远端机，包括设置在一个集成式射频收发器上的高速DAC模块和高速ADC模块，所述高速DAC模块上连接有两组下变频组件，所述高速ADC模块上连接有两个组件上变频组件；

所述下变频组件包括依次连接的第一滤波器、第一数控衰减器和放大器；

所述上变频组件包括依次连接的低噪声放大器、第二滤波器和第二数控衰减器。

优选的，还包括基带处理模块和光电转换模块，所述基带处理模块和光电转换模块双向连接，光电转换模块用于通过光纤和光纤直放站的近端机连接，以实现和光纤和光纤直放站的远端机之间信号传输的目的。

优选的，所述基带处理模块的输出端和高速DAC模块的输入端电性连接，基带处理模块的输入端和高速ADC模块的输出端电性连接。

优选的，所述放大器和外部的天线连接，用于400M和450M的下行输出，以实现远端机的信号通过天线发送至移动终端的目的，第一滤波器的输入端和高度DAC模块的输出端电性连接。

优选的，所述低噪声放大器和外部的天线连接，用于400M和450M的上行输入，以实现远端机通过天线接收来自移动终端信号的目的，所述第二数控衰减器的输出端和高速ADC模块的输入端电性连接。

本实用新型的有益效果：

通过设置两组上变频组件和下变频组件，使得近端机可以同时兼容两种400MHz制式和450MHz制式的系统，不需要更换硬件，远端机即可实现在信号从450MHz频段调整到400MHz频段的过度期间，可以同时兼容450M向400M两种频段通信设备工作，并且设备在高可靠性和稳定性的同时，而且还能在光线直放站的远端机形成中继从而扩大了覆盖范围和信号质量，为信号覆盖组网的方式和工程施工上提供了便捷。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；

图1是本实用新型整体结构示意图；

图2是图1中上变频单元和下变频单元部分的结构示意图；

图3是电源冗余处理技术部分的结构示意图；

图4是电源输入的结构示意图；

图5是400M和450M的双频段兼容技术部分的结构示意图；

图6是同异频处理技术部分的结构示意图；

图7是上行信号处理部分的结构示意图；

图8是下行信号处理部分的结构示意图。

图中附图标记如下：

1、高速DAC模块，2、高速ADC模块，3、下变频组件，31、第一滤波器，32、第一数控衰减器，33、放大器，4、上变频组件，41、低噪声放大器，42、第二滤波器，43、第二数控衰减器，5、基带处理模块，6、光电转换模块。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型提供的一种双频段光纤直放站远端机的工作原理如下：

一种双频段光纤直放站远端机，包括设置在一个集成式射频收发器上的高速DAC模块1和高速ADC模块2，所述高速DAC模块1上连接有两组下变频组件3，所述高速ADC模块2上连接有两个组件上变频组件4；

所述下变频组件3包括依次连接的第一滤波器31、第一数控衰减器32和放大器33；

所述上变频组件4包括依次连接的低噪声放大器41、第二滤波器42和第二数控衰减器43。

整个光纤直放站包括电台、近端机、远端机、天线、移动终端四个部分，电台信号下行发送给移动终端时：近端机接收到来自电台的信号，近端机通过光纤将信号发送给远端机，远端机通过天线将信号发送给移动终端；移动终端信号上行发送给电台时，远端机通过天线接收到来自移动终端的信号，远端机通过光纤将信号发送给近端机，近端机将信号发送给电台。

还包括基带处理模块5和光电转换模块6，所述基带处理模块5和光电转换模块6双向连接，光电转换模块6用于通过光纤和光纤直放站的近端机连接，以实现和光纤和光纤直放站的远端机之间信号传输的目的。

所述基带处理模块5的输出端和高速DAC模块1的输入端电性连接，基带处理模块5的输入端和高速ADC模块2的输出端电性连接。

所述放大器33和外部的天线连接，用于400M和450M的下行输出，以实现远端机的信号通过天线发送至移动终端的目的，第一滤波器31的输入端和高度DAC模块1的输出端电性连接。

所述低噪声放大器和外部的天线连接，用于400M和450M的上行输入，以实现远端机通过天线接收来自移动终端信号的目的，所述第二数控衰减器43的输出端和高速ADC模块2的输入端电性连接。

在远端机中还采用电源冗余处理技术、400M和450M的双频段兼容技术、同异频处理技术；

电源冗余处理技术：

如图3，采用大功率PMOS管和电源监控芯片实现两路电源同时给负载供电，实现防倒灌功能，通过两路电源实现UPS的备用电源功能，保证一路供电异常时有后备替补供电，当一路出现故障时或短路时，不影响负载的正常工作，同时监控每个电源的工作状态；

如图4，电源输入同时进入主备电源，主备电源同时给切换板供电，切换板起到转接作用，并且配合数字板进行控制和监测，实现防倒灌功能，然后给负载进行供电；切换板还完成主备功放、同异频控制、光旁路等功能的控制；核心板提供2路独立输入射频通道和2路独立输出射频通道，分别处理400M和450M频段信号；输出射频通道为下行链路，输人射频通道为上行链路。

400M和450M的双频段兼容技术：

如图5：核心板的提供400M和450M两个频段的下行信号输出，两个频段发射通道独立工作，输出后经过3dB电桥进入主备功放进行放大，然后由射频电子开关选择功放进行输出，即每个功放都可以放大400M和450M两个频段的下行信号，400M频段由ANT1端口经天线发射出去，450M频段由ANT2端口经天线发射出去，达到频段兼容要求。

远端机通过天线接收到终端发出的上行信号，经过双工器后分成403.2～404.2MHz和457～459MHz两个频段，进入核心板，核心板提供对应的两条独立射频通道，经放大、滤波后进入便携式收发器进行模拟转换，然后由FPGA(FPGA器件属于专用集成电路中的一种半定制电路，是可编程的逻辑列阵，能够有效的解决原有的器件门电路数较少的问题，在本申请中，EPGA作为基带处理单元13中的一部分，用于对数字信号进行选频和滤波处理)完成选频、滤波等数字化处理，最后通过光电转换发送给近端机。

同异频处理技术：

如图6，同异频控制器由两个射频电子开关组成，通过14V电压同时控制两个射频电子通道的选择。当射频电子开关控制端为0V时，COM口和NC端接通，COM口和NO口断开；当射频电子开关控制端为14V时，COM口和NO端接通，COM口和NC口断开。

常规双工器一个射频口只支持一个频段，本设备中双工器的TX端口支持两个频段，即TX端口支持413.2～414.2MHz和457～469MHz。

同异频控制接口由核心板控制，由近端机判断直放站同异频工作状态，并通过光纤下发给所有远端机，远端机核心板收到该状态指令后，通过控制接口控制射频电子开关的通断，当工作在异频模式时，控制接口为0V，此时射频电子开关的COM口与NC口接通，COM口与NO口断开，下行467～469MHz异频信号与双工器的TX口接通；当工作在同频模式时，控制接口为14V，此时射频电子开关的COM口与NO口接通，COM口与NC口断开，下行457～459MHz同频信号与双工器的RX2口接通，经双工器的RX2口可发射出去。这样在不改变双工器的情况下，即可实现同频信号的发射。

只有系统处于同频发射状态时，控制接口电压才为14V，当处于接收状态(无论是同频模式还是异频模式)时，控制接口电压为0V，此时天馈接收到457～459MHz频段的上行信号经双工器的RX2端口进入核心板，实现上行信号接收。

综上，只需要在同频发射状态时，控制射频电子开关即可实现同频457～459MHz频段信号的发射，而无论在何种制式下都不影响信号的接收，简便又精确的实现同频通信方式。

如图7，上行信号处理：远端机通过天线接收到终端的上行信号时，两个频段的无线信号通过双工器后分别进入数字板对应的射频处理通道，通过ADC转化为数字信号进入对应的FPGA通道进行处理，每个频段都有独立的数字通道进行处理，FPGA对数字信号进行选频、滤波处理，400M频段带宽为1M，45M频段带宽为2M。

如图8，下行信号处理：远端机通过光纤接收到下行数字信号，转化为电信号，由FPGA完成选频、滤波等处理，每个独立的频段都有独立的数字通道进行处理，400M频段的带宽为1M，450M频段带宽为2M，CH0和CH1传输450M频段信号，CH0传输同频457～459MHz下行信号，CH1传输异频467～469MHz下行信号，FPGA同一时刻只传输其中一个通道，CH0和CH1合并输出至一路便携式收发器的射频通道，通过DAC后转化为模拟信号进入对应的射频链路，经滤波、放大后由天线发射出去。

同异频模式处理：近端机根据电台发出的频率自动选择同频或异频工作模式，由近端机通知远端机当前工作模式，控制FPGA对相应通道频率进行选择，同时控制外围射频电子开关工作，为相应的工作判断提供射频通道。

本实用新型提供的一种双频段光纤直放站近端机的工作原理如下：

当移动终端通过远端机和电台进行下行信号和上行信号交互时(如图1)：

上行(远端机接收到移动终端信号，并发送给近端机)：远端机通过天线接收到终端的上行信号，通过下变频组件3做信号放大、上变频到低中频信号，经高速ADC模块2由模拟信号变换到数字信号，数字信号经过基带处理模块5进行数字信号处理后，由光电转换模块6换为光信号通过光纤送到近端机，400M和450M都有单独的射频通道，互相之间不影响。

下行(远端机接收到近端机信号，并发送给移动终端)：远端机通过光纤接收到近端机的下信号，经光电转换模块6为电信号，由基带处理模块5处理恢复为I/Q信号，经高速DAC模块1由数字信号转换为模拟信号，然后经下变频组件4放大后经天线发射出去，400M和450M都有单独的射频通道，互相之间不影响。

对于400M和450M频段的兼容处理(如图2)：

高速DAC模块1和高速ADC模块2，集成式射频收发器含2条独立的发射通道和2条独立的接收通道，以实现无论上行和下行时，400M和450M均可以使用单独的射频通道。

远端机通过光纤接收模拟电台的下行信号，同频信号频率为457～459MHz，异频信号频率为467～469MHz，经过光电转换模块6转换为电信号，由基带处理模块5完成数字化处理，经集成式射频收发器中的高速DAC模块1完成数模转换，经第一滤波器31进行滤波、再经第一数控衰减器32和放大器33放大后向移动终端发送。

远端机通过光纤接收数字电台下行信号，信号频率为413.2～414.2MHz，异频信号频率为467～469MHz，经过光电转换模块6转换为电信号，由基带处理模块5完成数字化处理，经集成式射频收发器中的高速DAC模块1完成数模转换，经第一滤波器31进行滤波、再经第一数控衰减器32和放大器33放大后向移动终端发送。

远端机接收到移动设备的上行信号，经过低噪声放大器41进行放大后，由第二滤波器42进行滤波，最后通过第二数控衰减器43发送给集成式射频收发器，由集成式射频收发器中的高速ADC模块2完成模数转换，再由基带处理模块5完成数字化处理，经过光电转换模块6转换为光信号并通过光纤发送给近端机。

与相关技术相比较，本实用新型提供的一种双频段光纤直放站远端机具有如下有益效果：

通过设置两组下变频组件3和上变频组件4，使得近端机可以同时兼容两种400MHz制式和450MHz制式的系统，不需要更换硬件，远端机即可实现在信号从450MHz频段调整到400MHz频段的过度期间，可以同时兼容450M向400M两种频段通信设备工作，并且设备在高可靠性和稳定性的同时，而且还能在光线直放站的远端机形成中继从而扩大了覆盖范围和信号质量，为信号覆盖组网的方式和工程施工上提供了便捷。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。

Claims (5)

1.一种双频段光纤直放站远端机，包括设置在一个集成式射频收发器上的高速DAC模块(1)和高速ADC模块(2)，其特征在于，所述高速DAC模块(1)上连接有两组下变频组件(3)，所述高速ADC模块(2)上连接有两个组件上变频组件(4)；

所述下变频组件(3)包括依次连接的第一滤波器(31)、第一数控衰减器(32)和放大器(33)；

所述上变频组件(4)包括依次连接的低噪声放大器(41)、第二滤波器(42)和第二数控衰减器(43)。

2.根据权利要求1所述的一种双频段光纤直放站远端机，其特征在于，还包括基带处理模块(5)和光电转换模块(6)，所述基带处理模块(5)和光电转换模块(6)双向连接，光电转换模块(6)用于通过光纤和光纤直放站的近端机连接，以实现和光纤和光纤直放站的远端机之间信号传输的目的。

3.根据权利要求2所述的一种双频段光纤直放站远端机，其特征在于，所述基带处理模块(5)的输出端和高速DAC模块(1)的输入端电性连接，基带处理模块(5)的输入端和高速ADC模块(2)的输出端电性连接。

4.根据权利要求1所述的一种双频段光纤直放站远端机，其特征在于，所述放大器(33)和外部的天线连接，用于400M和450M的下行输出，以实现远端机的信号通过天线发送至移动终端的目的，第一滤波器(31)的输入端和高度DAC模块(1)的输出端电性连接。

5.根据权利要求4所述的一种双频段光纤直放站远端机，其特征在于，所述低噪声放大器(41)和外部的天线连接，用于400M和450M的上行输入，以实现远端机通过天线接收来自移动终端信号的目的，所述第二数控衰减器(43)的输出端和高速ADC模块(2)的输入端电性连接。

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