CN2800676Y - 具有自激自动消除功能的wcdma二载波选频直放站系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及具有自激自动消除功能的WCDMA二载波选频直放站系统。设备包括：施主天线，重发天线，双工器，低噪放，功放，合路器，二载波选频模块，由自激样品库、FFT运算、分析处理、采样点、控制点、大环路负反馈电路组成的自激自动消除模块，由监控主板、无线Modem、终端、OMC组成的远程监控模块以及电源模块。设计包括：对各级增益进行折中分配，以解决WCDMA所存在的功放线性和效率之间的矛盾，并使线性具有可调节性；中频部分采用二级中放、三级滤波级联；功放部分采用四级放大、二级衰减级联，并采用前馈交调抵消及ALC。本实用新型能无失真转发WCDMA二载波信号，抑制带外信号，有效消除对并存系统的干扰，并自动消除环路自激所引起的下行干扰。

Description

具有自激自动消除功能的WCDMA二载波选频直放站系统

所属技术领域

本实用新型涉及一种在作为第三代移动通信系统(IMT-2000)标准之一的WCDMA系统中，用于对其上下行信号进行双向选频、功率放大、同频转发的WCDMA无线通信直放站系统，特别涉及具有自激自动消除功能的WCDMA二载波选频直放站系统。

背景技术

在WCDMA系统建设中，至关重要的是网络规划，通常在网络发展初期，WCDMA是一个覆盖受限的系统，特别是由于移动终端的发射功率限制，往往上行覆盖是网络的瓶颈；又由于所有终端用户共享基站发射功率以及小区呼吸效应，即小区的覆盖随着网络用户数的增加，网络负载增大而减小，从而使下行覆盖也会成为网络的瓶颈，这可能需要增加传输功率使链路平衡。因此，容量和覆盖规划在WCDMA中不再是两个分开的任务，而是很大程度上交织在一起，因而必须考虑到网络增长的因素来设置合理的干扰余量值，负载目标选择过小将导致用户增长时出现覆盖问题，而选择过大又会出现网络投资成本过大不经济的现象。这样，就引出了许多覆盖及容量解决方案。通常，WCDMA系统建设初期一般以一个合理的负荷来建网，以宏蜂窝三扇区1载频或2载频为主，同时对某些区域和一些重点建筑则需要建设室内直放站和室外直放站，而后期系统扩容则以增加载频为主。其中，在第三代移动通信系统中使用直放站比在第二代移动通信系统中使用直放站将能更加可以经济、迅速、有效地填补盲区，改善网络质量，给运营商带来可观经济效益，因此在网络中会得到更加广泛的应用。

与GSM直放站不同，在WCDMA网络规划中，建设WCDMA直放站，将不宜采取先建基站、后补建直放站的方式，而需要作为网络规划的一部分，与基站建设同步实施。这是由于：建设WCDMA直放站需要与诸如多载波，多(六)扇区，智能覆盖，塔顶放大器，远端射频放大器，发射、接收分集，波束成型，微蜂窝，多层网、以及基带与射频分离等多种覆盖增强技术综合考虑，统筹规划；WCDMA是多业务系统，不同业务(话音，数据)有不同的处理增益和由此产生不同的接收机SNR要求，针对不同的业务及用户数量，小区覆盖门限是不同的，覆盖区域是变化的；在WCDMA的上行链路和下行链路中，其业务是非对称的，在覆盖和容量规划中必须对不同的业务分别进行分析；由于覆盖、容量及质量的密切关系，更由于在WCDMA所引入的诸如功率控制PC，切换HO，接入控制AC，分组调度PS，负载控制LC，资源管理RM等新的无线接口技术中，都引入了一些新的参数，因而必须进行参数规划及其优化：WCDMA是一种包括诸如频谱、时间、功率、空间和特征码等无线资源的统计复用方式，系统为了可靠工作需要进行诸如功率控制、接入控制和拥塞控制等复杂的无线资源管理；WCDMA是干扰受限系统，其无线频率的复用因子为1，同一频率被分配在所有小区中，所有空中接口连接发生在同一载频上，同时进行操作的用户数量对接收机的噪音水平及接收灵敏度有着直接的影响，其负载和灵敏度分析都需要干扰控制，其干扰余量是网络规划中的重要参数。

在WCDMA直放站设计中，必须彻底解决所面临的如下重大技术问题：

1、频段特性决定了WCDMA直放站的覆盖能力不及GSM900M，就12.2k话音而言，覆盖相同面积，WCDMA覆盖特性比GSM900差4～7dB，而对于64kVP业务，WCDMA覆盖特性比GSM900差7～10dB。WCDMA是一个覆盖受限的系统，由于移动终端的发射功率限制，其上行覆盖是网络的瓶颈；又由于所有终端用户共享下行发射功率，且其覆盖随着网络用户数的增加，网络负载增大而减小，从而使下行覆盖也会成为网络的瓶颈。鉴于上述情况，考虑到WCDMA直放站同其基站的成本差值要比GSM直放站同其基站的成本差值还要大，因此，在WCDMA直放站建站初期就直接采用二载波直放站是十分必要的。而WCDMA信号是带宽为5MHz的宽带信号，要设计2×5MHz的WCDMA直放站就必须解决宽带信号普遍存在的的射频功放的线性和效率的矛盾问题；

2、WCDMA直放站系统必须与现有的GSM直放站系统共存，以实现基于GSM网络的平滑演进。由于GSM直放站和WCDMA直放站有着不同的质量要求及不同的规划侧重，因此需要考虑如何充分利用现有的GSM直放站站点、系统间干扰及资源共享等诸多技术问题；

3、鉴于WCDMA标准和TD-SCDMA标准的有机结合是未来第三代移动通信系统的发展方向，由此，必须解决WCDMA直放站系统与TD-SCDMA直放站系统之间的互扰问题，其主要存在形式为：WCDMA终端对TD-SCDMA直放站的干扰，WCDMA终端对TD-SCDMA终端的干扰，TD-SCDMA终端对WCDMA直放站的干扰，TD-SCDMA直放站对WCDMA直放站的干扰等；

4、如何消除自激干扰是WCDMA自放站设计中所面临的十分重要的问题。由于环境的随机变化，有可能使直放站收发天线隔离度降低，在无线同频直放站，当施主天线和重发天线隔离度小于直放站的增益(如80dB)时，直放站就会自激，产生下行干扰。直放站自激时，轻则使直放站的覆盖区通话音质变差，接通率下降，掉话率上升；严重时可能使施主基站和其周围的基站发生瘫痪。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种具有自激自动消除功能的WCDMA二载波选频直放站系统，以适应我国即将实施的WCDMA(宽带码分多址)第三代移动通信系统的需求，并通过合理设计，采取关键技术，进行统计实验，有效地解决上述所列各类技术问题，能够在1920-1980MHz/2110-2170MHz频段内无失真转发其中的二载波WCDMA基站信号，有效抑制带外信号，有效消除对过渡期间并存的GSM系统的干扰、与之融合的TD-SCDMA系统的干扰以及对WCDMA系统的自身干扰，特别是能自动消除由于环境变化使直放站收发天线隔离度降低而导致的环路自激所引起的下行干扰。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种模块化的、各类指标满足宽带特性要求、便于安装维护、经济适用、并具有自激自动消除功能的WCDMA二载波选频直放站系统，由定向板状施主天线01、全向重发天线09、收发双工器02、08、上下行低噪声放大器10、03、上下行功率放大器14、07、上下行3dB电桥合路器12、05、上下行二载波选频模块11、04、自激自动消除模块15、远程监控模块16、17、18以及电源模块19构成，其双工器02的公共端被分别连接到施主天线01和监控主板16的无线Modem17，其双工器02的下行端被连接到低噪放03的输入端，上行支路端被连接到功放14的输出端，低噪放03的两个输出端分别与下行频模块04的两个输入端相连接，下行选频模块04的两个输出端分别与3dB电桥05的两个输入端相连接，3dB电桥05的输出端与滤波器06的输入端相连接，滤波器06的输出端与功放07的输入端相连接，功放07的输出端与双工器08的下行端相连接，双工器08的上行端和公共端分别与低噪放10的输入端和覆盖天线09相连接，低噪放10的两个输出端分别与上行选频模块11的两个输入端相连接，上行选频模块11的两个输出端分别与3dB电桥12的两个输入端相连接，3dB电桥12的输出端与滤波器13的输入端相连接，滤波器13的输出端与功放14的输入端相连接；其所述的自激自动消除模块15由自激样品库、FFT运算电路及其乘法器、分析处理电路、采样点、控制点以及大环路负反馈电路组成，它通过数据总线15.1分别与下行低噪声放大器03、下行二载波选频模块04、下行功率放大器07、上行低噪声放大器10、上行二载波选频模块11、上行功率放大器14相连接；所述远程监控模块由监控主板16、无线Modem17、管理终端18以及操作维护中心构成，其监控主板16的输出端被连接到无线Modem17的输入端，它与管理终端18之间通过数据线相互连接。

其自激自动消除模块15的采样点的输入端被连接到数据总线，其输出端与FFT运算电路的输入端相连接，FFT运算电路与FFT乘法器之间进行双向连接，其输出端被连接到分析处理电路的输入端，分析处理电路分别双向连接到自激样品库和大环路负反馈电路，其输出端被连接到控制点，控制点的输出端被连接到数据总线，大环路负反馈电路被双向连接到数据总线。

其上行选频模块由衰减器20和21，射频滤波器22、射频放大器23、混频器24、中频滤波器25、一中放26、中频滤波器27、二中放28、中频滤波器29、混频器30、射频滤波器31、射频放大器32、衰减器33构成，衰减器20、21串接后被连接于射频滤波器22的输入端，射频滤波器22的输出端与射频放大器23的输入端相连接，射频放大器23的输出端被连接于混频器24的输入端，混频器24的输出端与中频滤波器25的输入端相连接，中频滤波器25的输出端与一中放26的输入端相连接，一中放26的输出端与中频滤波器27的输入端相连接，中频滤波器27的输出端与二中放28的输入端相连接，二中放28的输出端与中频滤波器29的输入端相连接，中频滤波器29的输出端被连接于混频器30的输入端，混频器30的输出端与射频滤波器31的输入端相连接，射频滤波器31的输出端与射频放大器32的输入端相连接，射频放大器32的输出端与衰减器33的输入端相连接；最后，衰减器33的输出端被连接到衰减器21的调节端；下行选频模块由衰减器34、衰减器35、射频滤波器36、混频器37、中频滤波器38、一中放39、中频滤波器40、二中放41、中频滤波器42、混频器43、射频滤波器44、射频放大器45、衰减器46构成，衰减器34、35串接后被连接于射频滤波器36的输入端，射频滤波器36的输出端与被连接于混频器37的输入端，混频器37的输出端与中频滤波器38的输入端相连接，中频滤波器38的输出端与一中放39的输入端相连接，一中放39的输出端与中频滤波器40的输入端相连接，中频滤波器40的输出端与二中放41的输入端相连接，二中放41的输出端与中频滤波器42的输入端相连接，中频滤波器42的输出端被连接于混频器43的输入端，混频器43的输出端与射频滤波器44的输入端相连接，射频滤波器44的输出端与射频放大器45的输入端相连接，射频放大器45的输出端与衰减器46的输入端相连接；最后，衰减器46的输出端被连接到衰减器35的调节端；下行功放模块由衰减器47、前置级48、衰减器49、第一级功放50、第二级功放51、末级功放52构成，衰减器47的输出端被连接于前置级48的输入端，前置级48的输出端被连接于衰减器49的输入端，衰减器49的输出端被连接于第一级功放50的输入端，第一级功放50的输出端被连接于第二级功放51的输入端，第二级功放51的输出端被连接于末级功放52的输入端，并由末级功放52输出；上行功放模块由衰减器53、前置级54、衰减器55、56、第一级功放57、第二级功(58、末级功放59、60、61构成，衰减器53的输出端被连接于前置级54的输入端，前置级54的输出端被连接于相互串接的衰减器55和56，衰减器56输出端被连接第一级功放57的输入端，第一级功放57的输出端被连接于第二级功放58的输入端，第二级功放58的输出端被连接于末级功放的功分器59的输入端，功分器59的两个输出端被分别连接于功放60和61的输入端，功放60和61的输出端被分别连接于合路器62的输入端，并由合路器62输出。

本实用新型综合考虑了各级单元电路的P、P1、IP3、IM3等各项参数及其器件选型，对系统各级输入信号和输出信号的电平增益进行科学合理和折中分配，解决了带宽达5MHz的WCDMA宽带信号所存在的射频功放的线性和效率之间的矛盾(与GSM信号不同)，并为适应功率控制的需求，使线性具有可调节性，而其整机输入电平调节单元则可自动调节其输入信号的电平衰减量。

其自激自动消除模块首先通过数据总线实时进行信号采样，其采样值在自激自动消除模块15的FFT运算电路中进行实时FFT变换，然后将变换结果与预先存储在自激自动消除模块15的自激样品库的自激样本(包括临界自激和过自激)进行比较分析，当发现自激时，其自激自动消除模块15通过其分析处理电路、大环路负反馈电路以及控制点，并借助相应指令对下行低噪放03、下行选频模块04、下行3dB电桥05、下行功放07、上行低噪放10、上行选频模块11、上行3dB电桥12、上行功放14等各模块进行回控，若属于临界自激形式，则采取逐级调低增益并同时增大负反馈量方式加以消除，若属于过自激形式，则利用功放关断功能，采取瞬间关断、正常后恢复方式加以消除。

为保证宽频带的频带特性，其上下行选频模块的中频部分采用二级中放、三级滤波级联方案；其上下行功率放大器部分采用四级放大、二级衰减级联方案，其中，下行功率放大器采用前馈交调抵消以及电平自动控制技术(ALC)。

通过搭建实验电路，验证了本实用新型所采用的下述具体电平增益分配方案为理想电平增益分配方案：

1、下行支路

G＝-2dB(DUP)+37dB(LNA)+8.2dB(下行选频模块)+-1.2dB(滤波器)+50dB(PA)+-2dB(DUP)＝90dB；一般情况下，其输入射频信号为-57dBm，则输出射频信号为33dBm。

2、上行支路

G＝-2dB(DUP)+37dB(LNA)+8.2dB(下行选频模块)+-1.2dB(滤波器)+50dB(PA)+-2dB(DUP)＝90dB，一般情况下，其输入射频信号为-67dBm，则输出射频信号为23dBm；

其输出点IM3＝-30dBm；一般情况下，其输入点IP3＝-45dBm，则各级IP3分配为：-47dBm，-10dBm，-1.8dBm，-3dBm dBm，47dBm，45dBm。

3、上行选频模块

G＝-2dB(衰减器)+-2.3dB(衰减器)+-3dB(射频滤波器)+10dB(射频放大器)+-7dB(混频器)+-1dB(中频滤波器)+20dB(一中放)+-27dB(中频滤波器)+24dB(二中放)+-1dB(中频滤波器)+-7dB(混频器)+-3dB(射频滤波器)+10dB(射频放大器)+-2.5dB(衰减器)＝8.2dB；一般情况下，其输入射频信号为-32dBm，则输出射频信号为-23.8dBm，其有源单元电路的P1分配为：各放大器9dBm，混频器-1dBm其对本振的抑制度为：-30dB+-3dB+10dB+-2dB＝25dB。

4、下行选频模块

G＝-2dB(衰减器)+-2.5dB(衰减器)+-3dB(射频滤波器)+8dB(混频器)+-1dB(中频滤波器)+12dB(一中放)+-27dB(中频滤波器)+22.2dB(二中放)+-1dB(中频滤波器)+-7dB(混频器)+-3dB(射频滤波器)+15dB(射频放大器)+-2.5dB(衰减器)＝8.2dB；一般情况下，其输入射频信号为-22dBm，则输出射频信号为-13.8dBm，

其有源单元电路的P1分配为：中频放大器9dBm，射频放大器17dBm，混频器分别为12dB和-1dBm；其对本振的抑制度为：-30dB+-3dB+15dB+-2dB＝20dB。

5、下行功放模块

G＝-4.5dB(衰减器)+15dB(前置级)+-2dB(衰减器)+18dB(第一级)+10.5dB(第二级)+13dB(末级)＝50dB，一般情况下，其输入射频信号为-15dBm，则输出射频信号为35dBm；

一般情况下，其输入点IP3＝10dBm，则各级IP3分配为：5.5dBm，20.5dBm，18.5dBm，36.5dBm，47dBm，60dBm；其有源单元电路的P1分配为：前置级17.9dBm，中间级33dBm，末级49dBm。

6、上行功放模块

G＝-4dB(衰减器)+15dB(前置级)+-4dB(衰减器)+19dB(第一级)+13.5dB(第二级)+11dB(末级)＝50dB，一般情况下，其输入射频信号为-25dBm，则输出射频信号为25dBm；

一般情况下，其输入点IP3＝-1dBm，则各级IP3分配为：-4dBm，13dBm，9dBm，24dBm，38dBm，49dBm；其有源单元电路的P1分配为：前置级18dBm，第一级18dBm，第二级22dBm，末级49dBm。

本实用新型进一步包括：采用水平面65°/垂直面7°/预制下倾角6°、隔离度＞28dB、前后比＞25dB、增益＞18dBi的定向板状施主天线；采用水平面360°/垂直面6-8°、增益＞11dBi、电压驻波比＜1.4的重发天线；采用10MHz带宽、1.25Max驻波比、80dB隔离度的双工器；采用插损0.3dB max、回波损耗18dB min/20dB、通带波动0.25dB max、隔离度25dB、互调-140dBc(+43dBm×2)的3dB电桥合路器；其所述上下行低噪声放大器进一步包括：增益平坦度±0.5dB、噪声系数1.2dB、输入/输出驻波比1.3；其所述上下行功率放大器进一步包括：采用独特的前馈型线性功放自适应算法；其所述二载波选频模块中的单载波选频进一步包括：射频滤波器带宽5MHz、压控振荡源2300MHz、中频滤波器中心频率114.99MHz、带宽5MHz；为了防止本振过大泄露到功放中最后形成杂散干扰，可在选频模块和功放模块中串接腔体滤波器；其整机带外增益满足下述要求：Maximum gain 60dB(Frequency offset from the carrierfrequency，f_offset 2，7≤f_offset＜3，5MHz)。

本实用新型的工作过程为：由施主天线01接收到的WCDMA基站信号经双工器02分离后进入下行支路，在下行支路首先经过低噪声放大及功率分配03，再进行选频04及功率合成05，然后进行功率放大07，继而经过双工器滤波08，最后由重发天线09发射至用户手机；同样，在上行支路，其手机发射的上行信号经重发天线接收09，然后由双工器08分离再经低噪放放大、功分10、选频15、功率合成12及功率放大14，继而经双工器滤波02，最后由施主天线01发送回基站。在系统运行期间，其自激自动消除模块15始终检测上下行低噪放、上下行选频模块、上下行功放的工作状况，并经实时FFT变换后与预先存储的自激样本(包括临界自激和过自激)进行比较分析，当发现自激时，立即通过指令回控上述各检测模块，若属于临界自激形式，则采取逐级调低增益并同时增大负反馈量方式消除自激，若属于过自激形式，则利用功放关断功能，采取瞬间关断、正常后恢复方式消除自激；同时，其远程监控分系统16、17、18实时监测系统的输出功率、锁相源、低噪放、功放、过热、门禁以及电源及停电等状态，并对信道、增益、高功放开关进行监控，对增益、工作信道、开关机等直放站参数进行设置，且实现故障自动告警。

本实用新型所采用的关键技术包括：计算机辅助设计及仿真测试，逐级折中分配增益，按需分配MTBF，选频模块中两路载波分别加贴片双工器加大对本振的抑制，在中频部分加LC滤波器抑制本振的泄漏对主通路的影响，降额使用功率器件静态电流，在选频模块和功放模块间串接腔体滤波器，以及采取高功率线性宽带功放设计技术，中频数字变频技术和中频自动增益控制算法，带外抑制技术，自激自动消除技术，增益、功率调整控制技术，宽带器件多级级联技术以及远程监控技术等；所采用的关键工艺技术包括：采用专门的微带板加工工艺设备，电路板使用微带电路专用材料聚四氟乙烯，电路图形表面均做镀银处理，金属腔体壁厚大于4mm，底板与电路板大面积接地等。

实验证明，本实用新型所提供的具有自激自动消除功能的WCDMA二载波选频直放站系统能够解决功放线性和效率之间所存在的矛盾，能自动消除因环境变化所引起的环路自激，其带内平坦度≤3dB@4MHz，中心频点处功率变化量不超过11.2dB，杂散和交调≤-30dBm，对3G过渡期间并存的GSM系统以及WCDMA系统和TD-SCDMA系统不会构成任何干扰，可以经济、迅速、有效地填补第三代移动通信系统的盲区，改善网络质量，给运营商带来可观的经济效益，能够在未来第三代移动通信网络中得到广泛的应用，并将取得实际的积极效果。

本实用新型能够解决宽带功放线性和效率之间所存在的矛盾，能自动消除因环境变化所引起的环路自激，其带内平坦度≤3dB@4MHz，中心频点处功率变化量不超过11.2dB，杂散和交调≤-30dBm，对未来3G平滑过渡期间所并存的GSM系统、WCDMA系统和TD-SCDMA系统不会构成任何干扰，可以经济、迅速、有效地填补第三代移动通信系统的盲区，改善网络质量，给运营商带来可观的经济效益。

本实用新型始终以叙述性的方式进行描述，其中所使用的术语意在描述而非限制。根据以上的描述，可以对本实用新型做许多进一步的修改，也可以根据实际需要做许多变化。因此，在附加的权利要求范围内，本实用新型可以对所具体描述的实施例采用各种不同的实现方式。

附图简要说明

以下是对本实用新型的附图简要说明：

图1为本实用新型的系统结构框图；

图2为本实用新型的下行支路构成框图；

图3为本实用新型的上行支路构成框图；

图4为本实用新型的上行选频模块构成框图；

图5为本实用新型的下行选频模块构成框图；

图6为本实用新型的下行功放模块构成框图；

图7为本实用新型的上行功放模块构成框图。

在上述附图内，其附图标记说明如下：

天线：1、9；双工器：2、8；低噪声放大器：3、10；选频模块：4、11；3dB合路电桥：5、12；滤波器：6、13；功放：7、14；自激自动消除模块：15；监控主板：16；无线Medem：17；管理终端：18；电源模块：19；衰减器：20、21、33、34、35、46、47、49、53、55、56；射频滤波器：22、31、36、44；射频放大器：23、32、45；混频器：24、30、37、43；中频滤波器：25、27、29、38、40、42；中频放大器：26、28、39、41；前置放大器：48、54；一级功放：50、57；二级功放：51、58；末级功放：52、60、61；分路器：59；合路器：62。

本实用新型优选实施例

以下将结合附图具体描述对应本实用新型的优选实施例：

图1所示为本实用新型的结构框图。由板状定向施主天线01所接收到的WCDMA基站下行信号经双工器02进入低噪放03放大和分路后送入选频模块04进行二载波选频，其所选二载波信号由3dB电桥05进行合路、滤波器06进行滤波、功放07进行功率放大，最后经双工器08，由全向重发天线09将该下行信号发送至覆盖区域移动台；其上行工作过程为上述下行工作过程的逆过程。其中，自激自动消除模块15分别与下行低噪放03、下行选频模块04、下行3dB电桥05、下行功放07、上行低噪放10、上行选频模块11、上行3dB电桥12、上行功放14相连接，它实时对这些部位进行信号采样，其采样值在自激自动消除模块15中进行实时FFT变换，然后将变换结果与预先存储在自激自动消除模块15中的自激样本(包括临界自激和过自激)进行比较分析，当发现自激时，其自激自动消除模块15立即通过相应指令对上述各相连模块进行回控，若属于临界自激形式，则采取逐级调低增益并同时增大负反馈量方式加以消除，若属于过自激形式，则利用功放关断功能，采取瞬间关断、正常后恢复方式加以消除。其远程监控分系统的监控主板16通过无线Medem17与双工器02相连接，以实时监测系统的输出功率、锁相源、低噪放、功放、过热、门禁以及电源及停电等状态，对信道、增益、高功放开关进行监控，并通过管理终端18对系统增益、工作信道、开关机等直放站参数进行设置，且实现故障自动告警。

图2、图3分别示出本实用新型的下行支路和上行支路的结构，在下行支路，其双工器02的下行端被连接到低噪放03的输入端，低噪放03的两个输出端分别与下行选频模块04的两个输入端相连接，下行选频模块04的两个输出端分别与3dB电桥05的两个输入端相连接，3dB电桥05的输出端与滤波器06的输入端相连接，滤波器06的输出端与功放07的输入端相连接，功放07的输出端与双工器08的下行端相连接；在上行支路，双工器08的上行端与低噪放10的输入端相连接，低噪放10的两个输出端分别与上行选频模块11的两个输入端相连接，上行选频模块11的两个输出端分别与3dB电桥12的两个输入端相连接，3dB电桥12的输出端与滤波器13的输入端相连接，滤波器13的输出端与功放14的输入端相连接；功放14的输出端与双工器02的上行端相连接。通过搭建实验电路，验证了下行支路和上行支路的理想增益电平分配方案为：下行支路：G＝-2dB(DUP)+37dB(LNA)+8.2dB(下行选频模块)+-1.2dB(滤波器)+50dB(PA)+-2dB(DUP)＝90dB，一般情况下，其输入射频信号为-57dBm，则输出射频信号为33dBm。上行支路：G＝-2dB(DUP)+37dB(LNA)+8.2dB(下行选频模块)+-1.2dB(滤波器)+50dB(PA)+-2dB(DUP)＝90dB，一般情况下，其输入射频信号为-67dBm，则输出射频信号为23dBm；其输出点IM3＝-30dBm；一般情况下，其输入点IP3＝-45dBm，则各级IP3分配为：-47dBm，-10dBm，-1.8dBm，-3dBmdBm，47dBm，45dBm。

图4、图5分别表述出本实用新型的上行选频模块和下行选频模块的结构，其上行选频模块由衰减器20和21，射频滤波器22、射频放大器23、混频器24、中频滤波器25、一中放26、中频滤波器27、二中放28、中频滤波器29、混频器30、射频滤波器31、射频放大器32、衰减器33构成，衰减器20、21串接后被连接于射频滤波器22的输入端，射频滤波器22的输出端与射频放大器23的输入端相连接，射频放大器23的输出端被连接于混频器24的输入端，混频器24的输出端与中频滤波器25的输入端相连接，中频滤波器25的输出端与一中放26的输入端相连接，一中放26的输出端与中频滤波器27的输入端相连接，中频滤波器27的输出端与二中放28的输入端相连接，二中放28的输出端与中频滤波器29的输入端相连接，中频滤波器29的输出端被连接于混频器30的输入端，混频器30的输出端与射频滤波器31的输入端相连接，射频滤波器31的输出端与射频放大器32的输入端相连接，射频放大器32的输出端与衰减器33的输入端相连接；最后，衰减器33的输出端被连接到衰减器21的调节端；下行选频模块由衰减器34、衰减器35、射频滤波器36、混频器37、中频滤波器38、一中放39、中频滤波器40、二中放41、中频滤波器42、混频器43、射频滤波器44、射频放大器45、衰减器46构成，衰减器34、35串接后被连接于射频滤波器36的输入端，射频滤波器36的输出端与被连接于混频器37的输入端，混频器37的输出端与中频滤波器38的输入端相连接，中频滤波器38的输出端与一中放39的输入端相连接，一中放39的输出端与中频滤波器40的输入端相连接，中频滤波器40的输出端与二中放41的输入端相连接，二中放41的输出端与中频滤波器42的输入端相连接，中频滤波器42的输出端被连接于混频器43的输入端，混频器43的输出端与射频滤波器44的输入端相连接，射频滤波器44的输出端与射频放大器45的输入端相连接，射频放大器45的输出端与衰减器46的输入端相连接；最后，衰减器46的输出端被连接到衰减器35的调节端。通过搭建实验电路，验证了上行选频模块和下行选频模块的理想增益电平分配方案为：上行选频模块：G＝-2dB(衰减器)+-2.3dB(衰减器)+-3dB(射频滤波器)+10dB(射频放大器)+-7dB(混频器)+-1dB(中频滤波器)+20dB(一中放)+-27dB(中频滤波器)+24dB(二中放)+-1dB(中频滤波器)+-7dB(混频器)+-3dB(射频滤波器)+10dB(射频放大器)+-2.5dB(衰减器)＝8.2dB；一般情况下，其输入射频信号为-32dBm，则输出射频信号为-23.8dBm，其有源单元电路的P1分配为：各放大器9dBm，混频器-1dBm；其对本振的抑制度为：-30dB+-3dB+10dB+-2dB＝25dB。下行选频模块：G＝-2dB(衰减器)+-2.5dB(衰减器)+-3dB(射频滤波器)+8dB(混频器)+-1dB(中频滤波器)+12dB(一中放)+-27dB(中频滤波器)+22.2dB(二中放)+-1dB(中频滤波器)+-7dB(混频器)+-3dB(射频滤波器)+15dB(射频放大器)+-2.5dB(衰减器)＝8.2dB；一般情况下，其输入射频信号为-22dBm，则输出射频信号为-13.8dBm，其有源单元电路的P1分配为：中频放大器9dBm，射频放大器17dBm，混频器分别为12dB和-1dBm其对本振的抑制度为：-30dB+-3dB+15dB+-2dB＝20dB。其中，中频部分采用二级中放、三级滤波级联。

图6、图7在在本实用新型的下行功放模块和上行功放模块的结构，下行功放模块由衰减器47、前置级48、衰减器49、第一级功放50、第二级功放51、末级功放52构成，衰减器47的输出端被连接于前置级48的输入端，前置级48的输出端被连接于衰减器49的输入端，衰减器49的输出端被连接于第一级功放50的输入端，第一级功放50的输出端被连接于第二级功放51的输入端，第二级功放51的输出端被连接于末级功放52的输入端，并由末级功放52输出；上行功放模块由衰减器53、前置级54、衰减器55、56、第一级功放57、第二级功放58、末级功放59、60、61构成，衰减器53的输出端被连接于前置级54的输入端，前置级54的输出端被连接于相互串接的衰减器55和56，衰减器56输出端被连接第一级功放57的输入端，第一级功放57的输出端被连接于第二级功放58的输入端，第二级功放58的输出端被连接于末级功放的功分器59的输入端，功分器59的两个输出端被分别连接于功放60和61的输入端，功放60和61的输出端被分别连接于合路器62的输入端，并由合路器62输出。通过搭建实验电路，验证了下行功放模块和上行功放模块的理想增益电平分配方案为：下行功放模块：G＝-4.5dB(衰减器)+15dB(前置级)+-2dB(衰减器)+18dB(第一级)+10.5dB(第二级)+13dB(末级)＝50dB，一般情况下，其输入射频信号为-15dBm，则输出射频信号为35dBm；一般情况下，其输入点IP3＝10dBm，则各级IP3分配为：5.5dBm，20.5dBm，18.5dBm，36.5dBm，47dBm，60dBm；其有源单元电路的P1分配为：前置级17.9dBm，中间级33dBm，末级49dBm。上行功放模块：G＝-4dB(衰减器)+15dB(前置级)+-4dB(衰减器)+19dB(第一级)+13.5dB(第二级)+11dB(末级)＝50dB，一般情况下，其输入射频信号为-25dBm，则输出射频信号为25dBm；一般情况下，其输入点IP3＝-1dBm，则各级IP3分配为：-4dBm，13dBm，9dBm，24dBm，38dBm，49dBm；其有源单元电路的P1分配为：前置级18dBm，第一级18dBm，第二级22dBm，末级49dBm。其中，功放采用四级放大、二级衰减级联，并采用前馈交调抵消及ALC技术。

下述表1、表2、表3分别示出通过实验验证后，所得出的本实用新型的总体技术指标、整机下行链路的无线性能效果和整机上行链路的无线性能效果。其中，表1为进行实验验证后所得出的总体技术指标列表；表2为进行实验验证后所得出的整机下行链路无线性能效果列表；表3为进行实验验证后所得出的整机上行链路无线性能效果列表。

                 表1：进行实验验证后的总体技术指标表

工作频段	上行：1920MHz～1980MHz；下行：2110MHz～2170MHz
		载频数	1～2个
输出功率	上行：23dBm/载频，1载频；18dBm/载频，2载频；下行：33dBm/载频，1载频；28dBm/载频，2载频；
		下行最大增益	90dB
上行最大增益	90dB
		增益调节	上、下行单独可调，最大40dB，1dB步进；下行保证20dB的调节范围，上行保证30dB的调节范围时噪声系数不恶化
带内平坦度	≤3dB@4MHz
		ALCR	≤-45dBc/30kHz，f0±5MHz；≤-60dBc/30kHz，f0±10MHz
整个频段内增益变化	≤4dB
		杂散和交调	≤-30dBm
噪声系数(25℃)	≤4dB
		延迟时间	≤5μs
射频端口阻抗	50Ω
		射频接头	N-K
VSWR	＜1.4
		监控功能	网管功能；输出功率、停电/电源告警、锁相源、低噪放、功放、过热、门禁监测功能；信道、增益、高功放开关控制功能
工作电源	145～295VAC/50Hz
		电源功耗	最大160W
体积(高*宽*深)	600×450×180(mm)(1～2载频)(全密封铸铝外壳)
		重量	37kg
工作温度	-40℃～+55℃(I类)、-25℃～+55℃(II类)

                  表2：进行实验验证后的整机下行链路无线性能效果表

序号	标准条款	单位	标准要求			实验结果
									CH1	CH2
						1	3GPP TS 25.143 5.5.0，4.1频率带宽	MHz				2110～2170			2110～2170
2	Draft ETSI EN 301908-11V2.1.1/4.2.4输出功率	dBm	37±2.7						33.3		33.5
						3	3GPP TS 25.143V5.5.0，6.1.4.2ALC自动电平控制	ddB				当有ALC时，输入信号电平超过最大输入电平10dB时，输出功率应保持在最大输出功率的±2dB之内或关闭。		最大额定输入/输出功率	-52/33.3		-52/33.5
超过10dB时输入/输出功率	-42/33.2		-42/33.6
				控制容差	0.1				0.2
4	YD/T 952-98 4.3额定增益及容限值	ddB	声明额定增益值为90dB，容限为±2dB							最大增益时输入电平/输出电平	90			90
					最大增益测量数值	91.0		91.4
									测量误差结果	1.0		1.4
					5	Draft ETSI EN 301 908-11V2.1.1/4.2.5输入互调	dB	输入功率为-40dBm每载波，RBW＝1MHZ，在中心频点处功率变化量≤11.2dB					2128、2116MHz双点频	1.3		1.5
2124.5、2109MHz双点频	3.8		3.9
				2164、2152MHz双点频						0.3		0.5
2171、2155.5MHz双点频	5.5		5.6
				6						Draft ETSI EN 301 908-11V2.1.1/4.2.6带外增益	dB	2.7≤f_offset＜3.5MHz范围内＜60.5dB			42.4		53.3
3.5≤f_offset＜7.5MHz范围内＜45.5dB			40.1		41.2
						7.5≤f_offset＜12.5MHz范围内＜45.5dB			34.2			34.6
12.5MHz≤f_offset范围内＜35.5dB			18.3		22.7
						7	Draft ETSI EN 301 908-11V2.1.1/4.2.7输出互调	dBm	干扰信号比有用信号功率低30dB，与主信号间隔分别为±5MHz，±10MHz，±15MHz	不超过Draft ETSI EN 301908-11 V2.1.1/4.2.3杂散发射要求或4.2.2要求		符合模板		符合模板
8	Draft ETSI EN 301 908-11V2.1.1/4.2.2带外发射	dBm	符合E4406A测试模板要求												符合模板		符合模板
						9	Draft ETSI EN 301 908-11V2.1.1/4.2.3杂散发射	dBm	9kHz～150kHz≤-36dBm/1kHz			-40.3		-40.3
150kHz～30MHz≤-36dBm/10kHz			-43.8		-44.8
									30MHz～1GHz≤-36dBm/100kHz			-52.9		-52.8
1GHz～2.1GHz≤-30dBm/1MHz			-43.8		-41.8
									2.1GHz～2.18GHz≤-15dBm/1MHz			-20.5		-21.5
2.18GHz～12.75GHz≤-30dBm/1MHz			-41.8		-41.9

                  表3：进行实验验证后的整机上行链路无线性能效果表

序号	标准条款	单位	标准要求		实验结果
							CH1	CH2
					1	3GPP TS 25.143V5.5.0，4.1频率带宽			MHz	1920～1980MHz		1920～1980MHz
2	Draft ETSI EN 301908-11 V2.1.1/4.2.4输出功率	dBm	25±3.7dBm				24.6	24.8
					3	3GPP TS 25.143 V5.5.0，6.1.4.2ALC自动电平控制			dB	当有ALC自动电平控制时，输入信号电平超过最大输入电平10dB时，输出功率应保持在最大输出功率的±2dB之内或关闭。	最大额定输入/输出功率	-64/26.6	-64/24.8
超过10dB时输入/输出功率	-54/24.6	-54/24.6
			控制容差	0.0			-0.2
4	YD/T 952-98 4.3额定增益及容限值	dB						声明额定增益值为90dB，容限为±2dB，			最大增益时输入电平/输出电平	-70/21.9	-70/20.9
			最大增益测量数值	91.9	90.9
						测量误差结果	1.9		0.9
			5	DraftETSI EN301908-11V2.1.1/4.2.5输入互调	dB					输入功率为-40dBm每载波，RBW＝1MHZ，在中心频点处功率变化量不超过11.2dB	1934.5MHz、1919MHz双点频	3.0	3.2
1938MHz、1926MHz双点频	4.8	4.9
						1974MHz、1962MHz双点频	6.8	6.9
1981MHz、1965.5MHz双点频	6.8	6.9
						6	Draft ETSI EN301908-11V2.1.1/4.2.6带外增益	dB	2.7≤f_offset＜3.5MHz范围内＜60.5dB		45.1	43.3
3.5≤f_offset＜7.5MHz范围内＜45.5dB		38.2	43.0
				7.5≤f_offset＜12.5MHz范围内＜45.5dB					28.7	38.8
12.5MHz≤f_offset范围内＜35.5dB		31.2	28.5
				7	Draft ETSI EN301908-11 V2.1.1/4.2.2带外发射					符合E4406A测试模板要求		符合模板	符合模板
8	Draft ETSI EN301908-11V2.1.1/4.2.3杂散发射	dBm	9kHz～150kHz≤-36dBm/1kHz			-40.6	-409
					150kHz～30MHz≤-36dBm/10kHz			-45.9	-45.9
			30MHz～1GHz≤-36dBm/100kHz				-55.3			-54.6
					1GHz～1.91GHz≤-30dBm/1MHz			-42.8	-42.4
			1.91GHz～1.99GHz≤-15dBm/1MHz				-39.1			-38.2
					1.99GHz～12.75GHz≤-30dBm/1MHz			-41.2	-41.0

从上述列表系列的各项性能指标可以看出，本实用新型所提供的WCDMA二载波选频直放站系统在2110MHz～2170MHz的下行频段内，能提供33dBm/载频，1载频和28dBm/载频，2载频的输出功率，在1920MHz～1980MHz的上行频段内，能提供23dBm/载频，1载频和18dBm/载频，2载频的输出功率，其上下行最大增益均达90dB，其下行支路在20dB、上行支路在30dB的调节范围时，能保证噪声系数不恶化；其带内平坦度≤3dB@4MHz；ALCR≤-45dBc/30kHz，f0±5MHz；≤-60dBc/30kHz，f0±10MHz；整个频段内增益变化≤4dB；杂散和交调≤-30dBm；噪声系数(25℃)≤4dB；延迟时间≤5μs；VSWR＜1.4；并具有输出功率、停电/电源告警、锁相源、低噪放、功放、过热、门禁等监测功能以及信道、增益、高功放开关等控制功能。其中，其整机下行链路的无线性能包括：频率带宽符合3GPP TS 25.143 5.5.0，4.1的标准要求，输出功率符合Draft ETSI EN 301 908-11V2.1.1/4.2.4的标准要求，自动电平控制ALC的ddB值符合3GPP TS 25.143 V5.5.0，6.1.4.2的标准要求，额定增益及容限值ddB值符合YD/T 952-98 4.3的标准要求，输入互调dB值符合Draft ETSI EN 301 908-11V2.1.1/4.2.5的标准要求，带外增益dB值符合Draft ETSI EN 301 908-11 V2.1.1/4.2.6的标准要求，输出互调dBm值符合Draft ETSI EN 301 908-11 V2.1.1/4.2.7的标准要求，带外发射dBm值符合Draft ETSI EN 301 908-11 V2.1.1/4.2.2的标准要求，杂散发射dBm值符合Draft ETSIEN 301 908-11 V2.1.1/4.2.3的标准要求。整机上行链路的无线性能包括：频率带宽MHz值符合3GPP TS 25.143 V5.5.0，4.1的标准要求，输出功率dBm值符合Draft ETSI EN 301 908-11V2.1.1/4.2.4的标准要求，自动电平控制ALC dB值符合3GPP TS 25.143 V5.5.0，6.1.4.2的标准要求，额定增益及容限值dB值符合YD/T 952-98 4.3的标准要求，输入互调dB值符合DraftETSI EN301 908-11 V2.1.1/4.2.5的标准要求，带外增益dB值符合Draft ETSI EN301908-11 V2.1.1/4.2.6的标准要求，带外发射符合Draft ETSI EN301 908-11 V2.1.1/4.2.2的标准要求，杂散发射dBm值符合Draft ETSI EN301 908-11 V2.1.1/4.2.3的标准要求。从表1、表2、表3可以得出如下结论：按照本实用新型提供的工程设计方案所设计出的WCDMA二载波选频直放站能够全面满足未来第三代移动通信系统对网络覆盖的需求，对WCDMA系统、TD-SCDMA系统以及过渡期间并存的GSM系统均不会构成任何干扰，可以经济、迅速、有效地填补第三代移动通信系统的盲区，改善网络质量，给运营商带来可观的经济效益，在未来第三代移动通信网络中能够得到广泛的应用，并将取得实际的积极效果。

Claims (5)

1、一种具有自激自动消除功能的WCDMA二载波选频直放站系统，由定向板状施主天线(01)、全向重发天线(09)、收发双工器(02、08)、上下行低噪声放大器(10、03)、上下行功率放大器(14、07)、上下行3dB电桥合路器(12、05)、上下行二载波选频模块(11、04)、自激自动消除模块(15)、远程监控模块(16、17、18)以及电源模块(19)构成，其特征在于，其双工器(02)的公共端被分别连接到施主天线(01)和监控主板(16)的无线Modem(17)，其下行端被连接到低噪放(03)的输入端，上行端被连接到功放(14)的输出端，低噪放(03)的两个输出端分别与下行选频模块(04)的两个输入端相连接，下行选频模块(04)的两个输出端分别与3dB电桥(05)的两个输入端相连接，3dB电桥(05)的输出端与滤波器(06)的输入端相连接，滤波器(06)的输出端与功放(07)的输入端相连接，功放(07)的输出端与双工器(08)的下行端相连接，双工器(08)的上行端和公共端分别与低噪放(10)的输入端和覆盖天线(09)相连接，低噪放(10)的两个输出端分别与上行选频模块(11)的两个输入端相连接，上行选频模块(11)的两个输出端分别与3dB电桥(12)的两个输入端相连接，3dB电桥(12)的输出端与滤波器(13)的输入端相连接，滤波器(13)的输出端与功放(14)的输入端相连接；其所述的自激自动消除模块(15)由自激样品库、FFT运算电路、分析处理电路、采样点、控制点以及大环路负反馈电路组成，它通过数据总线分别与下行低噪声放大器(03)、下行二载波选频模块(04)、下行功率放大器(07)、上行低噪声放大器(10)、上行二载波选频模块(11)、上行功率放大器(14)相连接；所述远程监控模块由监控主板(16)、无线Modem(17)、管理终端(18)以及操作维护中心构成，其中，监控主板(16)的输出端被连接到无线Modem(17)的输入端，监控主板(16)与管理终端(18)之间通过数据线相互连接。

2、根据权利要求1所述的具有自激自动消除功能的WCDMA二载波选频直放站系统，其特征在于，自激自动消除模块(15)的采样点的输入端被连接到数据总线，采样点的输出端与FFT运算电路的输入端相连接，FFT运算电路的输出端被连接到分析处理电路的输入端，分析处理电路分别双向连接到自激样品库和大环路负反馈电路，分析处理电路的输出端被连接到控制点，控制点的输出端被连接到数据总线，大环路负反馈电路被双向连接到数据总线。

3、根据权利要求1所述的具有自激自动消除功能的WCDMA二载波选频直放站系统，其特征在于，上行选频模块由衰减器(20)和(21)、射频滤波器(22)、射频放大器(23)、混频器(24)、中频滤波器(25)、一中放(26)、中频滤波器(27)、二中放(28)、中频滤波器(29)、混频器(30)、射频滤波器(31)、射频放大器(32)、衰减器(33)构成，衰减器(20)、(21)串接后被连接于射频滤波器(22)的输入端，射频滤波器(22)的输出端与射频放大器(23)的输入端相连接，射频放大器(23)的输出端被连接于混频器(24)的输入端，混频器(24)的输出端与中频滤波器(25)的输入端相连接，中频滤波器(25)的输出端与一中放(26)的输入端相连接，一中放(26)的输出端与中频滤波器(27)的输入端相连接，中频滤波器(27)的输出端与二中放(28)的输入端相连接，二中放(28)的输出端与中频滤波器(29)的输入端相连接，中频滤波器(29)的输出端被连接于混频器(30)的输入端，混频器(30)的输出端与射频滤波器(31)的输入端相连接，射频滤波器(31)的输出端与射频放大器(32)的输入端相连接，射频放大器(32)的输出端与衰减器(33)的输入端相连接；最后，衰减器(33)的输出端被连接到衰减器(21)的调节端；下行选频模块由衰减器(34)、衰减器(35)、射频滤波器(36)、混频器(37)、中频滤波器(38)、一中放(39)、中频滤波器(40)、二中放(41)、中频滤波器(42)、混频器(43)、射频滤波器(44)、射频放大器(45)、衰减器(46)构成，衰减器(34)、(35)串接后被连接于射频滤波器(36)的输入端，射频滤波器(36)的输出端与被连接于混频器(37)的输入端，混频器(37)的输出端与中频滤波器(38)的输入端相连接，中频滤波器(38)的输出端与一中放(39)的输入端相连接，一中放(39)的输出端与中频滤波器(40)的输入端相连接，中频滤波器(40)的输出端与二中放(41)的输入端相连接，二中放(41)的输出端与中频滤波器(42)的输入端相连接，中频滤波器(42)的输出端被连接于混频器(43)的输入端，混频器(43)的输出端与射频滤波器(44)的输入端相连接，射频滤波器(44)的输出端与射频放大器(45)的输入端相连接，射频放大器(45)的输出端与衰减器(46)的输入端相连接；最后，衰减器(46)的输出端被连接到衰减器(35)的调节端；下行功放模块由衰减器(47)、前置级(48)、衰减器(49)、第一级功放(50)、第二级功放(51)、末级功放(52)构成，衰减器(47)的输出端被连接于前置级(48)的输入端，前置级(48)的输出端被连接于衰减器(49)的输入端，衰减器(49)的输出端被连接于第一级功放(50)的输入端，第一级功放(50)的输出端被连接于第二级功放(51)的输入端，第二级功放(51)的输出端被连接于末级功放(52)的输入端，并由末级功放(52)输出；上行功放模块由衰减器(53)、前置级(54)、衰减器(55、56)、第一级功放(57)、第二级功放(58)、末级功放(59、60、61)构成，衰减器(53)的输出端被连接于前置级(54)的输入端，前置级(54)的输出端被连接于相互串接的衰减器(55)和(56)，衰减器(56)输出端被连接第一级功放(57)的输入端，第一级功放(57)的输出端被连接于第二级功放(58)的输入端，第二级功放(58)的输出端被连接于末级功放的功分器(59)的输入端，功分器(59)的两个输出端被分别连接于功放(60)和(61)的输入端，功放(60)和(61)的输出端被分别连接于合路器(62)的输入端，并由合路器(62)输出。

4、根据权利要求1所述的具有自激自动消除功能的WCDMA二载波选频直放站系统，其特征在于，在下行选频模块(04)和下行功放模块(07)之间所串接的滤波器(06)以及在上行选频模块(11)和上行功放模块(14)之间所串接的滤波器(13)为腔体滤波器。

5、根据权利要求1所述的具有自激自动消除功能的WCDMA二载波选频直放站系统，其特征在于，金属腔体壁厚大于4mm。

Images