專利名稱：高頻寬帶移頻直放站的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種高頻寬帶移頻直放站。
(二)技術(shù)背景移動(dòng)通信日益普及，其用戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)的要求也進(jìn)一步提高，迫切要求信號(hào)的無(wú)縫覆蓋。由于受成本的限制，移動(dòng)通信運(yùn)營(yíng)商不可能大規(guī)模建設(shè)基站，而基站數(shù)量的不足就會(huì)造成無(wú)線信號(hào)覆蓋區(qū)域不足，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量變差，進(jìn)而影響用戶的發(fā)展，造成投資成本難于迅速回收。而直放站具有投資成本低，安裝靈活簡(jiǎn)便，可迅速擴(kuò)大無(wú)線覆蓋區(qū)域的特點(diǎn)，在移動(dòng)通信中得到廣泛運(yùn)用。傳統(tǒng)方式是利用基站和直放站結(jié)合進(jìn)行覆蓋。
直放站已有多種類型，如同頻直放站、選頻直放站、光纖直放站、移頻直放站等。其中同頻直放站和選頻直放站是最常見的直放站，設(shè)備成本低易于安裝，是補(bǔ)充或擴(kuò)大覆蓋區(qū)域的最簡(jiǎn)便的方式。但要求信源信號(hào)較強(qiáng)且信號(hào)穩(wěn)定，同時(shí)要求施主信號(hào)和業(yè)務(wù)信號(hào)有一定的隔離度，如借助建筑物和地勢(shì)進(jìn)行隔離。同頻直放站主要應(yīng)用于郊區(qū)、農(nóng)村，因受到收到天線之間隔離度的限制，某此場(chǎng)合不能正常使用，而且也無(wú)法對(duì)周圍區(qū)域全向覆蓋。光纖直放站實(shí)際也是一種同頻直放站，需要使用光纖作為傳輸媒介將基站信號(hào)接入直放站。雖然光纖直放站不存在隔離的問題，但在沒有光纖的地區(qū)，光纖難以鋪設(shè)的地區(qū)是無(wú)法使用的。
移頻直放站由局端和遠(yuǎn)端兩部分組成，局端與基站相連，遠(yuǎn)端放在需無(wú)線覆蓋的地方。移頻直放站還分為機(jī)內(nèi)移頻直放站和傳輸移頻直放站兩種。機(jī)內(nèi)移頻直放站要求信源信號(hào)較強(qiáng)且信號(hào)穩(wěn)定，但對(duì)隔離度沒有要求。傳輸移頻直放站對(duì)信號(hào)源和隔離度均無(wú)要求，局端將從基站引入的信號(hào)經(jīng)調(diào)制移為高頻信號(hào)發(fā)射，遠(yuǎn)端接收后再經(jīng)解調(diào)還原得到中頻信號(hào)。反之，遠(yuǎn)端的手機(jī)信號(hào)也經(jīng)移頻發(fā)送到局端。傳輸移頻直放站可替代任何一種直放站實(shí)現(xiàn)無(wú)線覆蓋，特別在解決住宅小區(qū)、農(nóng)村覆蓋、山路覆蓋、邊遠(yuǎn)小話務(wù)區(qū)域無(wú)線覆蓋上，或者是信號(hào)覆蓋和安裝條件受限制、信號(hào)復(fù)雜、系統(tǒng)隔離度難以保證的區(qū)域，傳輸移頻直放站就更加顯示其優(yōu)越性。
移頻直放站處理信號(hào)的關(guān)鍵在于保證頻率的穩(wěn)定度、局端和遠(yuǎn)端頻率的穩(wěn)準(zhǔn)度及相位一致性。移動(dòng)通信數(shù)據(jù)和寬帶網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的無(wú)線信號(hào)對(duì)中繼傳輸有嚴(yán)格的要求頻率穩(wěn)定度≤5×10-8，相位誤差(RMS)≤5°，系統(tǒng)相位噪聲≤-95dBc/10KHz。為了達(dá)到上述技術(shù)條件，要求局端和遠(yuǎn)端發(fā)射的移頻頻率穩(wěn)定，同時(shí)要求局端和遠(yuǎn)端移頻處理后的信號(hào)頻率保持一致。局端和遠(yuǎn)端處于兩地，且發(fā)射與接收的頻率不同，無(wú)法使用同一時(shí)鐘源，就增加了局端和遠(yuǎn)端發(fā)射頻率的誤差。特別是當(dāng)移頻偏移較大時(shí)，對(duì)兩地時(shí)鐘源的穩(wěn)定度就要求更高。
目前移頻直放站多使用穩(wěn)定度較高的恒溫晶振OCXO、溫補(bǔ)晶振TCXO或銣源等作時(shí)鐘參考源。這些高穩(wěn)定度的參考源成本高，而且必須定期進(jìn)行頻率校準(zhǔn)，以保證長(zhǎng)期工作的頻率穩(wěn)定度，不僅維護(hù)不便，維護(hù)成本也大大提高。目前移頻直放站載頻頻率一般只有1.5GHz和1.8GHz，最高載頻頻率為3.5GHz，頻率穩(wěn)定度為±5×10-8，當(dāng)載頻頻率進(jìn)一步提高，目前的時(shí)鐘參考源的穩(wěn)定度將無(wú)法滿足對(duì)頻率穩(wěn)定度的更高要求。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)一種高頻寬帶移頻直放站，其利用GPS精準(zhǔn)時(shí)鐘源制作100MHz鎖相參考源，利用介質(zhì)加鎖相技術(shù)制作鎖相源，確保收發(fā)頻率和相位穩(wěn)定。
本發(fā)明設(shè)計(jì)的高頻寬帶移頻直放站由局端和遠(yuǎn)端組成，兩端組成相似，均包括信號(hào)調(diào)制發(fā)射和信號(hào)接收解調(diào)部分。
直放站局端或遠(yuǎn)端均包括中頻調(diào)制，調(diào)制后的信號(hào)經(jīng)帶通濾波、低噪放大、混頻、射頻調(diào)制、帶通濾波、前置放大和功率放大，所得射頻信號(hào)經(jīng)雙工器及天線發(fā)送；還包括射頻解調(diào)，解調(diào)后的信號(hào)經(jīng)帶通濾波、低噪放大、中頻信號(hào)分離、再次進(jìn)行中頻解調(diào)、帶通濾波，還原成中頻信號(hào)。
其調(diào)制部分為將工作頻率不落在射頻調(diào)制器頻率帶內(nèi)的單路或多路發(fā)射信號(hào)分別進(jìn)行中頻調(diào)制，調(diào)制后的信號(hào)進(jìn)行帶通濾波和低噪放大，放大后的中頻信號(hào)與工作頻率落在射頻調(diào)制器帶內(nèi)的發(fā)射信號(hào)進(jìn)行混頻，組成復(fù)合中頻信號(hào)；再將復(fù)合中頻信號(hào)進(jìn)行射頻調(diào)制，調(diào)制后的信號(hào)進(jìn)行帶通濾波、前置放大和功率放大，放大后的射頻信號(hào)通過雙工器耦合到天線，進(jìn)行空間傳輸；其解調(diào)部分為通過天線接收到的微波信號(hào)由雙工器進(jìn)入解調(diào)通道，信號(hào)先經(jīng)過低噪放大，放大后信號(hào)進(jìn)行射頻解調(diào)，解調(diào)后的信號(hào)進(jìn)行中頻帶通濾波和低噪放大，放大后信號(hào)由三個(gè)不同的帶通濾波器進(jìn)行中頻信號(hào)分離，已還原的中頻信號(hào)直接輸出，尚未還原好的中頻信號(hào)再次進(jìn)行中頻解調(diào)，帶通濾波，最后還原成對(duì)方原來(lái)的中頻信號(hào)。
還配置有GPS接收機(jī)，接收GPS衛(wèi)星的通過偽隨機(jī)數(shù)字信號(hào)發(fā)送的時(shí)鐘信號(hào)，用此時(shí)鐘信號(hào)控制溫補(bǔ)晶振組成的振蕩器，獲得100MHz鎖相參考源。本直放站中所有的鎖相源均利用該鎖相參考源制作鎖相源，以保證系統(tǒng)頻率和相位的穩(wěn)定性。
本直放站鎖相源為介質(zhì)鎖相源，使用介質(zhì)和單管振蕩電路組成自激壓控振蕩器，振蕩頻率經(jīng)兩級(jí)分頻后與上述100MHz鎖相參考源鑒相產(chǎn)生控制電壓，控制電壓再控制壓控振蕩器，組成信號(hào)鎖相環(huán)，確保頻率的穩(wěn)定性。
本高頻寬帶移頻直放站的優(yōu)點(diǎn)為1、利用GPS信號(hào)制作100MHz高精度鎖相參考源，GPS信號(hào)的基于銫原子的時(shí)鐘源不易受到電磁暴、電離層和低頻干擾源的影響，輸出相位和幅度均非常穩(wěn)定，在-35℃～+65℃下均能穩(wěn)定工作，頻率穩(wěn)定度達(dá)1×10-14，相位噪聲小于-140dBc/1KHz，可以保證精確到每年3ns以內(nèi)，故本直放站由其控制高精度溫補(bǔ)晶振組成的振蕩器，獲得的時(shí)鐘參考源為頻率穩(wěn)定度、相位穩(wěn)定度和相位噪聲均非常優(yōu)秀鎖相信號(hào)參考源；2、因局端和遠(yuǎn)端均采用GPS時(shí)鐘信號(hào)制作的鎖相參考源，有效均衡局端和遠(yuǎn)端的鎖相頻率和相位，相當(dāng)于局端和遠(yuǎn)端使用同一參考源，不受兩地溫差等因素影響，保證收發(fā)兩端鎖相源頻率誤差小于2×10-9，系統(tǒng)相位誤差(RMS)≤5°；3、有了精準(zhǔn)的參考源，介質(zhì)加鎖相技術(shù)制作的鎖相源頻率可達(dá)15GHz以上，頻率穩(wěn)定度達(dá)1×10-9，相位噪聲小于-95dBc/Hz(10KHz)，最終系統(tǒng)相位噪聲在到-90dBc/Hz(10KHz)以下。


圖1為本高頻寬帶移頻直放站實(shí)施例1局端的電路示意框圖；圖2為本高頻寬帶移頻直放站實(shí)施例1遠(yuǎn)端的電路示意框圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1本例的高頻寬帶移頻直放站局端的電路結(jié)構(gòu)，如圖1所示。
調(diào)制部分由基站側(cè)得到的IF1為870～880MHz和IF2為954～960MHz中頻信號(hào)，分別和鎖相源1和鎖相源2的信號(hào)一起進(jìn)入混頻器1和混頻器2進(jìn)行中頻調(diào)制，調(diào)制到1800MHz，調(diào)制后的信號(hào)進(jìn)行帶通濾波和低噪放大，放大后的兩組中頻信號(hào)進(jìn)入合路器組成復(fù)合中頻信號(hào)；再將復(fù)合中頻信號(hào)與鎖相源3的信號(hào)一起送入混頻器3進(jìn)行射頻調(diào)制，調(diào)制到10.5GHz，調(diào)制后的信號(hào)進(jìn)行帶通濾波、前置放大和功率放大，放大后的射頻信號(hào)通過雙工器耦合到天線，天線發(fā)射信號(hào)；解調(diào)部分通過天線接收到的直放站遠(yuǎn)端微波信號(hào)由雙工器進(jìn)入解調(diào)通道，信號(hào)先經(jīng)過低噪放大，放大后信號(hào)與鎖相源6的信號(hào)一起送入混頻器6進(jìn)行射頻解調(diào)，解調(diào)到1800MHz，解調(diào)后的信號(hào)進(jìn)行中頻帶通濾波和低噪放大，放大后信號(hào)進(jìn)入分支器進(jìn)行中頻信號(hào)分離，所得兩組中頻信號(hào)分別經(jīng)過兩個(gè)不同的帶通濾波器，再與鎖相源4和鎖相源5的信號(hào)一起分別送入混頻器4和混頻器5再次進(jìn)行中頻解調(diào)，帶通濾波，最后還原成對(duì)方原來(lái)的中頻信號(hào)IF3和IF4。
鎖相源GPS接收機(jī)，接收GPS衛(wèi)星的通過偽隨機(jī)數(shù)字信號(hào)發(fā)送的時(shí)鐘信號(hào)，用此時(shí)鐘信號(hào)控制由溫補(bǔ)晶振組成的振蕩器，獲得100MHz鎖相參考源。本例中局端設(shè)備中兩個(gè)射頻調(diào)制和四個(gè)中頻調(diào)制所用的6個(gè)鎖相源均采用該鎖相參考源。鎖相源使用介質(zhì)和單管振蕩電路組成自激壓控振蕩器，振蕩頻率經(jīng)兩級(jí)分頻后與100MHz鎖相參考源鑒相產(chǎn)生控制電壓，控制電壓再控制壓控振蕩器，組成信號(hào)鎖相環(huán)。
本例的局端射頻調(diào)制器鎖相源頻率為10.53GHz，中頻解調(diào)器中的鎖相源頻率為1.8GHz。
本例的高頻寬帶移頻直放站遠(yuǎn)端與局端距離為5公里，遠(yuǎn)端的電路結(jié)構(gòu)與局端基本相同，如圖2所示，接收局端發(fā)送的微波信號(hào)解調(diào)為中頻信號(hào)IF1和IF2后經(jīng)功率放大后通過專用天線向周圍空間發(fā)射，由手機(jī)用戶接收；該天線還從用戶手機(jī)接收中頻信號(hào)IF3和IF4調(diào)制發(fā)射送到局端。遠(yuǎn)端同樣配置GPS接收機(jī)，接收GPS衛(wèi)星的的時(shí)鐘信號(hào)，用以控制由溫補(bǔ)晶振組成的振蕩器，獲得100MHz鎖相參考源。遠(yuǎn)端設(shè)備中6個(gè)鎖相源均采用該鎖相參考源。鎖相源為介質(zhì)鎖相源。
本例的遠(yuǎn)端射頻調(diào)制器鎖相源頻率為10.0GHz，中頻解調(diào)器中的鎖相源頻率為1.8GHz。
經(jīng)檢測(cè)本例的直放站工作帶寬為300MHz，系統(tǒng)頻率穩(wěn)準(zhǔn)度為4×10-8，符合≤5×10-8的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。
實(shí)施例2本例中局端與遠(yuǎn)端的電路結(jié)構(gòu)與上例相似，遠(yuǎn)端與局端距離為10公里，局端射頻調(diào)制器鎖相源頻率為13.23GHz，中頻解調(diào)器中的鎖相源頻率為1.8GHz；遠(yuǎn)端射頻調(diào)制器鎖相源頻率為12.7GHz，中頻解調(diào)器中的鎖相源頻率為1.8GHz。
經(jīng)檢測(cè)本例的直放站工作帶寬為200MHz，系統(tǒng)頻率穩(wěn)準(zhǔn)度為3×10-8，符合≤5×10-8的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1一種高頻寬帶移頻直放站，由局端和遠(yuǎn)端組成，兩端組成相似，均包括信號(hào)調(diào)制發(fā)射和信號(hào)接收解調(diào)部分；直放站局端或遠(yuǎn)端均包括中頻調(diào)制，調(diào)制后的信號(hào)經(jīng)帶通濾波、低噪放大、混頻、射頻調(diào)制、帶通濾波、前置放大和功率放大，所得射頻信號(hào)經(jīng)雙工器及天線發(fā)送；還包括射頻解調(diào)，解調(diào)后的信號(hào)經(jīng)帶通濾波、低噪放大、中頻信號(hào)分離、再次進(jìn)行中頻解調(diào)、帶通濾波，還原成中頻信號(hào)；其特征在于還配置有GPS接收機(jī)，接收GPS衛(wèi)星的通過偽隨機(jī)數(shù)字信號(hào)發(fā)送的時(shí)鐘信號(hào)，用此時(shí)鐘信號(hào)控制溫補(bǔ)晶振組成的振蕩器，獲得100MHz鎖相參考源，本直放站中所有的鎖相源均利用該鎖相參考源制作鎖相源。
2根據(jù)權(quán)利要求1所述的高頻寬帶移頻直放站，其特征在于本直放站鎖相源為介質(zhì)鎖相源，使用介質(zhì)和單管振蕩電路組成自激壓控振蕩器，振蕩頻率經(jīng)兩級(jí)分頻后與上述100MHz鎖相參考源鑒相產(chǎn)生控制電壓，控制電壓再控制壓控振蕩器，組成信號(hào)鎖相環(huán)，確保頻率的穩(wěn)定性。
全文摘要
本高頻寬帶移頻直放站有組成相似的局端和遠(yuǎn)端，均包括信號(hào)調(diào)制發(fā)射和接收解調(diào)部分。直放站有GPS接收機(jī)，接收GPS衛(wèi)星的通過偽隨機(jī)數(shù)字信號(hào)發(fā)送的時(shí)鐘信號(hào)，用此時(shí)鐘信號(hào)控制溫補(bǔ)晶振組成的振蕩器，獲得100MHz鎖相參考源。本直放站中所有的鎖相源均利用該鎖相參考源制作鎖相源。本直放站鎖相源為介質(zhì)鎖相源，使用介質(zhì)和單管振蕩電路組成自激壓控振蕩器，振蕩頻率分頻后與上述鎖相參考源鑒相產(chǎn)生控制電壓，再控制壓控振蕩器，組成信號(hào)鎖相環(huán)。本直放站局遠(yuǎn)端均采用GPS信號(hào)制作鎖相參考源，有效均衡兩端的鎖相頻率和相位，不受兩地溫差等影響，兩端鎖相源頻率誤差小于2×10
文檔編號(hào)H04B7/15GK1988412SQ200610022600
公開日2007年6月27日 申請(qǐng)日期2006年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月23日
發(fā)明者彭鐵雁, 李立 申請(qǐng)人:桂林市思奇通信設(shè)備有限公司