專利名稱：高頻寬帶移頻直放站的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及移動通信網(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
移動通信日益普及，其用戶對網(wǎng)絡(luò)的要求也進(jìn)一步提高，迫切要求信號 的無縫覆蓋。由于受成本的限制，移動通信運(yùn)營商不可能大規(guī)模建設(shè)基站， 而基站數(shù)量的不足就會造成無線信號覆蓋區(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， 安裝靈活簡便，可迅速擴(kuò)大無線覆蓋區(qū)域的特點(diǎn)，在移動通信中得到廣泛運(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)域的最簡便的方式。但要求信源信號較強(qiáng)且信 號穩(wěn)定，同時要求施主信號和業(yè)務(wù)信號有一定的隔離度，如借助建筑物和地 勢進(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，某此場合不能正常使用，而且也無法對周圍區(qū)域全向覆蓋。光纖 直放站實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 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較強(qiáng)且信號穩(wěn)定，但對隔離度沒有要求。傳輸 移頻直放站對信號源和隔離度均無要求，局端將從基站引入的信號經(jīng)調(diào)制移 為高頻信號發(fā)射，遠(yuǎn)端接收后再經(jīng)解調(diào)還原得到中頻信號。反之，遠(yuǎn)端的手 機(jī)信號也經(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現(xiàn)無 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)域無線 覆蓋上，或者是信號覆蓋和安裝條件受限制、信號復(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。移動通信數(shù)據(jù)和寬帶網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的無線信號對中繼傳輸
有嚴(yán)格的要求頻率穩(wěn)定度《5X10—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，同時要求局端和遠(yuǎn)端移頻處理后的信號頻率保持一致。局端和遠(yuǎn)端 處于兩地，且發(fā)射與接收的頻率不同，無法使用同一時鐘源，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，對兩地時鐘源的穩(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0CX0、溫補(bǔ)晶振TCXO或 銣源等作時鐘參考源。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)定度為士5X10—8，當(dāng)載頻頻率進(jìn)一步提高，目前的時鐘參考 源的穩(wěn)定度將無法滿足對頻率穩(wěn)定度的更高要求。

實用新型內(nèi)容
本實用新型的目的是設(shè)計一種高頻寬帶移頻直放站，其利用GPS精準(zhǔn)時
鐘源制作lOOMHz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。
本實用新型設(shè)計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，均包括信號調(diào)制發(fā)射和信號接收解調(diào)部分。
直放站局端或遠(yuǎn)端均包括中頻調(diào)制、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電路，和雙工器及天線；還包括射頻 解調(diào)、帶通濾波、低噪放大、中頻信號分離、中頻解調(diào)、帶通濾波電路，還 原成中頻信號。
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) 射信號分別進(jìn)行中頻調(diào)制，調(diào)制后的信號進(jìn)行帶通濾波和低噪放大，放大后 的中頻信號與工作頻率落在射頻調(diào)制器帶內(nèi)的發(fā)射信號進(jìn)行混頻，組成復(fù)合 中頻信號；再將復(fù)合中頻信號進(jìn)行射頻調(diào)制，調(diào)制后的信號進(jìn)行帶通濾波、 前置放大和功率放大，放大后的射頻信號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由雙工器進(jìn)入解調(diào)通道，信 號先經(jīng)過低噪放大，放大后信號進(jìn)行射頻解調(diào)，解調(diào)后的信號進(jìn)行中頻帶通 濾波和低噪放大，放大后信號由三個不同的帶通濾波器進(jìn)行中頻信號分離， 已還原的中頻信號直接輸出，尚未還原好的中頻信號再次進(jìn)行中頻解調(diào)，帶 通濾波，最后還原成對方原來的中頻信號。
還配置有GPS接收機(jī)，接收GPS衛(wèi)星的通過偽隨機(jī)數(shù)字信號發(fā)送的時鐘 信號，GPS接收機(jī)與溫補(bǔ)晶振連接組成振蕩器，為100MHz鎖相參考源。本 直放站中所有的鎖相源均與該鎖相參考源連接、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信號制作100MHz高精度 鎖相參考源，GPS信號的基于銫原子的時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"C +65'C下均能穩(wěn)定 工作，頻率穩(wěn)定度達(dá)1X10—"，相位噪聲小于-140dBc/lKHz，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)秀鎖相信號參 考源；2、因局端和遠(yuǎn)端均采用GPS時鐘信號制作的鎖相參考源，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2X10—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)1X10—9，相位噪聲小于-95dBc/Hz (lOKHz)，最終系統(tǒng)相位噪聲在到-90dBc/Hz (lOKHz)以下。


圖1為本高頻寬帶移頻直放站實施例1局端的電路示意框圖； 圖2為本高頻寬帶移頻直放站實施例1遠(yuǎn)端的電路示意框圖。
具體實施方式實施例1
本例的高頻寬帶移頻直放站局端的電路結(jié)構(gòu)，如圖l所示。
調(diào)制部分由基站側(cè)得到的IF1為870 880MHz禾[l IF2為954 960MHz 中頻信號，分別和鎖相源1和鎖相源2的信號一起進(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)制后的信號進(jìn)行帶通濾波和低噪放大， 放大后的兩組中頻信號進(jìn)入合路器組成復(fù)合中頻信號；再將復(fù)合中頻信號與 鎖相源3的信號一起送入混頻器3進(jìn)行射頻調(diào)制，調(diào)制到10. 5GHz，調(diào)制后 的信號進(jìn)行帶通濾波、前置放大和功率放大，放大后的射頻信號通過雙工器 耦合到天線，天線發(fā)射信號；
解調(diào)部分通過天線接收到的直放站遠(yuǎn)端微波信號由雙工器進(jìn)入解調(diào)通 道，信號先經(jīng)過低噪放大，放大后信號與鎖相源6的信號一起送入混頻器6 進(jìn)行射頻解調(diào)，解調(diào)到1800MHz，解調(diào)后的信號進(jìn)行中頻帶通濾波和低噪放 大，放大后信號進(jìn)入分支器進(jìn)行中頻信號分離，所得兩組中頻信號分別經(jīng)過 兩個不同的帶通濾波器，再與鎖相源4和鎖相源5的信號一起分別送入混頻 器4和混頻器5再次進(jìn)行中頻解調(diào)，帶通濾波，最后還原成對方原來的中頻 信號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)字信號發(fā)送的時鐘 信號，用此時鐘信號控制由溫補(bǔ)晶振組成的振蕩器，獲得100MHz鎖相參考 源。本例中局端設(shè)備中兩個射頻調(diào)制和四個中頻調(diào)制所用的6個鎖相源均采 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)送的微波信號解調(diào)為中頻信號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)星的的時鐘信號，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)檢測本例的直放站工作帶寬為300願z，系統(tǒng)頻率穩(wěn)準(zhǔn)度為4X10-8，
符合《5X10—8的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。 實施例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io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)檢測本例的直放站工作帶寬為200MHz，系統(tǒng)頻率穩(wěn)準(zhǔn)度為3X10—8， 符合《5X10—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，均包括信號調(diào)制發(fā)射和信號接收解調(diào)部分；直放站局端或遠(yuǎn)端均包括中頻調(diào)制、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電路，和雙工器及天線；還包括射頻解調(diào)、帶通濾波、低噪放大、中頻信號分離、中頻解調(diào)、帶通濾波電路；其特征在于還配置有GPS接收機(jī)，其與溫補(bǔ)晶振連接組成振蕩器，為100MHz鎖相參考源，本直放站中所有的鎖相源均與該鎖相參考源連接。
專利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)字信號發(fā)送的時鐘信號，用此時鐘信號控制溫補(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，組成信號鎖相環(huán)。本直放站局遠(yuǎn)端均采用GPS信號制作鎖相參考源，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^-9，系統(tǒng)相位誤差≤5°介質(zhì)鎖相源頻率可達(dá)15GHz以上，頻率穩(wěn)定度達(dá)1×10^-9。
文檔編號H04B7/15GK201004638SQ20062003677
公開日2008年1月9日 申請日期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, 立 李 申請人:桂林市思奇通信設(shè)備有限公司