專利名稱：Wcdma射頻直放站的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種移動(dòng)通信射頻傳輸設(shè)備，特別是一種WCDMA射頻直放站。
背景技術(shù)：
隨著移動(dòng)通信市場的日益發(fā)展，業(yè)務(wù)從原先的話音業(yè)務(wù)發(fā)展到增值業(yè)務(wù)。伴隨著移動(dòng)增值業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展，邁向3G(3rd Generation，第三代移動(dòng)通信)則是移動(dòng)運(yùn)營商的必然選擇。與前兩代系統(tǒng)相比，第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的主要特征是可提供豐富多彩的移動(dòng)多媒體業(yè)務(wù)，其傳輸速率在高速移動(dòng)環(huán)境中支持144kb/s，步行慢速移動(dòng)環(huán)境中支持384kb/s，靜止?fàn)顟B(tài)下支持2Mb/s。其設(shè)計(jì)目標(biāo)是為了提供比第二代系統(tǒng)更大的系統(tǒng)容量、更好的通信質(zhì)量，而且要能在全球范圍內(nèi)更好地實(shí)現(xiàn)無縫漫游及為用戶提供包括話音、數(shù)據(jù)及多媒體等在內(nèi)的多種業(yè)務(wù)，同時(shí)也要考慮與已有第二代系統(tǒng)的良好兼容性。
目前國際電聯(lián)接受的3G標(biāo)準(zhǔn)主要有以下三種WCDMA、CDMA2000與TD-SCDMA。CDMA是Code Division Multiple Access(碼分多址)的縮寫，是第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)。第一代移動(dòng)通信系統(tǒng)采用頻分多址(FDMA)的模擬調(diào)制方式，這種系統(tǒng)的主要缺點(diǎn)是頻譜利用率低，信令干擾話音業(yè)務(wù)。第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)主要采用時(shí)分多址(TDMA)的數(shù)字調(diào)制方式，提高了系統(tǒng)容量，并采用獨(dú)立信道傳送信令，使系統(tǒng)性能大為改善，但TDMA的系統(tǒng)容量仍然有限，越區(qū)切換性能仍不完善。CDMA系統(tǒng)以其頻率規(guī)劃簡單、系統(tǒng)容量大、頻率復(fù)用系數(shù)高、抗多徑能力強(qiáng)、通信質(zhì)量好、軟容量、軟切換等特點(diǎn)顯示出巨大的發(fā)展?jié)摿Α?br> WCDMA全稱為Wideband CDMA，這是基于GSM網(wǎng)發(fā)展出來的3G技術(shù)規(guī)范，是歐洲提出的寬帶CDMA技術(shù)。該標(biāo)準(zhǔn)提出了GSM(2G)-GPRS-EDGE-WCDMA(3G)的演進(jìn)策略。GPRS是General PacketRadio Service(通用分組無線業(yè)務(wù))的簡稱，EDGE是Enhanced Datarate for GSM Evolution(增強(qiáng)數(shù)據(jù)速率的GSM演進(jìn))的簡稱，這兩種技術(shù)被稱為2.5代移動(dòng)通信技術(shù)。目前中國移動(dòng)已將原有的GSM網(wǎng)絡(luò)升級為GPRS網(wǎng)絡(luò)和EDGE網(wǎng)絡(luò)。
目前2G的直放站設(shè)備已經(jīng)被大量的運(yùn)用，2G直放站采用的標(biāo)準(zhǔn)為《ETSI EN300609》、《900/1800MHzTDMA數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)直放站技術(shù)要求和測量方法》和《800MHzCDMA數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)直放站技術(shù)要求和測量方法》，而3G直放站所采用的標(biāo)準(zhǔn)為《3GPPTS25.143》和《WCDMA數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)直放站技術(shù)要求和測量方法》(報(bào)批稿)，對2G直放站和3G直放站的標(biāo)準(zhǔn)做比較，其主要差別為1、3G直放站的線性度要求高，特別對雜散的控制要求非常高。2、3G直放站的抗干擾要求高。3、3G直放站對輸入信號強(qiáng)度變化的適應(yīng)性要求高。因此，3G直放站對內(nèi)部模塊的技術(shù)指標(biāo)要求更高，更嚴(yán)格，要求具有良好的可繼承性、可擴(kuò)展性，可實(shí)現(xiàn)2G到3G的平滑升級，能很好地與移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)核心基站進(jìn)行協(xié)同工作并方便地進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化。整機(jī)具有很強(qiáng)的自我保護(hù)功能，不對整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的工作帶來負(fù)面干擾。同時(shí)，也不因?yàn)橹狈耪局心硞€(gè)部分的工作不正常而使整機(jī)遭受到致命的損壞。
由于電磁波的傳輸損耗，每個(gè)基站的信號覆蓋范圍是有限的；另外，由于無線傳播的陰影效應(yīng)，導(dǎo)至高山、建筑物、樹林等一些阻擋物的背后亦常形成信號盲區(qū)和山區(qū)、別墅、公路、旅游區(qū)、渡假村、地下商場、賓館等大型高層建筑物等處的覆蓋陰影區(qū)和盲區(qū)問題。
實(shí)用新型內(nèi)容為彌補(bǔ)蜂窩移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中基站覆蓋不足，延伸基站覆蓋區(qū)域，消除通信盲區(qū)，提供良好的、高保真的射頻功能，有效的擴(kuò)大覆蓋范圍，消除覆蓋盲區(qū)，改善通話質(zhì)量，為運(yùn)營商鋪設(shè)3G網(wǎng)絡(luò)降低成本，本實(shí)用新型旨在提供一種適用于WCDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)的WCDMA射頻直放站。
它包括開關(guān)電源、下行鏈路和上行鏈路，其特征在于所述下行鏈路由依次串聯(lián)在基站端雙工器2的發(fā)射端口和移動(dòng)端雙工器3的發(fā)射端口之間的下行低噪聲放大模塊8、下行信道選擇器9、下行濾波器10和下行功率放大器11構(gòu)成，所述上行鏈路由依次串聯(lián)在移動(dòng)端雙工器3的接收端口和基站端雙工器2的接收端口之間的上行低噪聲放大模塊4、上行信道選擇器5、上行濾波器6和上行功率放大器7構(gòu)成；它還包括一個(gè)智能監(jiān)控模塊1，包括上行低噪聲放大模塊4、上行信道選擇器5、上行功率放大器7、下行低噪聲放大模塊8、下行信道選擇器9和下行功率放大器11在內(nèi)的各有源模塊的監(jiān)控接口分別與該智能監(jiān)控模塊1的監(jiān)控接口相連，開關(guān)電源為其它各模塊提供供電電源。
在下行鏈路，從天線接收到基站的下行信號進(jìn)入BS端口，經(jīng)過基站端雙工器2后由其TX端輸出，然后經(jīng)過下行低噪聲放大模塊8送入下行信道選擇器9，由下行信道選擇器9選出所需放大的信道后通過下行濾波器10輸入下行功率放大器11通過線性放大后輸入移動(dòng)端雙工器3，最后由MS端口輸出用于覆蓋盲區(qū)。在上行鏈路，從天線接收到移動(dòng)電話的上行信號進(jìn)入MS端口，經(jīng)過移動(dòng)端雙工器3后由其RX端口輸出，然后經(jīng)過上行低噪聲放大模塊4再送入上行信道選擇器5，由上行信道選擇器5選出所需放大的信道后通過上行濾波器6輸入上行功率放大器7，通過上行功率放大器7的線性放大后輸入基站端雙工器2，最后由基站端雙工器2的BS端口輸出。所有的有源模塊都帶有監(jiān)控接口，由監(jiān)控模塊對其實(shí)施數(shù)據(jù)采集及控制，最終可通過軟件實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的本地及遠(yuǎn)程監(jiān)控。
設(shè)備按照3GPP中相關(guān)直放站規(guī)范及國家規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)，其中信道選擇器采用高穩(wěn)定性的鎖相頻率變換技術(shù)(簡稱變頻器)，按數(shù)字移動(dòng)通信WCDMA制式每頻道帶寬3.84MHz的標(biāo)準(zhǔn)而設(shè)計(jì)的，可以在整個(gè)60MHz帶寬內(nèi)任選單個(gè)或多個(gè)信道。設(shè)備具有極強(qiáng)的信號選擇能力，可以抑制非工作信道內(nèi)的其他信號串入直放站，以使選取的頻道獲得最大的功率輸出，來延伸基站的信號覆蓋范圍。設(shè)備有很強(qiáng)的抗干擾能力，并防止自身對其他系統(tǒng)的影響。


圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，它包括開關(guān)電源、下行鏈路和上行鏈路，其特征在于所述下行鏈路由依次串聯(lián)在基站端雙工器2的發(fā)射端口和移動(dòng)端雙工器3的發(fā)射端口之間的下行低噪聲放大模塊8、下行信道選擇器9、下行濾波器10和下行功率放大器11構(gòu)成，所述上行鏈路由依次串聯(lián)在移動(dòng)端雙工器3的接收端口和基站端雙工器2的接收端口之間的上行低噪聲放大模塊4、上行信道選擇器5、上行濾波器6和上行功率放大器7構(gòu)成；它還包括一個(gè)智能監(jiān)控模塊1，包括上行低噪聲放大模塊4、上行信道選擇器5、上行功率放大器7、下行低噪聲放大模塊8、下行信道選擇器9和下行功率放大器11在內(nèi)的各有源模塊的監(jiān)控接口分別與該智能監(jiān)控模塊1的監(jiān)控接口相連，開關(guān)電源為其它各模塊提供供電電源。
在下行鏈路，從天線接收到基站的下行信號進(jìn)入BS端口，經(jīng)過基站端雙工器2后由其TX端輸出，然后經(jīng)過下行低噪聲放大模塊8送入下行信道選擇器9，由下行信道選擇器9選出所需放大的信道后通過下行濾波器10輸入下行功率放大器11通過線性放大后輸入移動(dòng)端雙工器3，最后由MS端口輸出用于覆蓋盲區(qū)。在上行鏈路，從天線接收到移動(dòng)電話的上行信號進(jìn)入MS端口，經(jīng)過移動(dòng)端雙工器3后由其RX端口輸出，然后經(jīng)過上行低噪聲放大模塊4再送入上行信道選擇器5，由上行信道選擇器5選出所需放大的信道后通過上行濾波器6輸入上行功率放大器7，通過上行功率放大器7的線性放大后輸入基站端雙工器2，最后由基站端雙工器2的BS端口輸出。所有的有源模塊都帶有監(jiān)控接口，由監(jiān)控模塊對其實(shí)施數(shù)據(jù)采集及控制，最終可通過軟件實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的本地及遠(yuǎn)程監(jiān)控。
本實(shí)用新型的系統(tǒng)指標(biāo)能夠滿足3GPP中相關(guān)直放站規(guī)范及國家規(guī)范在直放站設(shè)計(jì)中前級低噪聲線性放大技術(shù)的運(yùn)用，保證接收的信號放大后還有良好信噪比；在信道選擇模塊中采用高穩(wěn)定性的鎖向頻率變換技術(shù)，以及高抑制度的中頻聲表濾波器，使系統(tǒng)具有極強(qiáng)的選擇性和抗干擾性，并對設(shè)備輸入互調(diào)和輸出互調(diào)的指標(biāo)做出了貢獻(xiàn)；在直放站設(shè)計(jì)中還采用了組合式多項(xiàng)濾波器，使系統(tǒng)選擇性好，增加了設(shè)備的收發(fā)隔離度。由于在WCDMA系統(tǒng)中，導(dǎo)頻功率只占到整個(gè)輸出功率的十分之一，致使WCDMA直放站的輸入功率的變化相當(dāng)大。本設(shè)備的低噪聲放大模塊中帶有ALC控制功能，并置于信道選擇器之前，保證進(jìn)入信道選擇器的信號強(qiáng)度能完全滿足要求。這種電路方案可使WCDMA直放站的雜散指標(biāo)和互調(diào)不會因?yàn)檩斎胄盘柕膹?qiáng)度而變化，保證了WCDMA整機(jī)的技術(shù)參數(shù)。
在某些應(yīng)用環(huán)境中，由于PHS的大量存在，其下行頻率為1910MHz~1915MHz，與2GHz WCDMA上行頻率1920MHz~1980MHz的最低端只相差5MHz，如果2GHz WCDMA直放站上行信道對PHS下行信號沒有非常高的抑制，當(dāng)這種直放站與PHS共址時(shí)，由于下行信號的強(qiáng)度比上行信號大，會導(dǎo)致直放站上行被阻塞，至使直放站不能正常工作。本實(shí)用新型工作于2GHz的WCDMA直放站技術(shù)總體方案首先關(guān)注到了這一問題，移動(dòng)端雙工器采用非對稱性高帶外抑制度高Q值雙工器，該雙工器采用同軸腔體濾波形式，濾波器級數(shù)15級，邊帶抑制度極高，可通過的平均功率為100W，峰值功率達(dá)到200W；由于射頻功率放大器的非線性失真會使其產(chǎn)生新的頻率分量，如對于二階失真會產(chǎn)生二次諧波和雙音拍頻，對于三階失真會產(chǎn)生三次諧波和多音拍頻。這些新的頻率分量如落在通帶內(nèi)，將會干擾其他頻段的信號。故WCDMA直放站對線性度的要求非常高，為了滿足這類指標(biāo)要求，同時(shí)兼顧線性和效率，本實(shí)用新型對功率放大器進(jìn)行線性化處理，運(yùn)用功率回退和預(yù)失真的方式進(jìn)行。將較大功率(如80W)的功放管用于較小功率(如16W)的功放模塊，這樣把功放管的1dB壓縮點(diǎn)向后退了10個(gè)分貝，使功放器的工作遠(yuǎn)離飽和區(qū)，進(jìn)入線性區(qū)。同時(shí)，將預(yù)失真線性化技術(shù)運(yùn)用到功放上，在功放模塊的前端加入了預(yù)失真的器件進(jìn)行處理，用以補(bǔ)償功放的非線性失真，大大提高了多載波功放的線性化程度，同時(shí)也有效改善了功放的雜散發(fā)射指標(biāo)。
選用高穩(wěn)定度晶體振蕩器作為頻率參考，確保整個(gè)系統(tǒng)頻率基準(zhǔn)偏差控制在極小范圍。設(shè)備由串聯(lián)的反射式的模塊構(gòu)成，模塊的輸入輸出端口從高頻電路的電容性和電感性的相互補(bǔ)償控制端口駐波，部分有源模塊的端口加上隔離器，以提高匹配性并保護(hù)相關(guān)器件，相互匹配使設(shè)備的駐波性能良好，使各種微波信號在POI系統(tǒng)中盡量以行波的狀態(tài)傳輸。在直放站設(shè)計(jì)中前級采用低噪聲線性放大技術(shù)，確保整機(jī)的噪聲系數(shù)≤5dB；在信道選擇模塊中選用了高抑制度的中頻聲表濾波器，使系統(tǒng)具有極強(qiáng)的選擇性和抗干擾性，設(shè)備在偏離信道邊緣頻率±0.78MHz處的抑制達(dá)到45dB，保證了設(shè)備的帶外增益指標(biāo)，即當(dāng)直放站接收到工作范圍外的信號時(shí)，其放大能力受到相當(dāng)?shù)南拗?，不會對有用信號形成干擾。對于輸入互調(diào)的指標(biāo)貢獻(xiàn)巨大，特別是對于頻率為921-960MHz或1805-1880dBm的干擾信號，當(dāng)輸入的強(qiáng)度達(dá)到16dBm時(shí)，其對直放站帶內(nèi)的干擾影響≤10dB。這樣保證了設(shè)備在與GSM/DCS系統(tǒng)共址時(shí)不會受到GSM/DCS信號的影響。在信道選擇模塊中使用了高穩(wěn)定度晶振作為頻率參考基準(zhǔn)，確保了直放站的頻率誤差≤±0.01ppm；由于WCDMA低噪聲放大模塊中帶有ALC功能，且在系統(tǒng)中置于信道選擇模塊之前，故當(dāng)輸入信號發(fā)生變化后，由于驅(qū)動(dòng)放大模塊中的ALC功能，進(jìn)入信道選擇模塊的信號強(qiáng)度并沒有改變，所以整機(jī)參數(shù)也不會發(fā)生變化。特別是對于雜散的指標(biāo)，在一般情況下，雜散的參數(shù)隨著輸入信號的增加而明顯惡化，但在這種設(shè)備中，輸入信號增加10dB，雜散參數(shù)基本沒有變化。在MS端采用了非對稱性高帶外抑制度雙工器，由于同軸腔體的級數(shù)特別高，低端偏離邊帶5MHz的抑制度可達(dá)25dB，可有效的抑制PHS的下行信號，解決了常規(guī)WCDMA直放站與PHS共址時(shí)工作不正常的問題。WCDMA直放站中多載波功放的線性化問題也是一個(gè)難題，為了解決這一難題，本實(shí)用新型在WCDMA直放站的功放模塊中增加了線性化預(yù)失真處理電路，從而較好地解決了多載波功放的線性化問題，得到了較好的多載波線性化功放。保證在2載波和3載波同時(shí)工作時(shí)，功放的雜散發(fā)射指標(biāo)能完全滿足3GPP中頻譜發(fā)射模板的要求。
其關(guān)鍵是上行功率放大器7和下行功率放大器11的功放管工作遠(yuǎn)離飽和區(qū)，進(jìn)入線性區(qū)，其前端加入了預(yù)失真的器件。功率放大器中較大功率的功放管用于較小功率的功放模塊，功放管的1dB壓縮點(diǎn)向后退了10個(gè)分貝。移動(dòng)端雙工器采用非對稱性高帶外抑制度高Q值雙工器，該雙工器采用同軸腔體濾波形式，濾波器級數(shù)15級，具有極高邊帶抑制度，可通過的平均功率為100W，峰值功率達(dá)到200W。下行低噪聲放大模塊8和上行低噪聲放大模塊4分別置于下行信道選擇器9和上行信道選擇器5之前，并在其中增加ALC(自動(dòng)電平控制)控制功能。
權(quán)利要求1.一種WCDMA射頻直放站，它包括開關(guān)電源、下行鏈路和上行鏈路，其特征在于所述下行鏈路由依次串聯(lián)在基站端雙工器(2)的發(fā)射端口和移動(dòng)端雙工器(3)的發(fā)射端口之間的下行低噪聲放大模塊(8)、下行信道選擇器(9)、下行濾波器(10)和下行功率放大器(11)構(gòu)成，所述上行鏈路由依次串聯(lián)在移動(dòng)端雙工器(3)的接收端口和基站端雙工器(2)的接收端口之間的上行低噪聲放大模塊(4)、上行信道選擇器(5)、上行濾波器(6)和上行功率放大器(7)構(gòu)成；它還包括一個(gè)智能監(jiān)控模塊(1)，包括上行低噪聲放大模塊(4)、上行信道選擇器(5)、上行功率放大器(7)、下行低噪聲放大模塊(8)、下行信道選擇器(9)和下行功率放大器(11)在內(nèi)的各有源模塊的監(jiān)控接口分別與該智能監(jiān)控模塊(1)的監(jiān)控接口相連，開關(guān)電源為其它各模塊提供供電電源。
2.如權(quán)利要求1的一種WCDMA射頻直放站，其特征在于所述上行功率放大器(7)和下行功率放大器(11)的功放管工作遠(yuǎn)離飽和區(qū)，進(jìn)入線性區(qū)，并且其前端加入了預(yù)失真的器件。
3.如權(quán)利要求1或2的一種WCDMA射頻直放站，其特征在于所述上行功率放大器(7)和下行功率放大器(11)使用較大功率的功放管用于較小功率的功放模塊，功放管的1dB壓縮點(diǎn)向后退了10個(gè)分貝。
4.如權(quán)利要求1或2的一種WCDMA射頻直放站，其特征在于所述移動(dòng)端雙工器(3)采用非對稱性高帶外抑制度高Q值雙工器，該雙工器采用同軸腔體濾波形式，濾波器級數(shù)15級，具有極高邊帶抑制度，可通過的平均功率為100W，峰值功率達(dá)到200W。
5.如權(quán)利要求1或2的一種WCDMA射頻直放站，其特征在于所述下行低噪聲放大模塊(8)和上行低噪聲放大模塊(4)分別置于下行信道選擇器(9)和上行信道選擇器(5)之前。
專利摘要一種WCDMA射頻直放站，包括開關(guān)電源、下行鏈路和上行鏈路，下行鏈路由依次串聯(lián)在基站端雙工器的發(fā)射端口和移動(dòng)端雙工器的發(fā)射端口之間的下行低噪聲放大模塊、下行信道選擇器、下行濾波器和下行功率放大器構(gòu)成，上行鏈路由依次串聯(lián)在移動(dòng)端雙工器的接收端口和基站端雙工器的接收端口之間的上行低噪聲放大模塊、上行信道選擇器、上行濾波器和上行功率放大器構(gòu)成；它還包括一個(gè)智能監(jiān)控模塊，各有源模塊的監(jiān)控接口分別與該智能監(jiān)控模塊的監(jiān)控接口相連，開關(guān)電源為其它各模塊提供供電電源。它延伸了基站的信號覆蓋范圍，有很強(qiáng)的抗干擾能力，并防止自身對其他系統(tǒng)的影響。
文檔編號H04B7/15GK2899299SQ20062004005
公開日2007年5月9日 申請日期2006年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月9日
發(fā)明者趙國民, 金定榮, 葉偉, 滿衛(wèi)華, 沈穎, 葉宏慶, 熊喆星 申請人:上海欣民通信技術(shù)有限公司