专利名称：低成本传输卫星信号的方法
技术领域：
本发明涉及光通信领域，尤其涉及一种低成本传输卫星信号的方法。
背景技术：
光纤信道技术具有传输频带极宽、通信容量很大、信号传输质量高等优异特性，恰好满足视频信号和数字信号对信道带宽和抗干扰性能的高要求，因此通过光接入网络接收用户视频信号和数字信号的应用越来越多。
随着卫星通讯技术的发展，基于卫星通讯传输视频信号的应用日益广泛。光通信则以其明显的带宽、容量优势实现了对高频信号的传输，成为传输卫星视频信号的最佳选择。图1所示为卫星信号光传输网络的基本结构。
目前，通常采用的卫星视频光通信技术方案为以下两种第一种方案如图2所示，该通信系统主要包括光发送机、光纤信道、光接收机三部分，其中，光发送机由RF(射频)信号输入驱动电路和光电转换电路组成，光接收机由光电转换电路和RF信号输出驱动电路组成；该光发送机、光接收机均工作在电信号为射频的状态下。
频率处于10～13GHz的卫星视频信号进入光发送机，在RF信号输入驱动电路和光电转换电路的作用下由电信号转换为携带有原信息的光信号，该光信号经过光纤信道传输至接收端的光接收机，在光电转换电路和RF信号输出驱动电路的作用下将光信号转换为包含有原信息的电信号，实现了高频电信号-光信号-光纤信道-光信号-高频电信号的完整传输过程。
这种传输方法清晰、简洁，但要求光电器件对高频率电信号进行光-电、电-光转换，所以对能够实现该转换功能的光电器件性能要求极高，由于目前技术能力所限，能够达到这种性能要求的光电器件价格十分昂贵，并不适于在实际工程中大量使用。
第二种方案如图3所示，该通信系统同样包括光发送机、光纤信道、光接收机三部分，其与前一种方案不同之处在于，光发送机由RF变频电路、IF(中频)信号输入驱动电路和光电转换电路组成，光接收机由光电转换电路、IF信号输出驱动电路和RF变频电路组成，与前一种方案相比，光发送机中增加了RF变频电路，光接收机增加了RF变频电路，且将原RF信号输入驱动电路、RF信号输出驱动电路分别更换为IF信号输入驱动电路、IF信号输出驱动电路。
频率处于10～13GHz的卫星视频信号进入光发送机后首先接入RF变频电路，该下变频电路将RF信号的频率由原来的10～13GHz下变频至100～2150MHz得到IF信号，因此，光发送机、光接收机中的驱动电路需要相应地由RF信号驱动电路改为IF信号驱动电路。
第二种通信方法的传输过程为高频电信号-中频电信号-光信号-光纤信道-光信号-中频电信号-高频电信号。在目前的技术条件下，价格适中的光电器件即可使下变频后得到的IF电信号转换为光信号，不必为通信系统特别配备价格昂贵的光电器件，这样就克服了第一种方案经济性差的缺点。
但是，第二种方案仍存在一定不足之处虽然经过下变频后的IF信号频率处于较低的100～2150MHz内，但由于传输信号的相对频率倍率太高，即最高信号频率2150MHz与最低信号频率100MHz之比大约为20，这样就要求光传输系统具有严格的线性传输特性。然而，目前可实现的光传输系统都带有一定的非线性特性，这种非线性特性会使光传输产生大量的谐波信号，严重影响传输性能。对光传输系统严格的线性要求即为第二种方案的不足之处。
因此，以上两种方案虽然都可以实现卫星信号的光传输，但同时又存在各自的缺点，所以非常需要一种更为高效、廉价、易实现的卫星视频信号光传输方法出现。
发明内容
鉴于上述现有技术所存在的问题，本发明的目的是提供一种容易实现、结构简单的低成本传输卫星信号的方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的一种低成本传输卫星信号的方法，其特征在于，包括A、信号发送部分的光发射机将相对频率倍频高即传输信号最高频率与最低频率之比大于3的RF电信号转换为相对频率倍频小于3的光信号，并通过光纤传输；B、信号接收部分的光接收机接收到所述光信号，并将该光信号转换为RF电信号。
光发射机先将RF电信号变频为相对频率倍频小于3的IF电信号，然后将该IF电信号转换为光信号。
变频后得到的IF电信号可由光电器件进行光电转换。
在发送端，变频前的RF电信号频率为10.7～12.8GHz，变频后得到频率较低的IF电信号，其频率为3～5.1Ghz。
光接收机将光信号转换为IF电信号，然后将该IF电信号变频为RF电信号。
在接收端，变频前相对频率倍频低的IF电信号的频率为3～5.1Ghz，变频后的RF电信号频率为10.7～12.8GHz。
在信号发送端的变频过程和信号接收端的变频过程中，发送端和接收端经过变频的信号的频率搬移幅度相同。
一种低成本卫星信号传输系统，其特征在于，包括RF变频电路用于将接收到的卫星信号转换为相对频率倍频小于3的中频信号；光纤传输单元用于将RF变频电路输出的中频信号通过光纤传输到接收端。
由驱动放大电路、光转换器、光纤信道、光转换器、驱动放大电路顺次连接构成。
由鉴频器、鉴相器、本地振荡电路、乘法器和滤波器顺次连接构成。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明兼顾普通光电器件工作频率以及光纤信道的非线性特性，将RF卫星信号(10.7～12.8Ghz)下变频至一个合适的频率范围(3～5.1GHz)后再进行光纤传输，提供了一种无需使用昂贵光电器件、避免光纤非线性特性影响的低成本卫星信号传输方法。
图1为卫星信号光传输网络结构示意图；图2为直接传输方式结构示意图；图3为频率转换传输方式结构示意图；图4为低成本传输卫星信号光网络结构示意图；图5为低成本传输卫星信号光网络发送部分结构示意图；图6为低成本传输卫星信号光网络接受部分结构示意图。
具体实施例方式
如图4所下，本发明的核心是将接收到频率为10.7～12.8GHz的高频段RF卫星通信信号转换为适用于普通光电器件处理的3～5.1Ghz信号，且将该转换信号的相对频率倍率即最高信号频率与最低信号频率之比控制在较低范围内(＜3)，以保证光传输系统的非线性特性不会产生大量谐波影响信号传输。
具体一点讲，本发明是分别在光发射机和光接收机中增加设置了RF变频电路。
这样，从天线接收到的高频段RF卫星通信信号进入发送端的光发射机后首先进行下变频，使所得信号的频率适于普通光电器件处理，RF变频电路输出的信号进入驱动放大电路以及光电转换电路，得到光信号。该RF变频电路不能单纯追求输出信号的低频率，还需要考虑输出信号的相对频率倍率。这是由于光纤传输非线性特性要求输入光纤的光信号相对频率倍率较小，即要求输入光电转换电路输入端的电信号相对频率倍率较小(＜3)，否则就会产生谐波，干扰传输质量。因此需选择适当的上变频方法使上变频输出信号的频率既适于光电器件进行电光转换又具有较低的相对频率倍率避免谐波干扰。
高频段RF卫星通信信号在满足以上性能要求的光发射机中进行处理后得到适于光纤传输的光信号。光纤信道具有频带宽、通信容量大，信号衰减小，串扰小，信号传输质量高等显著优点。光信号经光纤传输进入接收端的光接收机后，首先接入光电转换电路及输出驱动电路，按照光发射机中光电转换的方法将光信号还原为电信号。此时，该电信号频率较低，其各种特性与发送端RF变频电路输出的电信号相同，该电信号再经RF变频电路上变频回高频，最终还原出发送端的初始RF卫星通信信号。该方法实现了使用低成本光电器件对高频段RF卫星通信信号进行高质量光纤传输。
下面将结合附图对本发明所述的方法作进一步详细说明。
本发明所述方法的具体实施方案如图5、图6所示，具体包括该通信系统由信号发送部分、光纤信道以及信号接收部分组成。
信号发送部分如图5所示，包括卫星信号接收天线和光发射机两部分，其中光发射机由混频器电路、驱动放大电路以及光转换电路顺次连接而成。频率为10.7～12.8Ghz的RF卫星通信信号首先进入本地频率约为7.7GHz的混频器进行混频，混频后的输出信号频率为3～5.1Ghz，经驱动放大电路进入光转换电路，电信号在此转换为光信号。
混频器可由鉴频器、鉴相器、本地振荡电路、乘法器和滤波器共同组成。鉴频鉴相器用于从输入信号中提取该信号的频率及相位信息。本地振荡电路用于产生上变频或者下变频信号，在该光发射机中产的是下变频信号。下变频信号经乘法器与输入信号相乘并通过滤波器滤除高频率的边带信号，得到所需较低频率信号。该滤波器为单边带滤波器，通频带为3～5.1Ghz。
对于确定本地下变频信号的频率和相位的问题，首先可以根据技术资料以及实际使用情况确定所需输出信号的大致频率范围，再由鉴频鉴相器得出的频率相位信息，调节振荡电路，输出符合频率相位要求的下变频信号。
光转换电路是由普通电-光、光-电转换器件构成，该光电器件可对频率处于3～5.1Ghz以及更低范围的电信号进行光电转换，不能对10.7～12.8Ghz的RF信号进行转换。
卫星信号经卫星天线接收器接收后得到频率处于10.7～12.8Ghz的RF信号。这种卫星信号频率极高，需要带宽极宽的信道才能够进行传输，因此光纤信道是一种比较理想的选择。光纤信道既可满足高频信号对带宽的苛刻要求又具有衰减小，无中继设备，传输距离远；串扰小，信号传输质量高；抗电磁干扰，保密性好等一系列优点。
目前的光电器件性能及光纤信道非线性特性对混频器输出的信号有两点要求。首先，使用光纤信道传输高频电信号必须使用光电器件将电信号转换成适于光纤信道传输的光信号。目前可实现高频率信号光-电、电-光转换的特殊光电器件价格昂贵，不适于在工程中大规模使用，若使用普通光电器件则需要降低输入电信号的频率。再者，光纤信道的非线性特性要求传输信号的相对频率倍率(即最高信号频率与最低信号频率之比)较低，最好保持在小于3的水平。
当前技术中也有采用混频器对RF信号进行下变频的方法，但这种方法采用了10.6GHz左右的本地载波进行下变频，其下变频输出信号频率为100～2150M，虽然满足光电器件进行光-电、电-光转换要求的频率范围，但是其传输信号的相对频率倍率(即最高信号频率与最低信号频率之比)在20左右，远远超过光纤信道小于3的要求，因此会产生严重的谐波干扰，信号质量急剧下降，不利于接收、恢复信息。
本发明为解决上述问题将混频器的本地振荡电路载波频率值设置为7.7Ghz左右，经过混频后将原来处于10.7～12.8Ghz频段的RF信号下变频至3～5.1Ghz，下变频后的信号仍为RF信号，但其频率与原信号相比已大大降低，进入到光电器件光-电、电-光转换的频率范围，同时该下变频信号的相对频率倍率为5.1/3，满足相对频率倍率小于3的要求。
信号接收部分如图6所示，包括光接收机、低杂噪声降频器(LNB)、接收机(RECEIVER)、显示器四部分，其中光接收机由光电转换电路、驱动放大电路、以及混频器电路顺次连接而成。
发送端的光信号通过光纤传输后首先接入至光转换器。由于接收到的光信号频率处于3～5.1GHz范围内，所以此处的光转换器采用普通光电器件即可。
经过光电转换，信道中的光信号转换为3～5.1GHz的电信号。由于该信号是信源RF信号经下变频而得到的IF信号，所以在接收端需将该IF信号上变频，恢复出信源RF信号。
上变频该IF信号需要使用混频器电路。该光发射机中混频器电路由鉴频鉴相器、本地振荡电路、乘法器和滤波器共同组成，其结构与光发射机中的混频器电路基本相同。该本地振荡电路的振荡频率与光发送机中振荡电路频率相同，均为7.7GHz；该滤波器的通频带大致为10～13Ghz，以便通过10.7～12.8Ghz的下变频信号，滤除其它信号及噪声。
滤波器输出的RF信号经过低噪声降频器(LNB)后再输入接收机(RECEIVER)，最后将视频信号输出至终端显示器。
综上所述，本发明兼顾普通光电器件工作频率以及光纤信道的非线性特性，将RF卫星信号(10.7～12.8Ghz)下变频至一个合适的频率范围(3～5.1GHz)后再进行光纤传输，提供了一种无需使用昂贵光电器件、避免光纤非线性特性影响的低成本卫星信号传输方法。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
权利要求
1.一种低成本传输卫星信号的方法，其特征在于，包括A、信号发送部分的光发射机将RF电信号转换为相对频率倍频小于3的光信号，并通过光纤传输；B、信号接收部分的光接收机接收到所述光信号，并将该光信号转换为RF电信号。
2.根据权利要求1所述的低成本传输卫星信号的方法，其特征在于，所述步骤A包括光发射机先将RF电信号变频为相对频率倍频小于3的IF电信号，然后将该IF电信号转换为光信号。
3.根据权利要求1或2所述的低成本传输卫星信号的方法，其特征在于，变频后得到的IF电信号可由光电器件进行光电转换。
4.根据权利要求1或2所述的低成本传输卫星信号的方法，其特征于，在发送端，变频前的RF电信号频率为10.7～12.8GHz，变频后得到频率较低的IF电信号，其频率为3～5.1Ghz。
5.根据权利要求1所述的低成本传输卫星信号的方法，其特征在于，所述步骤B包括光接收机将光信号转换为IF电信号，然后将该IF电信号变频为RF电信号。
6.根据权利要求1或5所述的低成本传输卫星信号的方法，其特征在于，在接收端，变频前相对频率倍频低的IF电信号的频率为3～5.1Ghz，变频后的RF电信号频率为10.7～12.8GHz。
7.根据权利要求1、2或5所述的低成本传输卫星信号的方法，其特征在于，在信号发送端的变频过程和信号接收端的变频过程中，发送端和接收端经过变频的信号的频率搬移幅度相同。
8.一种低成本卫星信号传输系统，其特征在于，包括RF变频电路用于将接收到的卫星信号转换为相对频率倍频小于3的中频信号；光纤传输单元用于将RF变频电路输出的中频信号通过光纤传输到接收端。
9.根据权利要求8所述的卫星信号传输系统，其特征在于，所述的光纤传输单元由驱动放大电路、光转换器、光纤信道、光转换器、驱动放大电路顺次连接构成。
10.根据权利要求8所述的卫星信号传输系统，其特征在于，所述RF变频电路由鉴频器、鉴相器、本地振荡电路、乘法器和滤波器顺次连接构成。
全文摘要
本发明涉及光通信领域，尤其涉及一种低成本传输卫星信号的方法。本发明的核心包括首先，信号发送部分的光发射机将RF电信号转换为适于光纤信道传输的光信号；然后，信号接收部分的光接收机接收到来自光纤信道的光信号并将该光信号转换为RF电信号；最终，RF电信号经低噪声降频器、接收器后传输至显示器。本发明兼顾普通光电器件工作频率以及光纤信道的非线性特性，将RF卫星信号(10.7～12.8Ghz)上变频至一个合适的频率范围(3～5.1GHz)后再进行光纤传输，提供了一种无需使用昂贵光电器件、避免光纤非线性特性影响的低成本卫星信号传输方法。
文档编号H04N7/22GK1863012SQ200510103489
公开日2006年11月15日 申请日期2005年9月19日 优先权日2005年9月19日
发明者江涛, 赵峻, 谭配龙, 黄伟 申请人:华为技术有限公司