专利名称：具有同、异频转发功能的光纤直放站的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种具有同、异频转发功能的光纤直放站，尤其是用于铁 路列车无线调度通信系统的具有同、异频转发功能的光纤直放站。
背景技术：
铁路列车无线调度通信系统是一种保证行车安全的重要设备，该系统主要 包括调度总机、车站(基站)设备、机车设备、手持设备等。随着铁路生产运 营效率、运输安全性要求、以及通信现代化水平的不断提高，铁路列车无线调 度通信系统不仅要实现列车无线调度、铁路站场调车通信、铁路区间移动通信 等话音通信功能，同时还承担了车次号传输、列车尾部风压数据传输、道口预 (报)警等数据的无线传输任务。另一方面，由于中国铁路处于丘陵地带的路 段长、区间弯道及隧道众多，铁路列车无线调度通信系统必须实现无盲区履盖。 公知的，直放站(中继器)是一种在无线通信传输过程中起到信号增强和 中继的设备，广泛应用于无线通信盲区和弱区的覆盖。使用直放站可在不增加 基站数量的前提下保证通信网络延伸覆盖，具有抗干扰性好，结构简单、投资 少和安装方便等优点。现有的直放站主要有无线直放站、光纤直放站、移频直 放站等。其中，光纤直放站包括由光纤连接的近端机和远端机，近端机和远端 机均包括射频单元和光单元。其工作原理是在下行链路中，近端机通过耦合 器或施主天线接收基站信号，由射频单元处理后通过光单元转换为光信号，并 经过光纤传输到远端机，远端机的光单元把光信号转换为电信号，经射频单元 处理放大后，通过重发天线发送覆盖目标区域；在上行链路中，重发天线接收
移动台发射的信号，通过远端机处理转换后传输到近端机，最后传递回基站。目前，己在铁路无线通信系统中使用的区间覆盖设备包括洞内、洞外隧 道异频中继器、互控式中继器、首尾台中继器、无线直放站、异频光纤直放站、 同频光纤直放站等，以上设备虽然能解决一些区间的盲区通信，但均存在不同 程度的不足，如隧道中继器均采用异频信号中继转发方式，不能满足同频数据 转发，且漏缆投资相对较高；互控中继器及首尾台均采用点频窄带方式，不能 满足数据传送的需要；异频光纤直放站同样不能满足同频数据转发；无线直放 站主要采用同频信号中继转发方式，与同频光纤直放站相同，不具备异频转发 功能，不能满足各铁路局的机车长交路套跑时的通信要求。由于铁路列车无线调度通信系统的各设备既有采用同频工作方式(车站台 和机车台的工作频率均为457 459MHz)，又有采用异频工作方式(车站台发射 频率、机车台接收频率为467 469MHz，车站台接收频率、机车台发射频率为 457 459MHz)。例如，在铁路B制通信系统区段(即四频组单双工兼容)中， 调度命令传送采用的是异频467.700MHz/457.700MHz，车次号传送采用的是同 频457.550MHz，列车调度通信在平原上采用的同频457.700MHz，而在隧道则 采用异频467.700MHz，列尾数据转发采用的是同频457.700MHZ转发，特别是 数量众多的轨道车设备，大部份都采用同频单工C制式。而现有的中继设备不 具备既有同频转发、又有异频转发的宽带信号直放功能，不能满足铁路列车无 线调度通信系统在不同制式的区段均能进行语音通信及数据传输的需要。发明内容本实用新型的目的是提供一种具有同、异频转发功能的光纤直放站。 本实用新型提供的具有同、异频转发功能的光纤直放站，包括由光纤连接 的近端机和远端机，其特征是近端机具有双工器、环行器、合路器和光模块， 环行器的共用端、接收端、发射端分别连接双工器的第一频率收/发通道、光模 块的射频输出端、合路器的第一输入端，合路器的第二输入端连接双工器的第 二频率发射通道、其输出端连接光模块的射频输入端；以及远端机具有光模块、分路器、第一主功率放大器、第二主功率放大器、低 噪放大器、第一射频开关、双工器和控制器，分路器的输入端连接光模块的射 频接收端，第一主功率放大器的输入端连接分路器的一个第一频率输出端，第 二主功率放大器连接在分路器的一个第二频率输出端与双工器的第二频率接收 通道之间，低噪放大器的输出端连接光模块的射频发射端，第一射频开关的共 用端、常闭端、常开端分别连接双工器的第一频率收/发通道、低噪放大器的输 入端、第一主功率放大器的输出端，第一射频开关与控制器连接、且由控制器 控制切换以使低噪放大器的输入端、第一主功率放大器的输出端选择地与双工 器的第一频率收/发通道连接。最好的，远端机还具有第一备用功率放大器和第二射频开关，第一备用功 率放大器的输入端连接分路器的另一个第一频率输出端，第二射频开关的共用 端、常闭端、常开端分别第一射频开关的常开端、第一主功率放大器的输出端、 第一备用功率放大器的输出端，第二射频开关与控制器连接、且由控制器控制 切换以选择地使第一主功率放大器、第一备用功率放大器与第一射频开关的常 开端连接。最好的，控制器根据检测到的第一主功率放大器输出信号大小控制切换第 二射频开关。最好的，远端机还具有第二备用功率放大器和第三射频开关，第二备用功 率放大器的输入端连接分路器的另一个第二频率输出端，第三射频开关的共用
端、常闭端、常开端分别双工器的第二频率接收通道、第二主功率放大器的输 出端、第二备用功率放大器的输出端，第三射频开关与控制器连接、且由控制 器控制切换以选择地使第二主功率放大器、第二备用功率放大器与双工器的第 二频率接收通道连接。最好的，控制器根据检测到的第二主功率放大器输出信号大小控制切换第 三射频开关。最好的，第一主功率放大器具有输入检测电路，控制器连接输入检测电路 且根据该检测电路检测到的输入信号电平控制切换第一射频开关。最好的，第一主功率放大器、第一备用功率放大器均具有输入检测电路， 控制器连接输入检测电路且根据被选中的功率放大器的输入检测电路检测到的 输入信号电平控制切换第一射频开关。最好的，控制器在控制切换射频开关的同时相应变换功率放大器的工作状态。最好的，各功率放大器均具有使能开关，控制器与使能开关连接且通过触 发使能开关变换功率放大器的工作状态。最好的，近端机的合路器的输出端与光模块的射频发射端之间、以及环行 器的接收端与光模块的射频接收端之间均连接有数控衰减器。最好的，还安装有与控制器连接的防盗报警装置，防盗报警装置包括红外 探测器和/或视频装置。本实用新型提供的具有同、异频转发功能的光纤直放站，其有益效果是 除了具有异频通信通道外，由于采用同频上、下行通道的切换技术，增加了同频通信通道，同时还实现了同、异频信号合路并共用一对光模块传输。其结构 简单、性能可靠，具备同、异频兼容的工作方式，适用于铁路无线通信盲区和
弱区的覆盖，能满足铁路列车无线调度通信系统在不同制式的区段均能进行语 音通信及数据传输的需要。并且还具有防盗报警功能。以下，通过具体实施例对本实用新型提供的具有同、异频转发功能的光纤 直放站的具体结构和有益效果进行详细说明。
图1是具有同、异频转发功能的光纤直放站的构成示意图。 最佳实施方式本实用新型提供的具有同、异频转发功能的光纤直放站，用于铁路B制通 信系统区段(即四频组单双工兼容)的铁路列车无线调度通信系统，实现无线 通信盲区和弱区的覆盖。公知的，上述铁路列车无线调度通信系统采用同、异 频独立半双工的工作方式进行语音通信及数据传输，即同频工作时车站台和机 车台的工作频率均为457~459MHz (中心频率458MHz)，异频工作时车站台发 射频率、机车台接收频率为467 469MHz (中心频率468MHz),车站台接收频 率、机车台发射频率为457~459MHz (中心频率458MHz)。本实施例提供的具有同、异频转发功能的光纤直放站，可进行上、下行 458MHz同频转发、以及上行458MHz、下行468MHz异频转发。该光纤直放站 包括近端机、远端机和光纤，其构成和各模块的连接参照图1所示-近端机，具有施主天线、双工器、环行器、二合路器、数控衰减器和光模 块。双工器具有共用端、以及458MHz收/发通道和468MHz发射通道。施主天 线连接到双工器的共用端。环行器的共用端、接收端、发射端口分别连接双工 器的458MHz收/发通道、光模块的射频输出端、二合路器的第一输入端。二合
路器的第二输入端连接双工器的468MHz发射通道、其输出端连接光模块的射 频输入端。数控衰减器连接在二合路器的输出端与光模块的射频发射端之间、 以及环行器的接收端与光模块的射频接收端之间。远端机，具有光模块、四分路器、458MHz下行主功率放大器、458MHz下 行备用功率放大器、468MHz下行主功率放大器、468MHz下行备用功率放大器、 458MHz上行低噪放大器、第一射频开关、第二射频开关、第三射频开关、双工 器、控制器和重发天线。双工器具有共用端、以及458MHz收/发通道和468MHz 接收通道。重发天线连接到双工器的共用端。四分路器的输入端连接光模块的 射频接收端、其两个458MHz输出端分别连接458MHz下行主功率放大器、 458MHz下行备用功率放大器输入端、其两个468MHz输出端分别连接468MHz 下行主功率放大器、468MHz下行备用功率放大器输入端。458MHz上行低噪放 大器的输出端连接光模块的射频发射端。第一射频开关的共用端、常闭端、常 开端分别连接双工器的458MHz收/发通道、458MHz上行低噪放大器的输入端、 第二射频开关的共用端。第二射频开关的常闭端、常开端分别连接458MHz下 行主功率放大器的输出端、458MHz下行备用功率放大器的输出端。第三射频开 关的共用端、常闭端、常开端口分别双工器的468MHz接收通道、468MHz下行 主功率放大器的输出端、468MHz下行备用功率放大器的输出端。控制器包括计 算机系统并运行控制程序。其中，第一射频开关、第二射频开关、第三射频开关还与控制器构成控制 连接，并由控制器控制进行切换，其工作原理参照下述。另外，458MHz下行主 功率放大器、458MHz下行备用功率放大器内部包含有输入检测电路，各功率放大器均具有使能开关，输入检测电路和使能开关均与控制器构成控制连接(图 中未示出)，其具体控制过程详见下述。
近端机的光模块和远端机的光模块通过光纤连接。本实用新型提供的具有同、异频转发功能的光纤直放站，可工作在同频单 工模式和异频单工、双工模式。下面分别说明其工作原理a) 同频单工模式在下行传输时，当近端机的施主天线接收到来自车站台的458MHz信号， 通过双工器的458MHz通道到达环行器，经环行器的发射端进入二合路器，加 到光模块进行调制实现电光转换，之后光信号通过光纤传输到达远端机，由远 端机的光模块进行光电转换，将来自近端机的射频信号解调出来，经过四分路 器输出到458MHz下行主功率放大器，该功率放大器的输入检测电路对输入信号 进行检测，当输入信号电平超过门限电平(门限电平的大小可根据需要进行调 节)，检测电路向控制器发送一识别信号，控制器输出一个TTL电平触发该功率 放大器的使能开关，使该功率放大器由待机状态转换为工作状态以对射频信号 进行放大，同时控制器的输出信号使第一射频开关进行通道切换，功率放大器 输出的射频信号经第二射频开关、第一射频开关的信号通道和双工器的458MHz 通道传输到重发天线转发出去，实现对覆盖区的450MHz信号覆盖。在上行传输时，当远端机的重发天线接收到来自机车台的458MHz信号时， 由于第一射频开关常闭在458MHz上行低噪声放大器输入端，因而信号输入到 低噪声放大器，经过放大后送入远端机的光模块进行电光转换，然后通过光纤 传输到近端机，同样地由近端机的光模块完成光电转换，经环行器的接收端和 双工458MHz通道传输到施主天线，转发给车站台。在上述工作过程中，当近端机和远端机同时接收到车站台和机车台的信号 时，通过控制器的程序控制将上行链路设置为优先工作状态。b) 异频单工、双工模式
在下行传输时，当近端机的施主天线接收到来自车站台的468MHz信号， 通过双工器的468MHz通道到达二合路器，再送入近端机的光模块进行电光转 换，之后光信号通过光纤传输到达远端机，由远端机的光模块进行光电转换， 将来自近端机的射频信号解调出来，经过四分路器输出到468MHz下行主功率 放大器，功率放大器对射频信号进行放大，再经第三射频开关的信号通道和双 工器的468MHz通道传输到重发天线转发出去，实现对覆盖区的468MHz信号 覆盖。在上行传输时，其传输过程与同频单工模式的上行传输相同。 由于采用异频工作模式，所以直放机既可单工工作也可双工工作。 下面，对第二射频开关、第三射频开关的工作原理进行简要说明。 第二射频开关、第三射频开关分别用于选择458MHz下行主、备用功率放 大器和468MHz下行主、备用功率放大器。其工作原理为在正常的条件下， 第二射频开关、第三射频开关均常闭在主功率放大器的输出，即优先选择使用 主功率放大器，控制器通过第二射频开关、第三射频开关分别检测相应主功率 放大器输出信号的大小。当主功率放大器出现故障时，其输出电压发生变化， 此时控制器中输出一个TTL电平使第二射频开关或第三射频开关进行通道切 换，以选择使用备用功率放大器，同时启动备用功率放大器的使能开关、使备 用功率放大器由守侯状态转换到工作状态，并关闭主功率放大器的使能开关， 以使主功率放大器停止工作。控制器产生主功率放大器故障告警信号并发给网 管，通知维护人员进行维护。另外，由于在直放站上或其近旁安装红外探测器和/或视频装置，红外探测 器、视频装置与控制器连接。当红外探测器检测到有人靠近设备后，发出告警 同时启动视频装置进行拍照，照片通过网管监控系统传到网管中心，实时提供
现场证据，解决设备的防盗报警问题。以上结合了实施例对本实用新型进行了说明，但这并不构成对本实用新型 的限制。任何在同样的构思下所作出的修改和变化，也均属于本实用新型保护 的范围。
权利要求1、 具有同、异频转发功能的光纤直放站，包括由光纤连接的近端机和远端 机，其特征是近端机具有双工器、环行器、合路器和光模块，环行器的共用 端、接收端、发射端分别连接双工器的第一频率收/发通道、光模块的射频输出 端、合路器的第一输入端，合路器的第二输入端连接双工器的第二频率发射通 道、其输出端连接光模块的射频输入端；以及远端机具有光模块、分路器、第 一主功率放大器、第二主功率放大器、低噪放大器、第一射频开关、双工器和 控制器，分路器的输入端连接光模块的射频接收端，第一主功率放大器的输入 端连接分路器的一个第一频率输出端，第二主功率放大器连接在分路器的一个 第二频率输出端与双工器的第二频率接收通道之间，低噪放大器的输出端连接 光模块的射频发射端，第一射频开关的共用端、常闭端、常开端分别连接双工 器的第一频率收/发通道、低噪放大器的输入端、第一主功率放大器的输出端， 第一射频开关与控制器连接、且由控制器控制切换以使低噪放大器的输入端、 第一主功率放大器的输出端选择地与双工器的第一频率收/发通道连接。
2、 根据权利要求1所述的具有同、异频转发功能的光纤直放站，其特征是: 远端机还具有第一备用功率放大器和第二射频开关，第一备用功率放大器的输 入端连接分路器的另一个第一频率输出端，第二射频开关的共用端、常闭端、 常开端分别第一射频开关的常开端、第一主功率放大器的输出端、第一备用功 率放大器的输出端，第二射频开关与控制器连接、且由控制器控制切换以选择 地使第一主功率放大器、第一备用功率放大器与第一射频开关的常开端连接。
3、 根据权利要求2所述的具有同、异频转发功能的光纤直放站，其特征是: 控制器根据检测到的第一主功率放大器输出信号大小控制切换第二射频开关。
4、 根据权利要求1所述的具有同、异频转发功能的光纤直放站，其特征是: 远端机还具有第二备用功率放大器和第三射频开关，第二备用功率放大器的输 入端连接分路器的另一个第二频率输出端，第三射频开关的共用端、常闭端、 常开端分别双工器的第二频率接收通道、第二主功率放大器的输出端、第二备 用功率放大器的输出端，第三射频开关与控制器连接、且由控制器控制切换以 选择地使第二主功率放大器、第二备用功率放大器与双工器的第二频率接收通 道连接。
5、 根据权利要求4所述的具有同、异频转发功能的光纤直放站，其特征是: 控制器根据检测到的第二主功率放大器输出信号大小控制切换第三射频开关。
6、 根据权利要求1所述的具有同、异频转发功能的光纤直放站，其特征是: 第一主功率放大器具有输入检测电路，控制器连接输入检测电路且根据该检测 电路检测到的输入信号电平控制切换第一射频开关。
7、 根据权利要求2所述的具有同、异频转发功能的光纤直放站，其特征是: 第一主功率放大器、第一备用功率放大器均具有输入检测电路，控制器连接输 入检测电路且根据被选中的功率放大器的输入检测电路检测到的输入信号电平 控制切换第一射频开关。
8、 根据权利要求1至7中任一项权利要求所述的具有同、异频转发功能的光纤直放站，其特征是控制器在控制切换射频开关的同时相应变换功率放大 器的工作状态。
9、 根据权利要求8所述的具有同、异频转发功能的光纤直放站，其特征是: 各功率放大器均具有使能开关，控制器与使能开关连接且通过触发使能开关变 换功率放大器的工作状态。
10、 根据权利要求1所述的具有同、异频转发功能的光纤直放站，其特征 是近端机的合路器的输出端与光模块的射频发射端之间、以及环行器的接收 端与光模块的射频接收端之间均连接有数控衰减器。
11、根据权利要求1至7中任一项权利要求所述的具有同、异频转发功能的 光纤直放站，其特征是还安装有与控制器连接的防盗报警装置，防盗报警装 置包括红外探测器和/或视频装置。
专利摘要具有同、异频转发功能的光纤直放站，包括由光纤连接的近端机和远端机。在近端机中，环行器的三端分别连接双工器的第一频率收/发通道、光模块的射频输出端、合路器的第一输入端，合路器的第二输入端连接双工器的第二频率发射通道、其输出端连接光模块的射频输入端；在远端机中，分路器的输入端连接光模块的射频接收端、其第一频率输出端连接第一主功率放大器的输入端，第二主功率放大器连接在分路器的第二频率输出端与双工器的第二频率接收通道之间、低噪放大器的输出端连接光模块的射频发射端，由控制器控制切换的第一射频开关，其三端分别连接双工器的第一频率收/发通道、低噪放大器的输入端、第一主功率放大器的输出端。
文档编号H04B10/16GK201022197SQ20072000672
公开日2008年2月13日 申请日期2007年4月4日 优先权日2007年4月4日
发明者张国漳, 洪泉益, 蔡胜敏, 马宏平 申请人:泉州市铁通电子设备有限公司