专利名称：具有同、异频转发功能的无线直放站的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种具有同、异频转发功能的无线直放站，尤其是用于铁 路列车无线调度通信系统的具有同、异频转发功能的无线直放站。
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，无线直放站包括施主天线、射频单元、重发天线，其工作原理 是在下行链路中，通过施主天线接收基站信号，由射频单元滤波、放大后再 通过重发天线发射到待覆盖区域。在上行链路中，覆盖区域内的移动台的信号 以同样的工作方式由射频单元处理后发射到基站，从而实现基站与移动台的信 号传递。目前，已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釆用点频窄带方式，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、异频转发功能的无线直放站。本实用新型提供的具有同、异频转发功能的无线直放站，包括施主天线、 射频单元和重发天线，其特征是射频单元包括第一双工器，其具有与施主天
线连接的共用端、以及第一频率收/发通道和第二频率发射通道；第二双工器，其具有与重发天线连接的共用端、以及第一频率收/发通道和 第二频率接收通道；第一频率信号链路，包括合路器，具有第一、第二输入端和至少一输出端; 第一射频开关，其共用端连接第一双工器的第一频率收/发通道；第二射频开关， 其共用端连接第二双工器的第一频率收/发通道；第三射频开关，其常闭端、常 开端分别连接第一射频开关的常开端、第二射频开关的常开端；第一下行低噪 放大器，连接在第一射频开关的常闭端与合路器的第一输入端之间；第一上行 低噪放大器，连接在第二射频开关的常闭端与合路器的第二输入端之间；第一 主功率放大器，连接在合路器的一个输出端与第三射频开关的共用端之间；第二频率信号链路，包括串接在第一双工器的第二频率发射通道与第二双 工器的第二频率接收通道之间的第二下行低噪放大器和第二主功率放大器；以 及控制器，与第一频率信号链路的各射频开关连接、且可根据上、下行传输 的需要控制各射频开关切换以形成上行或下行通道。最好的，第一频率信号链路还具有第四射频开关和第一备用功率放大器， 第四射频开关的共用端、常闭端分别连接第三射频开关的共用端、第一主功率 放大器的输出端，第一备用功率放大器连接在合路器的另一个输出端与第四射 频开关的常开端之间，第四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三射频开关的共用端连接。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 四射频开关。最好的，第二频率信号链路还具有分路器、第二备用功率放大器和第五射
频开关，分路器的输入端与第二下行低噪放大器的输出端连接、其两个输出端 分别连接第二主功率放大器、第二备用功率放大器的输入端，第五射频开关的 共用端、常闭端、常开端分别连接第二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，第五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 与第二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 五射频开关。最好的，第一频率信号链路还具有下行输入检测电路，该检测电路分别连 接第一下行低噪放大器和控制器，且控制器根据该检测电路检测到的第一频率 下行输入信号电平控制切换第二射频开关和第三射频开关。最好的，第一频率信号链路还具有上行输入检测电路，该检测电路分别连 接第一上行低噪放大器和控制器，且控制器根据该检测电路检测到的第一频率 上行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，第二频率信号链路还具有输入检测电路，该检测电路分别连接第 二下行低噪放大器和控制器，且控制器根据该检测电路检测到的第二频率下行 输入信号电平变换第二主功率放大器或第二备用功率放大器的工作状态，且功 率放大器具有使能开关，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，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、异频转发功能的无线直放站，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，同时还实现了信号合路传输。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、异频转发功能的无线 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、异频转发功能的无线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、异频转发功能的无线直放站，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、异频转发功能的无线直放站，可进行上、下行458MHz同频转发、以及上行458MHz、下行468MHz异频转发。该无线直放站 包括施主天线、射频单元和重发天线，其构成以及射频单元各模块的连接参照 图l所示-第一双工器，其具有与施主天线连接的共用端、以及458MHz收/发通道和 468MHz发射通道；第二双工器，其具有与重发天线连接的共用端、以及458MHz收/发通道和 468MHz接收通道；458MHz信号链路，包括合路器、458MHz下行低噪放大器、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、第四射频开关、 458MHz主功率放大器、458MHz备用功率放大器、458MHz下行输入检测电路 和458MHz上行输入检测电路。合路器具有第一、第二输入端和第一输出端、 第二输出端。第一射频开关的共用端连接第一双工器的458MHz收/发通道，第 二射频开关的共用端连接第二双工器的458MHz收/发通道，第三射频开关的共 用端、常闭端、常开端分别连接第四射频开关的共用端、第一射频开关的常开 端、第二射频开关的常开端。458MHz下行低噪放大器连接在第一射频开关的常 闭端与合路器的第一输入端之间。458MHz上行低噪放大器连接在第二射频开关 的常闭端与合路器的第二输入端之间。458MHz主功率放大器连接在合路器的第 一输出端与第四射频开关的常闭端之间。458MHz备用功率放大器连接在合路器 的第二输出端与第四射频开关的常开端之间。458MHz下行输入检测电路分别连 接458MHz下行低噪放大器和控制器。458MHz上行输入检测电路分别连接 458MHz上行低噪放大器和控制器468MHz信号链路，包括468MHz下行低噪放大器、功分器、468MHz主功 率放大器、468MHz备用功率放大器、第五射频开关和468MHz输入检测电路。
功分器具有输入端和第一、第二输出端。468MHz下行低噪放大器连接在第一双 工器的468MHz发射通道与功分器的输入端之间。468MHz主功率放大器连接在 功分器的第一输出端和第五射频开关的常闭端之间。468MHz备用功率放大器连 接在功分器的第二输出端和第五射频开关的常开端之间。第五射频开关的共用 端与468MHz下行低噪放大器连接。控制器，包括计算机系统并运行控制程序。其与458MHz下行输入检测电 路，458MHz上行输入检测电路，468MHz输入检测电路，第一至第五射频开关， 以及合路器连接，通过检测功率放大器的输入、输出信号，及控制各射频开关 的切换，以根据传输需要形成上行或下行通道、选择使用主功率放大器或备用 功率放大器、以及相应地变换功率放大器工作状态。其具体控制过程详见下述。本实用新型提供的具有同、异频转发功能的无线直放站，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，当施主天线接收到来自车站台的458MHz信号，通过第一 双工器的458MHz通道到达第一射频开关，由于第一射频开关常闭在458MHz 下行低噪声放大器输入端，因而信号输入到该低噪声放大器，并经过合路器输 出到458MHz主功率放大器。与此同时，与该低噪声放大器连接的458MHz下 行输入信号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)，该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二、 第三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、第三射频开 关的信号通道(此时第四射频开关常闭在主功率放大器的输出端)到达第二双工器的458MHz通道，最后传输到重发天线转发出去，实现对覆盖区的450MHz 信号覆盖。而当车站台信号中断后，458MHz下行低噪声放大器没有信号输入， 下行输入信号检测电路检测不到输入的信号，控制器的TTL输出电平发生翻转， 从而使第二、第三射频开关恢复到原来的常闭状态，并使功率放大器转换为待 机状态等待，上行链路信号的检测。在上行传输时，当重发天线接收到来自机车台的458MHz信号时，通过第 二双工器的458MHz通道到达第二射频开关，由于第二射频开关常闭在458MHz 低噪声放大器输入端，射频信号经过合路器输出到458MHz主功率放大器，同 时458MHz下行输入信号检测电路发送识别信号，通过控制器控制使功率放大 器转换为工作状态对射频信号进行放大，并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三、第一射频开关的信号通道(此时第四射频开 关常闭在主功率放大器的输出端)到达第一双工器的458MHz通道，再传输到 施主天线，转发给车站台。在上述工作过程中，当施主天线和重发天线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。另外，在实际工程中还需注意施主天线和重发天线的隔离度问题。除了选用 高前后比的天线以外，还可以利用上、下行的门限电平高低设置来提高两个天 线隔离度。通过合理设置上、下行电平，可提高系统可靠性，。b)异频单工、双工模式在下行传输时，当施主天线接收到来自车站台的468MHz信号，通过第一 双工器的468MHz通道到达468MHz下行低噪放大器，经功分器输出到468MHz主功率放大器，功率放大器对射频信号进行放大，再经第五射频开关的信号通 道到达第二双工器的468MHz通道，最后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，对第四射频开关、第五射频开关的工作原理进行简要说明。 第四射频开关、第五射频开关分别用于选择458MHz主、备用功率放大器和 468MHz主、备用功率放大器。其工作原理为在正常的条件下，第四射频开关、 第五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， 控制器通过第四射频开关、第五射频开关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电平使第四射频开关、第五射频开关进行切换，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、异频转发功能的无线直放站，包括施主天线、射频单元和重发天线，其特征是射频单元包括第一双工器，其具有与施主天线连接的共用端、以及第一频率收/发通道和第二频率发射通道；第二双工器，其具有与重发天线连接的共用端、以及第一频率收/发通道和第二频率接收通道；第一频率信号链路，包括合路器，具有第一、第二输入端和至少一输出端；第一射频开关，其共用端连接第一双工器的第一频率收/发通道；第二射频开关，其共用端连接第二双工器的第一频率收/发通道；第三射频开关，其常闭端、常开端分别连接第一射频开关的常开端、第二射频开关的常开端；第一下行低噪放大器，连接在第一射频开关的常闭端与合路器的第一输入端之间；第一上行低噪放大器，连接在第二射频开关的常闭端与合路器的第二输入端之间；第一主功率放大器，连接在合路器的一个输出端与第三射频开关的共用端之间；第二频率信号链路，包括串接在第一双工器的第二频率发射通道与第二双工器的第二频率接收通道之间的第二下行低噪放大器和第二主功率放大器；以及控制器，与第一频率信号链路的各射频开关连接、且可根据上、下行传输的需要控制各射频开关切换以形成上行或下行通道。
2、 根据权利要求1所述的具有同、异频转发功能的无线直放站，其特征是: 第一频率信号链路还具有第四射频开关和第一备用功率放大器，第四射频开关 的共用端、常闭端分别连接第三射频开关的共用端、第一主功率放大器的输出 端，第一备用功率放大器连接在合路器的另一个输出端与第四射频开关的常开 端之间，第四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三射频开关的共用端连接。
3、 根据权利要求2所述的具有同、异频转发功能的无线直放站，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四射频开关。
4、 根据权利要求1所述的具有同、异频转发功能的无线直放站，其特征是: 第二频率信号链路还具有分路器、第二备用功率放大器和第五射频开关，分路 器的输入端与第二下行低噪放大器的输出端连接、其两个输出端分别连接第二 主功率放大器、第二备用功率放大器的输入端，第五射频开关的共用端、常闭 端、常开端分别连接第二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，第五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第二双工器 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、异频转发功能的无线直放站，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五射频开关。
6、 根据权利要求1所述的具有同、异频转发功能的无线直放站，其特征是: 第一频率信号链路还具有下行输入检测电路，该检测电路分别连接第一下行低 噪放大器和控制器，且控制器根据该检测电路检测到的第一频率下行输入信号 电平控制切换第二射频开关和第三射频开关。
7、 根据权利要求1所述的具有同、异频转发功能的无线直放站，其特征是: 第一频率信号链路还具有上行输入检测电路，该检测电路分别连接第一上行低 噪放大器和控制器，且控制器根据该检测电路检测到的第一频率上行输入信号 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 无线直放站，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、异频转发功能的无线直放站，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l、 4或5所述的具有同、异频转发功能的无线直放站，其特征是第二频率信号链路还具有输入检测电路，该检测电路分别连接第二下行低噪放大器和控制器，且控制器根据该检测电路检测到的第二频率下行输 入信号电平变换第二主功率放大器或第二备用功率放大器的工作状态，且功率 放大器具有使能开关，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。
11、 根据权利要求1至7中任一项权利要求所述的具有同、异频转发功能的无线直放站，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、异频转发功能的无线直放站，包括施主天线，重发天线，第一、第二双工器，第一、第二频率信号链路和控制器。第一频率信号链路包括合路器；第一射频开关，连接第一双工器的第一频率通道；第二射频开关，连接第二双工器的第一频率通道；第三射频开关，分别连接第一射频开关、第二射频开关；第一下行低噪放大器，连接在第一射频开关与合路器的第一输入端之间；第一上行低噪放大器，连接在第二射频开关与合路器的第二输入端之间；第一主功率放大器，连接在合路器的输出端与第三射频开关之间。第二频率信号链路包括串接在第一、第二双工器的第二频率通道之间的第二低噪放大器和第二主功率放大器。控制器连接各射频开关且控制其切换。
文档编号H04B7/14GK201044446SQ20072000672
公开日2008年4月2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