专利名称：Rf信号数字化远程恢复仪的制作方法
技术领域：
本实用新型属于无线通信技术领域，涉及一种通信装置，具体涉及一种 RF信号数字化远程恢复仪。
背景技术：
目前，实现无线信号远程再覆盖大都采用传统的模拟射频技术。该技术 使用传统的模拟无线信号功率放大器、模拟低噪放、模拟光端机，以及光分 路器等模拟器件，功率大，需要配置体积大、造价高的散热片。导致设备的 总体造价居高不下，不利于设备的微型化。即使配备了散热片，设备里的温 度仍然很高，对设备内的模拟器件造成很大影响，使设备整体RF参数发生 变化，影响通信质量。同时，温度高会使电子器件加速老化，降低设备的使 用寿命。采用散热风扇可降低机箱内的温度，但风扇容易出故障，使得系统 的连续无故障运行时间降低，也不利于设备的"三防"。
随着移动通信的高速发展和用户对移动通信质量要求的不断提高，基于 模拟光端机的直放站通信系统得到了大规模应用。基于模拟光端机的RF信 号再覆盖系统功能较强。但存在以下问题容易受到外界电磁干扰，通话质 量不高；传输距离远或是通话人数多时，抗噪性能不够好、功耗很高、影响 模拟光端机中FSK的正常运行。这就为基于全数字化RF信号远程恢复再覆 盖通信系统提供了舞台。 发明内容
本实用新型的目的是提供一种RF信号数字化远程恢复仪，不受外界电 磁干扰和远距离传输及通话人数多少的影响，即使存在重干扰源，也能正常 传输数据，保证通话质量，信噪比高，协议透明，降低功耗。
本实用新型所采用的技术方案是，RF信号数字化远程恢复仪，包括中 央处理单元，中央处理单元分别与下行降频单元、上行升频单元、RF信号 收发单元和高速串行传输单元连接，中央处理单元，由CPU控制器和与之 相连的指示单元构成，下行降频单元由依次相连的高速模拟/数字转换单元、 直接数字降频处理芯片和串并转换单元构成，上行升频单元由依次相连的高 速数字/模拟转换单元、数字上升频单元和高速串并转换单元组成，RF信号 收发单元由高增益天线和RF双向功率放大器组成。 本实用新型的特征还在于，
CPU控制器分别与高速模拟/数字转换单元、直接数字降频处理芯片、 串并转换单元、高速数字/模拟转换单元、数字上升频单元和高速串并转换单 元相连接。
RF双向功率放大器分别与高速模拟/数字转换单元和高速数字/模拟转 换单元相连接。
高速串行传输单元分别与串并转换单元和高速串并转换单元相连接。
本实用新型的有益效果是
1. 先进性将射频信号数字化，利用高速串行通信进行传输，实现实时 的射频信号远端恢复，较之以往的模拟信号传输，大大提高了信号的抗干扰 能力。
2. 节约性在直放站覆盖系统中，充分利用原有直放站主站和从站之间 的光缆，无需额外布线，就可以将原有的模拟系统升级为数字系统，避免了
对原有线路的改造，大大降低了施工量。
3. 可靠性主要设备RF信号数字化远程恢复仪采用嵌入式实时操作系 统，设备较为简单，所有的数据都通过光纤传输，信噪比大大提高，误码率 极低，抗电磁干扰的能力也极大的提高。
4. 性能价格比本实用新型采用了全数字化技术，系统内的模拟器件和 功率型器件减少，机箱和散热片的体积随之减小，从而降低了外壳成本；同 时，以高集成度的芯片取代了模拟系统中多个功率模块，降低了核心处理部 分的成本；不改变原有光纤的布设，对原模拟系统进行改造，降低了改造成 本；短距离通信时用双绞线代替光纤，降低了综合布线成本。
5. 安全性对所传输的射频信号无需解码，不需要知道码元的具体内容， 也无需知道是何种信号，将进端的射频信号数字化后传输，在远端恢复为进 端的射频信号，不涉及通讯内容泄密的问题，安全性高。
6. 使用及维护性系统的安装比较简单，主要设备的可靠性很高，维护 性很好，并可通过附加远程通信模块实现系统的远程升级和远程维护。
7. 扩展及延伸性信号需要扩展到多个地区时，可以增加一套高速分路 串行数传单元，实现多点的信号覆盖。
8. 速度快长距离低容量的系统中，使用双绞线传输信号，传输速度为 100Mbps。短距离高容量的系统中，采用光纤传输信号，传输速度可以达到
3.64Gbps。
9. 稳定性好成功解决了信号衰减、电磁干扰、传输距离相对较短等难 题，通信距离可长达10公里。
10. 抗干扰能力强:在电磁环境复杂、传输距离远的系统中采用光纤，减
少了外界电磁干扰对传送信号的影响，即便在重干扰源存在的情况下也能正 常传输数据。
ll.应用范围广本实用新型不仅可以用于移动通信中的信号再覆盖，还 可以用于个人无线网络的信号再覆盖、短距离无线通信的远程覆盖等领域。
图1是本实用新型远程恢复仪的一种实施例的结构示意图。
图中，l.RP信号收发单元，2.下行降频单元，3.上行升频单元，4.中央 处理单元，5.高速串行传输单元。
其中，l-l.高增益天线，l-2.RF双向功率放大器，2-l.高速模拟/数字转 换单元，2-2.直接数字降频处理芯片，2-3.串并转换单元，3-l.高速数字/模拟 转换单元，3-2.数字上升频单元，3-3.高速串并转换单元，4-l.CPU控制器， 4-2.指示单元。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型进行详细说明。 本实用新型的一种实施例的结构，如图1所示。
本实用新型的远程恢复仪，包括中央处理单元1，中央处理单元1与下 行降频单元2和上行升频单元3相连接，下行降频单元2分别与RF信号收 发单元1和高速串行传输单元5相连接，上行升频单元3分别与RF信号收 发单元1和高速串行传输单元5相连接。
RF信号收发单元1由高增益天线1-1和与之相连接的RF双向功率放大 器l-2构成。
中央处理单元4由CPU控制器4-1和与之相连的指示单元4-2构成。 下行降频单元2由依次连接的高速模拟/数字转换单元2-l、直接数字降
频处理芯片2-2和串并转换单元2-3组成。高速模拟/数字转换模块2-1分别 与RF双向功率放大器1-2和CPU控制器4-1相连接。直接数字降频处理芯 片2-2与CPU控制器4-1相连接。串并转换单元2-3分别与CPU控制器4-1 和高速串行传输单元5相连接。
上行升频单元3由依次连接的数字高速数字/模拟转换单元3-l、数字上 升频单元3-2和高速串并转换单元3-3组成，高速数字/模拟转换单元3-1分 别与RF双向功率放大器1-2和CPU控制器4-1相连接。数字上升频单元3-2 与CPU控制器4-1相连接。高速串并转换单元3-3分别与CPU控制器4-1 和高速串行传输单元5相连接。
高增益天线1-1作为系统与空中RF信号交流的通道。现有的移动通信系 统中常见的基站天线主要分室外基站天线和室内分布天线两种。室外基站天 线主要有机械全向天线、预制电下倾全向天线、单极化定向机械天线、双极 化定向机械天线、双极化定向预制电下倾天线和双极化定向电调天线；室内 分布天线主要有吸顶天线、壁挂天线、八木天线等。
RF双向功率放大器l-2，由功率放大器和双工器构成。双工器，也称天 线共用器，是无线信号发射和接收的"必经之路"。它的作用就是将要发射的 高频信号输送到高增益天线l-l，并发射出去，同时，将高增益天线l-l接收 到的高频信号传送到高放接收回路。双工器有多种类型，无线通讯中常用的 双工器是定向耦合双工器，由两个三分贝耦合器、两个带通滤波器、电气长 度相等的连接馈管和一个吸收电阻组成。三分贝耦合器和滤波器在系统连接 前都要进行单独调试。调试过程中应注意以下问题
(1)三分贝耦合器内导体棱角必须打磨圆滑，防止毛刺打火，烧坏内导体。
(2) 紧固螺丝不能松动，须加弹簧垫圈。否则，会引起反射损耗，尤其 是插入损耗指标下降。
(3) 各个插头必须配合紧密，连接馈管电气长度必须相等。
(4) 插入损耗过大，会引起壳体发热，插入损耗为ldB时，壳体温度可 达50。C。因此，插入损耗越小越好。
(5) 加工工艺是影响双工器指标的重要因素，因此，设计和加工过程中 必须严把工艺关。
本实用新型采用定向耦合双工器。
高速模拟/数字转换单元2-l，使用欠采样技术直接对RF信号进行采样。
常用的ADc有四种闪存型、逐次逼近型、流水线型和i;A型。闪存型可在
l个时钟周期内将模拟值转换成数字值。逐次逼近型主要是用相同的转换器 反复比较电平，执行处理。闪存型和逐次逼近型都没有运算放大器。虽然电 路结构比较简单，但是要提高精度就必须增加比较次数，很难实现高速工作。 流水线型ADC具有多级低精度A/D转换电路，以1位 1.5位的精度对各位的
值进行判断，在一个时钟周期内可以进行多个处理，在性能上兼顾了高速及 高精度的要求。i:A型ADC由积分器、量化器及DAC构成。这种类型以过采 样方式为基础，采样时的频率远远大于奈奎斯特频率，以降低信号频带内的
噪声电平。将过采样比提高到2倍时，信噪比会改善3dB。在i:a型中，对输
入信号进行过釆样后进行积分，并在量化之后进行微分。在积分之后进行微 分，输入信号将恢复原状。本实用新型中采用流水线型ADC或^a型。
直接数字降频处理芯片2-2是下行通道的关键部件，下变频的实现有两 种方式 一种是模拟器件对模拟信号的下变频，即输入的信号是模拟射频信 号，在内部处理后输出的也是模拟射频信号。另一种是数字器件对数字信号
的下变频，数字器件可以是专门的处理芯片，也可以是通用芯片，如DSP或
VHDL等器件通过软件编程实现。在下变频的过程中用到的降频方法决定着 下变频的性能。数字下变频技术，能够根据信号特点的不同，改变程序来适 应不同的信号。
串并转换单元2-3，通过CPLD器件和LVDS器件将并行的数字信号转变 成串行信号。LVDS芯片的传输速度很高，已达到3.64Gbps。此单元为 TIA/EIA-644与正EE 1596.3标准中所定义的物理层数据接口标准，主要针对 高速、低电耗与低噪声的点对点通讯应用所设计，通常在平衡且传输媒介阻 抗控制为100Q下运行。与其它差动式信号技术标准一样，LVDS消除了电磁 场，比单端式信号发射更低的噪声，此外，噪声会耦合到两条线上成为共模 信号，即两条传输线上所吸收的噪声相同，因此，抗噪声能力较高。采用电 压模式驱动器比较，可以降低接地弹跳并消除射穿电流，同时较低的电压振 幅也让LVDS能够达到与PECL同等级的数据传输率，但耗电却只有1/10。
高速串并转换单元3-3，用于将串行信号转换成并行信号。有助于实现 更有效、更经济的设计。即使用较少的印刷电路板线条和连接器及电缆数， 占用较少的电路板空间，在简化系统设计的同时，降低了总体系统成本。本 实用新型采用的高速串并转换的能力不少于1000Mbps。
数字上升频单元3-2，用于处理来自高速串并转换单元3-3的基带抽样值 序列，将其上变频变至中频，然后经放大电路接负载或是继续送至下一级上 变频电路。本系实用新型的上变频的中心频率需要经过实际调试才能确定。
高速数字/模拟转换单元3-l中的D/A转换单元将调制后的数字信号转换 成模拟信号。由于DAC的零阶保持效应，其输出信号的频谱实际上是被SINC 包络加权过的。因此需要在DAC前面加上1个反SINC滤波器，对输入数据流
进行预畸，以校正DAC造成的失真。本实用新型采用的高速数字/模拟转换
单元的转换速度至少为210MPS。
CPU控制器4-1是整个系统协调工作的核心部件，不仅可以动态调整系统 的运行参数，还可以监视各个工作部件的运行状态，并通过指示单元4-2实 时的表示出来。CPU控制器4-1是一个独立部件，提供对系统调整的通道，通 过对CPU内软件的调整和程序内参数的调整，可对不同信号进行远程恢复和 远程升级。指示单元4-2可将系统的状态通过人可以感觉的方式予以指示。
高速串行传输单元5将串行的信号输入合适的适配器，达到电平的兼容 和硬件的数据纠错，并使用常用的高速传输介质予以传输。
经RF双向功率放大器1-2放大的下行RF信号，进入高速模拟/数字转 换单元2-l后，通过欠采样技术得到RF信号的采样信号，该采样信号直接 进入直接数字降频处理芯片2-2，经过处理后得到并行基带信号，并行基带 信号经串并转换单元2-3处理，得到串行信号，该串行信号通过高速串行传 输单元5的下行通道传输到远端。
远端传来的高速串行信号经高速串行传输单元5的上行通道传输到上行 升频单元3中的高速串并转换单元3-3处理，得到并行基带信号，该并行基 带信号经数字上升频单元3-2处理后，得到数字射频信号，该数字射频信号 与高速模拟/数字转换单元2-1的采样数据一致，经高速数字/模拟转换单元 3-1的数模转换，得到RF信号。该RF信号传输到RF双向功率放大器1-2， 并经RF双向功率防盗器1-2放大后，传输到高增益天线1-1发射到待覆盖 区域。
中央处理单元4中的CPU控制器4-1与高速模拟/数字转换单元2-1、直
接数字降频处理芯片2-2和串并转换单元2-3相连接，并与高速数模转换单 元3-1、数字上升频单元3-2和高速串并转换单元3-3相连接。监控此六个单 元的运行情况，并与指示单元4-2相连，将系统的运行状态通过指示单元4-2
显示出来。
权利要求1.RF信号数字化远程恢复仪，其特征在于，包括中央处理单元(4)，中央处理单元(4)分别与下行降频单元(2)、上行升频单元(3)、RF信号收发单元(1)和高速串行传输单元(5)连接，所述的中央处理单元(4)，由CPU控制器(4-1)和与之相连的指示单元(4-2)构成，所述的下行降频单元(2)由依次相连的高速模拟/数字转换单元(2-1)、直接数字降频处理芯片(2-2)和串并转换单元(2-3)构成，所述的上行升频单元(3)由依次相连的高速数字/模拟转换单元(3-1)、数字上升频单元(3-2)和高速串并转换单元(3-3)组成，所述的RF信号收发单元(1)由高增益天线(1-1)和RF双向功率放大器组成。
2. 根据权利要求1所述的RF信号数字化远程恢复仪，其特征在于，所 述的CPU控制器(4-1)分别与高速模拟/数字转换单元(2-1)、直接数字降 频处理芯片(2-2)、串并转换单元(2-3)、高速数字/模拟转换单元(3-1)、 数字上升频单元(3-2)和高速串并转换单元(3-3)相连接。
3. 根据权利要求1所述的RF信号数字化远程恢复仪，其特征在于，所 述的RF双向功率放大器(1-2)分别与高速模拟/数字转换单元(2-1)和高 速数字/模拟转换单元(3-1)相连接。
4. 根据权利要求1所述的RF信号数字化远程恢复仪，其特征在于，所 述的高速串行传输单元(5)分别与串并转换单元(2-3)和高速串并转换单 元(3-3)相连接。
专利摘要本实用新型公开了一种RF信号数字化远程恢复仪，包括中央处理单元，中央处理单元分别与下行降频单元、上行升频单元、RF信号收发单元和高速串行传输单元连接，中央处理单元，由CPU控制器和与之相连的指示单元构成，下行降频单元由依次相连的高速模拟/数字转换单元、直接数字降频处理芯片和串并转换单元组成，上行升频单元由依次相连的高速数字/模拟转换单元、数字上升频单元和高速串并转换单元组成，RF信号收发单元由高增益天线和RF双向功率放大器组成。本实用新型的恢复仪不受外界电磁和传输距离远近及通话人数多少的干扰，信噪比高，协议透明，保证通话质量，降低功耗。
文档编号H04B17/00GK201188676SQ20082002850
公开日2009年1月28日 申请日期2008年3月10日 优先权日2008年3月10日
发明者杰 吴 申请人:西安茁茁电子有限公司