专利名称：超宽带分布系统的覆盖装置及其射频模块的制作方法
技术领域：
超宽带分布系统的覆盖装置及其射频模块
技术领域：
本实用新型涉及无线通信，尤其涉及超宽带分布系统的覆盖装置及其射频模块。背景技术：
随着无线通信网络不断演进，由2G到3G，再到未来的4G，多网共存的现象将长期存在。同时，室内分布系统也得到了大力发展，由无源同轴分布系统到有源同轴系统，再到现在的光纤分布系统。超宽带分布系统是实现多制式多业务共同接入的数字第三代室内分布系统。超宽带数字光纤分布系统(UW-DDS)包括多业务接入平台(MSAP)，光交换单元(OSU)和光射频单元(ORU)。其中光射频单元(ORU)是超宽带分布系统的覆盖单元，主要功能是实现光纤拉远并将功率放大。传统室内分布系统是采用单制式网络覆盖，每个网络有自己独立的终端、供电、馈线、天线等。这种解决方案具有较高的成本。中国移动通信网络包括65] 900、0051800、了0-500獻(4)(简称TDA)和TD-SCDMA(F)(简称TDF)等。随着中国移动通信的快速发展，对网络建设要求越来越高。单纯依靠增加基站的数量会增加网络建设成本，依靠提高发射功率来解决室内分布系统覆盖问题，会增加设备之间的干扰以及抬升上行信号经过合路之后的底噪。
实用新型内容为克服上述缺陷，本实用新型一方面提供一种用于超宽带分布系统的覆盖端的射频模块。该射频模块包括下行增益温补单元及下行一级放大单元，用于接收和处理下行射频信号；与所述下行一级放大单元连接的功分器，用于将所述下行射频信号分路成至少两路；与所述功分器连接的至少两路下行功放单元，分别用于功放所述至少两路下行射频信号；至少两路上行低噪单元 ，分别用于接收和处理至少两路上行射频信号；与所述至少两路上行低噪单元连接的合路器，用于对所述至少两路上行射频信号进行合路；上行末级放大单元及上行增益温补单元，所述上行末级放大单元与所述合路器连接。在一个优选方案中，所述射频模块包括DCS下行功放单元、TDF下行功放单元、TDA下行功放单元和GSM下行功放单元；以及DCS上行低噪单元、TDF上行低噪单元、TDA上行低噪单元和GSM上行低噪单元。在一个优选方案中，所述射频模块还包括与所述TDF下行功放单元、TDF上行低噪单元连接的TDF上下行开关；及与所述TDA下行功放单元、TDA上行低噪单元连接的TDA上下行开关。在一个优选方案中，所述TDF上下行开关和TDA上下行开关均为插入损耗小于1.OdBlMGHz、隔离度大于49dB@4GHz的射频开关。在一个优选方案中，所述DCS下行功放单元和GSM下行功放单元均包括顺次连接的滤波器、衰减器、自动电平控制器、一级放大器、二级放大器、末级放大、隔离器和耦合器；还包括正向检波器、反向检波器和运算放大器，所述正向检波器、反向检波器与耦合器连接，所述运算放大器连接所述自动电平控制器和正向检波器。在一个优选方案中，所述TDF下行功放单元和TDA下行功放均包括顺次连接的滤波器、耦合器、射频开关、限幅保护器、压控衰减器、自动电平控制器、一级放大器、二级放大器、末级放大器和微带耦合器；还包括同步检波器、运算放大器和正向检波器，所述同步检波器与所述耦合器连接，所述正向检波器与所述微带耦合器连接，所述运算放大器连接所述自动电平控制器和正向检波器。在一个优选方案中，所述上行增益温补单元和下行增益温补单元均为温补电阻。本实用新型的另一方面提供一种超宽带分布系统的覆盖装置，包括远端光模块和合路器，其特征在于，还包括本实用新型提供的如上所述的射频模块，所述射频模块连接所述远端光模块和合路器。在一个优选方案中，还包括与射频模块连接的同步模块。在一个优选方案中，所述覆盖装置的下行信号最大输出功率为24dBm，上行信号最大输出功率为_5dBm。本实用新型优选实施例提供的覆盖装置和射频模块都支持四种网络制式，降低了建设成本，并具有较好的性能。
图1为本实用新型提供的超宽带分布系统的覆盖装置的示意框图；图2为所述覆盖装置的射频模块的示意框图；图3为所述射频模块的DCS下行功放单元的原理框图4为所述射频模块的TDF下行功放单元的原理框图。
具体实施方式本实用新型一个优选实施例提供的超宽带分布系统的覆盖装置的下行信号的最大输出功率为24dBm，下行信号增益为33dB ;上行信号的最大输出功率为_5dBm，上行信号增益为41dB。参考图1，该覆盖装置包括远端光模块1、射频模块2、六频合路器3以及同步模块4。光模块I是实现将下行光信号转换成射频信号，上行射频信号转换成光信号。光波长1310nm，电磁波频段800MHz 2. 2GHz。射频模块2 是支持 GSM900、DCS1800、TD-SCDMA (A)和 TD-SCDMA(F)四种网络，上下行一体化模块。其在网频段为GSM900 :上行885 909MHz，下行930 954MHz ；DCS1800 上行 1710 1735MHz，下行 1805 1830MHz ;TD_SCDMA ⑷上下行 2010 2025MHz ；TD-SCDMA (F):上下行 1880 1920MHz。六频合路器3是腔体滤波器，分为六个通道，频率范围分别是885 915MHz，930 960MHz，1710 1735MHz，1805 1830MHz，1880 1920MHz，2010 2025MHz。插人损耗<1. 5dB,回波损耗彡17. 5dB，带内波动< 0. 6dB,隔离度彡65dB。六频合路器3优点是插入损耗小，保证了产品的最大输出功率指标要求。缺点是体积大。同步模块4是支持TD-SCDMA (A)和TD-SCDMA (F)的双通道，实现TD-SCDMA系统上下行切换功能的同步模块。频率范围是1880 1920MHz，2010 2025MHz。同步模块4的原理是通过对射频模块2检波信号的处理，解析和判断，输出相应控制信号给射频模块2，实现上、下行同步开关控制，达到直放站与基站同步，保证TD-SCDMA系统的正常运行。 该方案的工作原理如下下行链路是光模块I接收到数字拉远传来的下行光信号，将光信号转换为射频信号，输出给射频模块2，通过功分器分为四路，分别进入GSM900、DCS1800、TD-SCDMA(A)、TD-SCDMA(F)的滤波器进行滤波，进入功放放大。其中TD-SCDMA部分在滤波后，耦合部分信号进行同步信号检测，将检测的电压信号传输给同步模块4，进行处理、解析和判断，输出相应的电压信号给射频模块2的TD-SCDMA上行同步开关控制和下行同步开关控制，分别控制TD-SCDMA的上下行链路的射频开关。放大后的GSM900、DCS1800、TD-SCDMA(A)和TD-SCDMA(F)下行信号经过六频合路器，合路后传输到重发端。上行链路反之。参考图2，射频模块2主要包括TDF(TD-SCDMA(F)上下行开关2. 1，TDA (TD-SCDMA(A)上下行开关2. 2，DCS下行功放单元2. 3，DCS上行低噪单元2. 4，TDF上行低噪单元2. 5，TDF下行功放单元2. 6，TDA下行功放单元2. 7，TDA上行低噪单元2. 8，GSM下行功放单元2. 9，GSM上行低噪单元2. 10，合路器2. 11，上行末级放大单元2. 12，上行增益温补单元2. 13，功分器2. 14，下行一级放大单元2. 15，下行增益温补单元2. 16。本实施例中，TDF上下行开关2.1和TDA上下行开关2. 2均采用高隔离度射频开关，插入损耗<1. 0dBi4GHz,隔离度> 49dB@4GHz。参考图3，DCS下行功放单元包括滤波器2. 3. 1，ATT衰减器2. 3. 2，ALC自动电平控制器2. 3. 3，一级放大器2. 3. 4，二级放大器2. 3. 5，末级放大器2. 3. 6，隔离器2. 3. 7，耦合器2. 3. 8，运算放大器2. 3. 9，正向检波2. 3. 10，反向检波2. 3. 11。滤波器2. 3.1是采用射频声表滤波器。ATT压控衰减器2. 3. 2是采用PIN 二极管衰减器，根据列表法实现衰减功能，步进ldB，衰减范围10dB。ALC自动电平控制器
2.3. 3是采用四PIN 二极管型衰减器，ALC起控后输入功率增大10dB，输出功率保持在IdB以内。一级放大器2. 3. 4采用国博电子的高增益放大管，PldB为20.0dBm@1950MHz，增益20. 0dBil950MHzo 二级放大器2. 3. 5采用国博电子的高线性放大管，PldB为28. 0dBmil960MHz,增益为 15. 2dB@1960MHz。末级放大器 2. 3. 6 采用 RFMD 的 2W 放大管，PldB为33. 8dBm@1960MHz，增益为13. 7dB@1960MHz。隔离器2. 3. 7保证输出端的驻波。耦合器2. 3. 8是耦合部分信号进行正向检波和反向检波。运算放大器2. 3. 9是采用TI的低功率双运算放大器。正向检波器2. 3. 10是采用Hittite的检波管，输入功率范围是-50 +IOdBm,检测精度±ldB。反向检波器2. 3. 11是采用ANALOG的检波管，频率范围是0.1
2.5GHz，输入功率范围是-45 OdBm。 GSM下行功放单元2. 9设计原理类似DCS下行功放单元。参考图4，TDF下行功放单元包括滤波器2. 6. 1，耦合器2. 6. 2，射频开关2. 6. 3，限幅保护器2. 6. 4，ATT压控衰减器2. 6. 5，ALC自动电平控制器2. 6. 6，一级放大器2. 6. 7，二级放大器2. 6. 8，末级放大器2. 6. 9，微带耦合器2. 6. 10，同步检波器2. 6. 11，运算放大器
2.6. 12，正向检波器2. 6. 13。滤波器2. 6.1是采用射频声表滤波器。耦合器2. 6. 2耦合部分信号进行同步检波。射频开关2. 6. 3是采用Hittite的射频开关管，插入损耗0. 5dB,隔离度> 45dB。限幅保护器2. 6. 4是采用限幅二极管。ATT衰减器2. 6. 5是采用PIN 二极管衰减器。ALC自动电平控制器2. 6. 6是采用四PIN 二极管型衰减器。一级放大器2. 6. 7采用国博电子的放大管，PldB为18. 9dBm@1950MHz，增益16. 3dB@1950MHz。二级放大器2. 6. 8采用国博电子的高线性放大管。末级放大器2. 6. 9采用RFMD的2W放大管，用两个组成平衡式放大。微带耦合器2. 6. 10是耦合部分信号进行正向检波。同步检波器2. 6. 11是采用ANALOG的检波管。运算放大器2. 6. 12是采用TI的低功率双运算放大器。正向检波器2. 6. 13是采用Hittite的检波管。TDA下行功放2. 7设计原理类似TDF下行功放。DCS上行低噪单元2. 4和GSM上行低噪单元2. 10均采用RFMD的低噪管，噪声系数0. 8dB@2GHz，增益 24. 5dBilGHz,PldB 为 22. 4dBm@2GHz。TDF 上行低噪单元 2. 5 和 TDA 上行低噪单元2. 8均采用Avago的低噪管，噪声系数0. 44dBil. 9GHz，增益17. 4dBil. 9GHz，PldB为 21dBmil. 9GHz。合路器2. 11采用DCS上行和TDF上行合路，TDA上行和GSM上行合路，之后再合路。功分器2. 14采用一分为二，其中一路分为DCS下行和GSM下行，另外一路分为TDF下行和TDA下行。上行末级放大器2. 12采用国博电子的高增益放大管。下行一级放大器2. 15采用国博电子的高线性放大管。上行增益温补单元2. 13和下行增益温补单元2. 16均采用温补电阻，补偿高低温环境下增益变化。射频放大电路实现步骤1、下行链路包括 步骤一，下行输入信号经过下行增益温补装置。步骤二，信号进入下行一级放大管进行信号的放大。步骤三，信号经过功分器分成四路信号。步骤四，四路信号分别进入滤波器进行滤波。步骤五，GSM和DCS下行信号分别经过压控衰减器、自动电平控制器、放大管、隔离器和耦合器后输出。TDA和TDF下行信号分别经过耦合器、射频开关、限幅保护器、压控衰减器、自动电平控制器、放大管、微带耦合器和上下行切换开关后输出。2、上行链路包括步骤一，上行四路输入信号分别从四个端口输入。GSM和DCS上行信号分别经过限幅保护器、低噪管、滤波器、放大管和压控衰减器。TDA和TDF上行信号分别经过上下行切换开关、限幅保护器、低噪管、滤波器、放大管和压控衰减器。步骤二，四路上行信号经过合路器合为一路。步骤三，信号进入上行末级放大管进行信号的放大。步骤四，信号经过上行增益温补装置后输出。所述的各放大管工作时的输出功率均远低于其IdB压缩点，保证了产品的线性指标。同时选择工作电流较小的器件，保证效率。增益调节的实现方法在射频链路上串联压控衰减器，通过软件设置，对应不同衰减值，设置不同电压值。当手动在监控界面上设置某个衰减值时，单片机读取衰减值并输出对应电压值到压控衰减器，来调节衰减量，从而实现增益调节功能。增益温度补偿的实现方法在射频链路上串联温补衰减器，利用温补衰减器随温度变化，其衰减量变化的特性来进行补偿，从而保证不同温度下的射频链路的稳定增益。正向功率和反向功率检测实现方法正向输出功率检测是通过耦合器耦合部分输出信号，通过衰减桥之后进入检波管进行功率检测，把功率转化成电压量，进入单片机运算，得出功率值，在监控界面上显示。反向功率检测是通过耦合器采样反向信号的能量，通过衰减桥之后进入检波管进行功率检测，把功率转化成电压量，进入单片机运算，得出功率值，在监控界面上显示。限幅保护功能实现方法在射频链路的输入端并联限幅二极管，二极管导通时，大信号的幅度被限制在门限电压以下，具有一定的保护功能。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
权利要求1.一种射频模块，用于超宽带分布系统的覆盖端，其特征在于，包括 下行增益温补单元及下行一级放大单元，用于接收和处理下行射频信号； 与所述下行一级放大单元连接的功分器，用于将所述下行射频信号分路成至少两路； 与所述功分器连接的至少两路下行功放单元，分别用于功放所述至少两路下行射频信号; 至少两路上行低噪单元，分别用于接收和处理至少两路上行射频信号； 与所述至少两路上行低噪单元连接的合路器，用于对所述至少两路上行射频信号进行合路； 上行末级放大单元及上行增益温补单元，所述上行末级放大单元与所述合路器连接。
2.如权利要求1所述的射频模块，其特征在于，所述射频模块包括 DCS下行功放单元、TDF下行功放单元、TDA下行功放单元和GSM下行功放单元；以及 DCS上行低噪单元、TDF上行低噪单元、TDA上行低噪单元和GSM上行低噪单元。
3.如权利要求2所述的射频模块，其特征在于，所述射频模块还包括 与所述TDF下行功放单元、TDF上行低噪单元连接的TDF上下行开关；及 与所述TDA下行功放单元、TDA上行低噪单元连接的TDA上下行开关。
4.如权利要求3所述的射频模块，其特征在于，所述TDF上下行开关和TDA上下行开关均为插入损耗小于1. OdBlMGHz、隔离度大于49dB(MGHz的射频开关。
5.如权利要求2所述的射频模块，其特征在于，所述DCS下行功放单元和GSM下行功放单元均包括 顺次连接的滤波器、衰减器、自动电平控制器、一级放大器、二级放大器、末级放大、隔离器和耦合器； 还包括正向检波器、反向检波器和运算放大器，所述正向检波器、反向检波器与耦合器连接，所述运算放大器连接所述自动电平控制器和正向检波器。
6.如权利要求2所述的射频模块，其特征在于，所述TDF下行功放单元和TDA下行功放均包括 顺次连接的滤波器、耦合器、射频开关、限幅保护器、压控衰减器、自动电平控制器、一级放大器、二级放大器、末级放大器和微带耦合器； 还包括同步检波器、运算放大器和正向检波器，所述同步检波器与所述耦合器连接，所述正向检波器与所述微带耦合器连接，所述运算放大器连接所述自动电平控制器和正向检波器。
7.如权利要求1所述的射频模块，其特征在于，所述上行增益温补单元和下行增益温补单元均为温补电阻。
8.一种超宽带分布系统的覆盖装置，包括远端光模块和合路器，其特征在于，还包括如权利要求1至7中任意一项所述的射频模块，所述射频模块连接所述远端光模块和合路器。
9.如权利要求8所述的覆盖装置，其特征在于，还包括与射频模块(2)连接的同步模块⑷。
10.如权利要求8或9所述的覆盖装置，其特征在于，所述覆盖装置的下行信号最大输出功率为24dBm，上行信号最大输出功率为-5dBm。
专利摘要本实用新型提供一种超宽带分布系统的覆盖装置及其射频模块，所述射频模块包括下行增益温补单元及下行一级放大单元，用于接收和处理下行射频信号；与所述下行一级放大单元连接的功分器，用于将所述下行射频信号分路成至少两路；与所述功分器连接的至少两路下行功放单元，分别用于功放所述至少两路下行射频信号；至少两路上行低噪单元，分别用于接收和处理至少两路上行射频信号；与所述至少两路上行低噪单元连接的合路器，用于对所述至少两路上行射频信号进行合路；上行末级放大单元及上行增益温补单元，所述上行末级放大单元与所述合路器连接。本实用新型优选实施例提供的射频模块支持四种网络制式，降低了建设成本，并具有较好的性能。
文档编号H04B10/2575GK202872780SQ201220558159
公开日2013年4月10日 申请日期2012年10月29日 优先权日2012年10月29日
发明者朱超, 李勇军 申请人:深圳国人通信有限公司