CN101257330B - 内置调制解调功能的馈电器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种内置调制解调功能的馈电器，包括：第一接口，在上行时接收直流电和控制设备的控制信号的输入或在下行时输出天馈系统的反馈信号；调制解调电路，上行时对第一接口的控制信号进行调制，下行时对反馈信号进行解调后输出至第一接口；低通滤波器，上行时对调制后的控制信号进行滤波输出，下行时对反馈信号进行滤波后输出至调制解调电路；第二接口，上行时接收基站射频信号的输入或下行时输出射频信号给基站设备；第三接口，上行时合成直流电、滤波后的控制信号和所述射频信号后输出，下行时分路将天馈系统的反馈信号输出至低通滤波器且将下行的射频信号输出至第二接口。本发明整合了调制解调电路与馈电器，可节省投资成本，便于产品的模块化应用。

Description

内置调制解调功能的馈电器

【技术领域】

本发明涉及一种内置调制解调功能的馈电器，应用在移动通信的基站系统和天线系统之间，或者在基站系统和塔顶放大器，以及诸如此类的应用场合中，对上行/下行信号进行合路/分路。

【技术背景】

移动通信应用中，经常需要通过塔顶放大器或直接对天线系统的电下倾角进行调节，由于塔顶放大器和天线系统距离地面较高，维护人员不便于直接登高维护，因此，便要求提供塔下的设备与塔顶放大器或天线系统进行电性连接，然后藉由塔下的设备实现相关参数的调节过程。

传统中实现对天线系统的电下倾角调节主要有两种方式。

第一种方式是从塔顶的天线系统或塔顶放大器上连接一线缆至塔下机房，通过外置的调制解调器与控制器电性连接，维护人员随时可通过控制器进行相关的调节，这种方式的缺点非常明显，线缆的铺设造成设备投资成本的增高，对运营商造成不利。

第二种方式是利用普通型馈电器实现的，在这种方式中，要求与馈电器电性连接的基站具有调制解调功能。上行时，维护人员在基站上进行控制，通过基站的调制将控制信号输入至馈电器，由馈电器与基站射频信号和直流电合成后传输至塔顶放大器或天线系统，便可实现调制的过程；同理，下行时，天线系统或塔顶放大器的信号经馈电器分路成控制信号、射频信号和直流电，进入基站的相关功能模块对控制信号进行解调即可。对于这种方式而言，由于需要在基站之类的设备上设置相关的功能模块，便限制了基站设备的通用性，显然不符合模块化设计的原则。

【发明内容】

本发明的目的就是要克服上述不足，提供一种符合模块化设计原则，可使运营商节省投资成本的内置调制解调功能的馈电器。

为实现该目的，本发明采用如下技术方案：

本发明一种内置调制解调功能的馈电器，包括：

第一接口，在上行时接收直流电和控制设备的控制信号的输入或在下行时输出天馈系统的反馈信号；

调制解调电路，上行时对所述第一接口的控制信号进行调制以适应天馈系统对信号的格式要求，下行时对天馈系统的反馈信号进行解调后输出至所述第一接口；

低通滤波器，上行时对调制后的控制信号进行滤波输出，下行时对天馈系统的反馈信号进行滤波后输出至调制解调电路；

第二接口，上行时接收基站射频信号的输入或下行时输出射频信号给基站设备；

第三接口，上行时合成直流电、滤波后的控制信号和所述射频信号后输出，下行时分路将天馈系统的反馈信号输出至低通滤波器且将天馈系统下行的射频信号输出至第二接口。

具体地，所述调制解调电路包括：

调制单元，在上行时对信号进行调制；

解调单元，在下行时对信号进行解调；

半双工器，对应上行或下行的不同状态，导通所述调制单元或解调单元。

所述调制单元包括：

信号源，产生用于调制的载波信号；

模拟开关模块，将上行时输入的控制信号调制在所述信号源产生的载波上；

衰减网络，对模拟开关模块输出的信号进行功率衰减后完成调制输出；

所述解调单元包括：

对数放大检波器，对下行时的天馈系统的反馈信号进行解调后输出；

整形电路，对解调后的反馈信号进行整形输出；

所述第二接口与第三接口之间设有一电容，该电容对上行或下行的射频信号进行隔直通交、抑制低频信号。

所述调制解调电路和低通滤波器均与一防雷电路电性连接。

与现有技术相比，本发明具备如下优点：

1、在馈电器中实现了调制解调功能之后，电下倾角控制设备可直接通过馈电器进行操作，而不用铺设专用的连接天馈系统的线缆，由此，在实现模块化设计的同时，可节省运营商的投资成本。

2、调制单元相对于传统的ASK调制电路所用的器件大大减少，并固定了从信号源到输出通道的差损，使得输出信号的功率非常稳定；而且可通过采用隔离度高的模拟开关模块，使开关载波信号的功率隔离度提高，有利于减少传输过程的干扰。

3、传统解调电路一般是采用二极管检波管、运算放大器和整形比较器的组合电路，本发明的解调单元与之比较，其优势是器件数目少，输入动态范围宽，还原信号失真度小。

【附图说明】

图1为本发明的电路原理图；

图2为本发明的调制解调电路的原理图；

图3为本发明的低通滤波器的电路原理图；

图4为本发明的防雷电路的电路原理图。

【具体实施方式】

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明：

请参阅图1，本发明的内置调制解调功能的馈电器，具有三个接口和一个调制解调电路12、一个防雷电路11、一个低通滤波器13和一个电容C。

第一接口AISG，与基站(未图示)，或者与独立的电调控制器(未图示)相连接，以及与直流电源相连接，在上行时接收直流电和控制设备的控制信号的输入或在下行时输出天馈系统的反馈信号至控制设备(基站或电调控制器)。

调制解调电路12，上行时对所述第一接口AISG的控制信号进行调制以适应天馈系统对信号的格式要求，下行时对天馈系统的反馈信号进行解调后输出至所述第一接口AISG。

调制解调电路12的具体组成详见图2，具体包括，调制单元3、解调单元4和半双工器5，调制单元3用于在上行时对信号进行调制；解调单元4用于在下行时对信号进行解调；半双工器5对应上行或下行的不同状态，导通所述调制单元3或解调单元4。

调制单元3由IF信号源31、模拟开关模块32和衰减网络33组成。模拟开关模块32选用的是具有低内阻、高隔离度、高速切换速度的集成芯片，它能根据控制信号的高低电平快速切换通道选择开关，有效地选择通过信号是IF信号源31产生的IF载波或者是信号地，把控制信号的波形调制为相应的包络信号；该包络信号再通过π型衰减网络33得到适当的载波功率电平，输出到低通网络和馈线上，完成调制过程。该电路比传统的ASK调制电路所用的器件大大减少；并固定了从信号源31到输出通道的差损，使得输出信号的功率非常稳定；而且采用的模拟开关器件的隔离度高，开关载波信号的功率隔离度提高，有利于减少传输过程的干扰。

解调单元4由对数放大检波器41和整形电路42组成。对数放大检波器41采用了对数放大器，对数放大器具有把输入信号功率按线性转换为相应电平的功能，而且输入信号的动态范围非常大，能够有效稳定地按照调制波包络信号的功率检出调制信号；检波后信号进入整形电路42，电路能根据输入信号功率电平自适应地调整整形电路的比较电平，使得电路能够把动态范围为20dB输入信号按TTL信号形式还原出来。传统解调电路一般是采用二极管检波管、运算放大器和整形比较器的组合电路，本电路与之比较，其优势是器件数目少，输入动态范围宽，还原信号失真度小。

半双工器5主要元件是单稳态触发器。因为天馈系统控制信号的收发是在同一根馈线上实现，所以收发信号要通过时分复用的半双工形式传送。切换控制电路通过调整单稳态的脉冲时间和切换控制的逻辑组合电路，实现收发信号传输方向的自动转换。本电路利用单稳态触发器的特点，根据信号的来源自动切换信号传输方向，具有控制逻辑简明，稳定可靠的特点，可以减少额外的方向控制信号线，简化电路设计。

参阅图3，低通滤波器13，上行时对调制后的控制信号进行滤波输出，下行时对天馈系统的反馈信号进行滤波后输出至调制解调电路12进行解调。它由两级低通滤波器13串联，前级由L1和C1构成二阶低通滤波器13，具有较高的截止频率，主要抑制大于800MHz的射频信号，提高射频通道和AISG信号通道间的隔离。后级由L2、C2和C3构成三阶低通滤波器13的截止频率约为10MHz，主要抑制电缆上低频信号的串扰，减小调制信号的失真。

请再参阅图1，第二接口BTS/Node B与基站射频设备相连接，上行时接收基站射频信号的输入或下行时输出。

第三接口ANT/TMA通过射频电缆与塔上天馈系统相连接，上行时合成直流电、滤波后的控制信号和所述射频信号后输出，下行时分路将天馈系统的反馈信号输出至低通滤波器13且将天馈系统下行的射频信号输出至第二接口BTS/Node B。

所述第二接口BTS/Node B与第三接口ANT/TMA之间设有一电容C，它的主要作用是抑制低频信号、隔断直流电，同时频率在800MHz到2170MHz的射频信号通过它的耦合在这两个接口间传输。

所述调制解调电路12和低通滤波器13均与一防雷电路11电性连接，详见图4，防雷电路11的设计结合了有源电路和无源电路的防雷特点，从第一接口AISG接口直接到低通滤波器13的直流通道(图4中从IN到OUT的通道)上采用了无源电路的防雷方式，在靠近两个输入输出接口处(图4中从IN和OUT两处)各放置一个气体放电管(GDT)，通道上只连接功率电感耦合，直流电压损耗极小，此方式避免了传统防雷电路中使用电阻退耦引起的直流损耗过大的问题；从第一接口AISG接口到直流稳压电路(DC-DC)这一通路采用了有源电路的防雷方式，在上述直流通道中经过了第一个气体放电管(图4中从IN处)之后，采用一个大功率的电阻作为退耦电阻引入电源，电阻后接上一个瞬态抑制二极管(TVS)到地进行二级防雷，然后才从电阻端接入到直流稳压电路上，此方式退耦电阻的阻值较大，能大大减少输入下一级电路的浪涌信号的强度，有效地保护了有源电路，提高了器件的防雷等级。

本馈电器的工作原理如下所述。

信号上行时，从基站输入到AISG接口的天线控制信号是RS485总线信号的形式，通过调制单元3的作用，该控制信号对IF的载波信号进行开关键控调制(OOK)，然后和直流电一起通过低通网络的滤波，再与来自基站、通过电容耦合到第三接口ANT/TMA的射频信号在第三接口ANT/TMA汇合，三路信号通过射频电缆输送到基站塔顶天馈系统。

信号下行时，来自天馈系统的射频信号和天馈系统控制信号由第三接口ANT/TMA输入，分路到第二接口BTS/Node B和低通滤波器13。通过电容耦合到第二接口BTS/Node B的射频信号送到基站的射频接口，另一路经过低通滤波器13的信号被滤波成带控制信号的中频调制波，该调制波经过调制解调电路12的解调，还原成RS485总线信号形式的天馈控制信号，然后送给基站的AISG控制设备。

本发明的馈电器与普通型馈电器相比最大的优势在于它增加了内置的中频(IF)信号的调制解调电路12，因此，除了具有普通型馈电器把直流信号和射频信号合路的功能外，还具有天馈设备控制信号调制和解调功能。调制功能：把天馈设备控制信号调制到IF信号上，然后与直流和射频信合路；解调：把中频信号与射频信号分离，并解调出控制信号给天馈设备。所以，天馈系统直接接上Smart型馈电器，通过射频馈电电缆即可实现基站和塔上设备通信和监控，简化了基站设备与塔顶设备的控制连接方式。

Claims (6)

1.一种内置调制解调功能的馈电器，其特征在于包括：

第一接口，在上行时接收直流电和控制设备的控制信号的输入或在下行时输出天馈系统的反馈信号；

调制解调电路，上行时对所述第一接口的控制信号进行调制以适应天馈系统对信号的格式要求，下行时对天馈系统的反馈信号进行解调后输出至所述第一接口；

低通滤波器，上行时对调制后的控制信号进行滤波输出，下行时对天馈系统的反馈信号进行滤波后输出至调制解调电路；

第二接口，上行时接收基站射频信号的输入或下行时输出射频信号给基站设备；

第三接口，上行时合成直流电、滤波后的控制信号和所述射频信号后输出，下行时分路将天馈系统的反馈信号输出至低通滤波器且将天馈系统下行的射频信号输出至第二接口；

所述第二接口与第三接口之间设有一电容，该电容对上行或下行的射频信号进行隔直通交、抑制低频信号。

2.根据权利要求1所述的内置调制解调功能的馈电器，其特征在于：所述调制解调电路包括：

调制单元，在上行时对信号进行调制；

解调单元，在下行时对信号进行解调；

半双工器，对应上行或下行的不同状态，导通所述调制单元或解调单元。

3.根据权利要求2所述的内置调制解调功能的馈电器，其特征在于所述调制单元包括：

信号源，产生用于调制的载波信号；

模拟开关模块，将上行时输入的控制信号调制在所述信号源产生的载波上；

衰减网络，对模拟开关模块输出的信号进行功率衰减后完成调制输出；

4.根据权利要求2所述的内置调制解调功能的馈电器，其特征在于所述解调单元包括：

对数放大检波器，对下行时的天馈系统的反馈信号进行解调后输出；

整形电路，对解调后的反馈信号进行整形输出；

5.根据权利要求3所述的内置调制解调功能的馈电器，其特征在于所述解调单元包括：

对数放大检波器，对下行时的天馈系统的反馈信号进行解调后输出；

整形电路，对解调后的反馈信号进行整形输出；

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的内置调制解调功能的馈电器，其特征在于：所述调制解调电路和低通滤波器均与一防雷电路电性连接。

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