具有同、異頻轉發功能的光纖直放站的製作方法

2023-09-17 08:19:40

專利名稱：具有同、異頻轉發功能的光纖直放站的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種具有同、異頻轉發功能的光纖直放站，尤其是用於鐵 路列車無線調度通信系統的具有同、異頻轉發功能的光纖直放站。
背景技術：
鐵路列車無線調度通信系統是一種保證行車安全的重要設備，該系統主要 包括調度總機、車站(基站)設備、機車設備、手持設備等。隨著鐵路生產運 營效率、運輸安全性要求、以及通信現代化水平的不斷提高，鐵路列車無線調 度通信系統不僅要實現列車無線調度、鐵路站場調車通信、鐵路區間移動通信 等話音通信功能，同時還承擔了車次號傳輸、列車尾部風壓數據傳輸、道口預 (報)警等數據的無線傳輸任務。另一方面，由於中國鐵路處於丘陵地帶的路 段長、區間彎道及隧道眾多，鐵路列車無線調度通信系統必須實現無盲區履蓋。 公知的，直放站(中繼器)是一種在無線通信傳輸過程中起到信號增強和 中繼的設備，廣泛應用於無線通信盲區和弱區的覆蓋。使用直放站可在不增加 基站數量的前提下保證通信網絡延伸覆蓋，具有抗幹擾性好，結構簡單、投資 少和安裝方便等優點。現有的直放站主要有無線直放站、光纖直放站、移頻直 放站等。其中，光纖直放站包括由光纖連接的近端機和遠端機，近端機和遠端 機均包括射頻單元和光單元。其工作原理是在下行鏈路中，近端機通過耦合 器或施主天線接收基站信號，由射頻單元處理後通過光單元轉換為光信號，並 經過光纖傳輸到遠端機，遠端機的光單元把光信號轉換為電信號，經射頻單元 處理放大後，通過重發天線發送覆蓋目標區域；在上行鏈路中，重發天線接收
移動臺發射的信號，通過遠端機處理轉換後傳輸到近端機，最後傳遞迴基站。目前，己在鐵路無線通信系統中使用的區間覆蓋設備包括洞內、洞外隧 道異頻中繼器、互控式中繼器、首尾臺中繼器、無線直放站、異頻光纖直放站、 同頻光纖直放站等，以上設備雖然能解決一些區間的盲區通信，但均存在不同 程度的不足，如隧道中繼器均採用異頻信號中繼轉發方式，不能滿足同頻數據 轉發，且漏纜投資相對較高；互控中繼器及首尾臺均採用點頻窄帶方式，不能 滿足數據傳送的需要；異頻光纖直放站同樣不能滿足同頻數據轉發；無線直放 站主要採用同頻信號中繼轉發方式，與同頻光纖直放站相同，不具備異頻轉發 功能，不能滿足各鐵路局的機車長交路套跑時的通信要求。由於鐵路列車無線調度通信系統的各設備既有採用同頻工作方式(車站臺 和機車臺的工作頻率均為457 459MHz)，又有採用異頻工作方式(車站臺發射 頻率、機車臺接收頻率為467 469MHz，車站臺接收頻率、機車臺發射頻率為 457 459MHz)。例如，在鐵路B制通信系統區段(即四頻組單雙工兼容)中， 調度命令傳送採用的是異頻467.700MHz/457.700MHz，車次號傳送採用的是同 頻457.550MHz，列車調度通信在平原上採用的同頻457.700MHz，而在隧道則 採用異頻467.700MHz，列尾數據轉發採用的是同頻457.700MHZ轉發，特別是 數量眾多的軌道車設備，大部份都採用同頻單工C制式。而現有的中繼設備不 具備既有同頻轉發、又有異頻轉發的寬帶信號直放功能，不能滿足鐵路列車無 線調度通信系統在不同制式的區段均能進行語音通信及數據傳輸的需要。發明內容本實用新型的目的是提供一種具有同、異頻轉發功能的光纖直放站。 本實用新型提供的具有同、異頻轉發功能的光纖直放站，包括由光纖連接 的近端機和遠端機，其特徵是近端機具有雙工器、環行器、合路器和光模塊， 環行器的共用端、接收端、發射端分別連接雙工器的第一頻率收/發通道、光模 塊的射頻輸出端、合路器的第一輸入端，合路器的第二輸入端連接雙工器的第 二頻率發射通道、其輸出端連接光模塊的射頻輸入端；以及遠端機具有光模塊、分路器、第一主功率放大器、第二主功率放大器、低 噪放大器、第一射頻開關、雙工器和控制器，分路器的輸入端連接光模塊的射 頻接收端，第一主功率放大器的輸入端連接分路器的一個第一頻率輸出端，第 二主功率放大器連接在分路器的一個第二頻率輸出端與雙工器的第二頻率接收 通道之間，低噪放大器的輸出端連接光模塊的射頻發射端，第一射頻開關的共 用端、常閉端、常開端分別連接雙工器的第一頻率收/發通道、低噪放大器的輸 入端、第一主功率放大器的輸出端，第一射頻開關與控制器連接、且由控制器 控制切換以使低噪放大器的輸入端、第一主功率放大器的輸出端選擇地與雙工 器的第一頻率收/發通道連接。最好的，遠端機還具有第一備用功率放大器和第二射頻開關，第一備用功 率放大器的輸入端連接分路器的另一個第一頻率輸出端，第二射頻開關的共用 端、常閉端、常開端分別第一射頻開關的常開端、第一主功率放大器的輸出端、 第一備用功率放大器的輸出端，第二射頻開關與控制器連接、且由控制器控制 切換以選擇地使第一主功率放大器、第一備用功率放大器與第一射頻開關的常 開端連接。最好的，控制器根據檢測到的第一主功率放大器輸出信號大小控制切換第 二射頻開關。最好的，遠端機還具有第二備用功率放大器和第三射頻開關，第二備用功 率放大器的輸入端連接分路器的另一個第二頻率輸出端，第三射頻開關的共用
端、常閉端、常開端分別雙工器的第二頻率接收通道、第二主功率放大器的輸 出端、第二備用功率放大器的輸出端，第三射頻開關與控制器連接、且由控制 器控制切換以選擇地使第二主功率放大器、第二備用功率放大器與雙工器的第 二頻率接收通道連接。最好的，控制器根據檢測到的第二主功率放大器輸出信號大小控制切換第 三射頻開關。最好的，第一主功率放大器具有輸入檢測電路，控制器連接輸入檢測電路 且根據該檢測電路檢測到的輸入信號電平控制切換第一射頻開關。最好的，第一主功率放大器、第一備用功率放大器均具有輸入檢測電路， 控制器連接輸入檢測電路且根據被選中的功率放大器的輸入檢測電路檢測到的 輸入信號電平控制切換第一射頻開關。最好的，控制器在控制切換射頻開關的同時相應變換功率放大器的工作狀態。最好的，各功率放大器均具有使能開關，控制器與使能開關連接且通過觸 發使能開關變換功率放大器的工作狀態。最好的，近端機的合路器的輸出端與光模塊的射頻發射端之間、以及環行 器的接收端與光模塊的射頻接收端之間均連接有數控衰減器。最好的，還安裝有與控制器連接的防盜報警裝置，防盜報警裝置包括紅外 探測器和/或視頻裝置。本實用新型提供的具有同、異頻轉發功能的光纖直放站，其有益效果是 除了具有異頻通信通道外，由於採用同頻上、下行通道的切換技術，增加了同頻通信通道，同時還實現了同、異頻信號合路並共用一對光模塊傳輸。其結構 簡單、性能可靠，具備同、異頻兼容的工作方式，適用於鐵路無線通信盲區和
弱區的覆蓋，能滿足鐵路列車無線調度通信系統在不同制式的區段均能進行語 音通信及數據傳輸的需要。並且還具有防盜報警功能。以下，通過具體實施例對本實用新型提供的具有同、異頻轉發功能的光纖 直放站的具體結構和有益效果進行詳細說明。


圖1是具有同、異頻轉發功能的光纖直放站的構成示意圖。 最佳實施方式本實用新型提供的具有同、異頻轉發功能的光纖直放站，用於鐵路B制通 信系統區段(即四頻組單雙工兼容)的鐵路列車無線調度通信系統，實現無線 通信盲區和弱區的覆蓋。公知的，上述鐵路列車無線調度通信系統採用同、異 頻獨立半雙工的工作方式進行語音通信及數據傳輸，即同頻工作時車站臺和機 車臺的工作頻率均為457~459MHz (中心頻率458MHz)，異頻工作時車站臺發 射頻率、機車臺接收頻率為467 469MHz (中心頻率468MHz),車站臺接收頻 率、機車臺發射頻率為457~459MHz (中心頻率458MHz)。本實施例提供的具有同、異頻轉發功能的光纖直放站，可進行上、下行 458MHz同頻轉發、以及上行458MHz、下行468MHz異頻轉發。該光纖直放站 包括近端機、遠端機和光纖，其構成和各模塊的連接參照圖1所示-近端機，具有施主天線、雙工器、環行器、二合路器、數控衰減器和光模 塊。雙工器具有共用端、以及458MHz收/發通道和468MHz發射通道。施主天 線連接到雙工器的共用端。環行器的共用端、接收端、發射埠分別連接雙工 器的458MHz收/發通道、光模塊的射頻輸出端、二合路器的第一輸入端。二合
路器的第二輸入端連接雙工器的468MHz發射通道、其輸出端連接光模塊的射 頻輸入端。數控衰減器連接在二合路器的輸出端與光模塊的射頻發射端之間、 以及環行器的接收端與光模塊的射頻接收端之間。遠端機，具有光模塊、四分路器、458MHz下行主功率放大器、458MHz下 行備用功率放大器、468MHz下行主功率放大器、468MHz下行備用功率放大器、 458MHz上行低噪放大器、第一射頻開關、第二射頻開關、第三射頻開關、雙工 器、控制器和重發天線。雙工器具有共用端、以及458MHz收/發通道和468MHz 接收通道。重發天線連接到雙工器的共用端。四分路器的輸入端連接光模塊的 射頻接收端、其兩個458MHz輸出端分別連接458MHz下行主功率放大器、 458MHz下行備用功率放大器輸入端、其兩個468MHz輸出端分別連接468MHz 下行主功率放大器、468MHz下行備用功率放大器輸入端。458MHz上行低噪放 大器的輸出端連接光模塊的射頻發射端。第一射頻開關的共用端、常閉端、常 開端分別連接雙工器的458MHz收/發通道、458MHz上行低噪放大器的輸入端、 第二射頻開關的共用端。第二射頻開關的常閉端、常開端分別連接458MHz下 行主功率放大器的輸出端、458MHz下行備用功率放大器的輸出端。第三射頻開 關的共用端、常閉端、常開埠分別雙工器的468MHz接收通道、468MHz下行 主功率放大器的輸出端、468MHz下行備用功率放大器的輸出端。控制器包括計 算機系統並運行控制程序。其中，第一射頻開關、第二射頻開關、第三射頻開關還與控制器構成控制 連接，並由控制器控制進行切換，其工作原理參照下述。另外，458MHz下行主 功率放大器、458MHz下行備用功率放大器內部包含有輸入檢測電路，各功率放大器均具有使能開關，輸入檢測電路和使能開關均與控制器構成控制連接(圖 中未示出)，其具體控制過程詳見下述。
近端機的光模塊和遠端機的光模塊通過光纖連接。本實用新型提供的具有同、異頻轉發功能的光纖直放站，可工作在同頻單 工模式和異頻單工、雙工模式。下面分別說明其工作原理a) 同頻單工模式在下行傳輸時，當近端機的施主天線接收到來自車站臺的458MHz信號， 通過雙工器的458MHz通道到達環行器，經環行器的發射端進入二合路器，加 到光模塊進行調製實現電光轉換，之後光信號通過光纖傳輸到達遠端機，由遠 端機的光模塊進行光電轉換，將來自近端機的射頻信號解調出來，經過四分路 器輸出到458MHz下行主功率放大器，該功率放大器的輸入檢測電路對輸入信號 進行檢測，當輸入信號電平超過門限電平(門限電平的大小可根據需要進行調 節)，檢測電路向控制器發送一識別信號，控制器輸出一個TTL電平觸發該功率 放大器的使能開關，使該功率放大器由待機狀態轉換為工作狀態以對射頻信號 進行放大，同時控制器的輸出信號使第一射頻開關進行通道切換，功率放大器 輸出的射頻信號經第二射頻開關、第一射頻開關的信號通道和雙工器的458MHz 通道傳輸到重發天線轉發出去，實現對覆蓋區的450MHz信號覆蓋。在上行傳輸時，當遠端機的重發天線接收到來自機車臺的458MHz信號時， 由於第一射頻開關常閉在458MHz上行低噪聲放大器輸入端，因而信號輸入到 低噪聲放大器，經過放大後送入遠端機的光模塊進行電光轉換，然後通過光纖 傳輸到近端機，同樣地由近端機的光模塊完成光電轉換，經環行器的接收端和 雙工458MHz通道傳輸到施主天線，轉發給車站臺。在上述工作過程中，當近端機和遠端機同時接收到車站臺和機車臺的信號 時，通過控制器的程序控制將上行鏈路設置為優先工作狀態。b) 異頻單工、雙工模式
在下行傳輸時，當近端機的施主天線接收到來自車站臺的468MHz信號， 通過雙工器的468MHz通道到達二合路器，再送入近端機的光模塊進行電光轉 換，之後光信號通過光纖傳輸到達遠端機，由遠端機的光模塊進行光電轉換， 將來自近端機的射頻信號解調出來，經過四分路器輸出到468MHz下行主功率 放大器，功率放大器對射頻信號進行放大，再經第三射頻開關的信號通道和雙 工器的468MHz通道傳輸到重發天線轉發出去，實現對覆蓋區的468MHz信號 覆蓋。在上行傳輸時，其傳輸過程與同頻單工模式的上行傳輸相同。 由於採用異頻工作模式，所以直放機既可單工工作也可雙工工作。 下面，對第二射頻開關、第三射頻開關的工作原理進行簡要說明。 第二射頻開關、第三射頻開關分別用於選擇458MHz下行主、備用功率放 大器和468MHz下行主、備用功率放大器。其工作原理為在正常的條件下， 第二射頻開關、第三射頻開關均常閉在主功率放大器的輸出，即優先選擇使用 主功率放大器，控制器通過第二射頻開關、第三射頻開關分別檢測相應主功率 放大器輸出信號的大小。當主功率放大器出現故障時，其輸出電壓發生變化， 此時控制器中輸出一個TTL電平使第二射頻開關或第三射頻開關進行通道切 換，以選擇使用備用功率放大器，同時啟動備用功率放大器的使能開關、使備 用功率放大器由守侯狀態轉換到工作狀態，並關閉主功率放大器的使能開關， 以使主功率放大器停止工作。控制器產生主功率放大器故障告警信號並發給網 管，通知維護人員進行維護。另外，由於在直放站上或其近旁安裝紅外探測器和/或視頻裝置，紅外探測 器、視頻裝置與控制器連接。當紅外探測器檢測到有人靠近設備後，發出告警 同時啟動視頻裝置進行拍照，照片通過網管監控系統傳到網管中心，實時提供
現場證據，解決設備的防盜報警問題。以上結合了實施例對本實用新型進行了說明，但這並不構成對本實用新型 的限制。任何在同樣的構思下所作出的修改和變化，也均屬於本實用新型保護 的範圍。
權利要求1、 具有同、異頻轉發功能的光纖直放站，包括由光纖連接的近端機和遠端 機，其特徵是近端機具有雙工器、環行器、合路器和光模塊，環行器的共用 端、接收端、發射端分別連接雙工器的第一頻率收/發通道、光模塊的射頻輸出 端、合路器的第一輸入端，合路器的第二輸入端連接雙工器的第二頻率發射通 道、其輸出端連接光模塊的射頻輸入端；以及遠端機具有光模塊、分路器、第 一主功率放大器、第二主功率放大器、低噪放大器、第一射頻開關、雙工器和 控制器，分路器的輸入端連接光模塊的射頻接收端，第一主功率放大器的輸入 端連接分路器的一個第一頻率輸出端，第二主功率放大器連接在分路器的一個 第二頻率輸出端與雙工器的第二頻率接收通道之間，低噪放大器的輸出端連接 光模塊的射頻發射端，第一射頻開關的共用端、常閉端、常開端分別連接雙工 器的第一頻率收/發通道、低噪放大器的輸入端、第一主功率放大器的輸出端， 第一射頻開關與控制器連接、且由控制器控制切換以使低噪放大器的輸入端、 第一主功率放大器的輸出端選擇地與雙工器的第一頻率收/發通道連接。
2、 根據權利要求1所述的具有同、異頻轉發功能的光纖直放站，其特徵是: 遠端機還具有第一備用功率放大器和第二射頻開關，第一備用功率放大器的輸 入端連接分路器的另一個第一頻率輸出端，第二射頻開關的共用端、常閉端、 常開端分別第一射頻開關的常開端、第一主功率放大器的輸出端、第一備用功 率放大器的輸出端，第二射頻開關與控制器連接、且由控制器控制切換以選擇 地使第一主功率放大器、第一備用功率放大器與第一射頻開關的常開端連接。
3、 根據權利要求2所述的具有同、異頻轉發功能的光纖直放站，其特徵是: 控制器根據檢測到的第一主功率放大器輸出信號大小控制切換第二射頻開關。
4、 根據權利要求1所述的具有同、異頻轉發功能的光纖直放站，其特徵是: 遠端機還具有第二備用功率放大器和第三射頻開關，第二備用功率放大器的輸 入端連接分路器的另一個第二頻率輸出端，第三射頻開關的共用端、常閉端、 常開端分別雙工器的第二頻率接收通道、第二主功率放大器的輸出端、第二備 用功率放大器的輸出端，第三射頻開關與控制器連接、且由控制器控制切換以 選擇地使第二主功率放大器、第二備用功率放大器與雙工器的第二頻率接收通 道連接。
5、 根據權利要求4所述的具有同、異頻轉發功能的光纖直放站，其特徵是: 控制器根據檢測到的第二主功率放大器輸出信號大小控制切換第三射頻開關。
6、 根據權利要求1所述的具有同、異頻轉發功能的光纖直放站，其特徵是: 第一主功率放大器具有輸入檢測電路，控制器連接輸入檢測電路且根據該檢測 電路檢測到的輸入信號電平控制切換第一射頻開關。
7、 根據權利要求2所述的具有同、異頻轉發功能的光纖直放站，其特徵是: 第一主功率放大器、第一備用功率放大器均具有輸入檢測電路，控制器連接輸 入檢測電路且根據被選中的功率放大器的輸入檢測電路檢測到的輸入信號電平 控制切換第一射頻開關。
8、 根據權利要求1至7中任一項權利要求所述的具有同、異頻轉發功能的光纖直放站，其特徵是控制器在控制切換射頻開關的同時相應變換功率放大 器的工作狀態。
9、 根據權利要求8所述的具有同、異頻轉發功能的光纖直放站，其特徵是: 各功率放大器均具有使能開關，控制器與使能開關連接且通過觸發使能開關變 換功率放大器的工作狀態。
10、 根據權利要求1所述的具有同、異頻轉發功能的光纖直放站，其特徵 是近端機的合路器的輸出端與光模塊的射頻發射端之間、以及環行器的接收 端與光模塊的射頻接收端之間均連接有數控衰減器。
11、根據權利要求1至7中任一項權利要求所述的具有同、異頻轉發功能的 光纖直放站，其特徵是還安裝有與控制器連接的防盜報警裝置，防盜報警裝 置包括紅外探測器和/或視頻裝置。
專利摘要具有同、異頻轉發功能的光纖直放站，包括由光纖連接的近端機和遠端機。在近端機中，環行器的三端分別連接雙工器的第一頻率收/發通道、光模塊的射頻輸出端、合路器的第一輸入端，合路器的第二輸入端連接雙工器的第二頻率發射通道、其輸出端連接光模塊的射頻輸入端；在遠端機中，分路器的輸入端連接光模塊的射頻接收端、其第一頻率輸出端連接第一主功率放大器的輸入端，第二主功率放大器連接在分路器的第二頻率輸出端與雙工器的第二頻率接收通道之間、低噪放大器的輸出端連接光模塊的射頻發射端，由控制器控制切換的第一射頻開關，其三端分別連接雙工器的第一頻率收/發通道、低噪放大器的輸入端、第一主功率放大器的輸出端。
文檔編號H04B10/16GK201022197SQ20072000672
公開日2008年2月13日 申請日期2007年4月4日 優先權日2007年4月4日
發明者張國漳, 洪泉益, 蔡勝敏, 馬宏平 申請人:泉州市鐵通電子設備有限公司