一種新型頻分雙工節能型直放站的製作方法

2024-02-19 17:33:15

專利名稱：一種新型頻分雙工節能型直放站的製作方法
技術領域：
本實用新型技術是涉及一種用於無線通訊信號轉發，特別涉及一種解決手機信號 深度覆蓋的新型直放站。
背景技術：
目前，公知的直放站是GSM,CDMA網絡常用的信號中繼設備， 一般分為光纖無線 寬頻，無線選頻，無線移頻等種類，基本的組成由腔體雙工器，上下行低噪聲放大器， 上下行選頻濾波器，上下行功率放大器，電源，散熱機殼組成。可同時接收和轉發下 行信號，也可接收和轉發上行信號，以此實現無線手機信號的中繼轉發。體積一般都 大於10000cm3(40cn^25cmn0cm)，重量都在10kg以上，功耗不低於IOOW。在對於人 煙稀少的區域和建築室內的覆蓋起到了一定作用。但是，由於過去的直放站所採用的 設計方法決定了它的材料成本高，轉發效率低，設備笨重，耗電量大，更為嚴重的是 由於指標設計和工程施工的不合理性導致直放站幹擾基站的現象出現，大功率直放站 (5W以上)尤其明顯。所以在網絡中使用大功率直放站數量達到一定數量時，甚至會 引起基站癱瘓。直放站使用者和安裝點居民心理上也難以接受這種"龐然大物"。
發明內容
本實用新型的目的是提供一種新型的節能型直放站，該直放站不同於以往任何直 放站的設計方式，使體積重量微縮到普通直放站的幾十分之一，耗電量也不足普通直 放站的十分之一。
本實用新型的結構是 一種新型頻分雙工節能型直放站，包括由以下依次相互連 接的通道開關模塊、上下噪聲處理模塊、中頻控制模塊、上下功率放大模塊、通道開 關模塊，以及與中頻控制模塊相連的變頻控制模塊，其中上下噪聲處理模塊與上下功 率放大模塊還相連，還包括與上下功率放大模塊相連的功率管理模塊、與中頻控制模 塊相連的電源管理模塊，將各功能模塊用微帶線、帶線、共面波導線混合分布並連接 於獨立多層電路基板上。多層電路基板四層以上，大多採用偶數層。
多層板混合微波信號傳輸設計技術。微帶線，帶線，共面波導，同軸線四種微波 傳輸技術相結合，實現信號與地的連續。即在同一張基板上，同時採用了微帶線，帶 線，共面波導，和同軸四種微波信號傳輸方式，微帶傳輸線是以與空氣介質相連的導電層和中間介質層及介質層另一面的導電層為地構成的，也就是說，微帶線的傳輸線 必須暴露在空氣當中；帶線是由兩個導電層加上兩個介質層把信號線夾於其間的傳輸 方式，這樣傳輸線就可以隱藏在基板中，而且其特徵阻抗傳輸線的尺寸也要小一倍； 共面波導是利用傳輸線和地在同一平面時的傳輸方式，它通常也暴露在空氣當中，但 通過傳輸線兩側的近地可降低散射；同軸線是同心圓柱形的，中間為傳輸導體，最外 側是地，其間是隔離介質。本技術採用了一種印製板同軸連接器，使印製板的信號和 地直接轉換成同軸信號和地。
利用多層板夾層對微波信號的屏蔽技術。本實用新型採用了一種特殊的多層結構 基板，它是由多層導體和絕緣介質構成的。結合微波電磁場傳輸特性，利用多層印製 板內部夾層導體和對應的其它層導體及介質之間形成的磁場屏蔽空間實現信號的屏 蔽，減小小空間內信號之間的相互幹擾，從而為縮小設備整體體積提供了可能。主要 的方法是將射頻信號線儘可能採用帶線方式，把信號線和一些分布參數的功能部件置 於基板夾層中，這樣就減少了信號空間散射；另外各功能部分在布線格局上儘量分開， 並可利用屏蔽罩單獨屏蔽。
獨立印製板構造的技術。所謂獨立印製板是指整個直放站設備只有一塊印製板作 為電路功能載體。它將通道選擇，中頻控制，信號放大，上下噪聲處理，電源管理， 監測控制等所有功能性器件及分布參數高度集成在同一塊印製板上，實現整機全功能 設計。為了確保各部分相對獨立又相互聯繫，必須考慮他們之間的信號幹擾問題，設 計時，需要將各功能模塊獨立分區設計，然後通過印製板內部連接線連接在一起。這 樣，在不增加任何其它電路甚至不需要腔體外殼的情況下就可以實現完整的電路功能。
智能檢測及控制技術。為了使功放和其他電路更高效得發揮作用，本實用新型通 過對基站端信號和手機用戶端信號的採樣檢測，再通過單片機嚴格的分析計算後，智 能分配載波功率並控制系統增益，以達到最佳的通訊性能和降低能耗。採樣檢測採用 了靈敏度最高的對數運算放大方式直接輸出線性模擬電壓，經過高精度A/D處理後送 給單片機，單片機設點了最佳的運行數據狀態，採用數據與設定狀態比較計算之後輸 出控制指令，指令經D/A變化控制功放和可控增益放大器。
節能環保的整體構思和設計方案，本使用新型產品體積不到 400cmS(llcn^9.5cn^3.8cm),重量不足400g。能耗每天滿負荷耗電不超過0.2度，有效 功率達500mw,體積和重量都不及普通直放站的4%，耗電也只有10%。以實用性為出 發點，產品設計上綜合了以上技術優勢，並嚴格分析實際應用環境參數，選配了能滿 足最低信號覆蓋要求的最低標準材料，如室內外天饋採用的天線和饋線都是經過實驗室和應用現場反覆驗證的7dB八木，3dB全向和5D同軸饋線。使工程變得簡單，材 料變得輕而少，佔地小，耗電少。可在生產製造和安裝施工，以及使用過程中都能實 現良好的節材，節電，節時，最終達到節能環保的設計目的。
本實用新型的有益效果是，由於採用以上幾項技術的綜合應用以及採用國際上體積 最小，性能最好的貼片器件，使設備體積大大降低，可靠性也得到質的提高，也使得 耗電量控制在很小的範圍，轉發功率和增益用智能分配的方法控制在即能覆蓋又不幹 擾基站的合理水平。縮小了設備體積，節省電耗，降低幹擾。安全，快捷，經濟，有 效地實現網絡深度覆蓋。解決了由於建築，自然景觀等造成的信號盲區，弱區的手機 正常使用問題。同時也解決了由於基站信號不好而造成的手機輻射強度相對增加的問 題。


圖1是本實用新型的電路方框圖2是本實用新型的多層電路基板結構示意圖中l是基板頂層、2是基板中間層、3是基板底層、4是共面波導線、5是微帶線、6 是帶線、7是金屬過孔。
具體實施方式
如圖1和圖2所示，本實用新型用特殊技術設計製造一種新型的直放站，包括依 次相互連接的通道開關模塊、上下噪聲處理模塊、中頻控制模塊、上下功率放大模塊、 通道開關模塊，以及與中頻控制模塊相連的變頻控制模塊，上下功率放大模塊相連的 功率管理模塊、與中頻控制模塊相連的電源管理模塊。首先是電路設計，基板介電常 數至少4.8，厚度不大於0.6毫米，選擇4層(最多可選側6層)。將射頻電路(如通 道開關，中頻控制，變頻控制，信號放大，上下噪聲處理等電路)分區域將個功能模 塊焊盤部分設計頂層和底層的導電層上，連接各功能模塊的信號傳輸線根據布局特點 分別設計在多層基板的頂層，中間一層和二層及底層的導電層上，並用金屬化過孔相 連。為了更好的起到屏蔽和降低幹擾的作用，射頻傳輸線和分布參數功能電路用帶線 6方式分步在基板中間層1、 2中，其他的射頻線路用微帶線5或者共面波導線4的傳 輸方式設計在基板頂層1和基板底層3上，各基板層之間通過金屬化過孔7相連接。 把數字電路部分和其他低頻模擬電路(如上下功率管理模塊和電源管理模塊)與射頻 部分隔離放置在基板的空擋，便於各射頻部分單獨加屏蔽罩。另外，在設計電路之前 還必須選擇好電路需要的其他功能器件，以集成度高，體積小，效率高，表貼封裝為 標準。電路設計完成後，定製成一張完成的印製板，焊接元器件和印製板同軸轉換器，調試參數，即完成了主板的設計生產。外殼根據微波電磁場理論，同時綜合考慮散熱 效率，工程應用及美學等問題而設計。主板插入外殼導槽，用側蓋板封口，並用與同 軸連接器相匹配的墊圈螺母鎖緊即可。
權利要求1、一種新型頻分雙工節能型直放站，包括依次相互連接的通道開關模塊、上下噪聲處理模塊、中頻控制模塊、上下功率放大模塊、通道開關模塊，以及與中頻控制模塊相連的變頻控制模塊，其特徵在於還包括與上下功率放大模塊相連的功率管理模塊、與中頻控制模塊相連的電源管理模塊，並將各功能模塊用微帶線、帶線、共面波導線混合分布並連接於獨立多層電路基板上。
2、 根據權利要求1所述的新型頻分雙工節能型直放站，其特徵在於多層電路基板至 少四層。
專利摘要一種新型頻分雙工節能型直放站，涉及一種用於無線通訊信號轉發，特別涉及一種解決手機信號深度覆蓋的新型直放站。包括依次相互連接的通道開關模塊、上下噪聲處理模塊、中頻控制模塊、上下功率放大模塊、通道開關模塊，以及與中頻控制模塊相連的變頻控制模塊，與上下功率放大模塊相連的上下功率管理模塊、與中頻控制模塊相連的電源管理模塊，將各功能模塊用微帶線、帶線、共面波導線混合分布並連接於獨立多層電路基板上。該實用新型縮小了設備體積，節省電耗，降低幹擾。安全，快捷，經濟，有效地實現網絡深度覆蓋。
文檔編號H04B7/26GK201238299SQ20082006470
公開日2009年5月13日 申請日期2008年8月14日 優先權日2008年8月14日
發明者月 趙, 清 陳, 陳倫洪 申請人:陳倫洪