多頻數字微型直放站的制作方法

本實用新型涉及一種移動通信技術領域，尤其是涉及一種多頻數字微型直放站。

背景技術：

隨著移動通信市場的迅猛發展，用戶越來越希望可隨時隨地提供高質量通信。為此，移動通信服務商開始在室外、建筑物內部及地下等電波難以覆蓋的盲區設置直放站，以最大限度地滿足用戶對于通話服務的需求。

通常的，移動通信直放站類型包括GSM移動通信直放站、CDMA移動通信直放站等，移動通信直放站為各種信號盲區提供不同的詳細解決方案，其適應范圍如下：擴大服務范圍，消除覆蓋盲區，如高山，建筑物，樹林等阻擋物而形成的信號盲區；在郊區增強場強，擴大郊區站的覆蓋；沿高速公路架設，增強覆蓋效率；解決室內覆蓋，如大型建筑物內信號衰減信號盲區、地下商城、地鐵、遂道等衰減信號盲區；將空閑基站的信號引到繁忙基站的覆蓋區內，實現疏忙；其它因屏蔽不能使信號直接穿透之區域等。

隨著移動通信的高速發展，直放站應用越來越廣泛，傳統的直放站中僅能實現單個或者兩個頻段帶寬進行處理，且硬件設計復雜、成本高，無法滿足通信網絡建設的需要，因此，需要設計用于多頻多制式的無線數字微型直放站。

技術實現要素：

本實用新型的目的在于克服現有技術的缺陷，提供一種多頻數字微型直放站，所述多頻數字微型直放站融合了GSM/DCS/WCDMA/TD_LTE系統，能夠實現多個頻率帶寬的信號處理，最終實現2G/3G/4G信號覆蓋，具有集成度高、成本低的優點。

為實現上述目的，本實用新型提出如下技術方案：一種多頻數字微型直放站，包括

用于對鏈路信號進行濾波、分離的第一介質多頻合路器及第二介質多頻合路器；

用于對濾波、分離后的鏈路信號進行濾波、放大的至少一個第一射頻模擬放大電路模塊及第二射頻模擬放大電路模塊；

用于濾波、放大后的鏈路信號進行數字信號和模擬信號之間相互轉換的至少一個第一數模轉換電路模塊以及至少一個第二數模轉換電路模塊；以及

用于對數字信號進行抽取、插值、成形濾波處理的FPGA模塊；

所述第一射頻模擬放大電路模塊與第一介質多頻合路器，以及第一數模轉換電路模塊相連接；

所述FPGA模塊與第一數模轉換電路模塊，以及第二數模轉換電路模塊相連接；所述第二射頻模擬放大電路模塊與第二數模轉換電路模塊，以及第二介質多頻合路器相連接。

優選地，所述第一射頻模擬放大電路模塊包括第一射頻模擬前端放大電路模塊和第一射頻模擬后端放大電路模塊，所述第一射頻模擬前端放大電路模塊包括至少一個放大器和聲表面濾波器，第一射頻模擬后端放大電路模塊包括至少一個放大器和聲表面濾波器。

優選地，所述第二射頻模擬放大電路模塊包括第二射頻模擬前端放大電路模塊和第二射頻模擬后端放大電路模塊，所述第二射頻模擬后端放大電路模塊包括至少一個放大器和聲表面濾波器，第二射頻模擬前端放大電路包括至少一個放大器和聲表面濾波器。

優選地，所述第一模數轉換電路模塊包括用于將模擬信號轉換為數字信號的第一ADC模數轉換電路模塊和用于將數字信號轉換為模擬信號的第一DAC數模轉換電路模塊。

優選地，所述第一ADC模數轉換電路模塊包括相連接的低噪聲放大器、IQ正交調制器、混頻器，放大器，以及FIR數字濾波器，所述第一DAC數模轉換電路模塊包括相連接的CIC插值濾波器、至少一個放大器，以及混頻器。

優選地，所述第二數模轉換電路模塊包括用于將模擬信號轉換為數字信號的第二ADC模數轉換電路模塊和用于將數字信號轉換為模擬信號的第二DAC數模轉換電路模塊。

優選地，所述第二ADC模數轉換電路模塊包括相連接的低噪聲放大器、IQ正交調制器、混頻器，放大器，以及FIR數字濾波器，所述第二DAC數模轉換模塊包括相連接的CIC插值濾波器、至少一個放大器，以及混頻器。

優選地，所述第一介質多頻合路器與第一射頻模擬放大電路模塊之間設有第一射頻開關電路模塊，所述第二介質多頻合路器與第二射頻模擬放大電路模塊之間設有第二射頻開關電路。

優選地，所述第一射頻模擬放大電路模塊包括第一射頻模擬前端放大電路模塊和第一射頻模擬后端放大電路模塊，所述第一射頻模擬后端放大電路模塊包括至少一個放大器，第一射頻模擬前端放大電路包括至少一個放大器。

優選地，所述第一射頻開關電路模塊與第二射頻開關電路模塊包括相連接的環形器與時隙切換開關。

本實用新型的有益效果是：

本實用新型所述的多頻數字微型直放站，基于FPGA模塊融合了GSM/DCS/WCDMA/TD_LTE系統，能夠實現多個頻率帶寬的信號處理，最終實現2G/3G/4G信號覆蓋，具有集成度高、成本低的優點。

附圖說明

圖1是本實用新型的系統框圖示意圖；

圖2是本實用新型的硬件電路示意圖。

附圖標記：1、第一介質多頻合路器，2、第一射頻模擬放大電路模塊，20、第一射頻模擬前端放大電路模塊，21、第一射頻模擬后端放大電路模塊，3、第一數模轉換電路模塊，30、第一ADC模數轉換電路模塊，31、第一DAC數模轉換電路模塊，4、FPGA模塊，5、第二數模轉換電路模塊，50、第二DAC數模轉換電路模塊，51、第二ADC模數轉換電路模塊，6、第二射頻模擬放大電路模塊，60、第二射頻模擬后端放大電路模塊，61、第二射頻模擬前端放大電路模塊，7、第二介質多頻合路器，8、第一射頻開關電路模塊，9、第二射頻開關電路模塊。

具體實施方式

下面將結合本實用新型的附圖，對本實用新型實施例的技術方案進行清楚、完整的描述。

本實用新型所揭示的一種多頻數字微型直放站，融合了GSM/DCS/WCDMA，以及TDD_LTE系統，可以同時覆蓋2G/3G/4G網絡。

如圖1所示，本實用新型所述的一種多頻數字微型直放站一較佳實施例的原理結構框圖，所述多頻數字微型直放站包括

第一介質多頻合路器1及第二介質多頻合路器7，用于對鏈路信號進行濾波、分離；

至少一個第一射頻模擬放大電路模塊2及第二射頻模擬放大電路模塊6，用于對濾波、分離后的鏈路信號進行濾波、放大；

至少一個第一數模轉換電路模塊3及至少一個第二數模轉換電路模塊5，用于濾波、放大后的鏈路信號進行數字信號和模擬信號之間相互轉換；以及

FPGA模塊4，用于對數字信號進行抽取、插值、成形濾波處理；

其中，第一介質多頻合路器與施主天線相連接，所述第一射頻模擬放大電路模塊2與第一介質多頻合路器1，以及第一數模轉換電路模塊3相連接；所述FPGA模塊4與第一數模轉換電路模，以及第二數模轉換電路模塊5相連接；所述第二射頻模擬放大電路模塊6與第二數模轉換電路模塊5，以及第二介質多頻合路器7相連接，所述第二介質多頻合路器與重發天線相連接。

結合圖1和圖2所示，所述第一射頻模擬放大電路模塊2包括第一射頻模擬前端放大電路模塊20和第一射頻模擬后端放大電路模塊21；所述第一數模轉換電路模塊3包括第一ADC模數轉換電路模塊30和第一DAC數模轉換電路模塊31；所述第二數模轉換電路模塊5包括第二ADC模數轉換電路模塊51和第二DAC數模轉換電路模塊50；所述第二射頻模擬放大電路模塊6包括第二射頻模擬后端放大電路模塊60和第二射頻模擬前端放大電路模塊61。

更進一步的，處理下行鏈路信號時，所述第一射頻模擬前端放大電路模塊20與第一介質多頻合路器1，以及第一ADC模數轉換電路模塊30相連接，并且，所述第一ADC模數轉換電路模塊30與FPGA模塊4相連接，所述第二DAC數模轉換電路模塊50與FPGA模塊4，以及第二射頻模擬后端放大電路60模塊相連接，并且所述第二射頻模擬后端放大電路模塊60與第二介質多頻合路器7相連接；具體的，所述第一介質多頻合路器1分離出下行鏈路信號，將所述下行鏈路信號輸入至第一射頻模擬前端放大電路模塊20進行信號放大、濾波處理，處理后的下行鏈路信號通過第一ADC模數轉換電路模塊30將模擬信號轉換為零中頻數字信號，所述零中頻數字信號輸入至FPGA模塊4進行數字濾波處理，經過FPGA模塊4處理后的下行鏈路信號通過第二DAC數模轉換電路模塊50將數字信號轉換為模擬信號，所述模擬信號經過第二射頻模擬后端放大電路模塊60放大、濾波處理后，輸入至第二介質多頻合路器7合路后輸出。

處理上行鏈路信號的過程與處理下行鏈路信號的過程相反，具體的，所述第二射頻模擬前端放大電路模塊61與第二介質多頻合路器7，以及第二ADC模數轉換電路模塊51相連接，并且第二ADC模數轉換電路模塊51與FPGA模塊4相連接，所述第一DAC數模轉換電路模塊31與FPGA模塊4、以及第一射頻模擬后端放大電路模塊21相連接，并且第一射頻模擬后端放大電路模塊21與所述第一介質多頻合路器1相連接；具體的，所述第二介質多頻合路器7分離出上行鏈路信號，并將所述上行鏈路信號輸入至第二射頻模擬前端放大電路模塊61進行放大、濾波處理，處理后的下行鏈路信號經過第二ADC模數轉換電路模塊51將模擬信號轉換為零中頻數字信號，并輸入至FPGA模塊4進行數字濾波處理，FPGA模塊4處理后的上行鏈路信號通過第一DAC數模變換電路轉變為模擬信號，所述模擬信號經過第二射頻模擬后端放大電路模塊60放大、濾波后，通過第一介質多頻合路器1合路后輸出。

本實施例中，在處理TD_LTE信號時，第一介質多頻合路器1和第二介質多頻合路器7無法分離出TD_LTE上下行時隙信號，因此，在第一介質多頻合路器1與第一射頻模擬放大電路模塊2之間設有第一射頻開關電路模塊8，第二介質多頻合路器7與第二射頻模擬放大電路模塊6之間設有第二射頻開關電路模塊8，具體的，所述第一射頻開關電路模塊8與第二射頻開關電路模塊8均包括環形器和時隙切換開關，所述環形器能夠使鏈路信號單向傳輸，最后進入時隙切換開關將TD_LTE上下行時隙信號進行分離。

結合圖1和圖2所示，本實用新型所述的多頻數字微型直放站，通過FPGA模塊與多個第一射頻模擬放大電路模塊2、第一數模轉換電路模塊3、第二數模轉換電路模塊5，以及第二射頻模擬放大電路模塊6相連接，能夠實現GSM/DCS/WCDMA，以及TDD_LTE制式下的2G/3G/4G覆蓋。

本實施例中，GSM/DCS/WCDMA，以及TD_LTE制式信號分別包括GSM下行鏈路信號和GSM上行鏈路信號，DCS下行鏈路信號和DCS上行鏈路信號，WCDMA下行鏈路信號和WCDMA上行鏈路信號，以及TD_LTE上下行時隙信號。進一步的，以GSM系統、TD_LTE系統為例，對GSM下行鏈路信號和GSM上行鏈路信號，以及TD_LTE上下行時隙信號處理時各個模塊進行詳細的說明，并且DCS，以及WCDMA系統與GSM系統相同。

(1)處理GSM下行鏈路信號和GSM上行鏈路信號

如圖2所示，處理GSM下行鏈路信號時，所述第一射頻模擬前端放大電路模塊20包括低噪聲放大器、聲表面濾波器，以及放大器，具體的如圖2所示，所述低噪聲放大器、聲表面濾波器，以及放大器依次連接，下行鏈路信號通過低噪聲放大器進行放大后，再通過聲表面濾波器進行濾波處理，濾波處理后的下行鏈路信號需要再次放大后輸入至第一ADC模數轉換電路進行進一步的處理，所述放大器集成了數字ATT功能，調整直放站增益大小，從而達到控制上下行鏈路平衡。

所述第一ADC模數轉換電路模塊30包括低噪聲放大器、IQ正交調制器、混頻器、放大器，以及FIR數字濾波器，具體的如圖2所示，所述低噪聲放大器、IQ正交調制器、混頻器、放大器，以及FIR數字濾波器依次相連接；經過放大、濾波后的下行鏈路信號進入第一ADC模數轉換電路模塊30后首先進行低噪聲放大，放大后的信號進行IQ正交調制，調制后的信號通過混頻器并與本地頻率合成器產生的震蕩頻率進行混頻，合成零中頻信號，所述零中頻信號進一步放大后進入FIR濾波器，通過AD模數轉換為零中頻數字信號，最后送入至FPGA模塊4進行基帶信號處理。

所述FPGA模塊4主要對數字信號進行抽取、插值、形成濾波處理，具體的，所述FPGA模塊4通過數字下變頻把AD過來的過速率信號降到適合數字信號處理的速率，通過FIR抽取濾波器等一系列的處理，選擇出所需要的頻帶或者帶寬，在經過數字上變頻插值濾波，把需要的頻帶或者帶寬搬移到所需要的載頻上。

所述第二DAC數模轉換電路模塊50包括CIC插值濾波器、增益放大器、混頻器，所述CIC插值濾波器、增益放大器、混頻器依次相連接；FPGA模塊4處理后的數字信號進行DA變換轉換為模擬信號器，主要作用對進入的數字信號進行DA變換濾波放大，然后通過與本地頻率合成器產生的振蕩頻率進行混頻，混頻后的信號進行放大后輸出。

所述第二射頻模擬后端放大電路模塊60包括至少一個放大器、聲表面濾波器，具體的如圖所示，第二射頻模擬后端放大電路模塊由放大器、聲表面濾波器、放大器、放大器依次連接組成，對第二DAC數模轉換電路模塊50輸出的模擬信號進行放大、濾波處理。

處理GSM上行鏈路信號時，所述第二射頻模擬前端放大電路模塊61包括低噪聲放大器、聲表面濾波器、放大器，具體的如圖2所示，低噪聲放大器、聲表面濾波器，以及放大器依次相連接，對GSM上行鏈路信號進行放大、濾波處理。

所述第二ADC模數轉換電路模塊51包括低噪聲放大器、IQ正交調制器、混頻器、放大器，以及FIR數字濾波器，具體的如圖2所示，所述低噪聲放大器、IQ正交調制器、混頻器、放大器，以及FIR數字濾波器依次相連接，經過放大、濾波后的上行鏈路信號進入第二ADC模數轉換電路模塊51后首先進行低噪聲放大，放大后的信號進行IQ正交調制，調制后的信號通過混頻器并與本地頻率合成器產生的震蕩頻率進行混頻，合成零中頻信號，所述零中頻信號進一步放大后進入FIR濾波器后通過AD變換后轉換為零中頻數字信號，最后送入至FPGA模塊4進行基帶信號處理。

所述第一DAC數模轉換電路模塊31包括CIC插值濾波器，增益放大器、混頻器，如圖2所示，所述CIC插值濾波器、增益放大器、混頻器依次相連接；FPGA模塊4處理后的數字信號進行DA變換轉換為模擬信號，主要作用對進入的數字信號進行DA變換濾波放大，然后通過與本地頻率合成器產生的振蕩頻率進行混頻，混頻后的信號進行放大后輸出。

所述第一射頻模擬后端放大電路模塊21包括聲表面濾波器，放大器，具體的，如圖2所示，所述聲表面濾波器和放大器依次相連接，第一射頻模擬后端放大電路模塊21對第二DAC數模轉換電路模塊50輸出的模擬信號進行放大、濾波處理。

(2)處理TD_LTE上下行時隙信號

處理TD_LTE下行時隙信號時，第一射頻模擬前端放大電路模塊20包括放大器，如圖2所示，所述放大器與時隙切換開關相連接，所述時隙切換開關與環形器相連接，時隙切換開關分離出TD_LTE下行信號后輸入至第一射頻模擬前端放大電路模塊20進行放大處理；

所述第一ADC模數轉換電路模塊30包括低噪聲放大器、IQ正交調制器、混頻器、放大器，以及FIR數字濾波器，具體的如圖2所示，所述低噪聲放大器、IQ正交調制器、混頻器、放大器，以及FIR數字濾波器依次相連接；經過放大、濾波后的下行鏈路信號進入第一ADC模數轉換電路模塊30后首先進行低噪聲放大，放大后的信號進行IQ正交調制，調制后的信號通過混頻器并與本地頻率合成器產生的震蕩頻率進行混頻，合成零中頻信號，所述零中頻信號進一步放大后進入FIR濾波器，通過AD模數轉換為零中頻數字信號，最后送入至FPGA模塊4進行基帶信號處理。

所述FPGA模塊4主要對數字信號進行抽取、插值、形成濾波處理，具體的，所述FPGA模塊4通過數字下變頻把AD過來的過速率信號降到適合數字信號處理的速率，通過FIR抽取濾波器等一系列的處理，選擇出所需要的頻帶或者帶寬，在經過數字上變頻插值濾波，把需要的頻帶或者帶寬搬移到所需要的載頻上。

所述第二DAC數模轉換電路模塊50包括CIC插值濾波器、增益放大器、混頻器，所述CIC插值濾波器、增益放大器、混頻器依次相連接；FPGA模塊4處理后的數字信號進行DA變換轉換為模擬信號器，主要作用對進入的數字信號進行DA變換濾波放大，然后通過與本地頻率合成器產生的振蕩頻率進行混頻，混頻后的信號進行放大后輸出。

所述第二射頻模擬后端放大電路模塊60包括至少一個放大器、聲表面濾波器，具體的如圖所示，第二射頻模擬后端放大電路模塊由放大器、聲表面濾波器、放大器、放大器依次連接組成，對第二DAC數模轉換電路模塊50輸出的模擬信號進行放大、濾波處理。

放大、濾波處理后的信號輸入至與第二介質多頻合路器相連接的環形器中，最終輸入至第二介質多頻合路器中進行輸出。

處理TD_LTE上行時隙信號時，如圖2所示，第二射頻模擬前端放大電路模塊61包括低噪聲放大器、聲表面濾波器，以及放大器，所述低噪聲放大器與時隙切換開關相連接，所述時隙切換開關與環形器相連接，時隙切換開關分離出TD_LTE上行信號后輸入至第一射頻模擬前端放大電路模塊20進行放大處理；

所述第二ADC模數轉換電路模塊51包括低噪聲放大器、IQ正交調制器、混頻器、放大器，以及FIR數字濾波器，具體的如圖2所示，所述低噪聲放大器、IQ正交調制器、混頻器、放大器，以及FIR數字濾波器依次相連接，經過放大、濾波后的上行鏈路信號進入第二ADC模數轉換電路模塊51后首先進行低噪聲放大，放大后的信號進行IQ正交調制，調制后的信號通過混頻器并與本地頻率合成器產生的震蕩頻率進行混頻，合成零中頻信號，所述零中頻信號進一步放大后進入FIR濾波器后通過AD變換后轉換為零中頻數字信號，最后送入至FPGA模塊4進行基帶信號處理。

所述第一DAC數模轉換電路模塊31包括CIC插值濾波器，增益放大器、混頻器，如圖2所示，所述CIC插值濾波器、增益放大器、混頻器依次相連接；FPGA模塊4處理后的數字信號進行DA變換轉換為模擬信號，主要作用對進入的數字信號進行DA變換濾波放大，然后通過與本地頻率合成器產生的振蕩頻率進行混頻，混頻后的信號進行放大后輸出。

所述第一射頻模擬后端放大電路模塊21包括放大器，具體的，如圖2所示，所述放大器與第一環形器相連接，第一射頻模擬后端放大電路模塊21對第二DAC數模轉換電路模塊50輸出的模擬信號進行放大處理后，通過環形器輸入至第一介質多頻合路器中輸出。

多頻數字微型直放站系統采用多種制式的移動通信網絡進行融合，具體包括TDD_LTE、GSM、DCS、WCDMA制式的2G、3G和4G網絡，具體實現中還可根據運營商提供的網絡制式進行部署，從而實現基站與移動端之間的通信。

本實施例中，以GSM/TD_LTE制式為例，對多頻數字微型直放站的信號流走向進行詳細的說明，其中，DCS、WCDMA制式與GSM制式原理基本相同。

在GSM系統中，施主天線(圖未示)通過無線空間耦合來自基站的下行鏈路信號，通過第一介質多頻合路器1分離出GSM下行鏈路信號，GSM下行鏈路信號進入第一射頻模擬前端放大電路進行信號放大濾波，接著進入第一ADC模數轉換電路模塊30將模擬信號轉化為零中頻數字信號，零中頻數字信號在FPGA模塊4中進行數字濾波器信號處理，處理后的數字基帶信號送入第二DAC數模轉換電路模塊50將數字信號轉化為模擬信號然后送入第二射頻模擬后端放大電路模塊60進行信號放大濾波，最后送入第二介質多頻合路器7合路輸出。相反的，重發天線(圖未示)接收來自空間無線耦合的上行鏈路信號，經過第二介質多頻合路器7分離出GSM上行鏈路信號，GSM上行鏈路信號通過第二ADC模擬轉換電路模塊進行模數變換，將模擬信號轉化為數字信號送入FPGA模塊4進行數字濾波信號處理，處理后的基帶數字信號送入第一DAC數模轉換電路模塊31將數字信號轉化為模擬信號然后送入第一射頻模擬后端放大電路模塊21，最后通過第一介質多頻合路器1合路后輸出。

在TDD_LTE系統中，施主天線通過無線空間耦合來自基站的下行鏈路信號，通過第一介質多頻合路器分離出TD_LTE鏈路信號，TD_LTE鏈路信號進入第一射頻開關電路8分離出TD_LTE上行鏈路信號，通過第一射頻模擬前端放大電路模塊20進行信號放大、濾波處理，接著進入第一ADC模擬數字變換電路模塊30將模擬信號轉化為零中頻數字信號，零中頻數字信號在FPGA模塊4中進行數字濾波器信號處理，處理后的數字基帶信號送入第二DAC數模變換電路模塊50將數字信號轉化為模擬信號，然后送入第二射頻模擬后端放大電路模塊60進行信號放大、濾波，最后送入第二介質多頻合路器7合路輸出。重發天線接收來自空間無線耦合的上行鏈路信號，經過第二介質多頻合路器7分離出TD_LTE信號，TD_LTE鏈路信號進入第二射頻開關電路分離出TD_LTE上行信號，通過第二ADC模擬轉換電路模塊51進行AD變換，將模擬信號轉化為數字信號送入FPGA進行數字濾波信號處理，處理后的基帶數字信號送入第一DAC數模轉換電路模塊將數字信號轉化為模擬信號然后送入第一射頻模擬后端放大電路模塊，最后通過第一介質多頻合路器合路后從BS端口輸出。

本實用新型所述的多頻數字微型直放站，基于FPGA模塊融合了GSM/DCS/WCDMA/TD_LTE系統，實現2G/3G/4G信號處理，具有集成度高、成本低的優點。

本實用新型的技術內容及技術特征已揭示如上，然而熟悉本領域的技術人員仍可能基于本實用新型的教示及揭示而作種種不背離本實用新型精神的替換及修飾，因此，本實用新型保護范圍應不限于實施例所揭示的內容，而應包括各種不背離本實用新型的替換及修飾，并為本專利申請權利要求所涵蓋。