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CN1284310C - 一种与寻呼机进行发送和接收射频信号的方法和设备 - Google Patents

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CN1284310C CNB001374893A CN00137489A CN1284310C CN 1284310 C CN1284310 C CN 1284310C CN B001374893 A CNB001374893 A CN B001374893A CN 00137489 A CN00137489 A CN 00137489A CN 1284310 C CN1284310 C CN 1284310C
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Abstract

一个用于与寻呼机进行发送和接收射频(RF)信号的转发器，该转发器包括一个接收基站的第一RF信号的正向通道和一个接收寻呼机发来的寻呼信号的反向通道。正向通道包含将第一RF信号向下转换为中频(IF)信号、放大中频信号并且将中频信号上转换成适合传送给寻呼机的频道转换器。一个将寻呼信号放大为适合传送给基站天线的放大信号的第二放大器包含在反向通道中。

Description

一种与寻呼机进行发送和 接收射频信号的方法和设备
技术领域
本发明一般涉及到转发器。更具体地，它涉及到一种与寻呼机进行发送和接收射频信号的方法和设备。
背景技术
转发器系统典型地用于频率所覆盖的区域或者是容量需求不足以安装一个带有频道分配的完整基站系统的地方。因此，塔式转发器经常被用来加大基站的覆盖区域，并且填充覆盖区域内的无效区域。无效区域是被挡住而无法接收射频(RF)信号的地方。小山、树木、建筑物等对RF信号的阻挡都会产生无效区域。
典型的转发器系统有三个基本部分：对准基站天线的链路天线；转发器电子设备和对准覆盖区域的广播发射天线。通常链路天线是对准(高增益)一个非常窄的波束宽度，因为它只需要“看到”基站天线。广播发射天线有一个大的波束宽度，这个波束宽度是由打算覆盖区域决定的。转发器电子设备包含双工器、滤波器、分离器和RF放大器。
决定一个天线系统的两个首要性能因素是增益和输出功率。输出功率主要是由链路天线与广播发射天线增益总和、放大器的最大(线性)输出功率决定的。系统的增益由无源天线的增益总和、加上放大器增益来决定。这就被广播发射天线和链路天线之间的隔离(或者是耦合)所限制。这种隔离依赖于天线的类型、前后比率(F/B)和波束宽度。
转发器系统在很多领域得到应用比如电视和广播信号的传送，蜂窝/PCS通讯和寻呼服务。现有的寻呼转发器系统主要是仅提供与寻呼机的单向通信。例如，一个基站天线主要通过一个或多个寻呼转发器向寻呼机发送信号。这种信号通常包含呼叫呼机的人的电话号码。因此，传统的寻呼转发器只提供与寻呼机的单向的通信而不能使寻呼机向基站(BS)的天线传送信号。
但是，近来，可以允许寻呼机向基站天线发送信号(比如一条信息)的双向寻呼机已经出现。传统的寻呼只能传送和接收寻呼信号，因此，需要增加完整的基站天线来满足覆盖全国的双向寻呼。然而完整的基站天线建造和维护费用高昂。所以为避免昂贵的完整基站天线的建立，一个可以双向传送的寻呼机更加实惠。本发明正好满足了这一需要。
发明内容
一个用来与寻呼机进行射频(RF)信号的双向传送的转发器，这个转发器包括一个正向通道用来接收从基站发来的第一RF信号和一个反向通道用来接收寻呼机的寻呼信号。正向通道包含一个频道转换器(channelizer)用来将第一RF信号下转为中频(IF)信号，放大这个中频信号，再将它上转换为寻呼机可以接收的第二RF信号。反向通道有第二放大器，通过放大寻呼信号使之可以让基站天线接收。
附图说明
通过阅读下面的详细介绍，参考附图本发明其它的目的和优点是显而易见的。
图1是按照本发明一个实施例的用来与一个双向寻呼机进行发送和接收信号的天线系统；
图2是双向转发器在天线系统中用法的示意图；以及。
图3是双向转发器的频道转换器模块示意图；
具体实施方式
本发明易于进行各种修改和改型，附图中已经显示了具体的实施例，下面将对它进行详细描述。但是，应当理解的是，本发明不受已公开的具体例子所束缚。更正确的说，本发明覆盖了落入所附权利要求书的精神和范围之内的各种修改，同等项，和选择项。
参考图1，它显示了一个用来与双向寻呼机14进行接收和发送数据的天线系统5。天线系统5包括一个基站天线6，一个链路天线8，一个双向转发器10，一个广播发射天线12和双向寻呼机14。在基站天线6和双向寻呼机14之间进行数据通信需要使用能双向通信的设备。以前这个设备是一套完整的基站天线。新颖的双向转发器10消除了使用额外的完整的基站天线来增加原先基站天线6的覆盖区域或者是填充原先基站天线6中的无效区域的必要性。
双向转发器10和呼机14进行RF信号的传送。因此转发器10工作于完全的双向模式(即同时在两个方向进行工作)，至少用两个完全分离的频率，每个频率服务各自的方向。如图2所示转发器10包括从基站天线6到寻呼机14的正向通道16和从寻呼机14到基站天线6的反向通道18。因此，转发器10可以向一个或更多的寻呼机14提供双向通信。正向通道16包括连接在正向通道16的输入端和反向通道18输出端之间的双工器20。同样的，第二个双工器42连接在正向通道16的输出端和反向通道18输入端之间。双工器20，42用于分离每个通道16，18的功率。链路天线8接收RF信号19并且通过双工器20和正向通道16来路由。然后，第二个双工器42将滤波后的信号44发送给传送已处理信号的广播发射天线12。在反方向，广播发射天线12接收通过第二个双工器42和反向通道18传送过来的RF信号47。第一个双工器20再将滤波后的信号58传给负责传送已处理信号给基站天线6的链路天线8。
双向转发器10能在正向通道16中同时对多重通道进行处理。因此在每个不同的频率(频道)上每个RF信号19包含一个或多个信号。
双工器20就象一个带通滤波器，适合于接收输入RF信号19并且只在第一个特定频段内仅让其通过带通滤波信号21。在一个实施例中，第一个特定频段在大约929MHz和940MHz之间。双工器20还允许有一个端口作为正向通道的输入信号和反向通道的输出信号的公共链路。双工器20和42决定什么工作频段的工作信号能被转发器10所接收。
在一个实施例中，正向通道16还包含一个有低噪音放大器的用于放大滤波信号21的分离器22。分离器22将滤波信号21分成(分离成)多个信号。在这个实施例中，分离器22的增益大约是25dB。在图示的实施例中，在图2中多个信号就是三个放大的信号21a，21b，21c。多个信号中的每一个有不同的频率。例如，在一个实施例中，滤波后的信号21包括频率分别为929.125MHz，940.2625MHz和940.275MHz的三个信号，它们被分成频率分别为929.125MHz，940.2625MHz和940.275MHz的三个独立放大的信号21a，21b和21c。
频道转换器25是用来向下转换，处理，向上转换一个或多个信号。在一个实施例中，频道转换器25包括第一模块26、第二模块27、第三模块28来提供三个分离的通道，第一通道32a、第二通道32b、第三通道32c。三个模块26-28的每一个以相似的方式工作。因此，在图3中只显示模块26。第一频道转换器模块26接收放大信号21a。信号21a和本机振荡器信号34a被混频器24混合后生成中频信号30a。在一个实施例中，RF信号21a是929.125MHz，本机振荡器信号34a是974.125MHz，它产生的中频信号30a是45MHz。中频信号30a被一对放大器33a放大并由带通滤波器35a滤波。每一个频道转换器模块26-28的增益可调整，以改变分离的中频信号30a-30c的每一个的幅度。放大器33a提供大约20dB到-20dB的增益。这就使使用者能够控制转发器10的覆盖区域。
在一个实施例中，转发器10中使用的放大器，比如放大器33a，含有相当低功率、线性集成电路芯片，例如单片微波集成电路(MMIC)芯片。这些芯片可以由镓砷化物(GaAs)异质结晶体管制造方法而制造。然而，硅处理芯片或者CMOS处理芯片也可以利用。
下面是一些MMTC功率放大器芯片的例子：
1.位于7625Thomdike Road，Greensboro，NC 27409，or 7341-D W. FriendlyAve.，Greensboro，NC 27410的RF Micro Devices，Inc生产的RF MicrodevicesPCS线性功率放大器RF 2125P，RF 2125，RF 2126 or RF 2146；
2.位于1308Moffett Park Drive，Sunnyvale，CA的Pacific Monolithics，Inc.生产的Pacific Monolithics PM 2112单电源RF IC功率放大器；
3.位于1301Avenue ofthe Americas，New York，NY的Siemens AG生产的Siemens CGY191，CGY180 or CGY181，GaAs MMIC双模式功率放大器。
4.位于522Almanor Avenue，Sunnyvale，CA的Stanford Microdevices公司生产的，Stanford Microdevices SMM-208，SMM-210或SXT-124；
5.位于505Barton Springs Road，Austin，TX的Motorola Inc生产的MotorolaMRFIC 1817或MRFIC 1818；
6.位于933East Campbell Road，Richardson，TX的Hewlett Packard Inc生产的Hewlett Packard HPMX-3003，
7.位于35Technology Drive，Warren，NJ 07059的Anadigics公司生产的Anadigics AWT1922，
8.SEI Ltd.P0501913H，1，Taya-cho，Sakae-ku，Yokohama，Japan；以及
9.位于3236 Scott Blvd.，Santa Clara，CA 95054的Celeritek公司生产的Celeritek CFK2062-P3，CCS1930或CFK2162-P3。
而且，频道转换器模块26向上转换中频信号30a为RF信号32a。要完成这个向上转换，中频信号30a应该由另一个混频器24和本机振荡器信号34a组合为RF信号32a。因此，在图2的实施例中，频道转换器25，生成3个分离的RF信号32a-32c。在一个实施例中，RF信号32a-32c象各自的放大信号21a-21c一样是同一频率。
正向通道16还包括功率组合器36，用来将分离的RF信号32a-32e组合为具有代表分离的RF信号32a-32e的不同频率成份的一个组合信号38。例如，在一个实施例中，组合信号38有三个频率929.125MHz，940.2625MHz和940.275MHz来分别代表三个RF信号32a、32b、32c。组合器36的增益大约是例如15dB。正向通道16还有功率放大器39来把组合信号38放大为适合传给寻呼机14的放大信号40。在一个实施例中，功率放大器39的功率是5瓦特，可以有月27dB的增益。
功率放大器39的输出信号40被连接在正向通道16输出端与反向通道18输入端之间的第二个双工器42分离。在第一个特定频段中，双工器42相当于一个带通滤波器，适合于仅输出滤波后的信号44。在一个实施例中，第一个特定频段在月929MHz到940MHz之间。双工器20，42防止正向通道16的噪音传播到反向通道18，反之亦然。滤波信号44被送到广播发射天线12并且传送到双向寻呼机14上。
第二个双工器42还适合接收从寻呼机14发来的寻呼信号47，且只将滤波后在第二个特定频段内的信号传送出去。在一个实施例中，第二个特定频段在大约901MHz(正负约3MHz)。第二个双工器42允许有一个端口使正向通道输出信号和反向通道输入信号进行一般连接。双工器20，42决定转发器10接收哪个工作频段的信号。
多级放大器50用来将滤波信号48放大为放大的寻呼信号52。多级放大器50的增益可以调整，以控制转发器的覆盖范围。增益可以在大约25dB和65dB之间进行调整。在一个实施例中，一个附加的功率放大器54是增益大约是30dB的功率是1.6瓦特的功率放大器。连接在反向通道18的输出端和正向通道16的输入端之间的第一个双工器20将放大的寻呼信号52(或信号55)与正向通道16分离开。双工器20就象一个带通滤波器，适合于接收放大的寻呼信号52(或信号55)，且只让属于第二个特定频段的输出滤波信号58通过。在一个实施例中，第二个特定频段在月901MHz(正负约3MHz)。双工器20，42防止正向通道16的噪音蔓延到反向通道18，反之亦然。滤波信号58被送到链路天线8再传送到基站天线6。
应当了解的是，基站天线6可以被一个或多个带有链路天线8、双向转发器10和广播发射天线12的转发器系统所代替。这样的话，可以将转发器系统连接起来以扩大原先基站天线的覆盖区域。
还应当了解的是正向通道16能处理不同频段通道的一个或多个信号。频道转换器25可以处理多个通道，当一个或多个其他通道用来处理一个双向寻呼信号时一个或多个那样的通道被用来处理单向寻呼信号。单向寻呼信号和双向寻呼信号有着完全不同的频率。
转发器10也可以与寻呼机14进行RF信号的收发、传送。方式是将基站天线来的RF信号19向下转换为中波信号30a-c，放大IF信号30a-c，然后向上将中波信号30a-c转换为信号32a-c，再将其组合并传给寻呼机14。对于反向通道18，这个方式包括从寻呼机14接收寻呼信号47，滤波并放大寻呼信号47，产生一个滤波后的传送给基站天线6的放大寻呼信号52(或信号55)。
因此，本发明提供了一个不昂贵的选责，即通过提供能够在基站天线(或其他双向转发器)与寻呼机之间传送和接收寻呼信号的双向寻呼转发器提供双向寻呼系统来填充无效区域和/或延伸覆盖区域。
在说明和描述了本发明的具体实施例和应用之后，有必要说明一下，本发明不局限于前面所描述的特征，在不偏离由附带的权利要求定义的本发明的精神和范围情况下，可以作出各种修改、变化和变形。

Claims (31)

1.一种与寻呼机进行射频信号传送和接收的方法，该方法包括：
将第一射频信号向下转换为中频信号；
放大该中频信号；
将该中频信号向上转换为第二射频信号；
将第二射频信号传送到寻呼机；
响应第二射频信号接收来自寻呼机的寻呼信号；以及
将寻呼信号直接作为一个射频信号传送给天线而无须转换为中频信号。
2.按照权利要求1的方法，其特征在于进一步包括：将第一射频信号转变成具有不同频率的多个信号。
3.按照权利要求1的方法，其特征在于进一步包括：放大第一射频信号并将第一射频信号分离成多个独立的通道。
4.按照权利要求1的方法，其特征在于进一步包括：放大第二射频信号。
5.按照权利要求1的方法，其特征在于进一步包括：滤除第一射频信号的带宽。
6.按照权利要求1的方法，其特征在于进一步包括：改变射频信号的放大系数，以使转发器的覆盖区域受到控制。
7.按照权利要求4的方法，其特征在于进一步包括：改变第二射频信号的放大系数，以使转发器的覆盖区域受到控制。
8.按照权利要求1的方法，其特征在于，所述中频信号的频率大约是45MHz。
9.按照权利要求1的方法，其特征在于，所述放大中频信号包括改变其增益，使之高达约40dB。
10.一种用来与寻呼机进行射频信号传送和接收的转发器，包括：
一个用来接收第一射频信号的正向通道，该正向通道包含一个将第一射频信号分离成具有不同频率的分离信号的分离器，一个频道转换器，与所述分离器连接，并包含一个向下转换器，用于将所述分离信号向下转换为中频信号，该频道转换器还包含一个放大器和一个向上转换器，用于将该中频信号放大和向上转换为第二射频信号，以适于传送给寻呼机；以及
一个用来接收来自寻呼机的射频寻呼信号的反向通道，该反向通道包含一个放大器，用于放大所述寻呼信号，以便作为射频寻呼信号直接传送给天线而无须中间转换为中频信号。
11.按照权利要求10的转发器，其特征在于，所述频道转换器的增益是可调整的，以控制转发器的覆盖区域。
12.按照权利要求10的转发器，其特征在于，所述放大器具有可调整的增益，用于控制转发器的覆盖区域。
13.按照权利要求10的转发器，其特征在于，所述分离器放大第一射频信号并将第一射频信号分离为多个独立的通道。
14.按照权利要求13的转发器，其特征在于，所述频道转换器用于处理所述多个独立的通道。
15.按照权利要求10的转发器，其特征在于，进一步包括至少一个双工器，用来将正向通道射频信号和反向通道射频信号分隔开。
16.按照权利要求10的转发器，其特征在于，所述分离器用于接收具有约901MHz至940MHz之间频率的射频信号。
17.按照权利要求10的转发器，其特征在于，进一步包括一个与所述分离器连接的附加功率放大器。
18.按照权利要求10的转发器，其特征在于，所述频道转换器的增益可在大到约40dB的范围内变化。
19.按照权利要求10的转发器，其特征在于，所述分离器的增益大约是25dB。
20.按照权利要求10的转发器，其特征在于，进一步包括一个增益约为15dB的组合器。
21.按照权利要求10的转发器，其特征在于，进一步包括一个与所述频道转换器连接的功率放大器。
22.按照权利要求10的转发器，其特征在于，进一步包括一个链路天线和一个广播天线。
23.一种用于寻呼系统中以填充寻呼系统覆盖区域内的无效区域的转发器，该转发器能与寻呼机双向通信，并且包括：
一个正向通道，包含：第一双工器，具有一个输入端口，适于使第一特定频段内的第一射频信号通过；分离器，用于放大和使第一射频信号分离成分开的具有不同频率的信号；频道转换器，用于向下转换各分离的信号为各个中频信号，所述频道转换器的增益是可调整的，以改变中频信号的放大系数从而控制转发器的覆盖区域，该频道转换器还包含一个放大器，用于放大中频信号，以控制转发器的覆盖区域，还包含一个向上转换器，用于向上转换中频信号为各个第二射频信号；功率组合器，用于将第二射频信号组合成一个组合信号，该组合信号具有表示各个第二射频信号的不同频率的分量；功率放大器，用于放大所述组合信号；和第二双工器，具有一个输出端口，适于只让处在所述第一特定频段内的滤波了的信号通过；以及
一个反向通道，至少包含带有输入端口的第二双工器，适于使来自寻呼机的处于第二特定频段内的寻呼信号通过，该反向通道用于传送直接作为射频信号的寻呼信号，而无须中间转换成中频信号；还包含一个多级放大器，用于放大寻呼信号，以直接作为放大了的射频信号传送给基站天线，该多级放大器的增益是可调整的，以控制转发器的覆盖区域；而第一双工器带有一个输出端口，适于只让处在所述第二特定频段内的滤波了的信号通过。
24.按照权利要求23的转发器，其特征在于，所述频道转换器用于处理所述多个独立的通道。
25.按照权利要求23的转发器，其特征在于，所述射频信号处于约901MHz至940MHz之间。
26.按照权利要求23的转发器，其特征在于，进一步包括一个链路天线和一个广播天线。
27.一种用来与寻呼机进行射频信号传送和接收的转发器，包括：
一个用来接收第一射频信号的正向通道，该正向通道包含：一个向下转换器，用于向下转换第一射频信号为中频信号；一个放大器，与向下转换器连接，用于放大中频信号；和一个向上转换器，与所述放大器连接，用于向上转换中频信号为第二射频信号，从而适于发送给寻呼机；以及
一个用来接收来自寻呼机的寻呼信号的反向通道，该反向通道包含一个第二放大器，用于放大来自寻呼机的信号，以传送给基站天线，该反向通道用来直接以射频信号传送寻呼信号，而无须中间转换成中频信号。
28.按照权利要求27的转发器，其特征在于，所述放大器具有可调整的增益，用于控制转发器的覆盖区域。
29.按照权利要求27的转发器，其特征在于，所述第二放大器具有可调整的增益，用于控制转发器的覆盖区域。
30.按照权利要求27的转发器，其特征在于，进一步包括一个功率放大器，与向上转换器连接。
31.按照权利要求27的转发器，其特征在于，进一步包括一个链路天线和一个广播天线。
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