CN1669216A - 电缆网络的甚高频适配器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于ODU型电缆网络的VHF适配器。本发明在于：利用上行和下行两个转换链，其中，非常稳定的单个参考振荡器(403)驱动用于产生这两个转换链公用的VHF和IF本地频率的装置(404，405，410，423)。非常有选择性的表面波滤波器(417)能够在第一中频级处抑制本地振荡器的频率。本发明能够获得其频率稳定性和频谱纯度满足电缆标准的限制的DOCSIS兼容毫米MWS ODU，而无需进行所发射和接收的信号的频谱反转。

Description

电缆网络的甚高频适配器
技术领域
本发明涉及通常被称为ODU(代表“户外单元”)的VHF适配器，更具体地，用于通过无线电接收从电缆网络中由基站发起的信号，从而将这些信号传送到应用终端，特别是音频或数据终端。该ODU单元位于应用终端的外部。
背景技术
近年来已经看到了针对大量毫米频带的点到多点分布***的出现。最早的研究仅涉及模拟广播***，而今天，涉及到提供位于最前沿的交互服务的数字***。
术语“多媒体无线***：WMS”已经被选择来表示用于广播领域和通信领域之间的会聚、且向多媒体服务的订户提供宽带无线接入的所有***。这些***需要大量带宽，并且针对这样的***，在欧洲已经指定了40GHz(40.5-43.5GHz)的频带。
应该记得，点到多点型的RF传输***被本领域的技术人员公知为词首大写字母MMDS(代表微波多点分布***)、LMDS(代表本地多点分布***)和MVDS(代表多点视频分布***)。用于广播节目的这些***实现到订户终端的返回路径，从而允许订户与接收的节目进行交互。
在欧洲，计划实现一种LMDS型***，具有拥有33MHz的带宽的24个广播信道(还被称为下行链路)、以及拥有2MHz的带宽的25个返回信道(或上行链路)，这些信道位于40.5和42.5GHz之间(关于这些信道分配的进一步细节，本领域的技术人员可查阅MPT-1560-RA标准)。
所实现的***必须符合命名为LMDS DVB的公知的ETSI 301199标准，其尤其用于针对上行链路的正或负200kHz的振荡器漂移，所述漂移主要是由于气候条件造成的。关于这些***的进一步的信息，本领域的技术人员可以查阅如专利申请WO2002/33855。
针对此类应用所分配的带宽已经得到增加，并且如上所述，当前对应于位于40.5和43.5GHz的频带。还计划分割该频带，从而在多个运营商之间对其进行分配。
本发明适合于这些传输***的一般架构。
具体地，申请人寻求使用MWS或LMDS型的无线通信***来将通常能够直接***到该网络中的视频和/或数据终端***到现有电缆网络。为此，MWS***相对于电缆网络必须是透明的，因此符合针对该电缆网络所使用的如DOCSIS型(代表“基于电缆的数据服务接口规范”)或EuroDOCSIS型的标准所设定的限制。
这些限制对于在MWS***中使用的运行于毫米频带的终端而言非常严格，典型地为40.5-43.5GHz，特别是频率稳定性和相位噪声方面。
为了使毫米MWS ODU单元满足DOCSIS标准，其必须符合以下技术限制：
-针对下行信道，在91MHz/857MHz处提供IF(代表中频)接入，而针对上行信道提供5MHz/65MHz处的接入。
-满足电缆标准的频率稳定性和相位噪声限制，在毫米频率处，考虑到所使用的高阶QAM型调制，这在其自身中已经较为严格；
-不执行所传送或接收的信号的频谱反转。
传统MWS ODU单元的结构如图1所示。其在天线设备101和中频(IF)输出复用器102之间使用两个公知类型的转换链，能够在950/1950MHz处获得用于下行接收RX的IF、以及在400/700MHz处获得针对上行传输TX的IF。为此，使用两个转换链所公用的DRO型的本地振荡器103(介电谐振振荡器)以覆盖从40GHz的范围到1000MHz的范围，以及在上行链上使用普通型的本地振荡器L01 104以获得所需的频率间隔。
该结构是简单且偏移的，但是其不能够符合上述技术限制，或者利用单个的实施例来获得DOCSIS标准的各种频带计划。
为了符合这些限制并获得具有该结构的ODU的多模式单机版，将需要使该结构更为复杂，从而导致了不可接受的开销费用。
发明内容
为了克服这些困难，本发明提出了一种用于包括第一下行转换链和第二上行转换链的类型的电缆网络的VHF适配器，原理上，其特征在于：第一链包括其后跟随有第二混频器的第一混频器，并且第二链包括其后跟随有第四混频器和第五混频器的第三混频器，并且从非常稳定的单个参考振荡器中获得这五个混频器所需的所有本地频率。
根据另一特征，单个参考振荡器利用SPD(抽样相位检测器)***来驱动***到相位环介电谐振振荡器中的谐波发生器，一方面，在乘以2之后获得激励第一混频器和第五混频器的第一本地频率，另一方面，利用特定谐波的甚窄滤波来获得激励第二混频器和第三混频器的第二本地频率。
根据另一特征，单个参考振荡器还驱动由总线控制的灵活频率合成器，从而获得用于激励第四混频器的可变频率，并且将第二甚窄滤波器设置在第三混频器的输出和第四混频器的输入之间，从而用于激励第三混频器的中频是甚低频纯频率，由用于从能量上抑制第二本地频率和图像频率信号的第二甚窄滤波器对由该第三混频器所传送的信号进行滤波。
优选地，所述第一和第二甚窄滤波器是表面波滤波器。
根据另一特征，通过简单切换谐波发生器和灵活合成器的频率、以及通过单个改变表面波滤波器，各种混频器的频率规划能够获得针对与电缆网络兼容的两个不同运营商的四种结构。
本发明的主题还是一种包括至少一个基站和至少一个订户设备的射频传输***，所述基站利用单个振荡器来执行信号到由无线电发射的频带的下行转换、以及可能地信号从通过无线电接收的频带开始的上行转换，订户设备包括由电缆连接的内部单元和外部单元，其特征在于：外部单元包括如上所述的VHF适配器。
附图说明
通过参考附图作为非限定性示例所给出的以下描述中，本发明的其他特征和优点将变得显而易见，其中：
图1示出了ODU的已知结构的图；
图2示出了在40GHz处的针对MWS***的频率的频谱分配；
图3示出了在图2的分配中的两个运营商之间的四种可能结构；
图4是根据本发明的ODU的结构的图；
图5和6示出了与图3中的四种结构中所包含的两种基本结构相对应的两个简化示意图；
图7是用于产生VHF和IF本地频率的装置的典型结构；
图8是利用本发明的分布***。
具体实施方式
用于40GHz的MWS***的频率的图2所示的频谱分配针对两个运营商A和B，能够获得图3所示的四种结构。
在前两个结构中，在底部区A的频带的底部执行两个运营商的下行接收，而在顶部区B的频带的顶部执行上行传输。
在后两种结构中反转了该分配。
根据本发明的ODU单元的结构图如图4所示，作为示例，示出了结构1的情况下频率的数值。
天线设备401接收VHF下行频率40.5到41.1GHz和上行频率42.24到42.3GHz。
两个转换链将该设备401与复用器402相连，用于传送中频，下行位于150和750MHz之间，而上行对应于以40MHz为中心的信道。
通过使用具有50MHz TCXO型晶体的单个本地振荡器403来产生驱动所有这些频率的参考频率，确保这些转换链所需的本地频率的稳定性和纯度。
该振荡器403首先利用SPD(代表“抽样相位检测器”)***来驱动***到相位环介电振荡器型(PLDRO)振荡器中的谐波发生器404。
该谐波发生器能够首先获得9.9GHz的本地频率，然后在乘法器405乘以2以获得19800MHz的频率。
然后，由滤波器407跟随其后的混频器406能够在下行链中获得在900/1500MHz处的第二低外差乘积(infradyne product)。
同样，由滤波器409跟随其后的混频器408能够在上行链中获得在42.3/42.24GHz处的第二低外差乘积。
复用器406和408是执行二阶子谐波转换的VHF混频器。
振荡器403还通过总线411来驱动从复用器402控制的灵活频率合成器410，从而获得1.85和1.91GHz之间的可变频率。借助于复用器412和滤波器413，这些频率能够根据具有790MHz的载波频率的第一上行IF，获得施加到混频器408的上行频率2.64/2.7GHz。
滤波器423能够从谐波发生器404中获得750MHz的本地频率。该甚窄滤波器是表面波型(SAW)的，从而获得非常纯的频率。
根据该频率，混频器414和滤波器415能够获得在150/750MHz处的最终下行IF。
同样，混频器416和滤波器417能够根据在40MHz的载波频率处的上行IF，获得在790MHz处的所述载波频率。该滤波器417是SAW型的，因此非常有选择性，从而从能量上抑制750MHz处的本地频率。再次参考图3，注意，对于在区域A执行接收而在区域B执行传输或反之亦然的给定结构，仅通过谐波发生器404的600MHz的简单频移，运营商B的终端不同于运营商A的终端，能够通过简单的切换来执行这一目的。
同样，通过以下方式来保证用于确保频谱兼容性的频谱的频谱不反转：通过低外差和高外差混频器的频谱分配，如上所述；通过切换发生器404和合成器410之间的频率；以及通过改变两个表面波滤波器从而符合基本结构1和3的频率规划，如上所述，通过简单的频移来执行到结构2和4的变动。
图5和6示出了与这两个基本结构相对应的简化示意图。
图5涉及对应于图4的数值的结构1，而图6对应于结构3。清楚地，除了由调节到不同频率的表面波滤波器513和517替代SAW表面波滤波器423和417之外，所有的组件是相同的。这些滤波器是非常小的组件，并且可以与在改变结构的情况下从一个向另一个切换的简单装置一起，从一开始就设置在所述设备中。通过在发生器404级的简单调节、以及在合成器410级简单地修改来自总线411的命令，执行在倍频器405级的频率改变。
在如图7所示，用于产生VHF本地频率：LOVHF和LF本地频率：LOIF的装置的典型实施例中，参考振荡器403在SPD***701中，激励谐波发生器702。根据一个变体实施例(未示出)，可以使用高频分频器来执行该产生。
将由该发生器输出的信号施加到复用器703，该复用器703还接收组件的VHF输出频率。在滤波器704中对来自该混频器的输出信号进行滤波，将其输出施加到ETDRO(代表电调谐介电谐振振荡器)型的和VCDRO(代表压控介电谐振振荡器)型的压控介电谐振振荡器704。所述压控介电谐振振荡器704以较大频谱纯度来产生VHF本地频率。通过混频器703和滤波器704的该频率的回环产生了用于确保频率稳定性和频谱纯度的相位环。通过机械地作用于谐振器上，从而使其锁定到谐波发生器702的另一谐波上，实现对频率的调节。最后，SAW型的滤波器423能够从来自发生器702的输出信号中提取中频IF频率。
图8示出了充当电缆网络的中继站的分布网络***。配备有发射机并可能配备有接收机的基站ST广播多个订户所需的信息。在订户侧，位于订户设备外部的单元1与电缆网络2相连。订户可以借助于充当一个和多个用户设备4的接口的内部单元3，连接到电缆网络2上。
外部单元1包括刚才描述过的VHF适配器，并且构成了将接收到的信号变换到与电缆网络2兼容的频带、以及变换要传送到基站ST的信号的装置。例如，内部单元3为用于电缆网络2的TV解码器或调制解调器。例如，用户设备4为电视、电话或计算机。
总之，根据本发明的结构能够获得DOCSIS兼容毫米MWS ODU，其频率稳定性和相位纯度满足电缆标准的限制，而无需对发送和接收的信号执行任何频谱反转。
为此，并且如已经描述的那样，该结构使用：非常稳定的单个参考振荡器，驱动用于产生对上行和下行的两个转换链公用的VHF和IF本地频率的装置；非常有选择性的表面波滤波器，用于抑制第一中频级处的本地频率；以及频率合成器，在上行方向上的中频带内非常灵活。
所提出的ODU单元实现了与满足非常广泛使用的DOCSIS标准的电缆设备在40.5到43.5GHz频带的无线电链路兼容。该单元允许运营商在电缆网络和无线链路(例如，LMDS子网型)之间提供低成本的接口。
对频率规划的研究能够表明：来自通信市场(GSM和DCS)的低成本表面波滤波器(SAW)的使用是可行的。
该ODU单元还在28GHz LMDS***上找到了应用。

Claims (6)

1.一种用于包括第一下行转换链和第二上行转换链的类型的电缆网络的VHF适配器，其特征在于：第一链包括其后跟随有第二混频器(414)的第一混频器(406)，并且第二链包括其后跟随有第四混频器(412)和第五混频器(408)的第三混频器(416)，并且从非常稳定的单个参考振荡器(403)中获得这五个混频器所需的所有本地频率。
2.根据权利要求1所述的适配器，其特征在于单个参考振荡器(403)利用SPD***来驱动***到相位环介电谐振振荡器(PLDRO)中的谐波发生器(404)，一方面，在乘以2之后(405)获得激励第一混频器(406)和第五混频器(408)的第一本地频率，另一方面，利用第一甚窄滤波器(423)来获得激励第二混频器(414)和第三混频器(416)的第二本地频率。
3.根据权利要求2所述的适配器，其特征在于单个参考振荡器(403)还驱动由总线(411)控制的灵活频率合成器(410)，从而获得用于激励第四混频器(412)的可变频率，并且将第二甚窄滤波器(417)设置在第三混频器(416)的输出和第四混频器(412)的输入之间，从而用于激励第三混频器(416)的中频是甚低频纯频率，由用于从能量上抑制第二本地频率和图像频率信号的第二甚窄滤波器对由该第三混频器(416)所传送的信号进行滤波。
4.根据权利要求1到3任一个所述的适配器，其特征在于：所述第一和第二甚窄滤波器是表面波滤波器。
5.根据权利要求1到4任一个所述的适配器，其特征在于：通过简单切换谐波发生器(404)和灵活合成器的频率、以及通过单个改变表面波滤波器(423，417)，各种混频器(406，408，412，414，416)的频率规划能够获得针对与电缆网络兼容的两个不同运营商(A，B)的四种结构。
6.一种包括至少一个基站(ST)和至少一个订户设备的射频传输***，所述基站利用单个振荡器来执行信号到由无线电发射的频带的下行转换、以及可能地信号从通过无线电接收的频带开始的上行转换，订户设备包括由电缆(2)连接的内部单元(3)和外部单元(1)，其特征在于：外部单元(1)包括根据权利要求1到5任一个所述的VHF适配器。
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