專利名稱：低成本傳輸衛(wèi)星信號的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及光通信領域，尤其涉及一種低成本傳輸衛(wèi)星信號的方法。
背景技術：
光纖信道技術具有傳輸頻帶極寬、通信容量很大、信號傳輸質(zhì)量高等優(yōu)異特性，恰好滿足視頻信號和數(shù)字信號對信道帶寬和抗干擾性能的高要求，因此通過光接入網(wǎng)絡接收用戶視頻信號和數(shù)字信號的應用越來越多。
隨著衛(wèi)星通訊技術的發(fā)展，基于衛(wèi)星通訊傳輸視頻信號的應用日益廣泛。光通信則以其明顯的帶寬、容量優(yōu)勢實現(xiàn)了對高頻信號的傳輸，成為傳輸衛(wèi)星視頻信號的最佳選擇。圖1所示為衛(wèi)星信號光傳輸網(wǎng)絡的基本結(jié)構(gòu)。
目前，通常采用的衛(wèi)星視頻光通信技術方案為以下兩種第一種方案如圖2所示，該通信系統(tǒng)主要包括光發(fā)送機、光纖信道、光接收機三部分，其中，光發(fā)送機由RF(射頻)信號輸入驅(qū)動電路和光電轉(zhuǎn)換電路組成，光接收機由光電轉(zhuǎn)換電路和RF信號輸出驅(qū)動電路組成；該光發(fā)送機、光接收機均工作在電信號為射頻的狀態(tài)下。
頻率處于10～13GHz的衛(wèi)星視頻信號進入光發(fā)送機，在RF信號輸入驅(qū)動電路和光電轉(zhuǎn)換電路的作用下由電信號轉(zhuǎn)換為攜帶有原信息的光信號，該光信號經(jīng)過光纖信道傳輸至接收端的光接收機，在光電轉(zhuǎn)換電路和RF信號輸出驅(qū)動電路的作用下將光信號轉(zhuǎn)換為包含有原信息的電信號，實現(xiàn)了高頻電信號-光信號-光纖信道-光信號-高頻電信號的完整傳輸過程。
這種傳輸方法清晰、簡潔，但要求光電器件對高頻率電信號進行光-電、電-光轉(zhuǎn)換，所以對能夠?qū)崿F(xiàn)該轉(zhuǎn)換功能的光電器件性能要求極高，由于目前技術能力所限，能夠達到這種性能要求的光電器件價格十分昂貴，并不適于在實際工程中大量使用。
第二種方案如圖3所示，該通信系統(tǒng)同樣包括光發(fā)送機、光纖信道、光接收機三部分，其與前一種方案不同之處在于，光發(fā)送機由RF變頻電路、IF(中頻)信號輸入驅(qū)動電路和光電轉(zhuǎn)換電路組成，光接收機由光電轉(zhuǎn)換電路、IF信號輸出驅(qū)動電路和RF變頻電路組成，與前一種方案相比，光發(fā)送機中增加了RF變頻電路，光接收機增加了RF變頻電路，且將原RF信號輸入驅(qū)動電路、RF信號輸出驅(qū)動電路分別更換為IF信號輸入驅(qū)動電路、IF信號輸出驅(qū)動電路。
頻率處于10～13GHz的衛(wèi)星視頻信號進入光發(fā)送機后首先接入RF變頻電路，該下變頻電路將RF信號的頻率由原來的10～13GHz下變頻至100～2150MHz得到IF信號，因此，光發(fā)送機、光接收機中的驅(qū)動電路需要相應地由RF信號驅(qū)動電路改為IF信號驅(qū)動電路。
第二種通信方法的傳輸過程為高頻電信號-中頻電信號-光信號-光纖信道-光信號-中頻電信號-高頻電信號。在目前的技術條件下，價格適中的光電器件即可使下變頻后得到的IF電信號轉(zhuǎn)換為光信號，不必為通信系統(tǒng)特別配備價格昂貴的光電器件，這樣就克服了第一種方案經(jīng)濟性差的缺點。
但是，第二種方案仍存在一定不足之處雖然經(jīng)過下變頻后的IF信號頻率處于較低的100～2150MHz內(nèi)，但由于傳輸信號的相對頻率倍率太高，即最高信號頻率2150MHz與最低信號頻率100MHz之比大約為20，這樣就要求光傳輸系統(tǒng)具有嚴格的線性傳輸特性。然而，目前可實現(xiàn)的光傳輸系統(tǒng)都帶有一定的非線性特性，這種非線性特性會使光傳輸產(chǎn)生大量的諧波信號，嚴重影響傳輸性能。對光傳輸系統(tǒng)嚴格的線性要求即為第二種方案的不足之處。
因此，以上兩種方案雖然都可以實現(xiàn)衛(wèi)星信號的光傳輸，但同時又存在各自的缺點，所以非常需要一種更為高效、廉價、易實現(xiàn)的衛(wèi)星視頻信號光傳輸方法出現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述現(xiàn)有技術所存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種容易實現(xiàn)、結(jié)構(gòu)簡單的低成本傳輸衛(wèi)星信號的方法。
本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的一種低成本傳輸衛(wèi)星信號的方法，其特征在于，包括A、信號發(fā)送部分的光發(fā)射機將相對頻率倍頻高即傳輸信號最高頻率與最低頻率之比大于3的RF電信號轉(zhuǎn)換為相對頻率倍頻小于3的光信號，并通過光纖傳輸；B、信號接收部分的光接收機接收到所述光信號，并將該光信號轉(zhuǎn)換為RF電信號。
光發(fā)射機先將RF電信號變頻為相對頻率倍頻小于3的IF電信號，然后將該IF電信號轉(zhuǎn)換為光信號。
變頻后得到的IF電信號可由光電器件進行光電轉(zhuǎn)換。
在發(fā)送端，變頻前的RF電信號頻率為10.7～12.8GHz，變頻后得到頻率較低的IF電信號，其頻率為3～5.1Ghz。
光接收機將光信號轉(zhuǎn)換為IF電信號，然后將該IF電信號變頻為RF電信號。
在接收端，變頻前相對頻率倍頻低的IF電信號的頻率為3～5.1Ghz，變頻后的RF電信號頻率為10.7～12.8GHz。
在信號發(fā)送端的變頻過程和信號接收端的變頻過程中，發(fā)送端和接收端經(jīng)過變頻的信號的頻率搬移幅度相同。
一種低成本衛(wèi)星信號傳輸系統(tǒng)，其特征在于，包括RF變頻電路用于將接收到的衛(wèi)星信號轉(zhuǎn)換為相對頻率倍頻小于3的中頻信號；光纖傳輸單元用于將RF變頻電路輸出的中頻信號通過光纖傳輸?shù)浇邮斩恕?br> 由驅(qū)動放大電路、光轉(zhuǎn)換器、光纖信道、光轉(zhuǎn)換器、驅(qū)動放大電路順次連接構(gòu)成。
由鑒頻器、鑒相器、本地振蕩電路、乘法器和濾波器順次連接構(gòu)成。
由上述本發(fā)明提供的技術方案可以看出，本發(fā)明兼顧普通光電器件工作頻率以及光纖信道的非線性特性，將RF衛(wèi)星信號(10.7～12.8Ghz)下變頻至一個合適的頻率范圍(3～5.1GHz)后再進行光纖傳輸，提供了一種無需使用昂貴光電器件、避免光纖非線性特性影響的低成本衛(wèi)星信號傳輸方法。


圖1為衛(wèi)星信號光傳輸網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為直接傳輸方式結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為頻率轉(zhuǎn)換傳輸方式結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為低成本傳輸衛(wèi)星信號光網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為低成本傳輸衛(wèi)星信號光網(wǎng)絡發(fā)送部分結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為低成本傳輸衛(wèi)星信號光網(wǎng)絡接受部分結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
如圖4所下，本發(fā)明的核心是將接收到頻率為10.7～12.8GHz的高頻段RF衛(wèi)星通信信號轉(zhuǎn)換為適用于普通光電器件處理的3～5.1Ghz信號，且將該轉(zhuǎn)換信號的相對頻率倍率即最高信號頻率與最低信號頻率之比控制在較低范圍內(nèi)(＜3)，以保證光傳輸系統(tǒng)的非線性特性不會產(chǎn)生大量諧波影響信號傳輸。
具體一點講，本發(fā)明是分別在光發(fā)射機和光接收機中增加設置了RF變頻電路。
這樣，從天線接收到的高頻段RF衛(wèi)星通信信號進入發(fā)送端的光發(fā)射機后首先進行下變頻，使所得信號的頻率適于普通光電器件處理，RF變頻電路輸出的信號進入驅(qū)動放大電路以及光電轉(zhuǎn)換電路，得到光信號。該RF變頻電路不能單純追求輸出信號的低頻率，還需要考慮輸出信號的相對頻率倍率。這是由于光纖傳輸非線性特性要求輸入光纖的光信號相對頻率倍率較小，即要求輸入光電轉(zhuǎn)換電路輸入端的電信號相對頻率倍率較小(＜3)，否則就會產(chǎn)生諧波，干擾傳輸質(zhì)量。因此需選擇適當?shù)纳献冾l方法使上變頻輸出信號的頻率既適于光電器件進行電光轉(zhuǎn)換又具有較低的相對頻率倍率避免諧波干擾。
高頻段RF衛(wèi)星通信信號在滿足以上性能要求的光發(fā)射機中進行處理后得到適于光纖傳輸?shù)墓庑盘枴９饫w信道具有頻帶寬、通信容量大，信號衰減小，串擾小，信號傳輸質(zhì)量高等顯著優(yōu)點。光信號經(jīng)光纖傳輸進入接收端的光接收機后，首先接入光電轉(zhuǎn)換電路及輸出驅(qū)動電路，按照光發(fā)射機中光電轉(zhuǎn)換的方法將光信號還原為電信號。此時，該電信號頻率較低，其各種特性與發(fā)送端RF變頻電路輸出的電信號相同，該電信號再經(jīng)RF變頻電路上變頻回高頻，最終還原出發(fā)送端的初始RF衛(wèi)星通信信號。該方法實現(xiàn)了使用低成本光電器件對高頻段RF衛(wèi)星通信信號進行高質(zhì)量光纖傳輸。
下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明所述的方法作進一步詳細說明。
本發(fā)明所述方法的具體實施方案如圖5、圖6所示，具體包括該通信系統(tǒng)由信號發(fā)送部分、光纖信道以及信號接收部分組成。
信號發(fā)送部分如圖5所示，包括衛(wèi)星信號接收天線和光發(fā)射機兩部分，其中光發(fā)射機由混頻器電路、驅(qū)動放大電路以及光轉(zhuǎn)換電路順次連接而成。頻率為10.7～12.8Ghz的RF衛(wèi)星通信信號首先進入本地頻率約為7.7GHz的混頻器進行混頻，混頻后的輸出信號頻率為3～5.1Ghz，經(jīng)驅(qū)動放大電路進入光轉(zhuǎn)換電路，電信號在此轉(zhuǎn)換為光信號。
混頻器可由鑒頻器、鑒相器、本地振蕩電路、乘法器和濾波器共同組成。鑒頻鑒相器用于從輸入信號中提取該信號的頻率及相位信息。本地振蕩電路用于產(chǎn)生上變頻或者下變頻信號，在該光發(fā)射機中產(chǎn)的是下變頻信號。下變頻信號經(jīng)乘法器與輸入信號相乘并通過濾波器濾除高頻率的邊帶信號，得到所需較低頻率信號。該濾波器為單邊帶濾波器，通頻帶為3～5.1Ghz。
對于確定本地下變頻信號的頻率和相位的問題，首先可以根據(jù)技術資料以及實際使用情況確定所需輸出信號的大致頻率范圍，再由鑒頻鑒相器得出的頻率相位信息，調(diào)節(jié)振蕩電路，輸出符合頻率相位要求的下變頻信號。
光轉(zhuǎn)換電路是由普通電-光、光-電轉(zhuǎn)換器件構(gòu)成，該光電器件可對頻率處于3～5.1Ghz以及更低范圍的電信號進行光電轉(zhuǎn)換，不能對10.7～12.8Ghz的RF信號進行轉(zhuǎn)換。
衛(wèi)星信號經(jīng)衛(wèi)星天線接收器接收后得到頻率處于10.7～12.8Ghz的RF信號。這種衛(wèi)星信號頻率極高，需要帶寬極寬的信道才能夠進行傳輸，因此光纖信道是一種比較理想的選擇。光纖信道既可滿足高頻信號對帶寬的苛刻要求又具有衰減小，無中繼設備，傳輸距離遠；串擾小，信號傳輸質(zhì)量高；抗電磁干擾，保密性好等一系列優(yōu)點。
目前的光電器件性能及光纖信道非線性特性對混頻器輸出的信號有兩點要求。首先，使用光纖信道傳輸高頻電信號必須使用光電器件將電信號轉(zhuǎn)換成適于光纖信道傳輸?shù)墓庑盘?。目前可實現(xiàn)高頻率信號光-電、電-光轉(zhuǎn)換的特殊光電器件價格昂貴，不適于在工程中大規(guī)模使用，若使用普通光電器件則需要降低輸入電信號的頻率。再者，光纖信道的非線性特性要求傳輸信號的相對頻率倍率(即最高信號頻率與最低信號頻率之比)較低，最好保持在小于3的水平。
當前技術中也有采用混頻器對RF信號進行下變頻的方法，但這種方法采用了10.6GHz左右的本地載波進行下變頻，其下變頻輸出信號頻率為100～2150M，雖然滿足光電器件進行光-電、電-光轉(zhuǎn)換要求的頻率范圍，但是其傳輸信號的相對頻率倍率(即最高信號頻率與最低信號頻率之比)在20左右，遠遠超過光纖信道小于3的要求，因此會產(chǎn)生嚴重的諧波干擾，信號質(zhì)量急劇下降，不利于接收、恢復信息。
本發(fā)明為解決上述問題將混頻器的本地振蕩電路載波頻率值設置為7.7Ghz左右，經(jīng)過混頻后將原來處于10.7～12.8Ghz頻段的RF信號下變頻至3～5.1Ghz，下變頻后的信號仍為RF信號，但其頻率與原信號相比已大大降低，進入到光電器件光-電、電-光轉(zhuǎn)換的頻率范圍，同時該下變頻信號的相對頻率倍率為5.1/3，滿足相對頻率倍率小于3的要求。
信號接收部分如圖6所示，包括光接收機、低雜噪聲降頻器(LNB)、接收機(RECEIVER)、顯示器四部分，其中光接收機由光電轉(zhuǎn)換電路、驅(qū)動放大電路、以及混頻器電路順次連接而成。
發(fā)送端的光信號通過光纖傳輸后首先接入至光轉(zhuǎn)換器。由于接收到的光信號頻率處于3～5.1GHz范圍內(nèi)，所以此處的光轉(zhuǎn)換器采用普通光電器件即可。
經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換，信道中的光信號轉(zhuǎn)換為3～5.1GHz的電信號。由于該信號是信源RF信號經(jīng)下變頻而得到的IF信號，所以在接收端需將該IF信號上變頻，恢復出信源RF信號。
上變頻該IF信號需要使用混頻器電路。該光發(fā)射機中混頻器電路由鑒頻鑒相器、本地振蕩電路、乘法器和濾波器共同組成，其結(jié)構(gòu)與光發(fā)射機中的混頻器電路基本相同。該本地振蕩電路的振蕩頻率與光發(fā)送機中振蕩電路頻率相同，均為7.7GHz；該濾波器的通頻帶大致為10～13Ghz，以便通過10.7～12.8Ghz的下變頻信號，濾除其它信號及噪聲。
濾波器輸出的RF信號經(jīng)過低噪聲降頻器(LNB)后再輸入接收機(RECEIVER)，最后將視頻信號輸出至終端顯示器。
綜上所述，本發(fā)明兼顧普通光電器件工作頻率以及光纖信道的非線性特性，將RF衛(wèi)星信號(10.7～12.8Ghz)下變頻至一個合適的頻率范圍(3～5.1GHz)后再進行光纖傳輸，提供了一種無需使用昂貴光電器件、避免光纖非線性特性影響的低成本衛(wèi)星信號傳輸方法。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應該以權利要求的保護范圍為準。
權利要求
1.一種低成本傳輸衛(wèi)星信號的方法，其特征在于，包括A、信號發(fā)送部分的光發(fā)射機將RF電信號轉(zhuǎn)換為相對頻率倍頻小于3的光信號，并通過光纖傳輸；B、信號接收部分的光接收機接收到所述光信號，并將該光信號轉(zhuǎn)換為RF電信號。
2.根據(jù)權利要求1所述的低成本傳輸衛(wèi)星信號的方法，其特征在于，所述步驟A包括光發(fā)射機先將RF電信號變頻為相對頻率倍頻小于3的IF電信號，然后將該IF電信號轉(zhuǎn)換為光信號。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的低成本傳輸衛(wèi)星信號的方法，其特征在于，變頻后得到的IF電信號可由光電器件進行光電轉(zhuǎn)換。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的低成本傳輸衛(wèi)星信號的方法，其特征于，在發(fā)送端，變頻前的RF電信號頻率為10.7～12.8GHz，變頻后得到頻率較低的IF電信號，其頻率為3～5.1Ghz。
5.根據(jù)權利要求1所述的低成本傳輸衛(wèi)星信號的方法，其特征在于，所述步驟B包括光接收機將光信號轉(zhuǎn)換為IF電信號，然后將該IF電信號變頻為RF電信號。
6.根據(jù)權利要求1或5所述的低成本傳輸衛(wèi)星信號的方法，其特征在于，在接收端，變頻前相對頻率倍頻低的IF電信號的頻率為3～5.1Ghz，變頻后的RF電信號頻率為10.7～12.8GHz。
7.根據(jù)權利要求1、2或5所述的低成本傳輸衛(wèi)星信號的方法，其特征在于，在信號發(fā)送端的變頻過程和信號接收端的變頻過程中，發(fā)送端和接收端經(jīng)過變頻的信號的頻率搬移幅度相同。
8.一種低成本衛(wèi)星信號傳輸系統(tǒng)，其特征在于，包括RF變頻電路用于將接收到的衛(wèi)星信號轉(zhuǎn)換為相對頻率倍頻小于3的中頻信號；光纖傳輸單元用于將RF變頻電路輸出的中頻信號通過光纖傳輸?shù)浇邮斩恕?br> 9.根據(jù)權利要求8所述的衛(wèi)星信號傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述的光纖傳輸單元由驅(qū)動放大電路、光轉(zhuǎn)換器、光纖信道、光轉(zhuǎn)換器、驅(qū)動放大電路順次連接構(gòu)成。
10.根據(jù)權利要求8所述的衛(wèi)星信號傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述RF變頻電路由鑒頻器、鑒相器、本地振蕩電路、乘法器和濾波器順次連接構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明涉及光通信領域，尤其涉及一種低成本傳輸衛(wèi)星信號的方法。本發(fā)明的核心包括首先，信號發(fā)送部分的光發(fā)射機將RF電信號轉(zhuǎn)換為適于光纖信道傳輸?shù)墓庑盘?；然后，信號接收部分的光接收機接收到來自光纖信道的光信號并將該光信號轉(zhuǎn)換為RF電信號；最終，RF電信號經(jīng)低噪聲降頻器、接收器后傳輸至顯示器。本發(fā)明兼顧普通光電器件工作頻率以及光纖信道的非線性特性，將RF衛(wèi)星信號(10.7～12.8Ghz)上變頻至一個合適的頻率范圍(3～5.1GHz)后再進行光纖傳輸，提供了一種無需使用昂貴光電器件、避免光纖非線性特性影響的低成本衛(wèi)星信號傳輸方法。
文檔編號H04N7/22GK1863012SQ200510103489
公開日2006年11月15日 申請日期2005年9月19日 優(yōu)先權日2005年9月19日
發(fā)明者江濤, 趙峻, 譚配龍, 黃偉 申請人:華為技術有限公司