[发明专利]低成本光导纤维射频信号分配系统

说明书

本发明涉及一种本地无线电网络，它利用光导纤维把信号分配到短距离天线站，并分配来自这些天线站的信号。在一个连接器外套中装有一个半导体激光器，用于照射连接器中光导纤维的角端(angled end)，使反射干扰减至最小。还使用一个连接器式的光电二极管去接收来自光导纤维的信号。

目前，无线蜂窝式电话系统和类似的通信系统增长迅速，预计其用户数会急剧增加。此外，虽然现有的蜂窝式无线电话系统已有一定的容量，足以进行音频通信和有限的数据处理，但人们期望有频带宽得多的系统去处理数量巨大的个人通信和商用通信的信息。这种日益增长的应用需要有新的系统。

通常做法是，把一个系统分成许多更小的叫做微蜂窝的蜂窝式单元，以提高整个系统的容量。到现在为止，已用光导纤维把蜂窝基地台与大的微蜂窝相互连接，但认为把纤维光学用于较小的微蜂窝是成本上不合算的。因此，希望有一种低成本的光导纤维信号分配系统，能够用于这类微蜂窝或其他射频信号的本地分配。

在一个射频信号分配系统中，例如在一个单独的建筑物中或一组建筑物群中，可能拥有散布于该建筑物或建筑群内的大量短距离射频天线。这种微蜂窝或微蜂窝群以外的通信往返于一个基地台，而该基地台连接于该建筑物或建筑群的射频信号分配中心。信号在该中心与散布的射频天线之间发送和接收，以便与该微蜂窝内的电话或数据收发机进行通信。这样一种本地网络也可用作微蜂窝内通信用的无线电PBX(专用小交换机)或LAN(局部地区网络)。

这样一种系统具有若干优点。例如，通过处理一个微蜂窝中的某些通信线路，而不处理蜂窝系统的全部蜂窝的通信线路，能够提高蜂窝的容量。当使用这类本地网络时，能够扩大用于数据发送的频带宽度。因为电话或其他便携式装置只需要进行短距离通信，所以其电力要求可降低，从而可延长其电池寿命。

然而，由于这样一种微蜂窝需要大量的天线站，所以每个站具有低成本是重要的。不仅所用部件要成本低，而且要容易用几个标准化的器件装配成一个系统，才能使装配和安装具有低成本。

有若干理由认为，最好是把低成本的可靠的光导纤维系统用于这种射频信号分配系统。光导纤维和激光器以及随其配套使用的光电探测器，能够以低成本获得很高的数据传送速度。纤维衰减很小，在建筑物内距离情况下可以忽略不计。因此，天线站的射频电平几乎与它们离分配中心的距离无关。纤维轻、柔、且安装劳动量不大。不需要用特殊电屏蔽去防止无线电干扰。这样的系统能够用很高的可靠性和低的电力消耗去操作。然而，尚未得到适宜的低成本光导纤维系统或部件。

因此，本发明提供一种建筑物用的纤维光学射频信号分配系统，举例来说，该系统具有多个分布整座建筑物的天线站，每个天线站都有一个射频天线。一个单独的射频信号分配中心接收和发送系统外信号。一对光导纤维把每个天线站直接连向射频信号分配中心，这些光导纤维都是按星形配置连接的。

典型的射频信号分配系统具有一个射频信号分配中心，用于接收和发送系统外信号，或用于该系统内的信号通信。该中心有多个从电到光的转换器，把所接收的电信号转换成输出光信号。这样一种电光转换器最好包含一个射频调制分配反馈半导体激光器。同样，该中心也有一些从光到电的转换器，把从光导纤维输入的光信号转换成电信号，以便用于向外发送或返回到该系统。普通光电二极管适合用作从光到电的转换器。

该射频信号分配中心使用按星形配置连接的光导纤维，连通多个天线站。每个天线站都有一个射频天线，一个用于检测输出光信号的光电探测器，和一个使光电探测器同用于播出射频信号的天线相连的装置。每个天线站都为输入光信号装有一个激光器；还装有一个使天线同激光器相连接的装置，以便把输入射频信号转换成输入光信号。

电信号可以被重新转换成光信号，用于射频信号分配系统外的发送。同样，外部信号可以先作为光信号被接收，然后被转换成电信号，以便在被重新转换成系统中分配用的光信号之前进行处理。

本发明提供一种低成本的射频信号分配系统，它具有一个从电到光的连接器外套，用于接收一个带有光导纤维角端的连接器，例如标准的角直接接触(APC)连接器。一个射频调制分配反馈半导体激光器装于外套内，该外套带有一个靠近该激光器的透镜，用于把光引向外套中的一个窗口平面上。该激光器和透镜偏离外套的轴，使来自激光器的光相对于外套轴以锐角通过窗口平面。此外，激光器和透镜是分开的，使激光器照射的窗口平面面积大于光导纤维端。一个APC连接器可装于外壳内，使其光导纤维的角端处在为激光所照射的窗口平面内。