一種TD‑LTE微波功率放大器的製作方法

2023-05-20 05:36:06

本發明涉及通信電子技術領域，尤其是一種td-lte微波功率放大器。

背景技術：

功率放大器是將無線信號放大以實現遠距離的可靠傳輸，並保證無線信號的線性度和穩定度的一種通信電子器件，其被廣泛應用於諸如通信基站、寬帶調試發射裝置、雷達、電子對抗等無線通信系統中。隨著移動通訊網絡的建設和發展日趨成熟，無線網絡的深度優化工作逐漸成為各大運營商網絡優化工作的重點，提供更具針對性的網絡深度覆蓋解決方案，也成為各網絡設備供應商開發新產品的最主要方向；而網絡深度優化的複雜性主要在於覆蓋場景的多樣性、安裝條件及覆蓋面積的各異性、設備及安裝維護成本壓力大、客戶投訴無法快速解決等諸多方面，功率放大器在網絡深度優化的過程中起到了至關重要的作用。

現有的功率放大器由於在系統設計方面不甚理想，導致其普遍存在覆蓋場景單一、覆蓋面積小、穩定性及可靠性差、安裝及開通成本高、抗幹擾性差等諸多問題。因此，有必要通過對功率放大器的改進來為網絡深度優化提供必要的服務。

技術實現要素：

針對上述現有技術存在的不足，本發明的目的在於提供一種td-lte微波功率放大器。

為了實現上述目的，本發明採用如下技術方案：

一種td-lte微波功率放大器，它包括用於接收來自施主基站的下行信號的施主天線、用於將施主天線接收到的下行信號通過主控制器輸送至基帶解碼同步模塊進行解碼處理後再返回至主控制器進行信號換算處理並對主控制器輸出的下行信號進行放大處理的下行放大鏈路、用於將下行放大鏈路輸出的下行信號對外輸送並同時接收來自通信終端的上行信號的重發天線以及用於將重發天線接收到的上行信號通過主控制器輸送至基帶解碼同步模塊進行解碼處理後再返回至主控制器進行信號換算處理並對主控制器輸出的上行信號進行放大處理的上行放大鏈路，所述施主天線將上行放大鏈路輸出的上行信號輸送至施主基站。

優選地，所述上行放大鏈路包括通過射頻電纜順序串接的一上行第一功率放大開關模組、一上行射頻信號衰減模組、一上行第二功率放大開關模組和一對數檢波模組，所述對數檢波模組的兩端並聯有一上行射頻肖特基二極體模組，所述上行第一功率放大開關模組的輸入端連接重發天線，所述對數檢波模組的輸出端和上行射頻肖特基二極體模組的輸出端同時通過一上行雙運算放大模組與主控制器相連，且所述上行射頻肖特基二極體模組同時連接施主天線；

所述下行放大鏈路包括通過射頻電纜順序串接的一下行第一功率放大開關模組、一下行射頻信號衰減模組和一下行第二功率放大開關模組，所述下行第一功率放大開關模組的輸入端連接施主天線，所述下行第二功率放大開關模組的輸出端連接重發天線並同時通過順序串接的下行射頻肖特基二極體模組和下行雙運算放大模組與下行射頻信號衰減模組相連。

優選地，它還包括用於將施主天線與上行射頻肖特基二極體模組的輸出端和下行第一功率放大開關模組的輸入端相連並受控於主控制器的第一同步控制開關以及用於將重發天線與上行第一功率放大開關模組的輸入端與下行第二功率放大開關模組的輸出端相連並受控於主控制器的第二同步控制開關。

優選地，所述主控制器包括一可編程邏輯器，所述基帶解碼同步模塊包括一基帶解碼晶片，所述基帶解碼晶片通過一mini-pcie連接器與可編程邏輯器相連。

優選地，所述施主天線為八木天線或壁掛板狀天線，所述重發天線為鞭狀橡皮天線。

優選地，它還包括一由金屬材料製成的密閉外殼以及至少一塊封裝於密閉外殼內以用於將上行放大鏈路、下行放大鏈路、主控制器和基帶解碼同步模塊集成為一體的集成控制板，所述密閉外殼上設置有分別用於供施主天線和重發天線裝配並與集成控制板相連的天線接頭。

優選地，所述集成控制板上還集成有一分別向上行放大鏈路、下行放大鏈路、主控制器和基帶解碼同步模塊供電的電源適配模塊，所述密閉外殼上裝設有一與電源適配模塊電連接的電源接口。

優選地，所述密閉外殼上還設置有若干個與集成控制板相連並受控於主控制器的狀態指示燈。

由於採用了上述方案，本發明可使信號輸出功率(增益)具有足夠的自動可調性，從而能夠有效消除室內(如地下停車場、電梯等室內點式小區域)信號覆蓋盲區，為室內的用戶提供穩定、可靠的無線信號，使用戶在室內也能享受高質量的個人通信服務，達到信號覆蓋場景多樣、信號覆蓋面積大等優點，以為網絡深度優化提供信號處理載體；其系統結構簡單、智能程度高、穩定性強、信號覆蓋範圍廣，具有很強的實用價值和市場推廣價值。

附圖說明

圖1是本發明實施例的系統控制原理框圖；

圖2是本發明實施例的上行放大鏈路的電路結構參考圖；

圖3是本發明實施例的下行放大鏈路的電路結構參考圖；

圖4是本發明實施例的全數位訊號處理裝置的電路結構參考圖；

圖5是本發明實施例的電源適配模塊的電路結構參考圖；

圖6是本發明實施例的平面結構示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明的實施例進行詳細說明，但是本發明可以由權利要求限定和覆蓋的多種不同方式實施。

如圖1至圖6所示，本實施例提供的一種td-lte微波功率放大器，它包括：

施主天線a，其主要用於與施主基站a進行無線通信連接，即：用於接收來自施主基站a的下行信號或者向施主基站a發射經由放大器進行功率增益放大輸出的上行信號；

重發天線b，其主要用於與諸如手機等通信終端b進行無線通信連接，即：用於向信號覆蓋範圍內的通信終端b發射經由放大器進行功率增益放大輸出的下行信號或者接收來自通信終端b的上行信號；

下行放大鏈路c，其主要用於對施主天線a接收到的下行信號進行功率增益放大處理並通過重發天線b向信號覆蓋範圍內的通信終端b進行下行信號的發射；

上行放大鏈路d，其主要用於對重發天線b接收到的上行信號進行功率增益放大處理並通過施主天線a向信號覆蓋範圍內的施主基站a進行上行信號的發射；

以及

主要由基帶解碼同步模塊e和主控制器f構成的全數位訊號處理裝置，其中，主控制器f首先將經由上行放大鏈路d輸入的上行信號或者經由下行放大鏈路c輸入的下行信號輸送至基帶解碼同步模塊e內進行信號解碼處理，然後，主控制器f再對經過解碼處理後的上行信號或下行信號進行自動換算處理後分別返回至上行放大鏈路d或下行放大鏈路c內進行功率增益放大，以最終進行上行信號或下行信號的發射輸出。

本實施例的放大器利用施主天線a、重發天線b、放大鏈路以及全數位訊號處理裝置可組成一信號延伸覆蓋系統，通過對施主天線a接收的且來自施主基站a的下行信號進行信號解碼、信號適應性換算和調製以及放大增益處理後以重發天線b對外發射出去，來實現基站信號的延伸覆蓋分布；並同時通過對重發天線b接收的且來自信號覆蓋範圍內的通信終端b的上行信號進行信號解碼、信號適應性換算和調製以及放大增益處理後以施主天線a對外發射出去，來實現終端信號的延伸覆蓋分布；以此，利用全數位訊號處理裝置所具備的工作參數自動調整的特點以及天線a的類型的劃分，可使信號輸出功率(增益)具有足夠的自動可調性，從而能夠有效消除室內(如地下停車場、電梯等室內點式小區域或由地理環境等因素造成室外點式小區域)信號覆蓋盲區，為室內的用戶提供穩定、可靠的無線信號，使用戶在室內也能享受高質量的個人通信服務，達到信號覆蓋場景多樣、信號覆蓋面積大等優點，以為網絡深度優化提供信號處理載體。

為保證對上行信號以及下行信號的調製及功率放大的處理效果，同時最大限度地簡化整個放大器的系統結構，本實施例的上行放大鏈路d包括通過射頻電纜順序串接的一上行第一功率放大開關模組d1、一上行射頻信號衰減模組d2、一上行第二功率放大開關模組d3和一對數檢波模組d4，在對數檢波模組d4的兩端並聯有一上行射頻肖特基二極體模組d5，上行第一功率放大開關模組d1的輸入端連接重發天線b，對數檢波模組d4的輸出端和上行射頻肖特基二極體模組d5的輸出端同時通過一上行雙運算放大模組d6與主控制器f相連，且上行射頻肖特基二極體模組d5同時連接施主天線a；而下行放大鏈路c則包括通過射頻電纜順序串接的一下行第一功率放大開關模組c1、一下行射頻信號衰減模組c2和一下行第二功率放大開關模組c3，下行第一功率放大開關模組c1的輸入端連接施主天線a，下行第二功率放大開關模組c3的輸出端連接重發天線b並同時通過順序串接的下行射頻肖特基二極體模組c4和下行雙運算放大模組c5與下行射頻信號衰減模組c2相連。

在實際應用過程中，上行放大鏈路d的具體電路結構可參考圖2和圖4進行設置，即：

上行第一功率放大開關模組d1主要由諸如ag50型的有源偏置放大器u7、諸如sf9083型的功率開關器f3以及相配合的諸如電阻、電容等電子元器件構成；

上行射頻信號衰減模組d2主要由諸如hsmp-3816型的射頻信號衰減器d2以及配合外圍的電阻、電容等電子元器件構成；

上行第二功率放大開關模組d3主要由順序串接的諸如ag50型的有源偏置放大器u2、諸如sf9083型的功率開關器f5、諸如ag41型的有源偏置放大器u4、諸如sf9083型的功率開關器f1、諸如ag41型的有源偏置放大器u1以及配合外圍的電阻、電容、電感等電源元器件構成；

對數檢波模組d4主要由順序串接的諸如sf9704型功率開關器f2和f4、諸如hmc713ms8e型的對數檢波器u6以及配合外圍的電容、電阻等電子元器件構成；

上行射頻肖特基二極體模組d5主要由順序串接的諸如hmc789型的有源偏置放大器u3、諸如hsms-2850型的肖特基二極體d3以及配合外圍的電阻、電容等電子元器件構成；

上行雙運算放大模組d6主要由一lm393d型雙運算放大器u9並配合外圍的電阻、電容等電子元器件構成。

下行放大鏈路c的具體電路結構可參考圖3進行設置，即：

下行第一功率放大開關模組c1主要由諸如ag50型的有源偏置放大器u16、諸如sf9083型的功率開關器f8以及相配合的諸如電阻、電容等電子元器件構成；；

下行射頻信號衰減模組c2主要由諸如hsmp-3816型的射頻信號衰減器d9以及配合外圍的電阻、電容等電子元器件構成；

下行第二功率放大開關模組c3主要由順序串接的諸如ag41型的有源偏置放大器u20、諸如sf9083型的功率開關器f7、諸如ag41型的有源偏置放大器u19、諸如sf9083型的功率開關器f6、諸如ag41型的有源偏置放大器u18以及配合外圍的電阻、電容、電感等電源元器件構成；

下行射頻肖特基二極體模組c4主要由順序串接的諸如hmc789型的有源偏置放大器u17、諸如hsms-2850型的肖特基二極體d8以及配合外圍的電阻、電容等電子元器件構成；

下行雙運算放大模組c5主要由一lm358型雙運算放大器u15並配合外圍的電阻、電容等電子元器件構成。

為保證對上行信號和下行信號的傳輸路徑進行開關控制，本實施例的放大器還包括用於將施主天線a與上行射頻肖特基二極體模組d5的輸出端和下行第一功率放大開關模組c1的輸入端相連並受控於主控制器f的第一同步控制開關g以及用於將重發天線b與上行第一功率放大開關模組d1的輸入端與下行第二功率放大開關模組c3的輸出端相連並受控於主控制器f的第二同步控制開關h；其中，同步控制開關的具體電路結構可參考圖4進行設置，即：主要由一諸如k112型晶體時鐘振蕩器u12或u11並配合外圍的電阻、電容等電子元器件構成。

為最大限度地保證整個放大器的對信號處理穩定性並提高放大器的智能效果，本實施例的主控制器f包括一諸如epm570t100c5型的可編程邏輯器u13，而基帶解碼同步模塊e則包括一基帶解碼晶片(其可根據具體情況採用市面上主流的基帶解碼晶片)，基帶解碼晶片通過一mini-pcie連接器u8與可編程邏輯器u13相連。

為避免放大器對施主基站a產生負面影響，本實施例的施主天線a和重發天線b儘量使用窄波束、高增益的天線；其中，施主天線a優選為八木天線或壁掛板狀天線，而重發天線b則優選為鞭狀橡皮天線。由此，不但可以提高施主信號的選擇性，避免介入過多的基站信號，也能避免上行鏈路所產生的噪音對基站信號的幹擾。

為能夠保證放大器能夠長期穩定的工作，並且便於現場安裝，降低安裝及開通維護的成本，如圖6所示，本實施例的放大器還包括一由諸如鋁等金屬材料製成的密閉外殼1以及至少一塊封裝於密閉外殼1內以用於將上行放大鏈路d、下行放大鏈路c、主控制器f和基帶解碼同步模塊e集成為一體的集成控制板(圖中未示出)，在密閉外殼1上設置有分別用於供施主天線a和重發天線b裝配並與集成控制板相連的天線接頭2。由此，利用金屬外殼不但可以實現對放大器內部線路板或者電子元器件的密封保護，而且使放大器具有良好的散熱性能；另外，利用密閉外殼1也可為放大器的硬性及便利安裝提供條件。

為便於放大器與市電進行連接以進行正常的信號傳輸工作，在集成控制板上還集成有一分別向上行放大鏈路d、下行放大鏈路c、主控制器f和基帶解碼同步模塊c供電的電源適配模塊k(其具體電路結構可參考圖5進行設置)，同時在密閉外殼1上裝設有一與電源適配模塊k電連接的電源接口3(如dc接口)。

另外，為能夠直觀地觀察到放大器的工作狀態或異常狀態，在密閉外殼1上還設置有若干個與集成控制板相連並受控於主控制器f的狀態指示燈4(其可具體數量及功能可依據電源指示、工作狀態指示以及故障報警指示等進行分配)。

以上所述僅為本發明的優選實施例，並非因此限制本發明的專利範圍，凡是利用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護範圍內。