一種有源天線及校準有源天線的方法
2023-05-19 14:30:21 1
專利名稱：一種有源天線及校準有源天線的方法
技術領域：
本發明涉及無線通信技術領域，特別涉及一種有源天線及校準有源天線的方法。
背景技術：
TD-SCDMA(Time Division Synchronized Code Division Multiple Access ；時分同步碼分多址)產業化的後期，在解決傳統射頻拉遠基站弊端的基礎上，光纖拉遠基站得到發展和應用，每架設一個光纖基站，較之饋線基站將能夠節省1/3至2/3的建站時間。目前，3G網絡大量使用分布式基站架構，RRU(射頻拉遠模塊)和BBU(基帶處理單元)之間需要用光纖連接。一個BBU可以支持多個RRU。所謂BBU+RRU，即是由BBU+RRU組成的分布式基站解決方案，它可以有效解決密集市區無法找到可利用的站址資源等問題。 通過將功放和低噪聲放大器、射頻收發信機甚至中頻單元作為遠端模塊拉遠至遠離基站的覆蓋區是移動通信網絡建設的實際需要。射頻拉遠和中頻拉遠技術實現的拉遠距離分別為 100米和300米左右，而基帶拉遠即光纖拉遠傳輸距離可達幾十公裡，能夠實現遠距拉遠。 這些技術可以帶來網絡建設成本低、組網靈活的好處。現有第三代移動通信基站系統採用的光纖拉遠RRU的方案，較更早的射頻拉遠方案已經有了很大的提高，是目前第三代移動通信網絡中比較流行的設計。BBU+RRU組成的分布式基站方案中RRU和天線陣列之間的距離比較長，需要通過射頻線纜接收來自天線陣列的數據或向天線陣列發送數據。由於距離較長，使得傳輸時的幹擾比較大，降低了傳輸的穩定性。綜上所述，目前分布式基站方案中RRU和天線陣列之間的距離比較長，從而產生的幹擾比較大，傳輸的穩定性比較低。
發明內容
本發明實施例提供一種有源天線及校準有源天線的方法，用以解決現有技術中 RRU和天線陣列之間的距離比較長，從而產生的幹擾比較大，傳輸的穩定性比較低的問題。本發明實施例提供的一種有源天線，該有源天線包括接口主板、射頻從板、濾波器和天線陣列接口主板，用於將收到的光載射頻發送信號轉換成電平射頻發送信號後輸出給所述射頻從板，將收到的來自所述射頻從板的電平射頻接收信號轉換成光載射頻接收信號後經光纖輸出；射頻從板，用於將收到的電平射頻發送信號的功率電平進行放大，並將電平放大後的電平射頻發送信號進行功率放大處理後輸出給所述濾波器，將收到的來自所述濾波器的電平射頻接收信號進行低噪聲放大處理，並將進行低噪聲放大處理後的電平射頻接收信號的功率電平進行放大後輸出；濾波器，用於將收到的電平射頻發送信號進行濾波後經天線陣列發送，以及將收到的來自天線陣列的電平射頻接收信號經濾波後輸出；
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天線陣列，用於發送電平射頻發送信號，以及接收電平射頻接收信號。本發明實施例提供的一種校準本發明實施例的有源天線的方法，該方法包括從兩個射頻校準通道中確定主射頻校準通道和從射頻校準通道；通過所述主射頻校準通道對所述有源天線中的天線進行校準。由於將接口主板、射頻從板和天線陣列集成在一體，從而減小了數據傳輸的距離， 減小了幹擾，提高了抗幹擾能力和傳輸的穩定。
圖1為本發明實施例有源天線的結構示意圖；圖2為本發明實施例模擬ROF有源天線的方案示意圖；圖3為本發明實施例數字ROF有源天線的方案示意圖；圖4為本發明實施例支持ROF有源天線的結構示意圖；圖5為本發明實施例TDD制式射頻從板和濾波器電路框圖；圖6為本發明實施例FDD制式射頻從板和濾波器電路框圖；圖7為本發明實施例天線校準方法流程圖；圖8為本發明實施例天線校準示意圖。
具體實施例方式本發明實施例將接口主板、射頻從板和天線陣列集成在一體，取消了 RUU，使得 BBU直接和有源天線連接，減小了數據傳輸的距離，從而減小了幹擾，提高了抗幹擾能力和傳輸的穩定。下面結合說明書附圖對本發明實施例作進一步詳細描述。如圖1所示，本發明實施例的有源天線包括接口主板10、射頻從板20、濾波器30 和天線陣列40。接口主板10，用於將經光纖收到的光載射頻發送信號轉換成電平射頻發送信號後輸出給射頻從板20，將收到的來自射頻從板20的電平射頻接收信號轉換成光載射頻接收信號後經光纖輸出。射頻從板20，用於將收到的來自接口主板10的電平射頻發送信號的功率電平進行放大，並將電平放大後的電平射頻發送信號進行功率放大處理後輸出給濾波器30，將收到的來自濾波器30的電平射頻接收信號進行低噪聲放大處理，並將進行低噪聲放大處理後的電平射頻接收信號的功率電平進行放大後輸出給接口主板10。濾波器30，用於將收到的來自射頻從板20的電平射頻發送信號進行濾波後經天線陣列40發送，以及將收到的來自天線陣列40的電平射頻接收信號經濾波後輸出給射頻從板20。本發明實施例的濾波器30完成降低發射雜散和抑制阻塞的作用，可以安裝於天線陣背面，可以根據不同的場景需要更換。在寬帶天線覆蓋的頻率資源下，濾波器30可以根據不同系統的頻率配置成相同的結構和接口，從而方便更換。天線陣列40，用於發送電平射頻發送信號，以及接收電平射頻接收信號。其中，本發明實施例的有源天線還可以進一步包括電源模塊50。
電源模塊50，用於為接口主板10和射頻從板20提供電源。本發明實施例的電源模塊50可以根據不同場景需要提供支持AC，DC輸入，以及提供不同電源功率的容量。電源模塊50可以安裝於天線陣背面，並且可以根據不同的場景需要更換。接口主板10還可以通過數字控制信號控制射頻從板的電源開啟或關閉。具體的，接口主板10向射頻從板20發送數字控制信號，控制射頻從板20中的電源開關開啟或關閉。較佳的，接口主板10根據預設的時間調整量確定發送用於開啟或關閉電源的數字控制信號的時間，這樣可以在非工作狀態時關閉電源，從而達到降低功耗的目的。為了適應不同系統的不同頻率覆蓋，本發明實施例接口主板10的射頻帶寬可以採用寬頻調製雷射器組件和寬頻光電接收器組件，至少覆蓋1. 8 2. 6G的頻率。各3G頻率都覆蓋在內，可以有效利用同一塊接口主板10覆蓋多頻段，結構上採用兼容多種系統， 可以根據不同的網絡需求更換主板，使有源天線的可拓展性更強。比如根據系統需要本發明實施例的有源天線可以支持數字ROF(Radioover fiber，光載射頻)或模擬R0F。相應的，為了使有源天線可以支持數字ROF或模擬R0F，就需要更換接口主板10和射頻從板20。如圖2所示，本發明實施例模擬ROF有源天線的方案示意圖中，接口主板10是模擬接口主板，模擬接口主板包括電路板以及插在電路板上的第一數字控制模塊100和ROF 光電轉換模塊110。第一數字控制模塊100，用於根據數字控制信號控制射頻從板的電源開啟或關閉。ROF光電轉換模塊110，用於將收到的光載射頻發送信號轉換成電平射頻發送信號後輸出給射頻從板20，將收到的來自射頻從板20的電平射頻接收信號轉換成光載射頻接收信號後經光纖輸出。由於目前由於BBU和RRU之間的頂接口受光口模塊數據率的限制，需要用多個光口級聯才能滿足數據業務的需求，從而增加了使用成本和工程複雜度。本發明實施例的模擬ROF有源天線，由於模擬ROF有源天線可以承載更多的帶寬，所以不需要多個光口級聯就能滿足數據業務的需求，從而較少成本和工程複雜度。如圖3所示，本發明實施例數字ROF有源天線的方案示意圖中，接口主板10是數字接口主板，模擬接口主板包括電路板以及插在電路板上的第二數字控制模塊150、光纖接口模塊160和數字中頻模塊170。第二數字控制模塊150，用於根據數字控制信號控制射頻從板的電源開啟或關閉。光纖接口模塊160，用於通過光纖鏈路發送光載射頻接收信號，以及通過光纖鏈路接收光載射頻發送信號。數字中頻模塊170，用於將光纖接口模塊160收到的光載射頻發送信號轉換成電平射頻發送信號後輸出給射頻從板20，將收到的來自射頻從板20的電平射頻接收信號轉換成光載射頻接收信號後輸出給光纖接口模塊160。從圖2和圖3中可以看出具體支持數字ROF和支持模擬ROF的射頻從板的模塊結構沒有任何不同，都包括電路板以及插在電路板上的寬帶射頻收發信機模塊200、功放模塊210和低噪放模塊220。
其中，寬帶射頻收發信機模塊200，用於對收到的來自接口主板10的電平射頻發送信號的功率電平進行放大後輸出給功放模塊210，將收到的來自低噪放模塊220的的電平射頻接收信號的功率電平進行放大後輸出給接口主板10。功放模塊210，用於將收到的來自寬帶射頻收發信機模塊200的電平射頻發送信號進行功率放大處理後輸出給濾波器30。低噪放模塊220，用於將收到的來自濾波器30的電平射頻接收信號進行低噪聲放大處理後輸出給寬帶射頻收發信機模塊200。由於本發明實施例有源天線可以是模擬ROF有源天線或數字ROF有源天線，具體採用哪種有源天線可以根據需要確定。從圖2和圖3可以看出通過更換接口主板和射頻從板，就可以將有源天線變成模擬ROF有源天線或數字ROF有源天線。一種較佳的方式是將接口主板和射頻從板做成一體，這樣便於更換。具體如圖4所示，本發明實施例支持ROF有源天線結構圖中，接口主板位於射頻從板中間位置，在上部和下部分別有天線接口，這樣只需要將天線插入天線接口就可以將接口主板和射頻從板置於有源天線中，更換也很方便。在具體實施過程中，本發明實施例的射頻從板可以是TDD(Time divisionduplex, 時分雙工)制式的射頻從板或FDD (Frequency Division Duplex，頻分雙工)制式的射頻從板，具體的電路框圖參見圖5和圖6。如圖5所示，本發明實施例TDD制式射頻從板和濾波器電路框圖中，針對通道(即天線)的數量，確定寬帶射頻收發信機模塊200、功放模塊210、低噪放模塊220和濾波器30 中需要的元器件數量。假設天線陣列40中有4根天線，即四通道。寬帶射頻收發信機模塊200、功放模塊 210、低噪放模塊220和濾波器30中都需要包括每個通道對應的元器件。具體的，針對每個通道，寬帶射頻收發信機模塊200中包括發射驅動放大器、接收驅動放大器和混頻器；功放模塊210中包括功率放大器和環行器；低噪放模塊220中包括低噪放大器和開關；濾波器30中包括濾波模塊。其中，發射驅動放大器用於對發射的射頻信號進行功率電平放大；接收驅動放大器用於對接收的射頻信號進行放大；混頻器用於對信號進行下變頻處理，將高頻信號變頻到中頻，使得信號可以進行數字中頻處理；功率放大器用於對射頻信號進行再次放大；環行器；保護低噪聲放大器，使大信號通過環行器直接發向天線，而從天線接收到的信號經環行器直接進入開關和低噪放；低噪放大器，用於將電平射頻發送信號和電平射頻接收信號進行低噪聲放大處理；接口主板通過數字控制信號控制開關開啟或關閉，從而控制射頻從板20的電源。如圖6所示，本發明實施例FDD制式射頻從板電路和濾波器框圖中，針對通道(即天線)的數量，確定寬帶射頻收發信機模塊200、功放模塊210、低噪放模塊220和濾波器30 中需要的元器件數量。假設天線陣列40中有4根天線，即四通道。寬帶射頻收發信機模塊200、功放模塊210、低噪放模塊220和濾波器30中都需要包括每個通道對應的元器件。具體的，針對每個通道，寬帶射頻收發信機模塊200中包括功率電平放大器和驅動放大器；功放模塊210中包括功率放大器；低噪放模塊220中包括低噪放大器和混頻器； 濾波器30中包括雙工器。其中，圖6中的功率電平放大器、驅動放大器、混頻器、功率放大器和低噪放大器和圖5中的功率電平放大器、驅動放大器、混頻器、功率放大器和低噪放大器的功能相同， 圖6中的雙工器與圖5中的濾波器模塊的功能相同，在此不再贅述。其中，本發明實施例的射頻從板可以是四通道時分雙工TDD制式射頻從板、八通道TDD制式射頻從板、四通道頻分雙工FDD制式射頻從板和八通道FDD制式射頻從板中的一種。圖5和6給出的是四通道射頻從板，如果是八通道射頻從板圖5和圖6中的8個通道增加一倍針對圖1中的有源天線，本發明實施例還有一種全新的天線校準方法。如圖7所示，本發明實施例天線校準的方法包括下列步驟步驟701、從兩個射頻校準通道中確定主射頻校準通道和從射頻校準通道。步驟702、通過主射頻校準通道對有源天線中的天線進行校準。具體的，由正常通道發射信號，校準通道接收，根據接收到的信號判斷正常通道是否正常，在判斷結果為不正常時，改變正常通道內部發射鏈路的增益設置；由正常通道接收，校準通道發射信號，根據接收到的信號判斷正常通道是否正常，在判斷結果為不正常時，改變正常通道內部接收鏈路的增益設置。在實施中，在主射頻校準通道損壞後，通過從射頻校準通道對有源天線中的天線進行校準。由於本發明實施例的有源天線結構發生了變化，從而有兩個射頻校準通道可以使用。與目前天線校準的方案相比，本發明實施例的天線校準方案有兩個射頻校準通道，在一個射頻校準通道損壞，導致系統故障後可以用另一個射頻通道進行天線校準，使得系統可以及時從故障中恢復過來，並且不需要人工上站就可以解決問題，節省了資源和時間，節約了大量的人力和物力。如圖8所示，本發明實施例天線校準示意圖中，ACAL(A射頻校準通道)和BCAL(B 射頻校準通道)分別是兩個射頻校準通道，每個射頻校準通道都和射頻從板的接口相連接。較佳的，將射頻從板和濾波器模塊做成相同的模塊(參見圖4)，這樣可以避免因背景技術中只有一個校準通道導致射頻從板和濾波器模塊要做成不同的模塊。從上述實施例中可以看出本發明實施例的有源天線包括接口主板、射頻從板、 濾波器和天線陣列接口主板，用於將收到的光載射頻發送信號轉換成電平射頻發送信號後輸出給射頻從板，將收到的來自射頻從板的電平射頻接收信號轉換成光載射頻接收信號後經光纖輸出；射頻從板，用於將收到的電平射頻發送信號的功率電平進行放大，並將電平放大後的電平射頻發送信號進行功率放大處理後輸出給濾波器，將收到的來自濾波器的電平射頻接收信號進行低噪聲放大處理，並將進行低噪聲放大處理後的電平射頻接收信號的功率電平進行放大後輸出；濾波器，用於將收到的電平射頻發送信號進行濾波後經天線陣列發送，以及將收到的來自天線陣列的電平射頻接收信號經濾波後輸出；天線陣列，用於發送電平射頻發送信號，以及接收電平射頻接收信號。由於將接口主板、射頻從板和天線陣列集成在一體，從而減小了數據傳輸的距離， 減小了幹擾，提高了抗幹擾能力和傳輸的穩定。顯然，本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和範圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬於本發明權利要求及其等同技術的範圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。
權利要求
1.一種有源天線，其特徵在於，該有源天線包括接口主板、射頻從板、濾波器和天線陣列接口主板，用於將收到的光載射頻發送信號轉換成電平射頻發送信號後輸出給所述射頻從板，將收到的來自所述射頻從板的電平射頻接收信號轉換成光載射頻接收信號後經光纖輸出；射頻從板，用於將收到的電平射頻發送信號的功率電平進行放大，並將電平放大後的電平射頻發送信號進行功率放大處理後輸出給所述濾波器，將收到的來自所述濾波器的電平射頻接收信號進行低噪聲放大處理，並將進行低噪聲放大處理後的電平射頻接收信號的功率電平進行放大後輸出；濾波器，用於將收到的電平射頻發送信號進行濾波後經天線陣列發送，以及將收到的來自天線陣列的電平射頻接收信號經濾波後輸出；天線陣列，用於發送電平射頻發送信號，以及接收電平射頻接收信號。
2.如權利要求1所述的有源天線，其特徵在於，所述射頻從板包括電路板以及插在所述電路板上的寬帶射頻收發信機模塊、功放模塊和低噪放模塊；所述寬帶射頻收發信機模塊，用於對收到的電平射頻發送信號和進行低噪聲放大處理後的電平射頻接收信號的功率電平進行放大；所述功放模塊，用於將收到的所述電平射頻發送信號進行功率放大處理後輸出給所述濾波器；所述低噪放模塊，用於將收到的來自所述濾波器的電平射頻接收信號進行低噪聲放大處理後輸出。
3.如權利要求1所述的有源天線，其特徵在於，所述接口主板還用於通過數字控制信號控制所述射頻從板的電源開啟或關閉。
4.如權利要求3所述的有源天線，其特徵在於，所述接口主板是模擬接口主板，所述模擬接口主板包括電路板以及插在所述電路板上的第一數字控制模塊和ROF光電轉換模塊；所述第一數字控制模塊，用於根據數字控制信號控制所述射頻從板的電源開啟或關閉；所述ROF光電轉換模塊，用於將收到的光載射頻發送信號轉換成電平射頻發送信號後輸出給所述射頻從板，將收到的來自所述射頻從板的電平射頻接收信號轉換成光載射頻接收信號後經光纖輸出。
5.如權利要求3所述的有源天線，其特徵在於，所述接口主板是數字接口主板，所述模擬接口主板包括電路板以及插在所述電路板上的第二數字控制模塊、光纖接口模塊和數字中頻模塊；所述第二數字控制模塊，用於根據數字控制信號控制所述射頻從板的電源開啟或關閉；所述光纖接口模塊，用於通過光纖鏈路發送光載射頻接收信號，以及通過光纖鏈路接收光載射頻發送信號；所述數字中頻模塊，用於將所述光纖接口模塊收到的光載射頻發送信號轉換成電平射頻發送信號後輸出給所述射頻從板，將收到的來自所述射頻從板的電平射頻接收信號轉換成光載射頻接收信號後輸出給所述光纖接口模塊。
6.如權利要求3所述的有源天線，其特徵在於，所述接口主板具體用於根據預設的時間調整量確定發送用於開啟或關閉電源的數字控制信號的時間。
7.如權利要求1所述的有源天線，其特徵在於，所述有源天線還包括 電源模塊，用於為所述接口主板和所述射頻從板提供電源。
8.如權利要求1所述的有源天線，其特徵在於，所述射頻從板是四通道時分雙工TDD制式射頻從板、八通道TDD制式射頻從板、四通道頻分雙工FDD制式射頻從板和八通道FDD制式射頻從板中的一種。
9.一種校準權利要求1的有源天線的方法，其特徵在於，該方法包括 從兩個射頻校準通道中確定主射頻校準通道和從射頻校準通道； 通過所述主射頻校準通道對所述有源天線中的天線進行校準。
10.如權利要求9所述的方法，其特徵在於，該方法還包括在所述主射頻校準通道損壞後，通過所述從射頻校準通道對所述有源天線中的天線進行校準。
全文摘要
本發明實施例涉及無線通信技術領域，特別涉及一種有源天線及校準有源天線的方法，用以解決現有技術中RRU和天線陣列之間的距離比較長，從而產生的幹擾比較大，傳輸的穩定性比較低的問題。本發明實施例的有源天線包括接口主板將光載射頻發送信號轉換成電平射頻發送信號，將電平射頻接收信號轉換成光載射頻接收信號後輸出；射頻從板將電平射頻發送信號進行功率放大處理，將電平射頻接收信號進行低噪聲放大處理；濾波器將電平射頻發送信號和電平射頻接收信號進行濾波；天線陣列發送電平射頻發送信號以及接收電平射頻接收信號。由於將接口主板、射頻從板和天線陣列集成在一體，從而減小了數據傳輸的距離和幹擾，提高了抗幹擾能力和傳輸的穩定。
文檔編號H01Q21/00GK102377027SQ20101026590
公開日2012年3月14日 申請日期2010年8月27日 優先權日2010年8月27日
發明者伍堅, 倪慧娟, 吳躍峰, 孫長果, 李傳軍, 段滔, 王傑麗 申請人:大唐移動通信設備有限公司