一種應用mimo技術的射頻通信裝置的製作方法

2023-05-03 00:24:11 2

專利名稱：一種應用mimo技術的射頻通信裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及射頻通信技術，具體提出一種應用MIMO技術的射頻通信裝置。
背景技術：
MIMO (Multiple-Input Multiple-Output)表示多輸入多輸出。MIMO 技術已經成 為移動通信領域的關鍵技術之一，通過近幾年的持續發展，MIMO技術將越來越多地應用於 各種移動通信系統。現有應用MIMO技術的射頻通信裝置大多是分離獨立式設計，擁有兩條或兩條以 上的通信鏈路、以及針對各條通信鏈路的獨立的監控單元和對外接口等等。每條通信鏈路 中，上行鏈路包含上行射頻輸入端、低噪放模塊和上行射頻輸出端；下行鏈路包含下行射頻 輸入端、預推動級單元、推動級單元、末級單元和下行射頻輸出端。多條鏈路、多個監控單元 分別在多個電路板上。這樣設計使得裝置體積大、質量重、成本高。在競爭日益激烈的今天， 這種設計已經不再滿足低成本和高度集成化的要求。

發明內容
本發明的目的在於，提出一種應用MIMO技術的射頻通信裝置，提高部件集成化程度。本發明提出的應用MIMO技術的射頻通信裝置，包括至少兩條通信鏈路；每條通信 鏈路包括依次連接的下行鏈路、環形器和上行鏈路；其中，所述環形器包含環形排列的第一
埠、第二埠禾口第三埠。每條通信鏈路中，所述下行鏈路以所述第一埠作為下行射頻輸出端，同時所述 上行鏈路也以該第一埠作為上行射頻輸入端。下行鏈路通過所述第三埠與所述環形器連接，所述環形器將下行鏈路傳輸至所 述第三埠的下行信號沿指定方向單向傳輸至所述第一埠進行射頻信號發射處理。上行鏈路通過所述第二埠與所述環形器連接，所述環形器將所述第一埠中經 過射頻信號接收處理後的上行信號沿所述指定方向單向傳輸至所述第二埠。其中，所述指定方向為順時針方向或逆時針方向。在本發明中，環形器裡包括環形排列的 第一埠、第二埠和第三埠。本發明使 用第一埠同時作為下行鏈路的下行射頻輸出端和上行鏈路的上行射頻輸入端，然後在進 行信號傳遞時，以順時針為指定方向為例，環形器將下行鏈路傳輸至第三埠的下行信號 沿順時針單向傳輸至第一埠進行射頻信號發射處理，即可以在作為下行射頻輸出端的第 一埠接天線將信號發射出去；而同時環形器能夠以作為上行射頻輸入端的第一埠接收 上行信號，然後將該上行信號沿順時針方向單向傳輸至第二埠進而傳輸進入上行鏈路。 由上可知，射頻信號在環形器內單向不可逆的傳輸使得下行信號和上行信號之間不會互相 幹擾，上行鏈路和下行鏈路的切換可以成功實現。所以，本發明中通信鏈路能夠達到集成一 體化，從而減少了所需模塊的數量並直接提高部件集成化程度，同時也使該產品體積更小製造成本更低。


圖1為應用MIM0技術的射頻通信裝置信號走向示意圖；圖2為應用MIM0技術的射頻通信裝置內部組成細節示意圖；圖3為環形器的工作原理示意圖。
具體實施例方式實施例1 本實施例主要描述一種應用MIM0技術的射頻通信裝置。如圖1所示，該射頻通信裝置包括兩條通信鏈路。通信鏈路可以按照設計需求進 行增減，本實施例以左右放置的兩條通信鏈路來進行描述。每條通信鏈路包括依次連接的 下行鏈路、環形器和上行鏈路；其中，環形器包含環形排列的第一埠、第二埠和第三端 口，在圖1中分別以阿拉伯數字1、2、3表示第一埠、第二埠和第三埠。第一、第二、第 三僅僅是為了描述的方便，所以用這樣的方式對環形器的三個埠進行命名，並不構成對 該環形器的限制。每條通信鏈路中，下行鏈路以第一埠作為下行射頻輸出端，同時上行鏈路也以 該第一埠作為上行射頻輸入端。即在圖1中1埠同時作為下行射頻輸出端和上行射頻 輸入端。下行鏈路通過第三埠，即3埠與環形器連接。環形器將下行鏈路傳輸至3端 口的下行信號沿指定方向單向傳輸至1埠進行射頻信號發射處理。上行鏈路通過第二端 口，即2埠與環形器連接。環形器將在1埠經過射頻信號接收處理後的上行信號沿指 定方向單向傳輸至2埠。此處，指定方向可以為順時針方向或逆時針方向。本實施例包括左右放置的兩條 通信鏈路。對左邊的通信鏈路來說，下行信號的傳遞過程即為環形器將下行鏈路傳輸至3 埠的下行信號沿逆時針方向單向傳輸至1埠，1埠作為下行射頻輸出端可以外接天 線，在對下行信號進行射頻信號發射處理後，將該信號發射出去。上行信號的傳遞過程為 環形器將1埠中經過射頻信號接收處理後的上行信號同樣沿逆時針方向單向傳輸至2端 口，使得上行信號可以傳輸至上行鏈路，以便進行下一步處理。對右邊的通信鏈路來說，下行信號的傳遞過程即為環形器將下行鏈路傳輸至3 埠的下行信號沿順時針方向單向傳輸至1埠，1埠作為下行射頻輸出端可以外接天 線，在對下行信號進行射頻信號發射處理後，將該信號發射出去。上行信號的傳遞過程為 環形器將1埠中經過射頻信號接收處理後的上行信號同樣沿順時針方向單向傳輸至2端 口，使得上行信號可以傳輸至上行鏈路，以便進行下一步處理。在本射頻通信裝置中，以順時針為指定方向為例，環形器的工作原理為將在第一 埠接收的輸入信號按順時針方向傳輸至第二埠，將在第二埠接收的輸入信號按順時 針方向傳輸至第三埠，將在第三埠接收的輸入信號按順時針方向傳輸至第一埠。由 於這種傳輸是單向，不可逆的傳輸，使得上行鏈路和下行鏈路的切換得以實現。由於環形器 將第三埠接收的下行信號傳輸至第一埠，第一埠接天線將射頻信號發射出去，第二埠相對第三埠是隔離的，下行信號不會干擾到上行信號。同理，環形器將第一埠接收 的上行信號傳輸至第二埠時，第二埠相對於第三埠是隔離的，上行信號同樣不會幹 擾到下行信號。通過這樣實現上行鏈路和下行鏈路的切換，達到最佳的效果。所以，本發明使得多條通信鏈路可以製造在一塊電路板上，射頻通信裝置體積減 小並且成本降低，滿足低成本和高度集成化的要求。實施例2 本實施例提出一種應用MIM0技術的射頻通信裝置，如圖2所示。包括一個用於監 控各條通信鏈路及各模塊狀態的監控模塊、一個用於進行對外通信並連接外部電源的接口 模塊、以及兩條通信鏈路。其中，接口模塊包括對外通信接口及電源接口 ；每條通信鏈路包 括下行鏈路、環形器和上行鏈路，下行鏈路包括下行射頻輸入端、預推動級單元、推動級單 元、末級單元和下行射頻輸出端，上行鏈路包括上行射頻輸入端、低噪放模塊和上行射頻輸 出端。預推動級單元、推動級單元和末級單元的實現方式與現有技術相同，可以使用功放管 來實現。環形器包括環形排列的第一埠、第二埠和第三埠。在圖2中分別以阿拉伯 數字1、2、3表示第一埠、第二埠和第三埠。第一、第二、第三僅僅是為了描述的方便， 所以用這樣的方式對環形器的三個埠進行命名，並不構成對該環形器的限制。每條通信鏈路中，下行鏈路以環形器上的1埠作為下行射頻輸出端，同時上行 鏈路也以該1埠作為上行射頻輸入端。下面以圖2中右側的通信鏈路為例，來描述射頻通信裝置中的信號走向。下行信號的傳遞過程為下行鏈路通過3埠與環形器連接。下行信號從下行射 頻輸入端輸入，依次經過預推動級單元、推動級單元和末級單元，然後傳輸至3埠。環形 器將下行鏈路傳輸至3埠的下行信號沿順時針方向單向傳輸至1埠，1埠作為下行射 頻輸出端可以外接天線，在對下行信號進行射頻信號發射處理後，將該信號發射出去。上行信號的傳遞過程為環形器將1埠中經過射頻信號接收處理後的上行信號 同樣沿順時針方向單向傳輸至2埠，使得上行信號可以傳輸至上行鏈路，然後上行信號 進入上行鏈路，經過低噪放模塊，從上行射頻輸出端輸出。如圖3所示，圖3為環形器的工作原理示意圖。將在1埠接收的輸入信號按順 時針方向傳輸至2埠，將在2埠接收的輸入信號按順時針方向傳輸至3埠，將在3端 口接收的輸入信號按順時針方向傳輸至1埠。由於這種傳輸是單向，不可逆的傳輸，使得 上行鏈路和下行鏈路的切換得以實現。本實施例的射頻通信裝置中，使用一個監控模塊來對兩條通信鏈路進行狀態監 控，在鏈路中出現異常狀況時，能夠使監控人員從該監控模塊獲得相應信息，以便進行進一 步的處理。同時，射頻通信裝置僅使用一個接口模塊，各級鏈路都通過對外通信接口進行外 部通信；該射頻通信裝置通過電源接口來與外部電源連接。通過環形器本發明實現了通信鏈路集成一體化的設計，能夠有效地減小鏈路面 積，減小射頻通信裝置的體積和重量，使產品更加小型，部件集成度更高。作為上述實施例的進一步改進，本實施例的產品還包括用於監控下行鏈路溫度並 將獲得的溫度數據返回至監控模塊的溫度監控單元。為了防止可能出現左右兩個通信鏈路 只有一條鏈路工作的應用模式下溫度檢測不真實的現象，區別於其他普通的射頻通信裝置 的設計，在該射頻通信裝置內部設置兩個溫度監控單元。由於下行鏈路的末級單元是功放管，在該末級功放管的附近放置一個溫度監控單元，能夠實時監測溫度。功放管的工作點按 照就近原則，即距離最近的監控目標的溫度來補償。所以，當溫度監控單元與末級單元的距 離在4cm以下時，溫度監控單元能夠獲得較為理想的溫度監控數據，然後將這些溫度監控 數據返回監控模塊，由監控模塊進行處理。這樣可以很好地解決由於補償溫度不真實而造 成模塊性能急劇惡化的問題，提高整體性能指標。作為對上述實施例的進一步改進，射頻通信裝置中，各條通信鏈路的環形器間距 控制在一定範圍內，不宜靠得太近，由於環形器是發熱源，這樣可以防止由於溫度過高導致 環形器失效，提高環形器的可靠性並延長其壽命，具體的間距可以根據實際的熱仿真來計 算。通過熱仿真，將相鄰兩條通信鏈路的環形器距離間隔保持在10cm以上，可以有效防止 由於溫度過高導致的環形器失效，解決可靠性和器件使用壽命問題。作為對上述實施例的進一步改進，射頻通信裝置中，各條通信鏈路之間通過腔體 隔牆分開。每條通信鏈路中，下行鏈路以及上行鏈路通過腔體隔牆分開。預推動級單元、推 動級單元和末級單元分別通過腔體隔牆分開。利用腔體隔牆的作用在於將上行鏈路和下行 鏈路隔離，防止兩個鏈路的射頻信號互相干擾，同時可以防止輸出端的信號反串回輸入端 引起自激，燒毀射頻通路。ftWiMax(Worldwide Interoperability for Microwave Access，艮[1 全球微波互聯 接入)或者LTE(Long Term Evolution，即長期演進)等等工作在2G Hz以上的制式，對射 頻通信裝置的隔離及屏蔽要求很高。本產品通過腔體隔牆的引入，增強了射頻通信裝置的 密封性和隔離性。本實施例中，隔牆為使用點膠製成的隔牆，射頻通信裝置使用的隔牆的厚 度在5mm以上。點膠可以防止微塵、水汽等物質的進入，避免對產品進行損壞。採用現有的 各種點膠技術製成的隔牆即可滿足本發明提出的產品的要求。隔牆的厚度可以根據射頻通 信裝置工作的實際頻段和功率大小來確定，隔牆厚度在5mm以上使得該射頻通信裝置密封 性和隔離性更佳。以上所述的本發明實施方式，並不構成對本發明保護範圍的限定。任何在本發明 的精神和原則之內所作的修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的權利要求保護範 圍之內。
權利要求
一種應用MIMO技術的射頻通信裝置，其特徵在於，包括至少兩條通信鏈路；每條通信鏈路包括依次連接的下行鏈路、環形器和上行鏈路；其中，所述環形器包含環形排列的第一埠、第二埠和第三埠；每條通信鏈路中，所述下行鏈路以所述第一埠作為下行射頻輸出端，同時所述上行鏈路也以該第一埠作為上行射頻輸入端；下行鏈路通過所述第三埠與所述環形器連接，所述環形器將下行鏈路傳輸至所述第三埠的下行信號沿指定方向單向傳輸至所述第一埠進行射頻信號發射處理；上行鏈路通過所述第二埠與所述環形器連接，所述環形器將所述第一埠中經過射頻信號接收處理後的上行信號沿所述指定方向單向傳輸至所述第二埠；其中，所述指定方向為順時針方向或逆時針方向。
2.根據權利要求1所述應用MIMO技術的射頻通信裝置，其特徵在於，所述射頻通信裝 置中還包括用於監控各條通信鏈路及各模塊狀態的監控模塊。
3.根據權利要求2所述應用MIMO技術的射頻通信裝置，其特徵在於，所述射頻通信裝 置中還包括用於監控下行鏈路溫度並將獲得的溫度數據返回至所述監控模塊的溫度監控 單元。
4.根據權利要求3所述應用MIMO技術的射頻通信裝置，其特徵在於，所述下行鏈路包 括末級單元，所述溫度監控單元與所述末級單元的距離在4cm以下。
5.根據權利要求1或4所述應用MIMO技術的射頻通信裝置，其特徵在於，相鄰兩條通 信鏈路的環形器距離間隔在IOcm以上。
6.根據權利要求5所述應用MIMO技術的射頻通信裝置，其特徵在於，各條通信鏈路之 間通過腔體隔牆分開；每條通信鏈路中，所述下行鏈路以及所述上行鏈路通過腔體隔牆分開；所述下行鏈路還包括預推動級單元和推動級單元；所述預推動級單元、所述推動級單 元和所述末級單元依次連接；所述預推動級單元、所述推動級單元和所述末級單元分別通 過腔體隔牆分開。
7.根據權利要求6所述應用MIMO技術的射頻通信裝置，其特徵在於，所述隔牆為使用 點膠製成的隔牆。
8.根據權利要求7所述應用MIMO技術的射頻通信裝置，其特徵在於，所述隔牆的厚度 在5mm以上。
全文摘要
本發明提出應用MIMO技術的射頻通信裝置，包括至少兩條通信鏈路，每條通信鏈路中下行鏈路、環形器和上行鏈路依次連接。環形器包含環形排列的第一埠、第二埠和第三埠。下行鏈路以第一埠作為下行射頻輸出端，上行鏈路也以第一埠作為上行射頻輸入端。下行鏈路通過第三埠與環形器連接，環形器將下行鏈路傳輸至第三埠的下行信號沿指定方向單向傳輸至第一埠進行射頻信號發射處理。上行鏈路通過第二埠與環形器連接，環形器將第一埠中經過射頻信號接收處理後的上行信號沿指定方向單向傳輸至第二埠。通過環形器實現鏈路的切換，本發明實現通信鏈路集成一體化，減少模塊的數量，提高部件集成化程度，同時也降低了製造成本。
文檔編號H04B7/04GK101873158SQ201010190070
公開日2010年10月27日 申請日期2010年5月27日 優先權日2010年5月27日
發明者劉安平, 孫順華, 張磊, 王宏偉, 鍾偉東, 龍潤堅 申請人:京信通信系統(中國)有限公司