CN100353785C - 基站功率发射通道传输信号的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基站功率发射通道传输信号的方法，将N个扇区的N路原信号通过具有N个输入端的数字矩阵以数字信号方式进行分离及混合处理，输出N路数字信号；对输出的N路上数字信号的每一路进行数模转换和功率放大；将数模转换和功率放大后所得的N路模拟信号进行分离及混合处理，以模拟信号方式输出N路原信号；其中，所述N为奇数。本发明还公开了一种基站功率发射通道传输信号的装置，采用该方法和装置可以提高整个基站系统的可靠性，即只要不是所有数字信号功率放大器损坏，所有小区依然有信号；同时提高了系统的使用效率，对单个数字信号功率放大器的功耗要求也比较低。

Description

基站功率发射通道传输信号的方法和装置

技术领域

本发明涉及蜂窝移动通信系统中基站的信号处理技术，具体涉及一种基站功率发射通道传输信号的方法和装置。

背景技术

目前，蜂窝移动通信系统中的基站在很多情况下是分扇区发射和接收信号的，一般一个基站的覆盖范围可以分为3扇区或6扇区等，其中大多数的情况是一个基站的覆盖范围是3扇区。并且，基站的发射通道中都配置功率放大器对发射信号进行功率放大。

目前，基站信号发射通道对信号进行功率放大大致有两种方式。第一种方式是：每个扇区的数字信号在发射通道的前端经过数模转换或数字信号上变频等处理后成为模拟信号，接着，所有扇区的模拟信号都进入基站功率发射通道。其中，每个扇区的模拟信号各自通过一个模拟信号功率放大器进行放大，经功率放大后的模拟信号从功率发射通道中输出，进而进行后续的其它操作，并最终由天线发射出去。第二种方式是：所有扇区的数字信号直接进入基站功率发射通道。其中，每个扇区的数字信号各自直接进入一个数字信号功率放大器进行功率放大，同时，数字信号在数字信号功率放大器中经过数模转换或数字信号上变频等处理后成为模拟信号，所得模拟信号再进行后续的其它操作，并最终由天线发射出去。

由以上所述可知，功率发射通道是信号发射通道的一个组成部分，也可以认为，功率发射通道是整个信号发射通道中对信号进行处理的一个中间环节。

所述的第二种方式中使用最普遍的3扇区功率发射通道可以简化如图1所示。其中，要发给扇区1的数字信号进入功率发射通道100中的数字信号功率放大器101进行数模转换及功率放大，完成数模转换及功率放大后所得的模拟信号再由数字信号功率放大器101输出功率发射通道100；要发给扇区2的数字信号进入功率发射通道100中的数字信号功率放大器102进行数模转换及功率放大，完成数模转换及功率放大后所得的模拟信号再由数字信号功率放大器102输出功率发射通道100；要发给扇区3的数字信号进入功率发射通道100中的数字信号功率放大器103进行数模转换及功率放大，完成数模转换及功率放大后所得的模拟信号再由数字信号功率放大器103输出功率发射通道100。

这种功率发射通道虽然能通过数字信号功率放大器对发射信号进行数模转换及功率放大，但同时也有严重的缺陷。如果在使用时一个数字信号功率放大器损坏或通道其它部位故障，则可能造成一个扇区的发射信号中断，这严重影响了整个基站系统的可靠性；当各个扇区发射信号的功率不平衡时，数字信号功率放大器的使用效率也随其而失衡，这时某个数字信号功率放大器的使用效率可能很低，导致系统资源的浪费；同时，因为各个数字信号功率放大器的使用效率不平衡，所以在配置数字信号功率放大器时，每个数字信号功率放大器都要按照最大功耗设计，这使得数字信号功率放大器的成本较高。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种基站功率发射通道传输信号的方法，以保证功率发射通道中的一个数字信号功率放大器损坏或通道其它部位发生故障时，不会造成扇区发射信号的中断，从而使整个基站系统的可靠性得到明显提高。

本发明的另一目的在于提供一种基站功率发射通道传输信号的装置，以保证功率发射通道中的一个数字信号功率放大器损坏或通道其它部位发生故障时，不会造成扇区发射信号的中断，从而使整个基站系统的可靠性得到明显提高。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明公开了一种基站功率发射通道传输信号的方法，当有三个扇区的原信号时，该方法包括以下步骤：

a.将第一扇区和第二扇区的原信号输入具有三个输入端的数字矩阵中的第一混合单元进行复制、限幅、移相和整合，形成两路信号，其中一路输入所述数字矩阵的第二混合单元，另一路输入所述数字矩阵的第三混合单元；

将第三扇区的原信号输入所述数字矩阵的第三混合单元；

输入所述数字矩阵的第三混合单元的两路信号被该混合单元复制、限幅、移相和整合后，形成两路信号，其中一路移相负30度后输出到数字信号功率放大器中，作为第一输出信号；另一路输入所述数字矩阵的第二混合单元；

被输入所述数字矩阵的第二混合单元的两路信号被该混合单元复制、限幅、移相和整合后，形成两路信号，其中一路移相30度后输出到数字信号功率放大器中，作为第二输出信号；另一路直接输出到数字信号功率放大器中，作为第三输出信号；

b.对步骤a输出的第一输出信号、第二输出信号以及第三输出信号分别进行数模转换和功率放大；

c.将数模转换和功率放大后所得的三路模拟信号进行分离及混合处理，以模拟信号方式输出三路原信号。

步骤b所述的进行数模转换和功率放大的过程包括：

对第一输出信号进行数模转换和功率放大，数模转换和功率放大后的信号作为第一输入信号；

对第二输出信号进行数模转换和功率放大，数模转换和功率放大后的信号作为第二输入信号；

对第三输出信号进行数模转换和功率放大，数模转换和功率放大后的信号作为第三输入信号。

步骤c所述的分离及混合处理的过程包括：

c1.将第一输入信号输入第一3dB电桥，将第二输入信号移相30度后也输入第一3dB电桥，所述两路输入信号在该电桥中被分路及整合后，形成两路信号，其中一路输入第二3dB电桥，另一路输入1.76dB电桥；

将第三输入信号移相负30度后输入1.76dB电桥；

c2.步骤c1中输入1.76dB电桥的两路信号被该电桥分路及整合后，形成一路原信号和另一路信号，以模拟信号的形式输出其中一路原信号；将另一路信号输入第二3dB电桥；

c3.步骤c1、c2中被输入第二3dB电桥的两路信号被该电桥分路及整合后，形成两路原信号，将两路原信号以模拟信号的形式分别输出。

本发明还公开了一种基站功率发射通道传输信号的装置，当有三个扇区的三路原信号时，该装置包括：具有三个输入端的数字矩阵、第一数字信号功率放大器、第二数字信号功率放大器、第三数字信号功率放大器和混合电桥矩阵；

具有三个输入端的数字矩阵，包括：第一混合单元、第二混合单元和第三混合单元；其中，第三混合单元的一个输入端口与第一混合单元的一个输出端口相连，第一混合单元的另一个输出端口与第二混合单元的一个输入端口相连，第二混合单元的另一个输入端口与第三混合单元的一个输出端口相连，第三混合单元的另一个输出端口与数字信号负30度移相器相连；第二混合单元的一个输出端口与数字信号30度移相器相连，另一个输出端口与所述的第一数字信号功率放大器相连；

数字信号30度移相器，其输入端口与第二混合单元的一个输出端口相连，输出端口与所述的第二数字信号功率放大器相连，用于将第二混合单元向其输出的信号移相30度，并将移相后的数字信号输入第二数字信号功率放大器；

数字信号负30度移相器，其输入端口与第三混合单元的一个输出端口相连，输出端口与所述的第三数字信号功率放大器相连，用于将第三混合单元向其输出的信号移相负30度，并将移相后的数字信号输入第三数字信号功率放大器；

第一数字信号功率放大器、第二数字信号功率放大器和第三数字信号功率放大器，对所述数字矩阵输出的数字信号进行数模转换和功率放大，并将数模转换和功率放大后所得的模拟信号输入混合电桥矩阵；

混合电桥矩阵，与三个数字信号功率放大器相连，对经所述数字信号功率放大器处理所得的模拟信号进行分离及混合处理，得到三路原信号，将三路原信号以模拟信号的形式分别输出。

所述的混合电桥矩阵包括：

第一3dB电桥、第二3dB电桥和1.76dB电桥；其中，第一3dB电桥的一个输入端口与所述的第三数字信号功率放大器的输出端口相连，第一3dB电桥的另一个输入端口与模拟信号30度移相装置的输出端口相连，1.76dB电桥的一个输入端口与模拟信号负30度移相装置的输出端口相连，1.76dB电桥的另一个输入端口与第一3dB电桥的一个输出端口相连，第一3dB电桥的另一个输出端口与第二3dB电桥的一个输入端口相连，第二3dB电桥的另一个输入端口与1.76dB电桥的一个输出端口相连；

模拟信号30度移相装置，其输入端口与所述的第二数字信号功率放大器相连，输出端口与第一3dB电桥的一个输入端口相连，用于将第二数字信号功率放大器向其输出的模拟信号移相30度，并将移相后的模拟信号输入第一3dB电桥；

模拟信号负30度移相装置，其输入端口与所述的第一数字信号功率放大器相连，输出端口与1.76dB电桥的一个输入端口相连，用于将第一数字信号功率放大器向其输出的模拟信号移相负30度，并将移相后的模拟信号输入1.76dB电桥。

所述的模拟信号30度移相装置为模拟信号30度移相器；

所述的模拟信号负30度移相装置为模拟信号负30度移相器。

所述的模拟信号30度移相装置为30度信号传输线；

所述的模拟信号负30度移相装置为负30度信号传输线。

与现有技术相比，本发明利用数字矩阵将各扇区发射信号分别按功率平分到每一个数字信号功率放大器中进行数模转换和功率放大，之后，信号再经过混合电桥矩阵的分离及混合处理，最后只由特定输出口分别输出将要发给不同扇区的信号，这样可使整个信号传输系统的可靠性大大提高，只要不是所有数字信号功率放大器损坏，所有小区依然有稳定的系统信号。并且，系统设计中对单个数字信号功率放大器的功耗要求较低，继而，系统资源的使用效率也就有了很大提高。

附图说明

图1为现有技术基站功率发射通道结构简图；

图2为本发明N扇区基站功率发射通道结构简图；

图3为本发明第一较佳实施例的基站功率发射通道结构简图；

图4为本发明第二较佳实施例的基站功率发射通道结构简图；

图5为本发明第三较佳实施例的基站功率发射通道结构简图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。

如图2所示，本发明N扇区基站功率发射通道200包含数字信号功率放大器202、203、204等n个数字信号功率放大器，还包含数字矩阵201、混合电桥矩阵205。其中，数字矩阵201由端口1到端口n有n个输入口，混合电桥矩阵205由端口n+1到端口2n有n个输出口。

在实际应用时，要发射给扇区1到扇区n的n路数字信号分别由输入口1到输入口n进入数字矩阵201。之后，每个扇区的数字信号分别被平均分成每路功率为原功率1/n的n路数字信号并被移相后，输入到从数字信号功率放大器202到数字信号功率放大器204所有的n个数字信号功率放大器中进行数模转换及功率放大，完成数模转换及功率放大后所得的模拟信号再进入混合电桥矩阵205中。

在混合电桥矩阵205中，各个扇区的n路模拟信号被移相并经过信号整合后，从输出口2n输出扇区1的模拟信号，并且输出的模拟信号与最初输入数字矩阵201的数字信号相比不发生功率衰减；从输出口n+2输出扇区2的模拟信号，并且输出的模拟信号与最初输入数字矩阵201的数字信号相比不发生功率衰减；与此相同，其它扇区的模拟信号也分别由不同的特定输出口输出，直到扇区n的模拟信号从输出口n+1输出，并且输出的模拟信号与最初输入数字矩阵201的数字信号相比不发生功率衰减。这里所说的整合是指：对属于同一扇区的多路信号进行整合时，将多路信号以矢量的方式相加，最终得出一个具有幅度和相位的矢量值，作为信号的整合结果；对不属于同一扇区的多路信号进行整合时，无法通过将多路信号以矢量的方式相加而得出一个具有幅度和相位的矢量值，而只是将多路信号合路为一路信号，该一路信号中包含的各扇区信号仍保持各自的幅度和相位。

为了能完成以上所述操作，就需要数字矩阵201和混合电桥矩阵205的参数满足一定条件，使将发射给某一扇区的信号在功率不衰减的情况下只由混合电桥矩阵205的一个特定输出口输出，而不由其它任一输出口输出。

在微波网络中，任意n端口的散射矩阵(S)表示形式如下：

$\left(1\right),S=\left|\begin{array}{cccc}{S}_{11}& S_{12}& ...& S_{1n}\\ S_{21}& S_{22}& ...& S_{2n}\\ .& .& .& .\\ .& .& .& .\\ .& .& .& .\\ S_{n1}& S_{n2}& ...& S_{\mathrm{nn}}\end{array}\right|$

其中S_ij表示端口j到端口i的传输系数，S_ii表示端口i的反射系数，对于任意无源对称互易微波网络，散射矩阵S有以下几个特性：

$\left(2\right),\underset{k=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\left|S_{\mathrm{ki}}\right|}^2={\left|S_{1i}\right|}^2+{\left|S_{2i}\right|}^2+\·\·\·+{\left|S_{\mathrm{ni}}\right|}^2=1$

$\left(3\right),\underset{k=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{S}_{\mathrm{ki}}{S}_{\mathrm{kj}}^{*}=S_{1i}{S}_{1j}^{*}+S_{2i}{S}_{2j}^{*}+\·\·\·{+S}_{\mathrm{ni}}{S}_{\mathrm{nj}}^{*}=0$

(4)  S_ij＝S_ji

其中，i和j的取值范围均为1至n的整数，并且i≠j

对于数字矩阵201和混合电桥矩阵205来说，各输入端口之间是隔离的，各输出端口之间也是隔离的，所有端口的反射系数为0。则，数字矩阵201和混合电桥矩阵205的散射矩阵S1、S2可分别写为：

$\left(5\right),S1=\left|\begin{array}{cccccc}0& ...& 0& {S1}_{n+\mathrm{1,1}}& ...& {S1}_{2n,1}\\ ...& ...& ...& ...& ...& ...\\ 0& ...& 0& {S1}_{n+1,n}& ...& {S1}_{2n,n}\\ {S1}_{1,n+1}& ...& {S1}_{n,n+1}& 0& ...& 0\\ ...& ...& ...& ...& ...& ...\\ {S1}_{\mathrm{1,2}n}& ...& {S1}_{n,2n}& 0& ...& 0\end{array}\right|$

$\left(6\right),S2=\left|\begin{array}{cccccc}0& ...& 0& {S2}_{n+\mathrm{1,1}}& ...& {S2}_{2n,1}\\ ...& ...& ...& ...& ...& ...\\ 0& ...& 0& {S2}_{n+1,n}& ...& {S2}_{2n,n}\\ {S2}_{1,n+1}& ...& {S2}_{n,n+1}& 0& ...& 0\\ ...& ...& ...& ...& ...& ...\\ {S2}_{\mathrm{1,2}n}& ...& {S2}_{n,2n}& 0& ...& 0\end{array}\right|$

其中，端口1到n为输入端口，端口n+1到2n为输出端口。

由于数字矩阵201和混合电桥矩阵205均是无源互易网络，任意一个输入口到n个输出口的功率等分，根据式(2)、(3)、(4)，对于数字矩阵201可得出以下结论：

$\left(7\right),\left|{S1}_{i,n+j}\right|=\left|{S2}_{i,n+j}\right|=\frac{1}{\sqrt{n}}$

(8)S1_i，n+j＝S1_n+j，i

$\left(9\right),\underset{k=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{S1}_{(n+k),i}{S1}_{(n+k),j}^{*}={S1}_{(n+1),i}{S1}_{(n+1),j}^{*}+{{S1}_{(n+2),i}S1}_{(n+2),j}^{*}+\·\·\·+{S1}_{2n,i}{S1}_{2n,j}^{*}=0$

其中，i和j的取值范围均为1至n的任意整数。

由于式(9)中所有传输系数的模均相等，则可以进一步将式(9)简化成相位的形式：

$\underset{k=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{e}^{j(\mathrm{\Φ}{1}_{(n+k),i}-{\mathrm{\Φ}1}_{(n+k),j})}=e^{j({\mathrm{\Φ}1}_{(n+1),i}-{\mathrm{\Φ}1}_{(n+1,j)})+}{e}^{j({\mathrm{\Φ}1}_{(n+2),i}-{\mathrm{\Φ}1}_{(n+2),j})}+\·\·\·+e^{j({\mathrm{\Φ}1}_{2n,i}-{\mathrm{\Φ}1}_{2n-j})=0---\left(10\right)}$

该式的物理意义是：一个输入端口i与其它任意一个输入端口j分别到n个输出端口的传输相位差的单位复数之和为零。

同样，对于混合电桥矩阵205，也可得出以下结论：

(11)  S2_i，n+j＝S2_n+j，i

$\left(12\right),\underset{k=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{e}^{j(\mathrm{\Φ}{2}_{(n+k),i}-{\mathrm{\Φ}2}_{(n+k),j})}=e^{j({\mathrm{\Φ}2}_{(n+1),i}-{\mathrm{\Φ}2}_{(n+1,j)})+}{e}^{j({\mathrm{\Φ}2}_{(n+2),i}-{\mathrm{\Φ}2}_{(n+2),j})}+\·\·\·+e^{j({\mathrm{\Φ}2}_{2n,i}-{\mathrm{\Φ}2}_{2n-j})=0}$

其中，i和j的取值范围均为1至n的任意整数。

由此可知，数字矩阵201和混合电桥矩阵205的相位关系需分别满足式(10)及式(11)。

得出数字矩阵201、混合电桥矩阵205需分别满足的相位关系后，还需最终确定作为一个整体的包含数字矩阵201和混合电桥矩阵205的整个功率发射通道200的S。这时不考虑所有n个数字信号功率放大器的增益，可把S看作数字矩阵201和混合电桥矩阵205的级联。根据S参数级联公式，可以计算出：

$\left(13\right),S=\left|\begin{array}{cccccc}0& ...& 0& S_{n+\mathrm{1,1}}& ...& S_{2n,1}\\ ...& ...& ...& ...& ...& ...\\ 0& ...& 0& S_{n+1,n}& ...& S_{2n,n}\\ S_{1,n+1}& ...& S_{n,n+1}& 0& ...& 0\\ ...& ...& ...& ...& ...& ...\\ S_{\mathrm{1,2}n}& ...& S_{n,2n}& 0& ...& 0\end{array}\right|$

则，此时从任意输入端口输入，特定输出端口输出的S参数为：

$\left(14\right),S_{n+i,j}={S1}_{n+1,i}{S2}_{n+i,1}+{S1}_{n+2,i}{S2}_{n+i,2}+...+{S1}_{2n,i}{S2}_{n+i,n}=\underset{p=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{S1}_{n+p,i}{S2}_{n+i,p}$

其中，i取值范围为1至n的任意整数。

为了满足输入端口i到输出端口n+i实现全功率传输，并与其它输出端口隔离，则要求式(14)等于1，且由于式(14)中的各个传输系数的幅度均相等，则需要各个乘积项的相位相等即可，于是可以进一步将式(14)简化成相位的形式：

(15)Φ1_(n+1)，i+Φ2_(n+i)，1＝Φ1_(n+2)，i+Φ2_(n+i)，2＝…＝Φ1_2n，i+Φ2_(n+i)，n

由此可知，整个功率发射通道200中的数字矩阵201和混合电桥矩阵205结合起来需满足式(15)的相位关系。

明确了功率发射通道200中数字矩阵201和混合电桥矩阵205单独及结合时需满足的相位关系后，下面结合附图及具体实施例对本发明的具体实施方式做进一步描述。

在实际应用中最为常见的是3扇区功率发射通道，下面就列举两个较佳实施例以具体描述3扇区基站功率发射通道。

实施例一：3扇区基站功率发射通道

如图3所示，功率发射通道300由数字矩阵301、数字信号功率放大器334、335、336及混合电桥矩阵337组成。

数字矩阵301包含第一混合单元344、第二混合单元345、第三混合单元346、数字信号30度移相器332和数字信号负30度移相器333。

其中，第一混合单元344包含数字信号复制器302、303及1/拒数字信号限幅器305、306、307、308，还包含数字信号90度移相器311、312和数字信号合路器314、315；第二混合单元345包含数字信号复制器316、326及1/数字信号限幅器318、319、327、328，还包含数字信号90度移相器322、330和数字信号合路器329、331；第三混合单元346包含数字信号复制器304、317及

数字信号限幅器309、320、

数字信号限幅器310、321，还包含数字信号90度移相器313、323和数字信号合路器324、325。数字矩阵301有端口1、端口2和端口3三个信号输入端口，第二混合单元345有端口6和端口5两个信号输出端口，第三混合单元346以端口4作为信号输出端口。

混合电桥矩阵337包含混合电桥340、模拟信号负30度移相装置338和模拟信号30度移相装置339。其中，混合电桥340具体包含混合连接的一个1.76dB电桥和两个3dB电桥。混合电桥340有端口1、端口2和端口3三个信号输入端口，还有端口4、端口5和端口6三个信号输出端口。

现在，先以第一混合单元344为例，对混合单元的工作方式加以说明。

当有数字信号由数字矩阵301的端口1和端口2输入第一混合单元344时，数字信号复制器302将由端口1输入的数字信号复制成两路完全相同的信号，其中一路信号进入1/数字信号限幅器305并被该限幅器将信号幅度限制为输入时的1/后，进入数字信号合路器315；另一路信号进入1/数字信号限幅器306并被该限幅器将信号幅度限制为输入时的1/后，进入数字信号90度移相器311被该移相器移相90度，即移相后信号比移相前信号相位滞后90度，完成移相90度的信号进而进入数字信号合路器314。

同样，数字信号复制器303将由端口2输入的数字信号复制成两路完全相同的信号，其中一路信号进入1/数字信号限幅器307并被该限幅器将信号幅度限制为输入时的1/后，进入数字信号合路器314；另一路信号进入1/数字信号限幅器308并被该限幅器将信号幅度限制为输入时的1/后，进入数字信号90度移相器312被该移相器移相90度，即移相后信号比移相前信号相位滞后90度，完成移相90度的信号进而进入数字信号合路器315。

数字信号合路器314、315分别对输入其中的各路信号进行整合，并将各自完成整合的一路信号分别输出。这里所说的整合是指：对属于同一扇区的多路信号进行整合时，将多路信号以矢量的方式相加，最终得出一个具有幅度和相位的矢量值，作为信号的整合结果；对不属于同一扇区的多路信号进行整合时，无法通过将多路信号以矢量的方式相加而得出一个具有幅度和相位的矢量值，而只是将多路信号合路为一路信号，该一路信号中包含的各扇区信号仍保持各自的幅度和相位。

第二混合单元345、第三混合单元346的工作原理与上述第一混合单元344的工作原理相同。

接下来，再以混合电桥340为例，对混合电桥的工作方式加以说明。

混合电桥340具体包含第一3dB电桥341、第二3dB电桥342和1.76dB电桥343。其中，第一3dB电桥341有1、2两个输入端口和A1、B1两个输出端口；第二3dB电桥342有A2、C2两个输入端口和5、6两个输出端口；1.76dB电桥343有B2、3两个输入端口和C1、4两个输出端口。

当只有端口1有信号输入时，信号在第一3dB电桥341中被分成两路，一路从端口A1输出，信号功率成为输入功率的1/2，同时信号被移相90度，即信号的相位比原来的相位滞后了90度；另一路从端口B1输出，信号功率成为输入功率的1/2，同时信号被移相180度，即从端口B1输出信号的相位比从端口A1输出信号的相位滞后了90度。从第一3dB电桥341的端口B1输出的信号由端口B2进入1.76dB电桥343，并被分成两路，一路从端口C1输出，信号功率成为输入功率的1/3，同时信号被移相90度；另一路从端口4输出，信号功率成为输入功率的2/3，同时信号被移相180度，即从端口4输出信号的相位比从端口C1输出信号的相位滞后了90度。

从端口C1输出的信号由端口C2进入第二3dB电桥342，并被分成两路，一路将从端口5输出，信号功率成为输入功率的1/2，同时信号被移相90度；另一路将从端口6输出，信号功率成为输入功率的1/2，同时信号被移相180度；从端口A1输出的信号由端口A2进入第二3dB电桥342，并被分成两路，一路将从端口6输出，信号功率成为输入功率的1/2，同时信号被移相90度；另一路将从端口5输出，信号功率成为输入功率的1/2，同时信号被移相180度。此时，要从端口6输出的两路信号经过整合，最终成为一路信号从端口6输出；要从端口5输出的两路信号经过整合，最终成为一路信号从端口5输出。

当只有端口2有信号输入时，信号在第一3dB电桥341中被分成两路，一路从端口B1输出，信号功率成为输入功率的1/2，同时信号被移相90度；另一路从端口A1输出，信号功率成为输入功率的1/2，同时信号被移相180度。从第一3dB电桥341的端口B1输出的信号由端口B2进入1.76dB电桥343，并被分成两路，一路从端口C1输出，信号功率成为输入功率的1/3，同时信号被移相90度；另一路从端口4输出，信号功率成为输入功率的2/3，同时信号被移相180度。

从端口C1输出的信号由端口C2进入第二3dB电桥342，并被分成两路，一路将从端口5输出，信号功率成为输入功率的1/2，同时信号被移相90度；另一路将从端口6输出，信号功率成为输入功率的1/2，同时信号被移相180度；从端口A1输出的信号由端口A2进入第二3dB电桥342，并被分成两路，一路将从端口6输出，信号功率成为输入功率的1/2，同时信号被移相90度；另一路将从端口5输出，信号功率成为输入功率的1/2，同时信号被移相180度。此时，要从端口6输出的两路信号经过整合，最终成为一路信号从端口6输出；要从端口5输出的两路信号经过整合，最终成为一路信号从端口5输出。

当只有端口3有信号输入时，信号在1.76dB电桥343中被分成两路，一路从端口4输出，信号功率成为输入功率的1/3，同时信号被移相90度；另一路从端口C1输出，信号功率成为输入功率的2/3，同时信号被移相180度。从1.76dB电桥343的端口C1输出的信号由端口C2进入第二3dB电桥342，并被分成两路，一路从端口5输出，信号功率成为输入功率的1/2，同时信号被移相90度；另一路从端口6输出，信号功率成为输入功率的1/2，同时信号被移相180度。

当端口1、端口2或端口3中的任意两个或所有端口均有信号输入时，信号在第一混合电桥302中传输的原理与上述单端口有信号输入时的信号传输原理相同；第一混合电桥302与第二混合电桥310的工作原理相同。

下面，对图3进行详细描述。

所有数字信号功率放大器的特性一致，且数字信号功率放大器理想情况下不对其所处理信号的幅度及相位造成影响，只对输入其中的数字信号进行数模转换和功率放大，使此输入信号从数字信号功率放大器输出时成为经过功率放大的模拟信号。

假设要发给扇区1的数字信号的幅度为1，相位为0度。此时，扇区1的数字信号由数字矩阵301的端口1进入，则在第三混合单元346的端口4和第二混合单元345的端口5、6的输出为：

$b_4^1=\frac{1}{\sqrt{3}},\∠0$

$b_5^1=\frac{1}{\sqrt{3}},\∠60$

$b_6^1=\frac{1}{\sqrt{3}},\∠-150$

对于混合电桥340来说，可知：

$a_4^2=a_5^2=a_6^2=0$

$b_1^2=b_2^2=b_3^2=0$

$b_4^2={S_{41}a}_1^2+S_{42}{a}_2^2+S_{43}{a}_3^2$

$b_5^2={S_{51}a}_1^2+S_{52}{a}_2^2+S_{53}{a}_3^2$

$b_6^2={S_{61}a}_1^2+S_{62}{a}_2^2+S_{63}{a}_3^2$

其中a代表入射信号，b代表出射信号，上标“1”、“2”表示此数是数字矩阵301或混合电桥340的参数，下标代表端口号。

从第三混合单元346的端口4输出的数字信号进入数字信号负30度移相器333被移相负30度，再进入数字信号功率放大器336被该功率放大器转换为模拟信号并进行功率放大后，从混合电桥340的端口1输入混合电桥340；从第二混合单元345的端口5输出的数字信号进入数字信号30度移相器332被移相30度，进入数字信号功率放大器335被该功率放大器转换为模拟信号并进行功率放大后，再进入模拟信号30度移相装置339被移相30度后，从混合电桥340的端口2输入混合电桥340；从第二混合单元345的端口6输出的数字信号进入数字信号功率放大器334被该功率放大器转换为模拟信号并进行功率放大后，再进入模拟信号负30度移相装置338被移相负30度后，从混合电桥340的端口3输入混合电桥340。所述的数字信号30度移相器332、数字信号负30度移相器333只能处理数字信号；模拟信号负30度移相装置338、模拟信号30度移相装置339则只能处理模拟信号。但数字信号30度移相器332与模拟信号30度移相装置339都对输入其中的信号移相30度；数字信号负30度移相器333与模拟信号负30度移相装置338都对输入其中的信号移相负30度，则在计算各路信号移相数值时，可以不考虑是数字信号移相还是模拟信号移相，而只是从移相数值的角度进行计算。那么这时，对于混合电桥340来说，有：

$a_1^2=b_4^1{e}^{-j30}=\frac{1}{\sqrt{3}},\∠-30$

$a_2^2=b_5^1{e}^{j60}=\frac{1}{\sqrt{3}},\∠120$

$a_3^2=b_6^1{e}^{-j30}=\frac{1}{\sqrt{3}},\∠-180$

$\left[\begin{array}{c}{b}_4^2\\ b_5^2\\ b_6^2\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}\frac{1}{\sqrt{3}},\∠0& \frac{1}{\sqrt{3}},\∠90& \frac{1}{\sqrt{3}},\∠-90\\ \frac{1}{\sqrt{3}},\∠60& \frac{1}{\sqrt{3}},\∠30& \frac{1}{\sqrt{3}},\∠90\\ \frac{1}{\sqrt{3}},\∠-150& \frac{1}{\sqrt{3}},\∠60& \frac{1}{\sqrt{3}},\∠0\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}\frac{1}{\sqrt{3}},\∠-30\\ \frac{1}{\sqrt{3}},\∠120\\ \frac{1}{\sqrt{3}},\∠-180\end{array}\right]$

计算上式，可得：

$b_4^2=\frac{1}{3},\∠-30+\frac{1}{3},\∠-150+\frac{1}{3},\∠90=0$

$b_5^2=\frac{1}{3},\∠30+\frac{1}{3},\∠150+\frac{1}{3},\∠-90=0$

$b_6^2=\frac{1}{3},\∠-180+\frac{1}{3},\∠180+\frac{1}{3},\∠-180=1,\∠180$

由此结果可以看出：在功率发射通道的前端，从数字矩阵301的端口1输入的扇区1的数字信号只从混合电桥矩阵337的端口6以模拟信号的形式输出，并且扇区1信号的功率没有衰减。

同样，如果要发给扇区2的数字信号的幅度为1，相位为0度。此时，扇区2的数字信号由数字矩阵301的端口2进入，则在第三混合单元346的端口4和第二混合单元345的端口5、6的输出为：

$b_4^1=\frac{1}{\sqrt{3}},\∠90$

$b_5^1=\frac{1}{\sqrt{3}},\∠30$

$b_6^1=\frac{1}{\sqrt{3}},\∠60$

对于混合电桥340来说，可知：

$a_4^2=a_5^2=a_6^2=0$

$b_1^2=b_2^2=b_3^2=0$

$b_4^2=S_{41}{a}_1^2+S_{42}{a}_2^2+{S_{43}a}_3^2$

$b_5^2=S_{51}{a}_1^2+S_{52}{a}_2^2+{S_{53}a}_3^2$

$b_6^2=S_{61}{a}_1^2+S_{62}{a}_2^2+{S_{63}a}_3^2$

从第三混合单元346的端口4输出的数字信号进入数字信号负30度移相器333被移相负30度，再进入数字信号功率放大器336被该功率放大器转换为模拟信号并进行功率放大后，从混合电桥340的端口1输入混合电桥340；从第二混合单元345的端口5输出的数字信号进入数字信号30度移相器332被移相30度，进入数字信号功率放大器335被该功率放大器转换为模拟信号并进行功率放大后，再进入模拟信号30度移相装置339被移相30度后，从混合电桥340的端口2输入混合电桥340；从第二混合单元345的端口6输出的数字信号进入数字信号功率放大器334被该功率放大器转换为模拟信号并进行功率放大后，再进入模拟信号负30度移相装置338被移相负30度后，从混合电桥340的端口3输入混合电桥340。所述的数字信号30度移相器332、数字信号负30度移相器333只能处理数字信号；模拟信号负30度移相装置338、模拟信号30度移相装置339则只能处理模拟信号。但数字信号30度移相器332与模拟信号30度移相装置339都对输入其中的信号移相30度；数字信号负30度移相器333与模拟信号负30度移相装置338都对输入其中的信号移相负30度，则在计算各路信号移相数值时，可以不考虑是数字信号移相还是模拟信号移相，而只是从移相数值的角度进行计算。那么这时，对于混合电桥340来说，有：

$a_1^2=b_4^1{e}^{-j30}=\frac{1}{\sqrt{3}},\∠60$

$a_2^2=b_5^1{e}^{j60}=\frac{1}{\sqrt{3}},\∠90$

$a_3^2=b_6^1{e}^{-j30}=\frac{1}{\sqrt{3}},\∠30$

$\left[\begin{array}{c}{b}_4^2\\ b_5^2\\ b_6^2\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}\frac{1}{\sqrt{3}},\∠0& \frac{1}{\sqrt{3}},\∠90& \frac{1}{\sqrt{3}},\∠-90\\ \frac{1}{\sqrt{3}},\∠60& \frac{1}{\sqrt{3}},\∠30& \frac{1}{\sqrt{3}},\∠90\\ \frac{1}{\sqrt{3}},\∠-150& \frac{1}{\sqrt{3}},\∠60& \frac{1}{\sqrt{3}},\∠0\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}\frac{1}{\sqrt{3}},\∠60\\ \frac{1}{\sqrt{3}},\∠90\\ \frac{1}{\sqrt{3}},\∠30\end{array}\right]$

计算上式，可得：

$b_4^2=\frac{1}{3},\∠60+\frac{1}{3},\∠180+\frac{1}{3},\∠-60=0$

$b_5^2=\frac{1}{3},\∠120+\frac{1}{3},\∠120+\frac{1}{3},\∠120=1,\∠120$

$b_6^2=\frac{1}{3},\∠-90+\frac{1}{3},\∠150+\frac{1}{3},\∠30=0$

由此结果可以看出：在功率发射通道的前端，从数字矩阵301的端口2输入的扇区2的数字信号只从混合电桥矩阵337的端口5以模拟信号的形式输出，并且扇区2信号的功率没有衰减。

再假设要发给扇区3的数字信号的幅度为1，相位为0度。此时，扇区3的数字信号由数字矩阵301的端口3进入，则在第三混合单元346的端口4和第二混合单元345的端口5、6的输出为：

$b_4^1=\frac{1}{\sqrt{3}},\∠-90$

$b_5^1=\frac{1}{\sqrt{3}},\∠90$

$b_6^1=\frac{1}{\sqrt{3}},\∠0$

对于混合电桥340来说，可知：

$a_4^2=a_5^2=a_6^2=0$

$b_1^2=b_2^2=b_3^2=0$

$b_4^2=S_{41}{a}_1^2+S_{42}{a}_2^2+{S_{43}a}_3^2$

$b_5^2=S_{51}{a}_1^2+S_{52}{a}_2^2+{S_{53}a}_3^2$

$b_6^2=S_{61}{a}_1^2+S_{62}{a}_2^2+{S_{63}a}_3^2$

从第三混合单元346的端口4输出的数字信号进入数字信号负30度移相器333被移相负30度，再进入数字信号功率放大器336被该功率放大器转换为模拟信号并进行功率放大后，从混合电桥340的端口1输入混合电桥340；从第二混合单元345的端口5输出的数字信号进入数字信号30度移相器332被移相30度，进入数字信号功率放大器335被该功率放大器转换为模拟信号并进行功率放大后，再进入模拟信号30度移相装置339被移相30度后，从混合电桥340的端口2输入混合电桥340；从第二混合单元345的端口6输出的数字信号进入数字信号功率放大器334被该功率放大器转换为模拟信号并进行功率放大后，再进入模拟信号负30度移相装置338被移相负30度后，从混合电桥340的端口3输入混合电桥340。所述的数字信号30度移相器332、数字信号负30度移相器333只能处理数字信号；模拟信号负30度移相装置338、模拟信号30度移相装置339则只能处理模拟信号。但数字信号30度移相器332与模拟信号30度移相装置339都对输入其中的信号移相30度；数字信号负30度移相器333与模拟信号负30度移相装置338都对输入其中的信号移相负30度，则在计算各路信号移相数值时，可以不考虑是数字信号移相还是模拟信号移相，而只是从移相数值的角度进行计算。那么这时，对于混合电桥340来说，有：

$a_1^2=b_4^1{e}^{-j30}=\frac{1}{\sqrt{3}},\∠-120$

$a_2^2=b_5^1{e}^{j60}=\frac{1}{\sqrt{3}},\∠150$

$a_3^2=b_6^1{e}^{-j30}=\frac{1}{\sqrt{3}},\∠-30$

$\left[\begin{array}{c}{b}_4^2\\ b_5^2\\ b_6^2\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}\frac{1}{\sqrt{3}},\∠0& \frac{1}{\sqrt{3}},\∠90& \frac{1}{\sqrt{3}},\∠-90\\ \frac{1}{\sqrt{3}},\∠60& \frac{1}{\sqrt{3}},\∠30& \frac{1}{\sqrt{3}},\∠90\\ \frac{1}{\sqrt{3}},\∠-150& \frac{1}{\sqrt{3}},\∠60& \frac{1}{\sqrt{3}},\∠0\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}\frac{1}{\sqrt{3}},\∠-120\\ \frac{1}{\sqrt{3}},\∠150\\ \frac{1}{\sqrt{3}},\∠-30\end{array}\right]$

计算上式，可得：

$b_4^2=\frac{1}{3},\∠-120+\frac{1}{3},\∠-120+\frac{1}{3},\∠-120=1,\∠-120$

$b_5^2=\frac{1}{3},\∠-60+\frac{1}{3},\∠180+\frac{1}{3},\∠60=0$

$b_6^2=\frac{1}{3},\∠90+\frac{1}{3},\∠-150+\frac{1}{3},\∠-30=0$

由此结果可以看出：在功率发射通道的前端，从数字矩阵301的端口3输入的扇区3的数字信号只从混合电桥矩阵337的端口4以模拟信号的形式输出，并且扇区3信号的功率没有衰减。

以上所述模拟信号负30度移相装置338、模拟信号30度移相装置339可以是移相器，也可以是根据信号波长和希望移相的相位所连接的一段信号传输线。

在实际应用中，某一扇区信号与某一输入端口之间没有固定的对应关系。扇区1的信号可以从数字矩阵301的端口1、端口2或端口3中的任何一个端口输入；扇区2的信号可以从余下的两个端口中的任何一个端口输入；扇区3的信号则从最后一个端口输入。混合电桥矩阵337的端口4、端口5、端口6中与数字矩阵301的输入端口相对应的输出端口则有信号输出。这里的对应是指：如果数字矩阵301的端口1有某个扇区的信号输入，并且此扇区的输入信号只从混合电桥矩阵337的端口6输出，则称混合电桥矩阵337的端口6与数字矩阵301的端口1对应。

本实施例中，扇区数为三个，在实际应用中，扇区数也可以少于三个。当扇区数少于三个时，数字矩阵301余下的输入端口则连接匹配负载，与此连接匹配负载端口相对应的混合电桥矩阵337的输出端口也连接匹配负载，而不再进行信号的其它后续处理。

在实际应用中，匹配负载用来吸收其连接端口的输出功率，以避免输出端口直接接地产生信号全反射影响电路性能，所以匹配负载并不发出任何信号，也可以认为匹配负载发出的信号功率为0。

实施例二：3扇区备份一功率放大器基站功率发射通道

在某些比较重要的场合，为了保证功率发射通道的平稳负荷及正常工作效率，就备份一个数字信号功率放大器，用开关进行控制；当某个数字信号功率放大器出现故障时临时由此备份数字信号功率放大器承担其工作。现在一般的数字信号功率放大器的备份情况是对3个数字信号功率放大器的功率发射通道进行一个数字信号功率放大器的备份，使其成为具有4个数字信号功率放大器的功率发射通道。

如图4所示，功率发射通道400由数字矩阵401、数字信号功率放大器442、443、444、445及混合电桥矩阵446组成。其中，数字矩阵401包含第一混合单元453、第二混合单元454、第三混合单元455及第四混合单元456，并有端口1、2、3、4四个信号输入端口，还有端口5、6、7、8四个信号输出端口；混合电桥矩阵446包含四个混合连接的3dB电桥，并有端口1、2、3、4四个信号输入端口，还有端口5、6、7、8四个信号输出端口。

在功率发射通道400前，有接地的匹配负载451与数字矩阵401的端口4相连；在功率发射通道400后，有接地的匹配负载452与混合电桥矩阵446的端口8相连。

所有数字信号功率放大器的特性一致，且数字信号功率放大器理想情况下不对其所处理信号的幅度及相位造成影响，只对输入其中的数字信号进行数模转换和功率放大，使此输入信号从数字信号功率放大器输出时成为经过功率放大的模拟信号。

假设要发给扇区1的数字信号的幅度为1，相位为0度。此时，扇区1的数字信号由数字矩阵401的端口1进入数字矩阵401，则在数字矩阵401的5、6、7、8端口输出为：

$b_5^1=\frac{1}{2}$

$b_6^1=j\frac{1}{2}$

$b_7^1=j\frac{1}{2}$

$b_8^1=-\frac{1}{2}$

从数字矩阵401的端口5输出的数字信号进入数字信号功率放大器445被该功率放大器转换为模拟信号并进行功率放大后，从混合电桥矩阵446的端口4输入混合电桥矩阵446；从数字矩阵401的端口6输出的数字信号进入数字信号功率放大器444被该功率放大器转换为模拟信号并进行功率放大后，从混合电桥矩阵446的端口3输入混合电桥矩阵446；从数字矩阵401的端口7输出的数字信号进入数字信号功率放大器443被该功率放大器转换为模拟信号并进行功率放大后，从混合电桥矩阵446的端口2输入混合电桥矩阵446；从数字矩阵401的端口8输出的数字信号进入数字信号功率放大器442被该功率放大器转换为模拟信号并进行功率放大后，从混合电桥矩阵446的端口1输入混合电桥矩阵446。

由于数字信号功率放大器442、443、444、445只是对输入其中的数字信号进行数模转换及功率放大，而不对信号的功率和相位造成影响，则可以认为数字矩阵401的端口5、6、7、8的输出就是混合电桥矩阵446的端口4、3、2、1的输入，所以有：

$a_4^2=b_5^1$

$a_3^2=b_6^1$

$a_2^2=b_7^1$

$a_1^2=b_8^1$

其中的上标“1”表示此参数是数字矩阵401的参数，上标“2”表示此参数是混合电桥矩阵446的参数。

此时数字矩阵401与混合电桥矩阵446的S参数为：

$S=\frac{1}{2}\left[\begin{array}{cccccccc}0& 0& 0& 0& 1& j& j& -1\\ 0& 0& 0& 0& j& -1& 1& j\\ 0& 0& 0& 0& j& 1& -1& j\\ 0& 0& 0& 0& -1& j& j& 1\\ 1& j& j& -1& 0& 0& 0& 0\\ j& -1& 1& j& 0& 0& 0& 0\\ j& 1& -1& j& 0& 0& 0& 0\\ -1& j& j& 1& 0& 0& 0& 0\end{array}\right]$

据此可以求出混合电桥矩阵446各端口的输出信号为：

$\left[\begin{array}{c}{b}_1^2\\ b_2^2\\ b_3^2\\ b_4^2\\ b_5^2\\ b_6^2\\ b_7^2\\ b_8^2\end{array}\right]=\frac{1}{4}\left[\begin{array}{cccccccc}0& 0& 0& 0& 1& j& j& -1\\ 0& 0& 0& 0& j& -1& 1& j\\ 0& 0& 0& 0& j& 1& -1& j\\ 0& 0& 0& 0& -1& j& j& 1\\ 1& j& j& -1& 0& 0& 0& 0\\ j& -1& 1& j& 0& 0& 0& 0\\ j& 1& -1& j& 0& 0& 0& 0\\ -1& j& j& 1& 0& 0& 0& 0\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}-1\\ j\\ j\\ 1\\ 0\\ 0\\ 0\\ 0\end{array}\right]=\frac{1}{4}\left[\begin{array}{c}0\\ 0\\ 0\\ 0\\ -4\\ 0\\ 0\\ 0\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}0\\ 0\\ 0\\ 0\\ -1\\ 0\\ 0\\ 0\end{array}\right]$

由此结果可以看出：在功率发射通道的前端，从数字矩阵401的端口1输入的扇区1的数字信号只从混合电桥矩阵446的端口5以模拟信号的形式输出，并且扇区1信号的功率没有衰减。

同理，假设要发给扇区2的数字信号的幅度为1，相位为0度。此时，扇区2的数字信号由数字矩阵401的端口2进入数字矩阵401，则混合电桥矩阵446各端口的输出信号为：

$\left[\begin{array}{c}{b}_1^2\\ b_2^2\\ b_3^2\\ b_4^2\\ b_5^2\\ b_6^2\\ b_7^2\\ b_8^2\end{array}\right]=\frac{1}{4}\left[\begin{array}{cccccccc}0& 0& 0& 0& 1& j& j& -1\\ 0& 0& 0& 0& j& -1& 1& j\\ 0& 0& 0& 0& j& 1& -1& j\\ 0& 0& 0& 0& -1& j& j& 1\\ 1& j& j& -1& 0& 0& 0& 0\\ j& -1& 1& j& 0& 0& 0& 0\\ j& 1& -1& j& 0& 0& 0& 0\\ -1& j& j& 1& 0& 0& 0& 0\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}j\\ 1\\ -1\\ j\\ 0\\ 0\\ 0\\ 0\end{array}\right]=\frac{1}{4}\left[\begin{array}{c}0\\ 0\\ 0\\ 0\\ -4\\ 0\\ 0\\ 0\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}0\\ 0\\ 0\\ 0\\ 0\\ -1\\ 0\\ 0\end{array}\right]$

由此结果可以看出：在功率发射通道的前端，从数字矩阵401的端口2输入的扇区2的数字信号只从混合电桥矩阵446的端口6以模拟信号的形式输出，并且扇区2信号的功率没有衰减。

再假设要发给扇区3的数字信号的幅度为1，相位为0度。此时，扇区3的数字信号由数字矩阵401的端口3进入数字矩阵401，则混合电桥矩阵446各端口的输出信号为：

$\left[\begin{array}{c}{b}_1^2\\ b_2^2\\ b_3^2\\ b_4^2\\ b_5^2\\ b_6^2\\ b_7^2\\ b_8^2\end{array}\right]=\frac{1}{4}\left[\begin{array}{cccccccc}0& 0& 0& 0& 1& j& j& -1\\ 0& 0& 0& 0& j& -1& 1& j\\ 0& 0& 0& 0& j& 1& -1& j\\ 0& 0& 0& 0& -1& j& j& 1\\ 1& j& j& -1& 0& 0& 0& 0\\ j& -1& 1& j& 0& 0& 0& 0\\ j& 1& -1& j& 0& 0& 0& 0\\ -1& j& j& 1& 0& 0& 0& 0\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}j\\ -1\\ 1\\ j\\ 0\\ 0\\ 0\\ 0\end{array}\right]=\frac{1}{4}\left[\begin{array}{c}0\\ 0\\ 0\\ 0\\ 0\\ 0\\ -4\\ 0\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}0\\ 0\\ 0\\ 0\\ 0\\ 0\\ -1\\ 0\end{array}\right]$

由此结果可以看出：在功率发射通道的前端，从数字矩阵401的端口3输入的扇区3的数字信号只从混合电桥矩阵446的端口7以模拟信号的形式输出，并且扇区3信号的功率没有衰减。

同样，如果数字矩阵401的端口4没有连接匹配负载，而是与上述情况一样，即：要发给某一扇区的数字信号的幅度为1，相位为0度。这时，此扇区的数字信号由数字矩阵401的端口4进入数字矩阵401，则混合电桥矩阵446各端口的输出信号为：

$\left[\begin{array}{c}{b}_1^2\\ b_2^2\\ b_3^2\\ b_4^2\\ b_5^2\\ b_6^2\\ b_7^2\\ b_8^2\end{array}\right]=\frac{1}{4}\left[\begin{array}{cccccccc}0& 0& 0& 0& 1& j& j& -1\\ 0& 0& 0& 0& j& -1& 1& j\\ 0& 0& 0& 0& j& 1& -1& j\\ 0& 0& 0& 0& -1& j& j& 1\\ 1& j& j& -1& 0& 0& 0& 0\\ j& -1& 1& j& 0& 0& 0& 0\\ j& 1& -1& j& 0& 0& 0& 0\\ -1& j& j& 1& 0& 0& 0& 0\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}1\\ j\\ j\\ -1\\ 0\\ 0\\ 0\\ 0\end{array}\right]=\frac{1}{4}\left[\begin{array}{c}0\\ 0\\ 0\\ 0\\ 0\\ 0\\ 0\\ -4\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}0\\ 0\\ 0\\ 0\\ 0\\ 0\\ 0\\ -1\end{array}\right]$

由此结果可以看出：在功率发射通道的前端，从数字矩阵401的端口4输入的扇区数字信号只从混合电桥矩阵446的端口8以模拟信号的形式输出，并且此扇区信号的功率没有衰减。

本实施例中数字矩阵401、混合电桥矩阵446的工作原理与实施例一中数字矩阵301、混合电桥矩阵337的工作原理相同。

本实施例中，数字矩阵401的端口1、2、3有信号输入，端口4连接匹配负载；混合电桥矩阵446的端口5、6、7有信号输出，端口8连接匹配负载。在实际应用中，数字矩阵401的端口1、2、3和端口4中的任意三个端口都可以有信号输入，余下的一个端口则连接匹配负载；混合电桥矩阵446的端口5、6、7和端口8中与数字矩阵401的输入端口相对应的三个输出端口则有信号输出，余下的一个与数字矩阵401的连接匹配负载端口相对应的端口，则连接匹配负载。这里的对应是指：如果数字矩阵401的端口1有某个扇区的信号输入，并且此扇区的输入信号只从混合电桥矩阵446的端口5输出，则称混合电桥矩阵446的端口5与数字矩阵401的端口1对应。同样，本实施例中的两个匹配负载也视为彼此对应。

本实施例中，扇区数为三个，在实际应用中，扇区数也可以少于三个。当扇区数少于三个时，数字矩阵401余下的输入端口则连接匹配负载，与此连接匹配负载端口相对应的混合电桥矩阵446的输出端口也连接匹配负载，而不再对信号进行其它的后续处理。同样，在实际应用中，本实施例也可以应用于四扇区的环境中，即：将数字矩阵401某一端口所连接的匹配负载去掉，转而输入另一扇区的信号；将对应的混合电桥矩阵446端口所连接的匹配负载去掉，转而连接对信号进行后续操作的相应装置。

以上两个实施例中所述的匹配负载，一端连接数字矩阵或混合电桥矩阵，另一端均接地。

实施例三：4扇区基站功率发射通道

如图5所示，本实施例中信号的传输原理与实施例二中信号的传输原理相同，两个实施例唯一的区别在于：在实施例二中，在功率发射通道前端，有的信号输入端口没有扇区信号输入，而是连接了接地的匹配负载；相应地，在功率发射通道后端，与功率发射通道前端连接匹配负载端口相对应的输出端口也连接了接地的匹配负载，而没有扇区信号输出。在本实施例中，功率发射通道前端的各信号输入端口均有扇区信号输入；相应地，在功率发射通道后端，与功率发射通道前端各输入端口相对应的输出端口均有扇区信号输出。

由上述三个实施例可知，所述的3dB电桥及1.76dB电桥中，各电桥的某一输入口输入的一路模拟信号经电桥分离后从两个输出口分两路输出时，无论两路输出信号在分离时被分别移相多少度，都要保证两路输出信号的相位相差90度。同样，进入所述数字信号复制器的一路数字信号被该复制器复制为两路后，其中的一路信号要被移相90度，也是为了保证此路信号比另一路信号的相位滞后90度，即两路信号的相位相差90度。

可见，本发明可使整个信号传输系统的可靠性大大提高。只要不是所有数字信号功率放大器损坏，所有小区依然有稳定的系统信号。并且，因各扇区数字信号在传输时分别被数字矩阵平均传输给各个数字信号功率放大器，使得每个扇区的业务都被所有数字信号功率放大器平均承担下来，则系统设计中对单个数字信号功率放大器的功耗要求较低，继而，系统资源的使用效率也就有了很大提高。

以上所述仅为本发明的技术方案优选实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1、一种基站功率发射通道传输信号的方法，其特征在于，当有三个扇区的原信号时，该方法包括以下步骤：

a.将第一扇区和第二扇区的原信号输入具有三个输入端的数字矩阵中的第一混合单元进行复制、限幅、移相和整合，形成两路信号，其中一路输入所述数字矩阵的第二混合单元，另一路输入所述数字矩阵的第三混合单元；

将第三扇区的原信号输入所述数字矩阵的第三混合单元；

输入所述数字矩阵的第三混合单元的两路信号被该混合单元复制、限幅、移相和整合后，形成两路信号，其中一路移相负30度后输出到数字信号功率放大器中，作为第一输出信号；另一路输入所述数字矩阵的第二混合单元；

被输入所述数字矩阵的第二混合单元的两路信号被该混合单元复制、限幅、移相和整合后，形成两路信号，其中一路移相30度后输出到数字信号功率放大器中，作为第二输出信号；另一路直接输出到数字信号功率放大器中，作为第三输出信号；

b.对步骤a输出的第一输出信号、第二输出信号以及第三输出信号分别进行数模转换和功率放大；

c.将数模转换和功率放大后所得的三路模拟信号进行分离及混合处理，以模拟信号方式输出三路原信号。

2、如权利要求1所述的基站功率发射通道传输信号的方法，其特征在于，步骤b所述的进行数模转换和功率放大的过程包括：

对第一输出信号进行数模转换和功率放大，数模转换和功率放大后的信号作为第一输入信号；

对第二输出信号进行数模转换和功率放大，数模转换和功率放大后的信号作为第二输入信号；

对第三输出信号进行数模转换和功率放大，数模转换和功率放大后的信号作为第三输入信号。

3、如权利要求2所述的基站功率发射通道传输信号的方法，其特征在于，步骤c所述的分离及混合处理的过程包括：

c1.将第一输入信号输入第一3dB电桥，将第二输入信号移相30度后也输入第一3dB电桥，所述两路输入信号在该电桥中被分路及整合后，形成两路信号，其中一路输入第二3dB电桥，另一路输入1.76dB电桥；

将第三输入信号移相负30度后输入1.76dB电桥；

c2.步骤c1中输入1.76dB电桥的两路信号被该电桥分路及整合后，形成一路原信号和另一路信号，以模拟信号的形式输出其中一路原信号；将另一路信号输入第二3dB电桥；

c3.步骤c1、c2中被输入第二3dB电桥的两路信号被该电桥分路及整合后，形成两路原信号，将两路原信号以模拟信号的形式分别输出。

4、一种基站功率发射通道传输信号的装置，其特征在于，当有三个扇区的三路原信号时，该装置包括：具有三个输入端的数字矩阵、第一数字信号功率放大器、第二数字信号功率放大器、第三数字信号功率放大器和混合电桥矩阵；

具有三个输入端的数字矩阵，包括：第一混合单元、第二混合单元和第三混合单元；其中，第三混合单元的一个输入端口与第一混合单元的一个输出端口相连，第一混合单元的另一个输出端口与第二混合单元的一个输入端口相连，第二混合单元的另一个输入端口与第三混合单元的一个输出端口相连，第三混合单元的另一个输出端口与数字信号负30度移相器相连；第二混合单元的一个输出端口与数字信号30度移相器相连，另一个输出端口与所述的第一数字信号功率放大器相连；

数字信号30度移相器，其输入端口与第二混合单元的一个输出端口相连，输出端口与所述的第二数字信号功率放大器相连，用于将第二混合单元向其输出的信号移相30度，并将移相后的数字信号输入第二数字信号功率放大器；

数字信号负30度移相器，其输入端口与第三混合单元的一个输出端口相连，输出端口与所述的第三数字信号功率放大器相连，用于将第三混合单元向其输出的信号移相负30度，并将移相后的数字信号输入第三数字信号功率放大器；

第一数字信号功率放大器、第二数字信号功率放大器和第三数字信号功率放大器，对所述数字矩阵输出的数字信号进行数模转换和功率放大，并将数模转换和功率放大后所得的模拟信号输入混合电桥矩阵；

混合电桥矩阵，与三个数字信号功率放大器相连，对经所述数字信号功率放大器处理所得的模拟信号进行分离及混合处理，得到三路原信号，将三路原信号以模拟信号的形式分别输出。

5、如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述的混合电桥矩阵包括：

第一3dB电桥、第二3dB电桥和1.76dB电桥；其中，第一3dB电桥的一个输入端口与所述的第三数字信号功率放大器的输出端口相连，第一3dB电桥的另一个输入端口与模拟信号30度移相装置的输出端口相连，1.76dB电桥的一个输入端口与模拟信号负30度移相装置的输出端口相连，1.76dB电桥的另一个输入端口与第一3dB电桥的一个输出端口相连，第一3dB电桥的另一个输出端口与第二3dB电桥的一个输入端口相连，第二3dB电桥的另一个输入端口与1.76dB电桥的一个输出端口相连；

模拟信号30度移相装置，其输入端口与所述的第二数字信号功率放大器相连，输出端口与第一3dB电桥的一个输入端口相连，用于将第二数字信号功率放大器向其输出的模拟信号移相30度，并将移相后的模拟信号输入第一3dB电桥；

模拟信号负30度移相装置，其输入端口与所述的第一数字信号功率放大器相连，输出端口与1.76dB电桥的一个输入端口相连，用于将第一数字信号功率放大器向其输出的模拟信号移相负30度，并将移相后的模拟信号输入1.76dB电桥。

6、如权利要求4所述的装置，其特征在于：

所述的模拟信号30度移相装置为模拟信号30度移相器；

所述的模拟信号负30度移相装置为模拟信号负30度移相器。

7、如权利要求4所述的装置，其特征在于：

所述的模拟信号30度移相装置为30度信号传输线；

所述的模拟信号负30度移相装置为负30度信号传输线。

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