CN102308437B - 一种天线装置 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供一种天线装置，包括第一天线单元及第二天线单元，所述第一天线单元包括第一辐射模块、与所述第一辐射模块连接的功分合路网络及与所述功分合路网络连接的馈线接口，所述馈线接口用于通过馈线与RRU或宏基站连接，所述第二天线单元包括第二辐射模块、与所述第二辐射模块连接的收发信机阵列、与所述收发信机阵列连接的基带处理单元及与所述基带处理单元连接的光纤接口，所述光纤接口用于通过光纤与基带单元连接。本发明实施例提供的天线装置，可以实现替换现有的无源天线后，原有网络的RRU或宏基站依然可以继续使用，减少了资源的浪费。

Description

一种天线装置
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种天线装置。
背景技术
在移动通信系统中，宏基站一般安装在塔下的机房内，或者塔下室外(无机房)。这样塔下的宏基站与塔上的天线之间，要有一根很长的大功率射频电缆(馈线)连接，但是馈线越长，则损耗越大，一般有3dB左右。
为了尽可能减小馈线损耗，基站有向塔上移动的趋势，现在的射频拉远模块(Radio Remote Unit，RRU)、未来的集成天线(RRU+Antenna)就是这样的产品形态，更加先进的产品形态就是有源天线、智能天线。
如图1所示，RRU位于无源天线与室内基带单元(Base band Unite，BBU)之间的链路上，其中与无源天线之间的接口信号都是射频信号，通过馈线与无源天线连接，与BBU之间的接口是CPRI或其它数字信号，可通过光纤连接(当然也可通过电接口等数字信号连接)；如图2所示，集成天线、有源天线或智能天线对外接口是CPRI或其它数字信号，可通过光纤与BBU连接。
运营商早期投资建设的宏基站、现在正流行的RRU产品形态，不会因为集成天线(或有源天线)的出现而轻易退网，因为运营商早期的投资巨大，要考虑投资收益最大化。宏基站、RRU产品不退网，就影响了集成天线、甚至功能更强大的有源天线、智能天线的商用化进程。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：集成天线、有源天线、智能天线本身集成了宏基站、RRU的功能，并且功能更强大，在新建通信网络过程中，如果采用集成天线、有源天线、智能天线替换现有网络中的与宏基站或RRU连接的无源天线，因为宏基站或RRU与无源天线连接的接口信号都是射频信号，所以集成天线、有源天线、智能天线替换无源天线后，与现有的宏基站或RRU的接口不兼容，则替换后宏基站或RRU就成了多余的设备，造成资源的浪费。
发明内容
本发明实施例提供一种天线装置，可以实现替换现有的无源天线后，原有网络的RRU或宏基站依然可以继续使用，减少了资源的浪费。
本发明实施例提供一种天线装置，包括第一天线单元及第二天线单元，所述第一天线单元包括第一辐射模块、与所述第一辐射模块连接的功分合路网络及与所述功分合路网络连接的馈线接口，所述馈线接口用于通过馈线与RRU或宏基站连接，所述第二天线单元包括第二辐射模块、与所述第二辐射模块连接的收发信机阵列、与所述收发信机阵列连接的基带处理单元及与所述基带处理单元连接的光纤接口，所述光纤接口用于通过光纤与基带单元连接。
本发明实施例还提供一种天线装置，包括第一天线单元及第二天线单元，所述第一天线单元包括第一辐射模块、与所述第一辐射模块连接的第一功分合路网络及与所述第一功分合路网络连接的馈线接口，所述馈线接口用于通过馈线与RRU或宏基站连接，所述第二天线单元包括第二辐射单元、与所述第二辐射单元连接的第二功分合路网络、与所述第二功分合路网络连接的收发信机单元、所述收发信机单元连接的基带处理单元及光纤接口，所述光纤接口用于通过光纤与基带单元连接。
本发明实施例天线装置的第一天线单元可通过所述馈线接口与RRU或宏基站连接，第二天线单元可通过所述光纤接口与基带单元连接，从而将两种天线单元集成在一个装置中，将本发明实施例的天线装置替换现有的无源天线，则现有网络中的RRU或宏基站可与所述第一天线单元连接，使得所述第一天线单元使用现有的频段进行工作；而所述第二天线单元可通过所述光纤接口与基带单元连接，在替换原来的无源天线后，原有网络的RRU或宏基站依然可以继续使用，减少了资源的浪费。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明一部分实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是现有技术无源天线与RRU、BBU的安装示意图；
图2是现有技术集成天线、有源天线、智能天线与BBU的安装示意图；
图3是本发明实施例一天线装置的结构示意图；
图4是本发明实施例二天线装置的结构示意图；
图5是本发明实施例共轴天线装置的侧视图；
图6是本发明实施例不共轴天线装置的侧视图；
图7是本发明实施例天线装置与基站的安装示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
请参考图3，为本发明实施例一天线装置的结构示意图，所述天线装置包括第一天线单元及第二天线单元。
所述第一天线单元包括第一辐射模块10、与所述第一辐射模块10连接的功分合路网络12及与所述功分合路网络连接的馈线接口14。所述第一辐射模块10可以是多个天线振子组成的天线振子阵列。
所述馈线接口14用于通过馈线与RRU或宏基站连接，接收所述RRU或宏基站通过馈线传送的射频信号，所述功分合路网络12用于将射频信号分成多路射频信号发送至所述第一辐射模块10的多个天线振子，所述第一辐射模块10将所述功分合路网络12发送的射频信号转换电磁波信号发送出去。
所述第一辐射模块10的多个天线振子接收到电磁波信号后，将接收的电磁波信号转换为多路射频信号发送至所述功分合路网络12，所述功分合路网络12将所述多路射频信号合成一路射频信号，然后通过所述馈线接口14将所述合成的射频信号发送至所述馈线。
所述第一天线单元即为无源天线，其可通过所述馈线接口14与一馈线连接，所述馈线与射频拉远模块(Radio Remote Unit，RRU)或宏基站连接，RRU或宏基站通过光纤与基带单元(Base band Unite，BBU)连接。
所述第二天线单元包括第二辐射模块20、与所述第二辐射模块20连接的收发信机阵列22、与所述收发信机阵列22连接的基带处理单元24及与所述基带处理单元24连接的光纤接口26。所述二辐射模块20可以是多个天线振子组成的天线振子阵列，所述收发信机阵列22包括多个收发信机单元。所述第二辐射模块20的多个天线振子分别与所述收发信机阵列22的收发信机单元对应连接，即所述第二辐射模块20的每一天线振子对应连接所述收发信机阵列22的一个收发信机单元。
所述光纤接口26用于通过光纤与基带单元连接，接收所述基带单元(BBU)通过光纤传送的数字信号，所述基带处理单元24用于将接收的数字信号进行数字信号处理成用于发射的模拟信号，并将所述用于发射的模拟信号发送至所述收发信机阵列22，所述收发信机阵列22的每一收发信机单元将所述处理的用于发射的模拟信号经过调制、上变频成用于发射的射频信号，发送至所述第二辐射模块20对应的天线振子，所述天线振子将所述用于发射的射频信号转换成电磁波信号发送出去。
所述基带处理单元24将所述接收的数字信号进行数字信号处理成用于发射的模拟信号的步骤可以包括：对从BBU输出到所述光纤接口26(例如CPRI接口)的数字信号经振幅因素衰减(Crest Factor Reduction，CFR)削波处理、通过总线驱动器输出多路IQ信号给DBF模块实现数字波束成形(Digital BeamForming)，再经DPD数字预失真，最后经D/A转换器转换成用于发射的模拟信号，送至所述收发信机阵列22。
所述第二辐射模块20的天线振子接收到电磁波信号后，将接收的电磁波信号转换为用于接收的射频信号，并发送至所述收发信机阵列22的收发信机单元，所述收发信机单元将所述用于接收的射频信号经过下变频、解调成用于接收的模拟信号，再将所述用于接收的模拟信号发送至所述基带处理单元24，所述基带处理单元24对所述用于接收的模拟信号进行数字信号处理成用于接收的数字信号，然后将处理得到的用于接收的数字信号通过所述光纤接口26发送给基带单元。
所述基带处理单元24对所述用于接收的模拟信号进行数字信号处理成用于接收的数字信号的步骤可以包括：对所述收发信机阵列22输出的用于接收的模拟信号，经A/D转换器转换成用于接收的数字信号，再进行数字滤波(包括FIR有限冲击响应滤波器、CIC系数抽取滤波器、HBF半波带滤波器)和数字波束成形(Digital Beam Forming，DBF)，把每个用于接收的数字信号在相关累加器内相关累加后，通过所述光纤接口26(例如CPRI接口)传送给BBU。
可以理解，所述第二天线单元还可以包括电源接口28，与所述收发信机阵列22和基带处理单元24连接，用于给所述收发信机阵列22和基带处理单元24供电。
可以理解，本发明实施例第一天线单元还可以包括移相网络，用于实现模拟波束成形，所述移相网络可与所述功分合路网络12集成设置。
本发明实施例中所述第一辐射模块10和第二辐射模块20的天线振子是共轴设置的(第二天线单元的工作频段(典型值1710-2170MHz)是第一天线单元的工作频段(典型值824-960MHz)的两倍左右)，在另一实施例中，所述第一辐射模块10和第二辐射模块20的天线振子可以是不共轴的。
所述第二天线单元中的收发信机阵列22和基带处理单元24组成一个射频拉远模块(Radio Remote Unit，RRU)，所述第二天线单元的产品形态可以是集成天线、有源天线或者智能天线等，本发明实施例是以有源天线为例。所述第二天线单元可通过所述光纤接口26与一光纤连接，所述光纤与基带单元(Base band Unite，BBU)连接。
本发明实施例天线装置的第一天线单元可通过所述馈线接口与RRU或宏基站连接，第二天线单元可通过所述光纤接口与基带单元连接，从而将两种天线单元集成在一个装置中，将本发明实施例的天线装置替换现有的无源天线，则现有网络中的RRU或宏基站可与所述第一天线单元连接，使得所述第一天线单元使用现有的频段进行工作；在新建网络时，所述第二天线单元可通过所述光纤接口与另一频段的基带单元连接，从而实现两个网络共用一个天线单元；在同一个网络和/或同一个频段扩容时，所述第二天线单元可通过所述光纤接口与原网络的基带单元连接，即原网络的RRU和本发明实施例天线装置共用BBU，在替换原来的无源天线后，原有网络的RRU或宏基站依然可以继续使用，减少了资源的浪费。
另外，由于共用一个天线装置，可以实现铁塔、站点的共用，运营商不必另外新建铁塔、站点，不必付出额外的租金，有效降低了新建网络的成本开销。
请参考图4，为本发明实施例二天线装置的结构示意图，所述天线装置包括第一天线单元及第二天线单元。
所述第一天线单元与本发明实施例一天线装置中的第一天线单元相同，包括第一辐射模块50、与所述第一辐射模块50连接的第一功分合路网络52及与所述第一功分合路网络52连接的馈线接口54。所述第一辐射模块50可以是多个天线振子组成的天线振子阵列。所述第一天线单元的工作模式也与本发明实施例一天线装置中的第一天线单元相同，在此不再赘述。
所述第二天线单元包括第二辐射模块60、与所述第二辐射模块60连接的第二功分合路网络62、与所述第二功分合路网络62连接的收发信机单元64、所述收发信机单元64连接的基带处理单元66及光纤接口68。所述第二辐射模块60可以是多个天线振子组成的天线振子阵列。
所述光纤接口68用于通过光纤与基带单元连接，接收所述基带单元(BBU)通过光纤传送的数字信号，所述基带处理单元66将所述数字信号进行数字信号处理成用于发射的模拟信号，并将所述用于发射的模拟信号发送至所述收发信机单元64，所述收发信机单元64将所述处理的用于发射的模拟信号调制、上变频成用于发射的射频信号，通过第二天线单元的内部馈线发送至所述第二功分合路网络62，所述第二功分合路网络62将所述用于发射的射频信号分成多路后传送给所述第二辐射单元60的天线振子，所述天线振子将分路后的射频信号转换成电磁波信号发送出去。
所述基带处理单元66将所述数字信号进行数字信号处理成用于发射的模拟信号的步骤可以包括：对从BBU输出到所述光纤接口68(例如CPRI接口)的数字信号经CFR削波处理、再经DPD数字预失真，最后在D/A转换器中转换成用于发射的模拟信号，送至所述收发信机单元64。
所述第二辐射单元60的天线振子接收到电磁波信号后，将接收的电磁波信号转换为多路用于接收的射频信号发送至所述第二功分合路网络62，所述第二功分合路网络62将所述多路用于接收的射频信号合成一路用于接收的射频信号，然后发送至所述发信机单元64，所述发信机单元64将所述用于接收的射频信号下变频、解调成用于接收的模拟信号，并发送至所述基带处理单元66进行数字信号处理变成数字信号，然后通过所述光纤接口68发送至基带单元。
所述基带处理单元66对所述用于接收的模拟信号进行数字信号处理成数字信号的步骤可以包括：对所述收发信机单元64输出的用于接收的模拟信号，进行A/D转换，滤波(包括FIR有限冲击响应滤波器、CIC系数抽取滤波器、HBF半波带滤波器)，通过所述光纤接口68(例如CPRI接口)传送给BBU。
可以理解，所述第二天线单元还可以包括电源接口69，与所述收发信机单元64和所述基带处理单元66连接，用于给所述收发信机单元64和所述基带处理单元66供电。
可以理解，本发明实施例第一天线单元还可以包括第一移相网络，用于实现模拟波束成形，所述第一移相网络可与所述第一功分合路网络52集成设置。
可以理解，本发明实施例第二天线单元还可以包括第二移相网络，用于实现模拟波束成形，所述第二移相网络可与所述第二功分合路网络62集成设置。
本发明实施例中所述第一辐射模块50和第二辐射模块60的天线振子是不共轴设置的，在另一实施例中，所述第一辐射模块50和第二辐射模块60的天线振子可以是共轴的。
所述第二天线单元中的收发信机单元64和基带处理单元66组成一个射频拉远模块(Radio Remote Unit，RRU)，所述第二天线单元的产品形态可以是集成天线、有源天线或者智能天线等，本发明实施例以集成天线为例。所述第二天线单元可通过所述光纤接口68与一光纤连接，所述光纤与基带单元(Baseband Unite，BBU)连接。
本发明实施例天线装置的第一天线单元可通过所述馈线接口与RRU或宏基站连接，第二天线单元可通过所述光纤接口与基带单元连接，从而将两种天线单元集成在一个装置中，将本发明实施例的天线装置替换现有的无源天线，则现有网络中的RRU或宏基站可与所述第一天线单元连接，使得所述第一天线单元使用现有的频段进行工作；在新建网络时，所述第二天线单元可通过所述光纤接口与另一频段的基带单元连接，从而实现两个网络共用一个天线单元；在同一个网络和/或同一个频段扩容时，所述第二天线单元可通过所述光纤接口与原网络的基带单元连接，即原网络的RRU和本发明实施例天线装置共用BBU，在替换原来的无源天线后，原有网络的RRU或宏基站依然可以继续使用，减少了资源的浪费。
另外，由于共用一个天线装置，可以实现铁塔、站点的共用，运营商不必另外新建铁塔、站点，不必付出额外的租金，有效降低了新建网络的成本开销。
请参考图5，为本发明实施例共轴天线装置的侧视图，第一天线单元与第二天线单元的的辐射单元为天线振子阵列，且天线振子设置为共轴。
如图5所示，共轴振子安装在反射板上，位于天线罩(图中未绘出)与反射板形成的空间内。
工字形骨架与反射板构成第一天线单元(无源天线)屏蔽腔，功分合路网络、移相器就位于这个屏蔽腔内，功分合路移相器单板紧贴在反射板的背面。
工字形骨架与散热器构成第二天线单元(有源电路)屏蔽腔，收发信机(阵列)板位于这个屏蔽腔内。如果是集成天线，则只有收发信机单元和基带处理单元。如果是有源天线，则是N个收发信机单元构成的收发信机阵列和基带处理单元，收发信机单元(或者收发信机阵列)板紧贴在散热器上。
共轴振子的引脚焊接在功分合路、移相器单板上，而收发信机(阵列)板与功分合路、移相器单板间通过电缆或连接器互连。这样收发信机(阵列)板就与共轴振子间通过功分合路移相器板连接起来。
可以理解，共轴振子也可直接引出电缆，与收发信机(阵列)板互连和功分合路移相器板互连。
请参考图6，为本发明实施例不共轴天线装置的侧视图，其与图5的区别在于：省略了骨架，反射板与散热器构成单层的屏蔽腔，但在反射板底部上有隔筋，将这个单层屏蔽腔再分为两个大的屏蔽腔，其中一个是第一天线单元(无源天线)屏蔽腔，另一个是第二天线单元(有源电路)屏蔽腔。当然，只要反射板底部有更多的隔筋，还可进一步细分屏蔽腔。
功分合路板、移相器板、收发信机阵列板均安装在散热器上，如果这些单板共面，这些板就是一块板，如图6所示。如果不共面，这些板就各自分开的。这些单板均通过电缆、连接器与天线振子相连接。
请参考图7，为本发明实施例天线装置100与基站的安装示意图，由于本发明实施例的天线装置100包括第一天线单元和第二天线单元，替换现有的无源天线后，所述第一天线通过馈线接口与馈线连接，所述馈线再与现有网络中的RRU或宏基站连接；所述第二天线单元通过光纤接口与光纤连接，在架设新牌照的网络时，光纤可与另一频段的BBU连接，可以实现架设新发牌照的网络，对原有建设的RRU或宏基站可以实现继续使用，有效降低了资源浪费；在进行原网络的扩容时，光纤可与原网络的BBU连接，实现原网络RRU和本发明实施例天线装置100共用BBU。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (12)

1.一种天线装置，包括第一天线单元及第二天线单元，以及反射板；所述第一天线单元包括第一辐射模块、与所述第一辐射模块连接的功分合路网络及与所述功分合路网络连接的馈线接口，所述馈线接口用于通过馈线与RRU或宏基站连接，所述第二天线单元包括第二辐射模块、与所述第二辐射模块连接的收发信机阵列、与所述收发信机阵列连接的基带处理单元及与所述基带处理单元连接的光纤接口，所述光纤接口用于通过光纤与基带单元连接，所述第一辐射模块及第二辐射模块安装在所述反射板上，所述第一辐射模块及第二辐射模块为共轴或非共轴设置。
2.如权利要求1所述的天线装置，其特征在于：所述第一辐射模块为天线振子阵列，包括至少两个天线振子。
3.如权利要求1所述的天线装置，其特征在于：所述馈线接口通过馈线接收所述RRU或宏基站传送的射频信号，所述功分合路网络用于将射频信号分成多路射频信号发送至所述第一辐射模块，所述第一辐射模块将所述功分合路网络发送的射频信号转换电磁波信号发送出去。
4.如权利要求1所述的天线装置，其特征在于：所述光纤接口接收所述基带单元通过光纤传送的数字信号，所述基带处理单元用于将接收的数字信号进行数字信号处理成用于发射的模拟信号，并将所述用于发射的模拟信号发送至所述收发信机阵列。
5.如权利要求4所述的天线装置，其特征在于：所述收发信机阵列包括至少两个收发信机单元，所述第二辐射模块为天线振子阵列，包括与所述至少两个收发信机单元对应的至少两个天线振子，每一收发信机单元将所述处理的用于发射的模拟信号经过调制、上变频成用于发射的射频信号，发送至所述第二辐射模块对应的天线振子，所述天线振子将所述用于发射的射频信号转换成电磁波信号发送出去。
6.如权利要求1所述的天线装置，其特征在于：所述第二天线单元还包括电源接口，与所述收发信机阵列和基带处理单元连接，用于给所述收发信机阵列和基带处理单元供电。
7.一种天线装置，包括第一天线单元及第二天线单元，以及反射板；所述第一天线单元包括第一辐射模块、与所述第一辐射模块连接的第一功分合路网络及与所述第一功分合路网络连接的馈线接口，所述馈线接口用于通过馈线与RRU或宏基站连接，所述第二天线单元包括第二辐射单元、与所述第二辐射单元连接的第二功分合路网络、与所述第二功分合路网络连接的收发信机单元、所述收发信机单元连接的基带处理单元及与基带处理单元连接的光纤接口，所述光纤接口用于通过光纤与基带单元连接，所述第一辐射模块及第二辐射模块安装在所述反射板上，所述第一辐射模块及第二辐射模块为共轴或非共轴设置。
8.如权利要求7所述的天线装置，其特征在于：所述第一辐射模块为天线振子阵列，包括至少两个天线振子。
9.如权利要求7所述的天线装置，其特征在于：所述第二辐射模块为天线振子阵列，包括至少两个天线振子。
10.如权利要求9所述的天线装置，其特征在于：所述光纤接口通过光纤接收所述基带单元传送的数字信号，所述基带处理单元用于将所述数字信号进行数字信号处理成用于发射的模拟信号，并将所述用于发射的模拟信号发送至所述收发信机单元。
11.如权利要求10所述的天线装置，其特征在于：所述收发信机单元将所述处理的用于发射的模拟信号调制、上变频成用于发射的射频信号，通过第二天线单元的内部馈线发送至所述第二功分合路网络，所述第二功分合路网络将所述用于发射的射频信号分成多路后传送给所述第二辐射单元的天线振子，所述天线振子将分路后的射频信号转换成电磁波信号发送出去。
12.如权利要求7所述的天线装置，其特征在于：所述第二天线单元还包括电源接口，与所述收发信机单元和所述基带处理单元连接，用于给所述收发信机单元和所述基带处理单元供电。
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