CN102355277A - 大功率功放系统集成化接口模块及其信号处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种大功率功放系统集成化接口模块，其包括集成于同一腔体并在该腔体上提供外接端口的如下部件：主双工器，将基站的主射频通道分离为下行通路和上行通路；辅双工器，将基站的辅射频通道分离为下行通路和上行通路；合路器，将主双工器和辅双工器各自的下行通路的信号合路后传输；从双工器，实现主双工器的上行通路的信号和合路器合路后的下行通路的信号与主射频通道之间实现双工传输；滤波器，将辅射频通道的上行信号滤波后传输给辅双工器的上行通路；所述合路器与从双工器之间形成所述外接端口，以与外部的功放装置相连接。本发明的接口模块的电路上的改进带动其物理结构上的改良，使得其产品可以标准化设计，而且确保了功率放大效果。

Description

大功率功放系统集成化接口模块及其信号处理方法

【技术领域】

本发明涉及通信基站中大功率功放系统的接入技术，尤其涉及一种大功率功放系统集成化接口模块，同时涉及该接口模块内部的信号处理方法。

【背景技术】

基站功率放大器等大功率放大系统需要使用双工模块把基站的主通道和辅助通道的上、下行信号分开，仅对下行信号进行放大。对双工器的上、下行隔离，下行滤波器功率容量要求都相当高。

目前多采用分离的双工器、滤波器、合路器、旁路开关、检波模块等部件，通过电缆互相连接，以利用这些部件组成的电路对下行信号进行功率放大。这种方式存在如下不足：

首先，电缆连接造成各部件之间信号互相干扰的情况较为严重；

其次，电缆造成额外功率损耗，降低系统效率；

再次，各部件接口复杂，不利于统一管理。

【发明内容】

本发明的首要目的在于提供一种大功率功放系统集成化接口模块，通过集成多个部件形成标准化的接口模块，来克服上述不足；

本发明进一步的目的在于提供一种前述接口模块的信号处理方法，以改进该种接口模块内部的信号处理过程。

为实现本发明的目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的一种大功率功放系统集成化接口模块，接入基站的主射频通道和辅射频通道中，其包括集成于同一腔体并在该腔体上提供外接端口的如下部件：主双工器，将主射频通道分离为下行通路和上行通路；辅双工器，将辅射频通道分离为下行通路和上行通路；合路器，将主双工器和辅双工器各自的下行通路的信号合路后传输；从双工器，实现主双工器的上行通路的信号和合路器合路后的下行通路的信号与主射频通道之间的双工传输；滤波器，将辅射频通道的上行信号滤波后传输给辅双工器的上行通路；所述合路器与从双工器之间形成所述外接端口，以与外部的功放装置相连接。

本发明的前述的接口模块的一种信号处理方法，其包括如下步骤：

1)将基站的主射频通道和辅射频通道各分离出下行信号；

2)将该分离出的两路下行信号进行合路；

3)将合路后的下行信号经过接插在外接端口上的外部功放装置进行功率放大；

4)将放大后的下行信号再行馈入主射频通道。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、本发明将多个双工器、合路器、低噪声放大器、可调衰减器、固定衰减器、旁路开关等一体集成于同一金属腔体内，实现了高集成度的同时，确保功能完备；

2、通过在同一腔体中高度集成各个器件，在腔体上引出多个用于与腔体内部所述各个器件相连接的外接端口，统一了接口标准，有利于标准化生产和接入；

3、避免复杂的线缆连接，提高了不同器件在信号传输过程中的可靠性，进一步通过合路器对分离后的下行信号进行统一传输，借助外部功放对合路后下行信号进行放大，可以实现大功率容量、支持多载波功放设计，功放效果好；

4、因自带旁路保护功能和预留供监控的外接端口而大大提高了接口模块的可靠性和智能化程度。

【附图说明】

图1为本发明大功率功放系统集成化接口模块的电路原理图；

图2为本发明大功率功放系统集成化接口模块的成品立体图，示出各个外接端口在腔体上的位置。

【具体实施方式】

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明：

本发明的大功率功放系统集成化接口模块中的具体构成参阅图1所示，图2中进一步揭示了一种用于封装图1所示具体构成的除各外接端口J 1-J7、X1之外的所有电路器件的腔体，在对图1中各个外接端口进行说明时，请同时参阅图2的具体物理结构。

本发明针对基站中所存在的两个射频通道，即主射频通道(图1上方)和辅射频通道(图1下方)，提供本发明的接口模块，置入该两个射频通道中，通过该接口模块所提供的合路器8对该两个射频通道分离出来的各一路下行信号进行合路，然后再通过与本发明接口模块的一个特定外接端口J3所连接的功放装置(未图示)对该合路后的下行信号进行功率放大，再将放大后的信号经过另一外接端口J4重新馈入主射频通道中，完成信号的处理流程。

本发明的接口模块对应主射频通道设有主双工器1、第一可调衰减器ATT1、主低噪声放大器LNA1、以及从双工器3，以及一对旁路开关K1、K3和一条用于连通该两个旁路开关K1、K3的直连支路P1，如此，当其它器件发生故障时，可以暂时切换到由该两个旁路开关K1、K3和直连支路P1构成的旁路进行信号传输以确保主射频通道的正常工作。

本发明的接口模块对应辅射频通道设有辅双工器2、第二可调衰减器ATT2、滤波器9，以及两个旁路开关K2、K4和一条用于连通该两个旁路开关的直连支路P2，同理，当其它器件发生故障时，可以暂时切换到由该两个旁路开关K2、K4和直连支路P2构成的旁路进行信号传输以确保辅射频通道的正常工作。

本发明的接口模块，对应于主射频通道和辅射频通道的下行信号的处理，设有两个固定衰减器ATT4，ATT5、一合路器8、一第三可调衰减器ATT3以及一功率检测计Pin。

所述主双工器1的公共端连接一外接端口J1，主双工器1将经由外接端口J1传输的射频信号进行收发分离从而形成下行通路和上行通路，分别用于传输下行信号和上行信号，其上行信号来自与该主双工器1的接收端口相连接的所述第一可调衰减器ATT1、下行信号则自主双工器1的发射端口经一个所述的固定衰减器ATT4传输到合路器8处。在所述外接端口J1与主双工器1的公共端处，接入一个所述旁路开关K1。

所述从双工器3与所述主双工器1对应，其一端形成有一外接端口J5，该外接端口J5与从双工器3的公共端口相连接，且此一连接的中间处设置另一个所述的旁路开关K3，因此，当故障发生时，主射频通道的连通经由外接端口J1、旁路开关K1、直连支路P1、旁路开关K3、外接端口J5实现，而绕开其它器件。

依次串接于从双工器3的发射端口与主双工器1的接收端口的器件为所述主低噪声放大器LNA1和所述第一可调衰减器ATT1，由此也便构成所述上行通路。进入从双工器3的上行信号被分离后，分配至该上行通路中，被主低噪声放大器LNA1进行信号放大后，在第一可调衰减器ATT1的衰减调节增益控制下，成为目标信号上行到主双工器1中，再被主双工器1经其公共端口继续沿主射频通道上行到基站。

同理，所述辅双工器2将辅射频通道的分离为下行通路和上行通路，其公共端口处形成一外接端口J2，其发射端口经过一所述固定衰减器ATT5与合路器8相连接以将下行信号发送给合路器8，而其接收端口接收上行通路传输来的信号。此外，在辅双工器2与外接端口J2处也接入一旁路开关K2。

所述滤波器9与所述辅双工器2对应，其一端连接并形成有所外接端口J6，该端与该外接端口J6之间接入另一所述旁路开关K4，辅双工器2和滤波器9各自的旁路开关K2、K4之间由一直连支路P2连通。同理，当故障发生时，辅射频通道的连通经由外接端口J2、旁路开关K2、直连支路P2、旁路开关K4、外接端口J6实现，而绕开其它器件。

依次串接于滤波器9的另一端和辅双工器2的接收端口之间的器件为辅低噪声放大器LNA2和所述第二可调衰减器ATT2，此一链路构成了上行通路。在该上行通路中，上行信号从辅射频通道进入滤波器9被滤波后，进一步经辅低噪声放大器LNA2放大，并在可调衰减器ATT2的衰减调节增益控制下，上行进入辅双工器2，再被辅双工器2经其公共端口继续沿辅射频通道上行到基站。

由主双工器1和辅双工器2分别在主射频通道和辅射频通道中分离出来的来自基站的两个下行信号，如前所述，分别从主双工器1和辅双工器2的发射端口进入合路器8中。合路器8得以将该两个下行信号进行合路，然后，再在所述第三可调衰减器ATT3的衰减调节下进行增益控制输出，输出的信号进入一外部的功放装置进行功率放大，放大后的信号继而传输到所述的从双工器3的接收端口继续下行。由此可见，主双工器1和辅双工器2实质上共用同一下行通路。

如前所述，在合路器8与从双工器3之间接入了一功放装置对下行信号进行放大处理，为了便于连接，在所述第三可调衰减器ATT3与从双工器3之间设计断路，断路两端即可分别用于形成外接端口J3、J4，两个外接端口J3、J4表现在图2中为物理空间相距的两个孔状插口，显然，功放装置可以借助两个插头与两个外接端口J3、J4实现电性连接。在一个未图示的实施例中，可以将该断路的两个断点处所形成的两个外接端口J3、J4设计成单一一个外接端口(未图示)，而功放装置则借助仅一个插头与之相连接。这种外接端口个数的灵活设计为本领域技术人员所知晓，故不赘述。

可见，多个外接端口J1、J2、J3、J4、J5、J6均可被设计成物理插孔、螺孔等形式形成于一个腔体的侧壁，外部器件和线路仅需通过孔位接插的方式即可实现与该腔体内部电路的电性连接，大大提高了腔体内部器件的集成度，有利于实现集成化腔体接口模块的标准化生产和应用。

考虑到对功率放大过程的监控需要，在所述合路器8与第三可调衰减器ATT3之间通过耦合一路信号进入功率检测计Pin进行功率检测，该一功率检测结果为放大前的功率；通过耦合器从从双工器3的公共端输出路径处耦合一个信号用于进行功率检测，其检测结果即为放大后的功率。放大前的功率和放大后的功率可用于监控系统中进行各种计算，从而据以实现进一步的监控调节。

同样为了监控的需要，所述各个可调衰减器ATT1，ATT2，ATT3、主低噪声放大器LNA1、辅低噪声放大器LNA2、固定衰减器ATT4，ATT5均需要引线出腔体外部以便实现监控调节。因此，本发明的优选实施例中，将这些需要进行监控信号交互的器件统一形成一个外接端口X1，将它们电连接到同一外接端口X1，再由外部监控系统与该外接端口X1相连接即可。其中，因耦合器在腔体外部耦合放大后的下行信号，因此，耦合器耦合到信号后通过其形成的另一独立的外接端口J7实现与外部器件(如监控系统)的电性连接。

综上所述，本发明的接口模块通过对基站的主射频通道和辅射频通道的信号进行分离，并对分离后的下行信号进行合路处理，最终通过外接端口J1-J7、X1利用与该外接端口相连接的外部功放装置进行功率放大，将放大后的信号重新馈入主射频通道。此一电路上的改进带动物理结构上的改良，使得其产品可以标准化设计，而且确保了功率放大效果。

本发明尽管只给出以上实施例，但是，本领域内普通技术人员在通读本说明书后，结合公知常识，应能联想到更多的具体实施方式，但是这样的具体实施方式并不超脱本发明权利要求的精神，任何形式的等同替换或简单修饰均应视为被本发明所包括的实施例。

Claims (15)

1.一种大功率功放系统集成化接口模块，接入基站的主射频通道和辅射频通道中，其特征在于，其包括集成于同一腔体并在该腔体上提供外接端口的如下部件：

主双工器，将主射频通道分离为下行通路和上行通路；

辅双工器，将辅射频通道分离为下行通路和上行通路；

合路器，将主双工器和辅双工器各自的下行通路的信号合路后传输；

从双工器，实现主双工器的上行通路的信号和合路器合路后的下行通路的信号与主射频通道之间的双工传输；

滤波器，将辅射频通道的上行信号滤波后传输给辅双工器的上行通路；

所述合路器与从双工器之间形成所述外接端口，以与外部的功放装置相连接。

2.根据权利要求1所述的大功率功放系统集成化接口模块，其特征在于，所述合路器与从双工器之间所形成的外接端口为两个，其中之一与合路器相连接，另一则与从双工器相连接。

3.根据权利要求1所述的大功率功放系统集成化接口模块，其特征在于，所述主双工器、辅双工器、从双工器、滤波器中的一个或多个分别形成所述外接端口以与基站的相应的射频通道相连接。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的大功率功放系统集成化接口模块，其特征在于，其进一步包括耦合器，用于耦合从双工器与主射频通道间传输的信号，并形成传输其耦合后信号的所述外接端口。

5.根据权利要求1至3中任意一项所述的大功率功放系统集成化接口模块，其特征在于，所述主双工器与从双工器之间的上行通路设有主低噪声放大器；所述辅双工器与滤波器之间的上行通路设有辅低噪声放大器，两个低噪声放大器分别用于放大相应上行通路的信号。

6.根据权利要求5所述的大功率功放系统集成化接口模块，其特征在于，所述主双工器与主低噪声放大器之间、所述辅双工器与辅低噪声放大器之间、所述合路器与从双工器之间，它们至少之一设有可调衰减器，用于实现对信号的衰减调节。

7.根据权利要求6所述的大功率功放系统集成化接口模块，其特征在于，所述主双工器与合路器之间和/或辅双工器与合路器之间设有固定衰减器，用于实现合路前的下行通路信号的衰减调节。

8.根据权利要求7所述的大功率功放系统集成化接口模块，其特征在于，其进一步设有功率检测计，用于对合路器合路后功放前的信号进行功率检测。

9.根据权利要求8所述的大功率功放系统集成化接口模块，其特征在于，所述功率检测计、可调衰减器、固定衰减器、主低噪声放大器、辅低噪声放大器中至少之一形成所述外接端口，以与外部监控系统相连接。

10.根据权利要求9所述的大功率功放系统集成化接口模块，其特征在于，所述功率检测计、可调衰减器、固定衰减器、主低噪声放大器、辅低噪声放大器共同形成同一所述外接端口，以与外部监控系统相连接。

11.根据权利要求1至3中任意一项所述的大功率功放系统集成化接口模块，其特征在于，所述主双工器与其所设置的外接端口之间、所述从双工器与其所设置的外接端口之间均设有旁路开关，该两个旁路开关具有直连支路。

12.根据权利要求1至3中任意一项所述的大功率功放系统集成化接口模块，其特征在于，所述辅双工器与其所设置的外接端口之间、所述滤波器与其所设置的外接端口之间均设有旁路开关，该两个旁路开关具有直连支路。

13.一种根据权利要求1所述的接口模块的信号处理方法，其特征在于，其包括如下步骤：

1)将基站的主射频通道和辅射频通道各分离出下行信号；

2)将该分离出的两路下行信号进行合路；

3)将合路后的下行信号经过接插在外接端口上的外部功放装置进行功率放大；

4)将放大后的下行信号再行馈入主射频通道。

14.根据权利要求13所述的信号处理方法，其特征在于，该方法具有一个对合路后功放前的下行信号进行功率检测以实现信号监控的步骤。

15.根据权利要求14所述的信号处理方法，其特征在于，该方法具有一个利用所述功率检测步骤的检测结果对合路后功放前的下行信号进行信号衰减调节以进行增益控制的步骤。

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