CN102509852A

CN102509852A - 天线装置

Info

Publication number: CN102509852A
Application number: CN2011102973793A
Authority: CN
Inventors: 蒲涛; 覃佐君; 何平华; 孙德文; 孙伟华
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2011-09-28
Filing date: 2011-09-28
Publication date: 2012-06-20
Also published as: WO2013044847A1; EP2755276A1; CA2850206A1; KR20140060370A; EP2755276A4; US20140213322A1

Abstract

提供了天线装置，包括：天线组件，位于所述天线装置的无源侧；射频单元，位于所述天线装置的有源侧，由至少一个单独的射频模块组成，并与所述天线组件连接以组成有源天线，其中，每个射频模块包括射频板；公共单元，位于所述天线装置的有源侧，与所述射频单元和天线组件连接。通过上述天线装置，可以灵活地配置每个射频模块，从而满足不同产品的组合需求，并进一步简化现场的更换和维护操作。

Description

天线装置

技术领域

本发明实施例涉及移动通信领域，并且更具体地，涉及天线装置。

背景技术

无线分布式基站系统早期的产品架构一般是“RRU(Radio Remote Unit：射频拉远单元)+天线”的方式，其中天线是无源单元。上述“RRU+天线”的方式一般有三种连接实现形式，分别是：

1)RRU在塔底，天线在塔上，两者之间通过线缆连接；

2)RRU在塔上，距离天线很近，安装在天线底部或者后面，两者之间通过线缆连接；

3)半集成方式，RRU直接背在天线上，与天线之间盲插或者通过线缆连接。

对于RRU与天线的半集成方式来说，一般是将RRU直接背在天线背后，其中一根天线可以背一个RRU，也可以背多个RRU。RRU与天线之间通过线缆连接，或者通过盲插连接，这两种连接方式均需要做好防水设计。当采用电缆连接时，可以在一根天线上安装多个RRU。

当在RRU和天线的集成方式中采用盲插连接时，可以将双工器装在RRU侧，并在双工器上设置多对射频盲插接口，双工器与天线之间盲插连接。此外，在盲插连接中，双工器也可以不是装在RRU侧，而是装在天线侧，并在双工器上设置多对射频盲插接口，双工器与RRU之间盲插连接。

后期产品的演进趋势是RRU与天线一体化集成，这种RRU与无源天线集成的天线系统一般称为AAS(Active Antenna System：有源天线系统)，其将作为有源单元的RRU与作为无源单元的基站天线集成在一个模块中，做成一个整体，从而整体安装与维护。通常，将作为有源单元的RRU所在的一侧称为有源侧，而将作为无源单元的天线所在的一侧称为天线侧。在安装具有一体化架构的AAS时，只需要安装天线即可。

但是，在上述RRU和天线的集成方式的情况下，存在现场更换和维护的困难。

发明内容

基于上述目的做出本发明，且本发明的目的是提供一种天线装置，其能够简化现场的更换和维护操作。

一方面，提供了天线装置，包括：天线组件，位于所述天线装置的无源侧；射频单元，位于所述天线装置的有源侧，由至少一个单独的射频模块组成，并与所述天线组件连接以组成有源天线，其中，每个射频模块包括射频板；公共单元，位于所述天线装置的有源侧，与所述射频单元和天线组件连接。

另一方面，提供了天线装置，包括：天线组件，位于所述天线装置的无源侧，包括合路器、移相器和分路网络；射频单元，位于所述天线装置的有源侧，由至少一个单独的射频模块组成，并与所述天线组件连接以组成有源天线，其中，每个射频模块包含射频板和双工器模块；公共单元，位于所述天线装置的有源侧，与所述射频单元连接。

又一方面，提供了一种天线装置，包括：天线组件，位于所述天线装置的无源侧，包括合路器、移相器和分路网络；射频单元，位于所述天线装置的有源侧，由至少一个单独的射频模块组成，并与所述天线组件连接以组成有源天线，其中，每个射频模块包含射频板；公共单元，位于所述天线装置的有源侧，与所述射频单元连接；可更换双工器组件，位于所述天线装置的有源侧，连接在所述天线组件和所述射频单元之间，由至少一个单独的双工器模块组成，且每个双工器模块与一个射频模块连接。

再一方面，提供一种基站，包括上述任意一种天线装置；提供一种通信系统，包括上述基站。

通过上述天线装置，可以灵活地配置每个射频模块，从而满足不同产品的组合需求，并进一步简化现场的更换和维护操作。

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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是示出了根据本发明实施例的天线装置的示意性框图；

图2a-图2c是示出根据本发明实施例的射频模块和公共模块的各种配置的示意图；

图3是示出根据本发明实施例的公共模块与各个射频模块的连接的示意图；

图4是示出根据本发明实施例的射频单元和天线组件的第一配置的示意图；

图5是示出根据本发明实施例的射频单元和天线组件的第二配置的示意图；

图6是示出根据本发明实施例的射频单元和天线组件的第三配置的示意图；

图7a和图7b是示出根据本发明实施例的射频单元和天线组件的第四配置的示意图；

图8a和图8b是示出根据本发明实施例的射频单元和天线组件的第五配置的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如之前所述的，对于当前的无线分布式基站系统的AAS来说，RRU与无源天线一体化集成，且RRU与天线之间通过线缆连接或盲插连接，但是对于线缆连接来说，其不支持现场更换和维护，而对于盲插方式的RRU来说，由于其外形尺寸和重量都比较大，使得现场更换和维护都很困难。

例如，当RRU与无源天线一体化集成时，需要将RRU与无源天线做成一个整体以进行整体安装与维护。在某些场景下，如所述天线是低频天线时，比如800M～900M天线，其天线长度可能达到2m，甚至2.6m，整体重量也可能超过40kg，整体安装维护的操作难度大，需要多人(通常3～4人)在塔上操作，甚至某些场景需要用到吊车，成本高并且难操作。

此外，上述RRU与无源天线一体化集成的方式虽然能够支持多个频段同时使用，从而不能够灵活配置各个频段。当RRU出现故障需要维护或者有扩容等需求时，必须将AAS整体拆下，在维护或者更换后，再整体安装，操作相对麻烦，且成本高。

因此，在根据本发明的实施例中，提供一种无线分布式基站系统中的天线装置，在该天线装置的整体安装后，当后续有维护或者扩容和扩频的需求时，可以不将该天线装置整体拆下，而直接在塔上维护天线装置的有源单元即可。

在根据本发明实施例的描述中，将整个天线装置分为有源侧和无源侧，无源侧是天线组件，也称为无源单元，有源侧在现有技术中就是RRU，称为有源单元，而在下面的描述中作为射频单元和公共单元提到，其统称为有源单元。

图1是示出了根据本发明实施例的天线装置的示意性框图。如图1所示，根据本发明实施例的天线装置10包括天线组件11、射频单元12和公共单元14。

天线组件11位于天线装置10的无源侧。射频单元12位于天线装置10的有源侧，由至少一个单独的射频模块13组成，并与天线组件11连接以组成有源天线，其中，每个射频模块13包括射频板131。

公共单元14位于所述天线装置的有源侧，与射频单元12和天线11组件连接。

为了简洁，图1的框图中仅仅显示了一个射频模块13，但是这不对本发明实施例的范围构成限制。本发明实施例的射频单元12可以由两个或更多个射频模块13组成。本发明实施例中所提到的“单独的”，其含义为现场可独立安装、维护或更换的。

在本发明的实施例中，将现有天线装置中的有源单元进一步划分为射频单元和公共单元，射频单元和公共单元可以任意组合以满足不同的产品需求。在这种情况下，由于将有源侧的有源单元与天线侧的天线组件分开，并且进一步将有源单元细分为多个不同的模块，每个可维护单元的外形尺寸和重量都将大大降低，从而使得现场操作简单。

如上所述，根据本发明的实施例，将天线装置的有源单元与天线组件分开，其中天线组件可以是一列天线，也可以是两列天线、三列天线或者多列天线，天线组件支持高频天线、低频天线，高高频或高低频天线集成，并支持共轴、共振子等天线技术。

将有源单元按功能进一步分为公共单元和射频单元。其中，射频单元可以根据实际需求，划分为至少一个射频模块。公共单元也可以划分为至少一个公共模块。图2a-图2c是示出根据本发明实施例的射频模块和公共模块的各种配置的示意图。图2a-图2c中，RF(Radio Frequency：射频)代表射频模块13，CM(Common Module：公共模块)代表公共模块15。

如图2a所示，可将射频单元划分为M*1个射频模块13，并设置单一的公共模块15，这里，M用于表示射频模块在纵向上的数目。图2a中是M＝3的例子，但是本发明实施例中M的取值不限于此，M可以是任意正整数。

如图2b所示，可将射频单元12划分为1*N个射频模块13，并设置单一的公共模块15，这里，N用于表示射频模块在横向上的数目。图2a中是N＝2的例子，但是本发明实施例中N的取值不限于此，N可以是任意正整数。

如图2c所述，可将射频单元12划分M*N个射频模块13，并将公共单元划分为多个公共模块15。图2c中是M＝2、N＝2的例子，但是本发明实施例中M和N的取值不限于此，M和N可以是任意正整数。图2c中公共单元包括两个公共模块15，但是本发明实施例不限于此，可以根据需要将公共单元分为正整数个公共模块。

多个射频模块用以支持多个频段的同时使用，并且多个射频模块结合起来可以支持天线装置所需支持的全频段。这里，本领域技术人员可以理解，该多个射频模块中的不同射频模块可以支持不同的频段，也可以支持相同的频段。当两个或多个射频模块支持同一频段时，将增大该频段上的射频功率，从而改善天线的性能。各个射频模块与天线侧的天线组件之间盲插连接或通过线缆连接，其连接方式可以与现有技术中RRU与天线的连接方式相同。公共单元根据实际需求，可以是一个、两个或者多个模块组成。这里，当多个频段同时使用时，可以一个频段使用一个公共模块，也可以两个以上频段的模块共用一个公共模块，因此，可以按照实际需要来设置公共模块的数目。

图3是示出根据本发明实施例的公共模块与各个射频模块的连接的示意图。如图3所示，可以将公共模块15通过装在天线侧的背板16与各个射频模块13连接到一起，该连接也可以是盲插连接或者线缆连接，或者公共模块15也可以直接经由线缆连接与射频模块13连接。此外，如图3所示，各个射频模块13也可以通过背板16或者线缆连接到天线侧的天线组件11。图3中，为了简洁，仅仅显示了两个射频模块13，但是射频模块的数目可以不限于此。

对于根据本发明实施例的各个射频模块来说，也可以将某个射频模块更换成无源模块，从而形成某个频段的无源天线。具体地说，如图1所示，因为天线组件本身是无源天线的组件，其可以包括与各个频段对应的天线振子，还可以包括与各个天线振子连接的小移相器、公共的天线罩以及主反射板中的至少一个。当天线组件与作为有源单元的公共模块和射频模块结合时，就形成了有源天线。而如果按照具体的需求，例如，在天线装置中某一列或几列天线不需要采用有源天线，而仅需要采用无源天线即可时，该天线组件就可以不与射频模块和公共模块结合，而是与无源模块结合，从而形成无源天线。本领域技术人员可以理解，在上述天线装置中该一列或几列无源天线也需要连接现有天线装置中的RRU才能实现天线的功能。也就是说，根据本发明实施例的模块化架构不仅适于有源天线装置，其也能适于有源天线和无源天线集成的系统，这样，可以避免在不需要采用有源天线的情况下造成的资源浪费。

按照AAS的有源单元的功能划分，射频单元包含射频板，射频板包括TRX(transceiver：收发信机)，射频单元也可能包含部分电源、双工器、一部分或者全部天线侧的分路网络，而公共单元可以包含若干与背板连接的连接器，还可以包含电源，也可能包含部分中频处理。在本发明的实施例中，不同天线装置的公共单元的配置可以基本相同，而射频单元和天线组件的具体配置按照不同的需求可能具有不同的配置。以下将参考图4到图8b对于根据本发明实施例的射频单元和天线组件的不同配置进行详细说明。

图4是示出根据本发明实施例的射频单元和天线组件的第一配置的示意图。如图4所示，在AAS中，天线侧的天线组件11包括：天线罩20、天线振子21、主反射板22、共天馈合路器23、以及移相器和分路网络24等完整的天线组件，射频单元12包括射频板25和双工器模块26。本领域技术人员可以理解，除了所示的组件以外，天线组件11和射频单元12还可以包括未示出的其它组件，例如，天线组件11可以包括共振子合路器。这里，射频单元12与天线组件11盲插连接或者通过线缆连接。对于图4所示的配置来说，盲插数量相对较少，对盲插的要求也相对低，因此实现简单。

在上述配置中，分路网络，用于实现信号的一路分两路以上的功能，例如：1路TRX的信号经过分路后驱动2路天线振子，该分路网络可以存在多级分路，例如：1路TRX的信号经过两级一分二网络后驱动4路天线振子。

图5是示出根据本发明实施例的射频单元和天线组件的第二配置的示意图。与上述图4所示的第一配置相比，如图5所示，将天线组件11的合路器23、移相器和分路网络24等组件放到有源侧，即放到射频单元12中，从而可与有源侧一起实现现场更换。在图5所示的情况下，天线侧可以只剩下小部分分路网络及反射板22、天线振子21、天线罩20等少数天线组件。这里，该射频单元12与天线组件11盲插连接或者通过线缆连接。对于图5所示的配置来说，其在不同频段、不同场景下，实现天线的归一比较简单，即，在所有的场景下，天线都可以不用更换，只换射频模块。但是，该配置中盲插数量相对多一些，对盲插的要求高。

在上述配置中，将分路网络分为两部分，其中一部分在天线侧，这一部分各个频段相同，另一部分不相同的在射频模块侧。

图6是示出根据本发明实施例的射频单元和天线组件的第三配置的示意图。与上述图4所示的第一配置相比，如图6所示，将射频单元12中的双工器模块26进一步放到天线侧，这样，可更换的射频单元12可以只剩下射频板25。这里，射频单元12与天线组件11盲插连接或者通过线缆连接。对于图6所示的配置来说，对盲插的要求最低，但是盲插数量是图4所示的第一配置的两倍。在该配置中，由于盲插是从双工器26到射频板25的盲插，相当于是射频模块内部的盲插，与双工器到天线侧的盲插相比，在无源互调上没有要求，功率也低。

图7a和图7b是示出根据本发明实施例的射频单元和天线组件的第四配置的示意图。该第四配置可以基于如图4所示的第一配置，也可以基于如图5所示的第二配置。当基于如图4所示的第一配置时，如图7a所示，将天线组件11中的合路器23、移相器和分路网络24等组件做成一个单独的可更换合路器组件27。而当基于如图5所示的第二配置时，如图7a所示，是将射频单元12中的合路器23、移相器和分路网络24等组件做成一个单独的可更换合路器组件27。该单独的可更换合路器组件27可以装到天线组件11一侧，也可以装到射频单元12一侧，也可以如图7b所示单独安装。这里，在该合路器组件单独安装的情况下，就对应于之前所述的无源模块，从而与天线组件形成无源天线。该单独的可更换合路器网络可现场更换。并且，该可更换合路器组件与天线侧和射频单元盲插连接或者通过线缆连接。对于图7a和图7b所示的配置来说，配置更灵活，可以灵活实现有源、无源之间的切换，但是盲插数量相应增多。

图8a和图8b是示出根据本发明实施例的射频单元和天线组件的第五配置的示意图。该第五配置可以基于如图4所示的第一配置，也可以基于如图6所示的第三配置。当基于如图4所示的第一配置时，如图8a所示，将双工器模块26从射频单元12中拿出并做成一个单独的可更换双工器组件28。而当基于如图6所示的第三配置时，如图8a所示，将双工器模块26从天线组件11中拿出并做成一个单独的可更换双工器组件28。与以上第四配置中的可更换合路器组件27类似，该单独的可更换双工器组件28也可以装到天线组件11一侧，或装到射频单元12一侧，或者如图8b所示单独安装。该单独的可更换双工器组件可现场更换。并且，该可更换合路器组件与天线侧和射频单元盲插连接或者通过线缆连接。对于图8a和图8b所示的配置来说，配置更加灵活，在射频单元不变的情况下，只更换双工器就可实现不同频段的切换，但是盲插数量相应增多。

在图4到图8b所示的射频单元和天线组件的第一到第五配置中，因为在AAS中，射频单元属于有源侧，而天线组件属于无源侧，因此相应地，归入射频单元的器件通常为有源组件，而归入天线组件的器件通常为无源组件。具体地说，在如图4到图8b所示的第一到第五配置中，天线罩、天线振子、反射板及小部分分路网络总是无源组件，射频板总是有源组件，而合路器、移相器、双工器模块和其它的分路网络等则既可以是有源组件、也可以是无源组件，视其归于天线组件侧还是射频单元侧而定。例如，在图4所示的第一配置中，合路器、移相器和其它的分路网络等是无源组件，而双工器模块是有源组件；在图5所示的第二配置中，合路器、移相器、双工器模块和其它的分路网络等都是有源组件；在图6所示的第三配置中，合路器、移相器、双工器模块和其它的分路网络等都是无源组件。本领域技术人员可以理解上述配置，本发明的实施例并不意在对此进行任何限制。

此外，本领域技术人员可以理解，可更换的合路器组件27和可更换双工器组件28如果单独分离出来也可以单独更换，其可以装在天线侧，也可以装在有源侧。

通过上述根据本发明实施例的天线装置，可以解决现有技术中AAS一体化方案中整体更换和维护困难的问题。并且，通过将射频单元按照实际配置需求划分为M*N个模块，可以灵活配置从而满足不同产品的组合需求。此外，通过将部分单元(例如双工器组件、合路器组件)做成单独的可更换组件，配置更加灵活，可以进一步简化现场的更换和维护操作。

本发明实施例还提供一种基站，其包括上述实施例中所描述的任意一种天线装置。

本发明实施例还提供一种通信系统，其包括上述基站。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，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所述以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种天线装置，其特征在于，包括：

天线组件，位于所述天线装置的无源侧；

射频单元，位于所述天线装置的有源侧，由至少一个单独的射频模块组成，并与所述天线组件连接以组成有源天线，其中，每个射频模块包括射频板；

公共单元，位于所述天线装置的有源侧，与所述射频单元和天线组件连接。

2.如权利要求1所述的天线装置，其特征在于，

所述天线组件包括合路器、移相器和分路网络，且每个射频模块包括双工器模块。

3.如权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述天线装置还包括：

可更换双工器组件，连接在所述天线组件和所述射频单元之间，包含双工器模块；

所述天线组件包括合路器、移相器和分路网络。

4.如权利要求1所述的天线装置，其特征在于，

所述天线组件包括一部分分路网络，且每个射频模块包括合路器、移相器、另一部分分路网络和双工器模块。

5.如权利要求1所述的天线装置，其特征在于，

所述天线组件包括合路器、移相器、分路网络和双工器模块。

6.如权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述天线装置还包括：

可更换合路器组件，连接在所述天线组件和所述射频单元之间，包含合路器、移相器和一部分分路网络；

所述天线组件包含另一部分分路网络，且每个射频模块包含双工器模块。

7.如权利要求1所述的天线装置，其特征在于，

所述多个射频模块被设置为M*N的阵列，该阵列中的每个射频模块支持彼此相同或彼此不同的频段，M和N是正整数。

8.如权利要求7所述的天线装置，其特征在于，所述天线装置还包括：

所述多个射频模块结合起来支持所述天线装置所需支持的全频段。

9.如权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述天线装置还包括：

无源单元，位于所述天线装置的有源侧，由至少一个单独的无源模块组成，其中，所述至少一个无源模块替换所述天线装置的有源模块，以使得所述无源单元与所述天线组件连接以组成无源天线。

10.如权利要求1所述的天线装置，其特征在于，

所述天线组件包含一列或两列以上天线。

11.如权利要求10所述的天线装置，其特征在于，

所述一列或两列以上天线包含高频天线、低频天线、高高频或高低频天线中的一种或至少任意两种的组合。

12.如权利要求1到11中任一项所述的天线装置，其特征在于，

所述公共单元由至少一个单独的公共模块组成，且所述公共模块通过背板或线缆与所述至少一个射频模块连接。

13.如权利要求12所述的天线装置，其特征在于，

所述至少一个射频模块通过背板或线缆与所述天线组件连接。

14.如权利要求9所述的天线装置，其特征在于，

所述至少一个无源模块通过背板或线缆与所述天线组件连接。

15.如权利要求13或14所述的天线装置，其特征在于，

各个模块与天线组件之间的连接以及各个模块之间的连接是线缆连接或盲插连接。

16.一种天线装置，其特征在于，包括：

天线组件，位于所述天线装置的无源侧，包括合路器、移相器和分路网络；

射频单元，位于所述天线装置的有源侧，由至少一个单独的射频模块组成，并与所述天线组件连接以组成有源天线，其中，每个射频模块包含射频板和双工器模块；

公共单元，位于所述天线装置的有源侧，与所述射频单元连接。

17.一种天线装置，其特征在于，包括：

射频单元，位于所述天线装置的有源侧，由至少一个单独的射频模块组成，所述射频单元与所述天线组件连接以组成有源天线，其中，每个射频模块包含射频板；

公共单元，位于所述天线装置的有源侧，与所述射频单元连接；

可更换双工器组件，位于所述天线装置的有源侧，连接在所述天线组件和所述射频单元之间，由至少一个单独的双工器模块组成。

18.如权利要求17所述的天线装置，其特征在于，所述可更换双工器组件中的每个单独的双工器模块分别与一个单独的射频模块对应连接。

19.一种基站，其特征在于，包括如权利要求1-18任意一项所述的天线装置。

20.一种通信系统，其特征在于，包括如权利要求19所述的基站。