CN102593570A

CN102593570A - 一种有源天线

Info

Publication number: CN102593570A
Application number: CN2012100731188A
Authority: CN
Inventors: 黄沛瑜; 王鹏; 茹洪涛
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2012-03-19
Filing date: 2012-03-19
Publication date: 2012-07-18
Anticipated expiration: 2032-03-19
Also published as: CN102593570B

Abstract

本发明公开了一种有源天线，包括在天线单元和射频传输单元之间增加的扩展单元，扩展单元的一个端口连接天线单元，另一个端口连接射频传输单元；扩展单元还包括扩展端口，扩展端口用于有源天线的扩容，或者作为有源天线设备部分的测试和检测端口。采用本发明，能够方便的实现有源天线覆盖区容量的提升，并且可以支持设备的在线测试和检测。

Description

一种有源天线

技术领域

本发明涉及有源天线扩容和测试检测技术领域，更具体地，涉及一种有源天线。

背景技术

在移动通信技术发展到4G(第四代移动通信技术)，LTE(Long TermEvolution，长期演进)系统的覆盖区既要求覆盖信号的质量，同时要兼顾覆盖区的容量的要求。有源天线作为解决信号覆盖的一种选择，可以通过方向图的赋形来更好的适应覆盖区的信号覆盖的要求，同时可以减少系统设备的数量。但是网络建设是渐进的，现有网络建设需要考虑后续网络容量升级的需要，现在普遍的做法是，在现有网络上再增加一套设备，这不仅增加了成本，而且占用了设备运行的体积。

有源天线和传统的RRU(Radio Remote Unit，射频拉远单元)+天线相比，天线和RRU设备是一体的，这使得很多测试只能进行场的测试，而场的测试需要很大的场地，并且测试效率也比较低，在设备发生故障时，通过场测试的方式很难定位故障，并且因为存在多个通道，使得故障定位比较困难，为方便测试和检测，有源天线很多场的指标都可以转换到设备指标来进行测试，因此，也需要一个端口来实现测试检测功能。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种有源天线，能够方便的实现有源天线覆盖区容量的提升，并且可以支持设备的在线测试和检测。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种有源天线，所述有源天线包括在天线单元和射频传输单元之间增加的扩展单元，

所述扩展单元的一个端口连接所述天线单元，另一个端口连接所述射频传输单元；

所述扩展单元还包括扩展端口，所述扩展端口用于所述有源天线的扩容，或者作为有源天线设备部分的测试和检测端口。

进一步地，所述有源天线是由多个天线振子组成，且所述天线振子有不同的极化方式，所述多个天线振子组成一个矩形面阵。

进一步地，所述有源天线由两个以上的射频传输通道组成。

进一步地，所述射频传输单元连接扩展单元的一端的器件类型，包括：双工器、射频开关。

进一步地，所述每个射频传输通道至少对应一个天线振子。

进一步地，通过将所述扩展端口连接至用于扩容的射频传输通道的一端，实现所述有源天线的扩容。

进一步地，所述用于扩容的射频传输通道不大于原射频传输通道。

进一步地，所述扩展单元的每个端口及扩展端口均支持双向信号的传输，且端口之间具有互易性。

进一步地，所述扩展端口作为测试和检测端口时，其端口的耦合信号的幅度小于作为耦合口的信号幅度。

进一步地，通过选择开关将多个扩展单元的作为测试和检测端口的扩展端口合并，分别测试各个射频传输通道的性能。

本发明提出了一种有源天线的架构，在该架构中增加一个扩展单元，这个扩展单元在系统需要升级扩容时，可以将多个射频传输单元合并连接到一组天线单元，在扩充容量的同时能够实现有源天线的各项功能，从而在一套天线的情况下实现了两套有源天线的功能。

此外，相较于现有技术，扩展单元的扩展端口(也可以增加一个接口)可以作为测试单元的测试端口和检测端口，这个端口可以是将多个扩展单元的测试检测口合一的，以减少对外接口的数量。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明提供的有源天线的架构示意图；

图2示出了图1中的天线单元的架构示意图；

图3示出了图1中的扩展单元的对外接口；

图4示出了当扩展单元作为测试和检测应用时多个接口合并的实现示意图；

图5示出了扩展单元作为扩容使用时的实现框图；

图6为本发明实施例的采用16振子双极化天线的有源天线的示意图。

具体实施方式

通信设备在应用过程中，会面临覆盖区信号良好，但用户体验变差的情况，特别是类似于LTE这种数据业务比较多的情形，这种情况可能的原因是用户数量和业务增加造成的覆盖区容量不足，在需要进行扩容的情况下，老设备仍在运行，可以通过新增一套设备来完成容量的提升，但这会大大增加工作量和成本，本发明通过在系统设计中预留一个扩展单元，可以使得扩容的部分设备仍能利用现有的天线资源，只需要增加相应的射频传输单元。

有源天线的测试和检测也是有源天线的一个关键技术，传统的方案中，天线和设备是分离的，因此指标明晰测试相对简单。而有源天线设备和指标是一体的，如果没有设备的测试和检测口，那么只能进行场的测试，而场测试需要比较大的场地，并且测试效率很低。另外有源天线通常由多个设备通道对应多个天线振子，在系统有故障时，在场测试很难确定设备的故障发生的位置，因此很多指标需要进行设备的测试，并且尽可能的是进行在线测试。而上述扩展单元可以完成这个功能，可以提供测试检测端口，以方便在样机、生产和外场应用中进行指标验收和故障定位等使用。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

图1是本发明实施例的有源天线架构。有源天线包括多个射频传输单元(Transceiver Unit)和多个天线单元(Antenna Unit)组成，射频传输单元和天线单元数量大于2。传统天线将阵列天线作为一个整体进行覆盖，而有源天线将阵列天线分成多个部分，增加了方向图赋形的灵活性。虚线框中的扩展单元(Expander Unit)是本发明在现有有源天线中增加的部分，在第一行传输通道中，本发明就是在射频传输单元101和天线单元103之间增加了扩展单元102，在本发明的架构中，前向信号进入射频传输单元101，经过相应的处理输出到扩展单元102，扩展单元102可以连接另一个射频传输单元以实现扩容，扩展单元102的输出连接天线单元103，由天线单元103将信号发送给用户。多组射频传输单元和天线单元综合处理，即可以实现有源天线的各种功能。反向的处理过程亦然。同时还可以作为测试检测口检测和测试来自于射频传输单元信号的性能，为了保证该测试检测口的电平的安全性，一般要求该端口输出信号的耦合度小于20dB。

如图2所示，天线单元包括天线的馈电网络(Radio Distribution Work，简称RDN)201，用于将信号按照一定的幅相要求分配给各个阵列单元。馈电网络201的一端连接扩展单元，另一端连接天线振子(天线最小的独立辐射单元202～204)，在有源天线中，馈电网络201连接天线振子可以只有一个独立的振子(比如202)，也可以是一个类似于axb的天线阵列，即由a行和b列天线振子组成的阵列天线。

图3示出了扩展单元的对外接口。扩展单元至少是一个三端口网络，其中一端用于连接射频传输单元，这一端通常是射频开关或者双工器，另一端连接天线单元的馈电网络的一端。至少还有一个端口用于扩容和测试检测。因为作为测试检测的应用时，耦合度在20dB以下，而未作扩容使用时，该端口处于开路状态，可以通过合适的设计来减少因为扩展单元的插入而带来的损耗。

图4示出了扩展单元作为测试和检测接口时多个接口合并的实现框图，它将多个扩展单元(301～303)的测试检测口合并成一个输出，从而减少了对外测试口的数量，扩展单元的数量n＞2，相应的扩展单元对应该射频传输通道的测试监测指标，可以分配一个物理地址，多个扩展单元之间的切换可以通过选择开关304来完成，通过选择开关304切换到确定的扩展单元来完成相应测试点的测试。

图5示出了扩展单元作为扩容使用时的实现框图。如图5所示，在作为扩容使用的场景下，扩展单元402通过扩展端口(Expanding port)和另一个作为扩容使用的射频传输单元404相连。其中，用于扩容的射频传输通道应不大于原射频传输通道。

扩展单元402的每个端口及扩展端口均支持双向信号的传输，且端口之间具有互易性。此外，扩展端口作为测试和检测端口(test port)时，其端口的耦合信号的幅度小于作为耦合口的信号幅度。

扩展单元位于射频前端，它的插入损耗是最关键的指标，直接影响效率和反向的灵敏度。扩展单元的扩展端口(Expanding port)在系统中有两种状态，不扩容的开路状态和端接射频发射单元的匹配状态。在开路状态时，可以在该端口上安装开路器，并且通过合适的设计来减少主通道的插损。而在作为扩容使用时，可以采用GSM系统的信道扩容方案，利用不同频率的特征，来实现较低插损的扩展。

图6是一个采用16振子双极化天线的有源天线实施例。在这个实施例中，天线阵子由±45°双极化振子组成，其中两个振子分成一组，通过馈电网络(splitter)形成天线单元。射频传输通道用TRS/TRM来实现，每个TRS/TRM可以支持4个传输通道，TRS和TRM共用光接口等公共部分的功能，并且他们之间完成互联，光口和前级系统采用CPRI协议进行通信。在天线单元和TRS/TRM之间插入扩展单元，在系统需要扩容时，增加一个TRS/TRM单元与扩展单元进行连接，实现有源天线覆盖区容量的扩充。

以上仅为本发明的优选实施案例而已，并不用于限制本发明，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims

1.一种有源天线，其特征在于，所述有源天线包括在天线单元和射频传输单元之间增加的扩展单元，

2.如权利要求1所述的有源天线，其特征在于，

所述有源天线是由多个天线振子组成，且所述天线振子有不同的极化方式，所述多个天线振子组成一个矩形面阵。

3.如权利要求1所述的有源天线，其特征在于，

所述有源天线由两个以上的射频传输通道组成。

4.如权利要求1所述的有源天线，其特征在于，

所述射频传输单元连接扩展单元的一端的器件类型，包括：双工器、射频开关。

5.如权利要求2或3所述的有源天线，其特征在于，

所述每个射频传输通道至少对应一个天线振子。

6.如权利要求1所述的有源天线，其特征在于，

通过将所述扩展端口连接至用于扩容的射频传输通道的一端，实现所述有源天线的扩容。

7.如权利要求6所述的有源天线，其特征在于，

所述用于扩容的射频传输通道不大于原射频传输通道。

8.如权利要求1所述的有源天线，其特征在于，

所述扩展单元的每个端口及扩展端口均支持双向信号的传输，且端口之间具有互易性。

9.如权利要求1所述的有源天线，其特征在于，

所述扩展端口作为测试和检测端口时，其端口的耦合信号的幅度小于作为耦合口的信号幅度。

10.如权利要求1、6或9所述的有源天线，其特征在于，

通过选择开关将多个扩展单元的作为测试和检测端口的扩展端口合并，分别测试各个射频传输通道的性能。