CN104426615A - 一种并联组合智能天线校准耦合装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种并联组合智能天线校准耦合装置，该装置包含三个功分器和一个相位和幅度补偿模块，功分器1的合路端连接另一个所述装置的功分器1的合路端，一个功分口连接功分器2的功分口，另一个功分口连接功分器3的功分口；功分器2的合路端连接该装置所有信号通道的耦合端，一个功分口连接功分器1的功分口，另一个功分口连接幅度与相位补偿模块；功分器3的合路端连接校准通道，一个功分口连接功分器1的功分口，另一个功分口连接幅度与相位补偿模块；当所述装置作为主装置时，相位和幅度补偿模块将补偿主装置的信号到达校准通道后与从装置的信号到达校准通道后的幅度和相位差异。本发明还提出一种使用上述装置的校准耦合方法。

Description

一种并联组合智能天线校准耦合装置和方法

技术领域

本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种并联组合智能天线校准耦合装置和方法。

背景技术

在使用智能天线的通信系统中，对于低频段，波长大将导致RRU（射频远端单元）的功放匹配面积大和天线占用体积大，如果将RRU的多个通道做在一个机壳内，会导致整个产品装置的体积大，重量重，难以施工，所以通常将RRU电路分成两个多通道RRU电路装置。例如，将8通道的RRU电路分为两个4通道RRU电路装置，然后将这两个4通道RRU电路装置进行级联。为了使得RRU的多个通道做到相位和幅度完全一致，需要使用一个智能天线校准耦合装置将各个通道信号传输到校准通道进行相位和幅度的校准。

对于高频段，天线体积较小，一般将智能天线校准耦合装置跟多个天线做到一起，如图1所示，将校准耦合装置独立放置在天线区，具体电路实现可以如图2所示。但是对于低频段，多个天线之间距离组成智能天线阵的距离与波长成正比关系（一般为半波长），频段低，则该距离就远，天线体积就大，校准耦合装置很难跟天线做到一起，施工困难。因此现有技术中通常将校准耦合装置分成主从两个装置，分别将两个多通道RRU电路装置中的通道信号耦合到校准通道，主从两个装置之间用一个二功分器连接，二功分器用于将主从装置的各个通道信号传输到RRU主电路的校准通道，在RRU主电路上统一进行校准通道数据采集。硬件实现时一般采用图3所示的主从装置对称结构和图5所示的主从装置非对称结构。

图3的主从装置对称结构中，二功分器外置，主从装置从硬件上不区分主从，是完全相同的产品，完全靠信号处理的级联连接方式来区分主从，这样就做到了两个校准耦合装置硬件上的对称，具体电路实现可以如图4所示。但该设计需要增加4个接头（主从各两个），功分器外置还会增加设备施工难度，防水防雷难度都会增加。

图5的主从装置非对称结构中，将二功分器内置到主装置，这样主从装置之间只需一条固定长度的射频线缆连接即可，具体电路实现可以如图6所示，为了实现校准完成后主装置和从装置天线口发射接收信号幅度和相位一致，需要做到主从装置的信号到达校准通道后的幅度和相位相同，由于从装置收发信号到达校准通道比主装置收发信号到达校准通道多经过一根固定长度的射频线缆，因此主装置中还需要增加一个硬件模块进行幅度和相位的补偿。该方法由于主装置和从装置在硬件上将存在不同，无论在设计还是维护上，都需要考虑主从两种产品，安装容易出错，会增加维护成本。

发明内容

为了克服上述现有校准技术的缺陷，本发明提出了一种并联组合智能天线校准耦合装置，不仅做到了主从装置硬件上的对称，而且主从装置只需一条固定长度的射频线缆连接，减少了射频接头，降低了设备施工难度。所述装置包含功分器1、功分器2和功分器3，还包含一个相位和幅度补偿模块：

功分器1的合路端连接另一个所述装置的功分器1的合路端，一个功分口连接功分器2的功分口，另一个功分口连接功分器3的功分口；功分器2的合路端连接所述装置的所有信号通道的耦合端，一个功分口连接功分器1的功分口，另一个功分口连接相位与幅度补偿模块；功分器3的合路端连接校准通道，一个功分口连接功分器1的功分口，另一个功分口连接相位与幅度补偿模块；

相位和幅度校准模块的两端分别连接功分器2的一个功分口和功分器3的一个功分口；当所述装置作为主装置时，所述相位和幅度补偿模块将补偿主装置的信号到达校准通道后与从装置的信号到达校准通道后的幅度和相位差异。

优选的，所述装置与滤波器在同一个硬件结构内，该硬件结构可以放在射频远端单元所在硬件的背面。

优选的，所述装置与滤波器在同一个硬件结构时，所述装置布设在PCB板上，所述相位和幅度校准模块可以通过补偿PCB微带线长度或者补偿延迟线的数量或者两者组合的形式进行相位补偿，还可以通过调节固定衰减器的衰减量进行幅度补偿。进一步的，PCB板可以是滤波器的后盖，信号通过螺钉由滤波器的腔体进入PCB板，通过调节滤波器的输出阻抗来调节螺钉连接带来的阻抗失配。

本发明还提出一种使用上述装置的校准耦合方法，该方法包括以下步骤：

a，用一条固定长度的射频线缆连接两个所述装置的功分器1的合路端，选择其中一个装置的校准通道进行校准信号传输，则该装置为主装置，另一个装置为从装置；

b，将各通道信号分别连接至主装置和从装置的对应通道；

c，调节主装置的相位和幅度校准模块，使得主装置的信号到达校准通道后与从装置的信号到达校准通道后的幅度和相位相同，所述相位和幅度校准模块通过调节固定衰减器的衰减量进行幅度补偿，通过补偿PCB微带线长度或者补偿延迟线的数量或者两者组合的形式进行相位补偿。

相对于现有技术，该发明具有以下优点：1，主从装置硬件上不区分主从，是完全相同的产品，完全靠信号处理的级联连接方式来区分主从，减少物料种类和维护成本；2，没有额外的外置组件如功分器等，减轻设计和施工的难度；3，外部连接线缆最少，整个校准装置只需一条射频线缆。

附图说明

图1是高频段智能天线系统将校准耦合装置放在天线区的设计框图；

图2是高频段智能天线系统将校准耦合装置放在天线区的电路图；

图3是现有技术的主从装置对称硬件结构框图；

图4是现有技术的主从装置对称硬件结构的电路图；

图5是现有技术的主从装置非对称硬件结构框图；

图6是现有技术的主从装置非对称硬件结构的电路图；

图7是本发明实施例一的校准耦合装置的结构框图；

图8是本发明实施例一的校准耦合装置的电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作详细的说明。

实施例一：8通道智能天线的校准耦合装置

本发明适用于任何多通道的智能天线，本实施例仅以8通道智能天线的校准耦合为例。其基本思想如图7所示，采用主从两个4通道的校准耦合装置，只使用一条固定长度的射频线缆将从装置的多通道耦合信号传送到主装置即可，再由主装置将主从装置的所有通道信号耦合到校准通道，并且同时做到主从两个装置硬件上完全相同。本实施例主从装置的硬件电路实现如图8所示。

图8中，校准耦合装置与滤波器设计在同一个硬件结构内，该结构放在射频远端单元（RRU）所在硬件的背面。滤波器的后盖采用一块PCB板，校准耦合装置就布设在该PCB板上，信号通过螺钉由滤波器的腔体进入PCB板，再通过调节滤波器的输出阻抗来调节螺钉连接带来的阻抗失配。

本实施例的校准耦合装置包含三个功分器：功分器1、功分器2和功分器3，还包含一个相位和幅度校准模块，功分器1的合路端连接至所在装置的外接射频头，一个功分口连接功分器2的功分口，另一个功分口连接功分器3的功分口；功分器2的合路端连接所述装置的所有信号通道的耦合端，一个功分口连接功分器1的功分口，另一个功分口连接相位与幅度补偿模块；功分器3的合路端连接校准通道，一个功分口连接功分器1的功分口，另一个功分口连接相位与幅度补偿模块；相位和幅度校准模块的两端分别连接功分器2的一个功分口和功分器3的一个功分口。该装置中4条通道的信号通过装置的外接射频头接入对应的通道。

两个校准耦合装置通过功分器1合路端的射频头相互连接并设置主从关系后，从装置收发信号到达校准通道会比主装置收发信号到达校准通道多经过两个功分器和一根固定长度的射频线缆，那么主装置中的幅度和相位补偿模块将对主装置的信号进行幅度和相位的补偿，使得主装置的信号到达校准通道后与从装置的信号到达校准通道后的幅度和相位相同。本实施例通过补偿PCB微带线长度或者补偿延迟线的数量或者两者组合的形式进行相位补偿，通过调节固定衰减器的衰减量进行幅度补偿。

实施例二：8通道智能天线的校准耦合方法

本实施例采用实施例一描述的装置进行8通道智能天线的校准耦合。具体操作步骤如下：

a，用一条固定长度的射频线缆连接两个所述装置中功分器1合路端的射频头，任选其中一个装置，将其所在RRU的校准通道基带部分通过光纤连接至基带处理电路，操作人员在施工时无需区分主从装置，内置软件会通过主从RRU与基带处理电路的连接方式自动判别其中一个为主装置，判别依据为主RRU在基带部分不仅与从RRU有连接，而且与基带处理电路有连接，而从RRU在基带部分与基带处理电路没有直接连接。

b，各个通道信号线缆采用直插方式分别连接至主装置和从装置的对应通道的射频头；

c，调节主装置的相位和幅度校准模块，使得主装置的信号到达校准通道后与从装置的信号到达校准通道后的幅度和相位相同。本实施例通过调节固定衰减器的衰减量进行幅度补偿，主装置信号到达校准通道后的幅度大于从装置信号到达校准通道后的幅度，则增大衰减量，反之则减小衰减量；通过补偿PCB微带线长度或者使用延迟线器件（延迟线是封装好的器件，针对固定的频率存在固定的相位偏移）的数量补偿或者两者组合的形式进行相位补偿，可以先利用延迟线器件进行粗略调节，再利用增加减少微带线的方法进行精确调节。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种并联组合智能天线校准耦合装置，其特征在于，所述装置包含三个功分器：功分器1、功分器2和功分器3，还包含一个相位和幅度补偿模块，

功分器1的合路端连接另一个所述装置的功分器1的合路端，一个功分口连接功分器2的功分口，另一个功分口连接功分器3的功分口；功分器2的合路端连接所述装置的所有信号通道的耦合端，一个功分口连接功分器1的功分口，另一个功分口连接相位与幅度补偿模块；功分器3的合路端连接校准通道，一个功分口连接功分器1的功分口，另一个功分口连接相位与幅度补偿模块；

相位和幅度校准模块的两端分别连接功分器2的一个功分口和功分器3的一个功分口；当所述装置作为主装置时，所述相位和幅度补偿模块将补偿主装置的信号到达校准通道后与从装置的信号到达校准通道后的幅度和相位差异。

2.根据权利要求1所述装置，其特征在于，所述装置与滤波器在同一个硬件结构内。

3.根据权利要求2所述装置，其特征在于，所述硬件结构放在射频远端单元所在硬件的背面。

4.根据权利要求2所述装置，其特征在于，所述装置布设在PCB板上。

5.根据权利要求4所述装置，其特征在于，所述相位和幅度校准模块通过补偿PCB微带线长度或者补偿延迟线的数量或者两者组合的形式进行相位补偿。

6.根据权利要求4所述装置，其特征在于，所述相位和幅度校准模块通过调节固定衰减器的衰减量进行幅度补偿。

7.根据权利要求4所述装置，其特征在于，所述PCB板是滤波器的后盖，信号通过螺钉由滤波器的腔体进入PCB板，通过调节滤波器的输出阻抗来调节螺钉连接带来的阻抗失配。

8.一种使用权利要求1所述装置的校准耦合方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

a，用一条固定长度的射频线缆连接两个所述装置的功分器1的合路端，设置其中一个装置为主装置，另一个装置为从装置；

b，将各通道信号分别连接至主装置和从装置的对应通道；

c，调节主装置的相位和幅度校准模块，使得主装置的信号到达校准通道后与从装置的信号到达校准通道后的幅度和相位相同。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于步骤a，所述设置具体为：选择其中一个装置的校准通道进行校准信号传输，则该装置为主装置，另一个装置为从装置。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于步骤c，所述相位和幅度校准模块通过调节固定衰减器的衰减量进行幅度补偿，通过补偿PCB微带线长度或者补偿延迟线的数量或者两者组合的形式进行相位补偿。