CN105009370A - 无线通信网络中基站系统的电压驻波比调谐装置 - Google Patents

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Abstract

作为无线通信网络中基站系统的电压驻波比(VSWR)调谐装置，具备：VSWR变换部，其借助于外部驱动而变换内部供电线路的电气信号传送特性或变换辐射元件发送接收特性，变换天线的VSWR特性；驱动部，其根据控制信号而驱动VSWR变换部；VSWR检测部，其检测该安装的天线的VSWR，发生基于此的检测信号；控制部，当根据VSWR检测部发生的检测信号而判断为VSWR特性为非正常状态时，其控制驱动部的驱动，控制所述VSWR变换部的VSWR特性的变换动作。

Description

无线通信网络中基站系统的电压驻波比调谐装置
技术领域
本发明作为涉及无线通信(PCS、Cellular、CDMA、GSM、LTE等)网络中作为无线访问节点(Wireless Access Node)的基站、中继站、小型基站等(以下总称“基站系统”)的技术，特别是涉及一种用于在基站系统中调谐电压驻波比(VSWR:Voltage Standing Wave Ratio)的装置。
背景技术
无线通信网络的基站系统可以由通过支柱安装于诸如一般建筑物的屋顶或塔的较高位置的天线、安装于(通常体积大、重量大)地上的基站本体及连接它们之间的供电电缆(feeder cable)构成。
基站本体执行基本的发送及接收RF信号处理动作，通过供电电缆而发送RF信号，在天线中具备多个发送及接收辐射元件的排列，发送接收无线信号。此时，通常为了减小基站本体与天线之间的供电电缆上的信号损失，在天线的附近位置(例如，天线的下端)安装有称为塔顶放大器(TMA：Tower Mounted Amplifier)或RRH(Remote Radio Head)等的射频放大器。
另外，这种基站系统通常具备多个用于远程控制天线的辐射束的状态的装置，例如，可以具备用于调整电子式下倾角(Down Tilt)的RET(RemoteElectrical Tilt)装置，以及用于远程调整方位角的转向的RAS(RemoteAzimuth Steering)装置及用于远程调整方位角的束宽的RAB(RemoteAzimuth Beamwidth)装置等。在这种情况下，为了在基站本体中控制天线，提出了AISG(Antenna Interface Standards Group)v2.1.0，还提出了通过3GPP(3rd Generation Partnership Project，第三代合作伙伴计划)协议的通信方式。
另外，在基站系统中，可以安装有用于测量天线的辐射性能及特性从而判断是否为正常状态或错误运作状态的多种诊断装备，在这些诊断装备中，例如，提供了检测天线的电压驻波比(VSWR:Voltage Standing WaveRatio)从而判断是否为正常状态的技术。即，在天线中具备用于测量VSWR的测量部，在基站本体中，如果接受这种VSWR测量部的测量信号并视为非正常状态，则发生基于此的警报信号。发生的警报信号经过基站控制器等提供给运营商侧，之后，执行被视为非正常状态的基站天线的检查及更换等作业。
然而，为了被视为非正常状态的基站天线的检查及更换，通常由作业者直接检查及更换安装于相应地区的基站系统，因而存在作业上的困难及需要相当长的作业时间等问题。
发明内容
解决的技术问题
因此，本发明的目的在于提供一种无线通信网络中基站系统的电压驻波比调谐装置，用于使得能够自动优化基站天线的VSWR匹配及使VSWR特性实现正常化，使得尽可能不需要用于基站天线的检查及更换的作业，另外，能够减小因基站天线的更换而造成的资源浪费。
技术方案
为达成所述目的，本发明作为无线通信网络中基站系统的电压驻波比(VSWR)调谐装置，其特征在于，包括：VSWR变换部，其借助于外部驱动而变换内部供电线路的电气信号传送特性或变换辐射元件发送接收特性，变换天线的VSWR特性；驱动部，其根据控制信号而驱动所述VSWR变换部；VSWR检测部，其检测该安装的天线的VSWR，发生基于此的检测信号；控制部，当根据所述VSWR检测部发生的检测信号而判断为VSWR特性为非正常状态时，其控制所述驱动部的驱动，控制所述VSWR变换部的VSWR特性的变换动作。
其中，VSWR检测部把VSWR检测信号提供给基站本体，所述控制部根据从所述基站本体提供的用于控制VSWR特性的命令，控制所述VSWR特性变换动作。
其中，VSWR变换部具有如下结构，其包括：第一、第二短截线(stub)，其分别具备于与辐射元件连接的供电线路；第一、第二辅助线路，其以电容耦合方式分别与所述第一、第二短截线连接；所述第一、第二辅助线路构成为能够借助于所述驱动部的驱动而移动，借助于所述第一、第二辅助线路的移动，使所述第一、第二短截线与各个的电容耦合量相匹配。
其中，VSWR变换部可以包括：电介质，其置于与辐射元件连接的供电线路上，具有高介电常数；电介质移动部，其支撑所述电介质，构成为借助于所述驱动部的驱动而能够沿着所述供电线路移动。
其中，VSWR变换部可以包括：束形成辅助物，其安装在沿辐射元件的辐射方向隔开距离，由薄金属体构成；移动支撑部，其能移动地支撑所述束形成辅助物，使得与所述辐射元件接近或远离，构成得借助于所述驱动部的驱动而能够移动所述束形成辅助物。
发明的效果
综上所述，无线通信网络中基站系统的电压驻波比调谐装置能够自动优化基站天线的VSWR匹配。即，本发明的装置在场中连接天线与各装备的供电电缆后，能够通过天线内部调谐而改善可能随机发生的VSWR的变化，不仅是初始安装时，对于因使用环境变化(气候变化等)而导致的VSWR变化也能够改善。因此，在本发明中，借助于优化VSWR匹配而使回波损耗(Return Loss)减小，因而对整体效率有帮助，使得能够减少在场中因VSWR低下而导致的提示音的发生。
因此，本发明使得尽可能不需要用于基站天线的检查及更换的作业，另外，能够减小基站天线的更换造成的资源浪费。
附图说明
图1是本发明一个实施例的无线通信网络中基站系统的电压驻波比调谐装置及多个相关构成部的构成框图
图2是图1中VSWR变换部及驱动部的第一示例详细结构图
图3是图2的VSWR变换部的等价电路图
图4是图1中VSWR变换部及驱动部的第二示例详细结构图
图5是图1中VSWR变换部及驱动部的第三示例详细结构图
具体实施方式
下面参照附图，详细说明本发明的优选实施例。在以下说明中，出现诸如具体构成元件等的特定事项，这只是为了有助于更全面理解本发明而提供的，这种特定事项可以在本发明的范围内进行预定的变形或变更，这对于该技术领域的普通技术人员是不言而喻的。另外，在多个附图及下述说明中，对于相同的构成，尽可能赋予了相同的参照符号。
图1是本发明一个实施例的无线通信网络中基站系统的电压驻波比调谐装置及相关构成部的构成框图。如果参照图1，本发明一个实施例的电压驻波比(VSWR)调谐装置20安装于基站系统的天线1。天线1与以往一样，具有送出发送信号、接收接收信号的至少一个辐射元件11及安装有辐射元件11的反射板11，可以通过支柱而安装于诸如竖直建筑物的屋顶或塔的较高位置，通过供电电缆3而与基站本体2连接，收发例如发送接收信号、控制信号及其它动作相关信号。
VSWR调谐装置20包括：VSWR变换部24，其借助于外部驱动而变换内部供电线路的电气信号传送特性或变换辐射元件发送接收特性，从而变换该天线1的VSWR特性；驱动部23，其根据控制信号而驱动所述VSWR变换部24；VSWR检测部21，其检测相应安装的天线1的VSWR，发生基于此的检测信号；控制部22，当根据所述VSWR检测部21发生的检测信号而判断为VSWR特性为非正常状态时，其控制所述驱动部23的驱动，控制所述VSWR变换部24的VSWR特性的变换动作。
在图1所示的构成中，作为示例而图示的构成是，VSWR检测部21把VSWR检测信号提供给基站本体3，基站本体3接受提供这种VSWR检测部21的检测信号并确认VSWR特性，如果视为VSWR特性为非正常状态，则为了变换VSWR特性而向VSWR调谐装置20的所述控制部22提供用于控制VSWR特性的命令。在这种情况下，在基站本体3中，在通过VSWR调谐装置20而调整VSWR特性的同时，当通过VSWR检测部21的检测信号，VSWR特性属于预先设定为正常的基准值时，结束VSWR特性调整动作，VSWR调谐装置20保持当前的VSWR调谐状态。另外，在这种情况下，在基站本体3中，在充分(即，经过预先设定的VSWR特性可变全体范围)执行VSWR特性调整动作后，当通过VSWR检测部21的VSWR检测信号依然为非正常状态时，可以发生警报信号。
另一方面，除所述构成之外，在本发明另一示例中，也可以具有VSWR检测部21追加地直接把VSWR检测信号提供给VSWR调谐装置20的控制部22的构成，此时，控制部22也可以具备下述构成，即接受VSWR检测部21的检测信号，如果视为VSWR特性为非正常状态，则执行用于变换VSWR特性的控制动作的构成。在这种情况下，控制部22在充分执行调整VSWR特性的动作后，如果VSWR检测部21的VSWR检测信号依然为非正常状态时，可以向基站本体2发生警报信号。
图2是图1中VSWR变换部及驱动部的第一示例详细结构图，图3是图2的VSWR变换部的等价电路图。如果参照图2及图3，本发明一个实施例的VSWR变换部具备：第一、第二短截线S1、S2，其在天线内部分别安装于与辐射元件连接的供电线路(FL:Feeding Line)；第一、第二辅助线路242a、242b，其以电容耦合方式分别与所述第一、第二短截线S1、S2连接；线路可变部242，其支撑所述第一、第二辅助线路242a、242b，构成为可借助于作为驱动部23主要构成的驱动马达232的驱动而移动，具有所述电容耦合量在移动时可变的结构。
沿着第一、第二短截线S1、S2的放置方向，第一、第二辅助线路242a、242b分别放置，此时，第一、第二短截线S1、S2与第一、第二辅助线路242a、242b体现为两端的一部分相互重叠并具有电容耦合区域c。在图2中，以圆形点划线放大的A区域显示出第二短截线S2与第二辅助线路242b的侧面结构。
线路可变部242的移动方向构成为沿着具有第一、第二短截线S1、S2的方向而移动，此时，可以构成为利用齿条与小齿轮结构等，借助驱动马达232的旋转力使线路可变部242左右移动。构成为随着线路可变部242的移动，使第一、第二短截线S1、S2与第一、第二辅助线路242a、242b间的电容耦合区域c可变。另外，第一、第二短截线S1、S2设计成相对于处理频率相互隔有8、λ距离。
如果考查所述结构，则可知，借助于第一、第二短截线S1、S2与第一、第二辅助线路242a、242b产生的电感成分、第一、第二短截线S1、S2与第一、第二辅助线路242a、242b间的可变电容耦合区域c产生的可变电容成分，在VSWR基准下实现频率匹配。
即，电压驻波比意味着在天线端因反射而生成的驻波(standing wave)(即，行进波与反射波相互重叠而生成的固定波形)的高度比，在特定频带下，VSWR特性可以超出正常范围。在这种情况下，如果使用具有所述结构的VSWR调谐装置，从而执行可变的频率匹配动作，那么，在使得驻波可变的同时，在超出相应正常范围的频带下，VSWR特性可以调整为正常值以内。
如果观察基于所述本发明特征的VSWR特性调谐方式，则可知，可以在比较细微的范围内执行VSWR调谐作业。可是，这种细微的调谐作业在实际环境下也会很有用。
如果更详细说明，通常而言，在基站系统的初始安装时，把基站本体配置于适当场所，把天线安装于支柱后，通过供电电缆连接天线(及RRH等)与基站本体，即使各个装备的性能或特性个别地全部满足基准值，在最终连接它们的情况下，也往往有测定为所述VSWR为非正常的情形。这很可能起因于各装备因互不相同的制造商制造而导致的累计公差等，在这种情况下，借助于特性的细微调整便可以消除问题。
同样地，不仅是初始安装时，随着使用环境变化(诸如温度、天气的气候变化等)，根据天线内部装备的结构/性能及各装备间的连接状态的细微变化，VSWR特性可能会超出正常范围，在这种情况下，如上所述，借助于本发明特征的构成及动作也可以消除问题。
图4是图1中VSWR变换部及驱动部的第二示例详细结构图。如果参照图4，本发明另一实施例的VSWR变换部具备：电介质244a，其放置于在天线内部与辐射元件(多个)连接的供电线路FL上，具有高介电常数；电介质移动部244，其支撑所述电介质244a，构成为借助于作为驱动部23主要构成的驱动马达234的驱动而能够沿着供电线路FL移动。在图4中，以圆形点划线放大的A区域显示出电介质移动部244内的电介质244a和供电线路FL的侧面结构。
电介质移动部244的移动方向构成为沿着具有供电线路FL的方向而移动，此时，可以构成为利用齿条与小齿轮结构等，借助驱动马达234的旋转力使电介质移动部244移动。随着电介质移动部244的移动，在供电线路FL上，与电介质244a对应的高阻抗部位变更，高阻抗部位的前端部分和后端部分的供电线路FL上的信号路径的距离实现变更。通过这种结构，在VSWR基准下实现频率匹配。
图5是图1中VSWR变换部及驱动部的第三示例详细结构图。如果参照图5，本发明又一实施例的VSWR变换部具备：束形成辅助物246，其安装在沿基站天线的各辐射元件11的辐射方向适当隔开的距离；移动支撑部248(248a、248b)，其能移动地支撑所述束形成辅助物246，使得与辐射元件11接近或远离，构成为借助于作为驱动部23主要构成的驱动马达236的驱动而使束形成辅助物246移动。
所述束形成辅助物246，例如可以由整体上为圆形的薄金属体构成。这种束形成辅助物246可以为了束宽放大等而配备，利用的原理是，如果在辐射元件11中，在束进行辐射的部位放置具有高介电常数的物体，则束的辐射图案发生变化。此时，当变更束形成辅助物246与辐射元件11的间隔时，辐射元件11的发送接收特性发生变更，在本发明中，利用这种束形成辅助物246，变更辐射元件11的发送接收特性，从而在VSWR基准下执行频率匹配动作。
作为所述束形成辅助物246相关技术，可以以本申请人已申请的国内专利申请号第2012-137901号(名称：“具备束宽放大装置的移动通信基站天线”，发明人：MOON,Young-Chan外3人，申请日：2012年10月17日)中公开的内容为例。在所述专利申请号第2012-137901号中，公开了为束宽放大而具备与束形成辅助物相应的装置的技术。
如上所述，可以实现本发明一个实施例的无线通信网络中基站系统的电压驻波比调谐装置的构成及动作，另一方面，在所述本发明的说明中，就具体实施例进行了说明，但在不超出本发明范围的前提下，可以实施多种变形。

Claims (5)

1.一种VSWR调谐装置，作为无线通信网络中基站系统的电压驻波比(VSWR)调谐装置，其中，包括：
VSWR变换部，其借助于外部驱动而变换内部供电线路的电气信号传送特性，或变换辐射元件发送接收特性，从而变换天线的VSWR特性；
驱动部，其根据控制信号而驱动所述VSWR变换部；
VSWR检测部，其检测该安装的天线的VSWR，从而发生基于此的检测信号；
控制部，当根据所述VSWR检测部发生的检测信号而判断为VSWR特性为非正常状态时，其控制所述驱动部的驱动，从而控制所述VSWR变换部的VSWR特性的变换动作。
2.根据权利要求1所述的VSWR调谐装置，其中，
所述VSWR检测部把VSWR检测信号提供给基站本体，所述控制部根据从所述基站本体提供的用于控制VSWR特性的命令，来控制所述VSWR特性变换动作。
3.根据权利要求1所述的VSWR调谐装置，其中，所述VSWR变换部包括：
第一、第二短截线(stub)，其分别具备于与辐射元件连接的供电线路；
第一、第二辅助线路，其以电容耦合方式分别与所述第一、第二短截线连接，
所述第一、第二辅助线路构成为能够借助于所述驱动部的驱动而移动，借助于所述第一、第二辅助线路的移动，使所述第一、第二短截线与各个的电容耦合量相匹配。
4.根据权利要求1所述的VSWR调谐装置，其中，所述VSWR变换部包括：
电介质，其置于与辐射元件连接的供电线路上，具有高介电常数；
电介质移动部，其支撑所述电介质，构成为借助于所述驱动部的驱动而能够沿着所述供电线路移动。
5.根据权利要求1所述的VSWR调谐装置，其中，所述VSWR变换部包括：
束形成辅助物，其安装在沿辐射元件的辐射方向隔开的距离，由薄金属体构成；
移动支撑部，其能移动地支撑所述束形成辅助物，使得与所述辐射元件接近或远离，构成得借助于所述驱动部的驱动而能够移动所述束形成辅助物。
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