CN106412723B - 一种在4g通信系统中使用的射频处理单元智能供电装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在4G通信系统中使用的射频处理单元智能供电装置，包括直流输入接口、交流输入接口、交流转直流变换器、空气倒换开关和智能判断模块，所述直流输入接口与空气倒换开关电性连接，所述交流输入接口与交流转直流变换器的电性连接，所述交流转直流变换器与空气倒换开关电性连接，所述空气倒换开关与智能判断模块电性连接，所述空气倒换开关的输出端连接负载，所述智能判断模块分别与直流输入接口和交流输入接口电性连接。本发明通过空气倒换开关和智能判断模块，实现48V直流集中供电模式和就近引接市电供电模式的智能切换，从而提高整个RRU供电系统的信源稳定性和安全性。

Description

一种在4G通信系统中使用的射频处理单元智能供电装置

技术领域

本发明涉及无线通信领域，具体涉及一种在4G通信系统中使用的射频处理单元智能供电装置。

背景技术

在4G及即将纳入规划建设的5G通信系统中，随着工作频段的提高，受限于高频传输损耗，分布式基站以其灵活的建设方式在网络建设中发挥着越来越大的作用。分布式基站结构的核心概念就是把传统宏基站基带处理单元(BBU，Building Base band Unit)和射频处理单元(RRU，Radio Remote Unit)分离，二者通过光纤相连。在网络部署时，将BBU与核心网、无线网络控制设备集中在基站机房内，通过光纤与远端的RRU进行连接，完成网络覆盖，从而降低建设维护成本、提高效率。因为4G系统中的RRU大多在远离机房的远端如铁塔平台上，从而促使远端设备的电源保障方案显得尤为重要。

BBU一般由基站机房内的开关电源设备供电，RRU供电模式则主要有以下两种：

供电模式一：-48V直流集中供电模式

-48V直流集中供电模式是指RRU等拉远设备利用安装无线主设备的基站机房中的开关电源设备供电，供电标称电压为-48V直流。直流供电的特点是电压电流稳定，在断电后，一般机房中有蓄电池组，可以给设备供电，短期内不容易导致基站没有信号。缺点是因为距离较远，会造成线路损耗而大幅增加基站电源系统投资。

供电模式二：就近引接市电

就近引接市电是指RRU等拉远设备由本地就近引接的市电电源供电。RRU等设备就近引接市电，可以避免距离较远引起的直流压降，减少因线路损耗而增加的电源投资。但安全方面受到影响，下雨和雷电会导致设备电源易损坏，同时交流电压会在白天和晚上有电压落差，易导致设备不稳定性。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种在4G通信系统中使用的射频处理单元智能供电装置，通过对现有的供电装置进行改进，能大大降低电能损耗、提供稳定供电、延长电池寿命、维护更加简单方便、现场安装灵活方便。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是，一种在4G通信系统中使用的射频处理单元智能供电装置，包括直流输入接口、交流输入接口、交流转直流变换器、空气倒换开关、RRU射频单元和智能判断模块，所述直流输入接口一端与空气倒换开关电性连接，另一端和智能判断模块电性连接；所述交流输入接口一端经交流转直流变换器与空气倒换开关电性连接，另一端和智能判断模块电性连接；所述智能判断模块和空气倒换开关电性连接；所述空气倒换开关的输出端连接RRU射频单元。

进一步的，所述智能判断模块包括电源信号采集模块、时钟同步模块、控制子模块和切换模块，所述电源信号采集模块分别与直流输入接口和交流输入接口电性连接，所述切换模块与空气倒换开关电性连接，所述电源信号采集模块经控制子模块与切换模块电性连接，所述时钟同步模块分别与电源信号采集模块、控制子模块和切换模块电性连接，并向电源信号采集模块、控制子模块和切换模块提供时钟同步信号；

工作时，所述时钟同步模块发送时钟同步信号至电源信号采集模块，

所述电源信号采集模块根据该时钟同步信号采集直流输入接口和交流输入接口的电压特征值，并将该电压特征值根据时钟同步信号发送至控制子模块，

所述控制子模块根据该电压特征值判定当前所需输入的供电参数，并生成切换信号发送至空气倒换开关，

所述空气倒换开关接受该切换信号后产生倒换操作，将供电输出进行切换，为负载提供稳定安全的电源输出。

更进一步的，所述智能判断模块还包括无线通信模块，所述无线通信模块与控制子模块电性连接，所述智能判断模块将供电日志信息通过无线通信模块上传至云存储终端进行存储，为网络维护提供参考数据。

进一步的，还包括无线充电模块、电池组和电压变换单元，所述电池组一端电性连接无线充电模块，另一端电性连接电压变换单元，所述电压变换单元与直流输入接口耦合。通过设计无线充电模块，能够为系统提供无线充电，且通过电池组存储电量并通过电压变换单元为整个系统提供稳定的电源，有效防止突然断电产生的巨大影响。

更进一步的，所述电压变换单元为DC/DC升压变换单元，所述电池组为48V电池组。

更进一步的，DC/DC升压变换单元包括电感L、第一MOSFET(金属-氧化物半导体场效应晶体管，简称金氧半场效晶体管，Metal-Oxide-Semiconductor Field-EffectTransistor，MOSFET)管、第一二极管、以及第一电容；所述电感L的一端与所述第一MOSFET管的源极相连，所述电感L的另一端为所述DC/DC升压变换单元的负极输入端，所述第一MOSFET管的源极为所述DC/DC升压变换单元的正极输入端，所述第一MOSFET管的源极与所述第一二极管的负极相连，所述第一MOSFET管的漏极与所述第一电容的一端相连，所述第一电容的另一端与所述第一二极管的正极相连，所述第一电容的两端为所述DC/DC升压变换单元的输出端。

更进一步的，所述电池组为两个以上12V充电电池串并联构成。

所述装置工作过程如下：

步骤1，电源信号采集模块从时钟同步模块获取到时间同步信号后，电源信号采集模块建立与直流输入接口和交流输入接口的通信连接；

步骤2，电源信号采集模块通过直流输入接口获取到直流电压特征值，该直流电压特征值包括电源类型和电压值；电源信号采集模块通过交流输入接口获取到交流电压特征值，该交流电压特征值包括电源类型和电压值；

步骤3，电源信号采集模块从时钟同步模块获取到时间同步信号，电源信号采集模块建立与控制子模块的通信连接；

步骤4，电源信号采集模块将直流电压特征值和交流电压特征值发送至控制子模块；

步骤5，控制子模块根据电源类型选择相应的预设阈值，如果获取到的是直流电压特征值的电源类型，则选择直流电压预设阈值，并判断当前的直流电压值是否小于直流电压预设阈值(一般设置36V-48V)，如果是，执行步骤6，否则继续原电压输出；若获取到的是交流电压特征值的电源类型，则选择交流电压预设阈值，并判断当前的交流电压值是否小于交流电压预设阈值(一般设置110V-220V)，如果是，执行步骤6，否则继续原电压输出；

步骤6，如果控制子模块判断直流电压值小于直流电压预设阈值，则控制子模块生成切换信号至空气倒换开关，所述空气倒换开关接受该切换信号后产生倒换操作，将供电输出为交流输出；如果控制子模块判断交流电压值小于交流电压预设阈值，则控制子模块生成切换信号至空气倒换开关，所述空气倒换开关接受该切换信号后产生倒换操作，将供电输出为直流输出。

有益效果：本发明通过采用上述技术方案，与现有技术相比，具有如下优点：

本发明通过设计一个全新的射频处理单元智能供电装置，通过空气倒换开关和智能判断模块，实现48V直流集中供电模式和就近引接市电供电模式的智能切换，从而提高整个RRU供电系统的信源稳定性和安全性。

本发明还对电整个供电装置做了进一步的改进，通过对智能判断模块电路的精准设计，搭配时钟同步模块，保证供电方式切换过程中的精确和安全，保障RRU射频模块的供电系统双模式自动切换过程中的高效、准确和时效性。整个控制电路设计合理精巧。

本发明还设计了这个供电装置的无线充电方案，采用无线充电模块、电池组和电压变换单元构成，实现了整个装置的无线供电，和且进一步为提高直流供电模式的安全性和稳定性提供了有效保证。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做更进一步的具体说明，本发明的上述或其他方面的优点将会变得更加清楚。

图1是本发明的实施例1的结构示意图。

图2是本发明的实施例1的结构示意图。

图3是本发明的实施例2的结构示意图。

图4是本发明的实施例2的升压变换单元和空气倒换开关集成的电路原理图。

具体实施方式

现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

实施例1：

作为一个具体的实施例，如图1和图2所示，一种在4G通信系统中使用的射频处理单元智能供电装置，包括直流输入接口1、交流输入接口3、交流转直流变换器2、空气倒换开关5、RRU射频单元6和智能判断模块4，所述直流输入接口1与空气倒换开关5电性连接，所述交流输入接口3与交流转直流变换器2的电性连接，所述交流转直流变换器2与空气倒换开关5电性连接，所述空气倒换开关5与智能判断模块4电性连接，所述空气倒换开关5的输出端连接RRU射频单元6，所述智能判断模块4分别与直流输入接口1和交流输入接口3电性连接。

本实施例中，所述智能判断模块4包括电源信号采集模块42、时钟同步模块43、控制子模块41(本实施例使用HCS12系列MCU)和切换模块44，所述电源信号采集模块42分别与直流输入接口1和交流输入接口3电性连接，所述切换模块44与空气倒换开关5电性连接，所述时钟同步模块43分别为电源信号采集模块42、控制子模块41和切换模块44提供时钟同步信号，

所述时钟同步模块43发送时钟同步信号至电源信号采集模块42，

所述电源信号采集模块42根据该时钟同步信号采集直流输入接口1和交流输入接口3的电压特征值，并将该电压特征值根据时钟同步信号发送至控制子模块41，

所述控制子模块41根据该电压特征值判定当前所需输入的供电参数，并生成切换信号发送至空气倒换开关5，

所述空气倒换开关5接受该切换信号后产生倒换操作，将供电输出进行切换，为负载提供稳定安全的电源输出。

所述智能判断模块4还包括无线通信模块45，所述无线通信模块45与控制子模块41电性连接，所述智能判断模块4将供电日志信息通过无线通信模块上传至云存储终端进行存储，为网络维护提供参考数据。

本实施例1的工作原理如下：电源信号采集模块42根据始终同步模块43的时间同步信号采集直流输入接口1和交流输入接口3的电压特征值，并将该电压特征值根据时钟同步信号发送至控制子模块41，所述控制子模块41根据该电压特征值判定当前所需输入的供电参数，并生成切换信号发送至空气倒换开关5，所述空气倒换开关5接受该切换信号后产生倒换操作，将供电输出进行切换，为负载提供稳定安全的电源输出。所述智能判断模块4将供电日志信息通过无线通信模块上传至云存储终端进行存储，为网络维护提供参考数据。

具体步骤如下：

步骤1：电源信号采集模块42从时钟同步模块43获取到时间同步信号后，该电源信号采集模块42建立与直流输入接口1和交流输入接口3的通信连接；

步骤2：电源信号采集模块42通过直流输入接口1获取到直流电压特征值，该直流电压特征值包括电源类型和电压值；电源信号采集模块42通过交流输入接口3获取到交流电压特征值，该交流电压特征值包括电源类型和电压值；

步骤3：电源信号采集模块42从时钟同步模块43获取到时间同步信号，该电源信号采集模块42建立与控制子模块41的通信连接；

步骤4：电源信号采集模块42将直流电压特征值和交流电压特征值发送至控制子模块41；

步骤5：控制子模块41根据电源类型选择相应的预设阈值，例如获取到的是直流电压特征值的电源类型，则选择直流电压预设阈值，若获取到的是交流电压特征值的电源类型，则选择交流电压预设阈值；并判断当前的直流电压值是否小于直流电压预设阈值，当前的交流电压值是否小于交流电压预设阈值；直流电压预设阈值范围为36V-48V，本实施例选择40V；交流电压预设阈值范围为110V-220V，本实施例选择150V。

步骤6：控制子模块41判断直流电压值小于直流电压预设阈值，则控制子模块41生成切换信号至空气倒换开关5，所述空气倒换开关5接受该切换信号后产生倒换操作，将供电输出为交流输出；控制子模块41判断交流电压值小于交流电压预设阈值，则控制子模块41生成切换信号至空气倒换开关5，所述空气倒换开关5接受该切换信号后产生倒换操作，将供电输出为直流输出。电压如果没有小于阈值，则控制子模块41不生成切换信号，则空气倒换开关5不产生倒换操作，则还是保留原来的电压输出。

实施例2：

参考图3和图4所示，本实施例2与第一实施例的基本结构相同，不同之处在于：本实施例2还包括无线充电模块7、电池组8和电压变换单元9，所述无线充电模块7与电池组8电性连接，所述电池组8和电压变换单元9电性连接，所述电压变换单元9与直流输入接口1耦合。通过设计无线充电模块7，能够为系统提供无线充电，且通过电池组8存储电量并通过电压变换单元9为整个系统提供稳定的电源，有效防止突然断电产生的巨大影响。

本实施例中，所述电压变换单元9为DC/DC升压变换单元9，所述电池组8为48V电池组8。

本实施例中，所述电池组8为2个以上12V充电电池串并联构成。

具体参考图4所示，DC/DC升压变换单元9由电感L、第一MOSFET管Q、第一二极管D、以及第一电容C组成；所述电感L的一端与所述第一MOSFET管的源极相连，所述电感L的另一端为所述升压变换单元9的负极输入端，所述第一MOSFET管Q的源极为所述升压变换单元9的正极输入端，所述第一MOSFET管Q的源极与所述第一二极管D的负极相连，所述第一MOSFET管Q的漏极与所述第一电容C的一端相连，所述第一电容C的另一端与所述第一二极管D的正极相连，所述第一电容C的两端为所述升压变换单元9的输出端。

升压变换单元9与空气倒换开关5的组合形态还可以包括：第二电容C’、第二二极管D’、以及压敏电阻RV；以第一开关106为一第二MOSFET管Q’为例，升压变换单元9和空气倒换开关5集成的电路结构参见图4：第二电容C’的一端与第二二极管D’的负极相连，第二电容C’的另一端与第二MOSFET管Q’的源极相连，第二MOSFET管Q’的漏极与第二二极管D’正极相连，第二二极管D’的负极与升压变换单元9的正极输入端相连，第二二极管D’的正极与升压变换单元9的负极输入端相连，升压变换单元9的输出端与压敏电阻RV相连。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种在4G通信系统中使用的射频处理单元智能供电装置，其特征在于，包括直流输入接口、交流输入接口、交流转直流变换器、空气倒换开关、RRU射频单元和智能判断模块，所述直流输入接口一端与空气倒换开关电性连接，另一端和智能判断模块电性连接；所述交流输入接口一端经交流转直流变换器与空气倒换开关电性连接，另一端和智能判断模块电性连接；所述智能判断模块和空气倒换开关电性连接；所述空气倒换开关的输出端连接RRU射频单元；

所述智能判断模块包括电源信号采集模块、时钟同步模块、控制子模块和切换模块，所述电源信号采集模块分别与直流输入接口和交流输入接口电性连接，所述切换模块与空气倒换开关电性连接，所述电源信号采集模块经控制子模块与切换模块电性连接，所述时钟同步模块分别与电源信号采集模块、控制子模块和切换模块电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种在4G通信系统中使用的射频处理单元智能供电装置，其特征在于，所述智能判断模块还包括无线通信模块，所述无线通信模块与控制子模块电性连接，所述智能判断模块将供电日志信息通过无线通信模块上传至云存储终端进行存储，为网络维护提供参考数据。

3.根据权利要求2所述的一种在4G通信系统中使用的射频处理单元智能供电装置，其特征在于，还包括无线充电模块、电池组和电压变换单元，所述电池组一端电性连接无线充电模块，另一端电性连接电压变换单元，所述电压变换单元与直流输入接口耦合。

4.根据权利要求3所述的一种在4G通信系统中使用的射频处理单元智能供电装置，其特征在于，所述电压变换单元为DC/DC升压变换单元，所述电池组为48V电池组。

5.根据权利要求4所述的一种在4G通信系统中使用的射频处理单元智能供电装置，其特征在于，所述DC/DC升压变换单元包括电感L、第一MOSFET管、第一二极管，以及第一电容；所述电感L的一端与第一MOSFET管的源极相连，所述电感L的另一端为DC/DC升压变换单元的负极输入端，所述第一MOSFET管的源极为DC/DC升压变换单元的正极输入端，所述第一MOSFET管的源极与所述第一二极管的负极相连，所述第一MOSFET管的漏极与第一电容的一端相连，所述第一电容的另一端与所述第一二极管的正极相连，所述第一电容的两端为所述DC/DC升压变换单元的输出端。

6.根据权利要求5所述的一种在4G通信系统中使用的射频处理单元智能供电装置，其特征在于，所述电池组为两个以上12V充电电池串并联构成。

7.根据权利要求6所述的一种在4G通信系统中使用的射频处理单元智能供电装置，其特征在于，所述装置工作过程如下：

步骤1，电源信号采集模块从时钟同步模块获取到时间同步信号后，电源信号采集模块建立与直流输入接口和交流输入接口的通信连接；

步骤2，电源信号采集模块通过直流输入接口获取到直流电压特征值，该直流电压特征值包括电源类型和电压值；电源信号采集模块通过交流输入接口获取到交流电压特征值，该交流电压特征值包括电源类型和电压值；

步骤3，电源信号采集模块从时钟同步模块获取到时间同步信号，电源信号采集模块建立与控制子模块的通信连接；

步骤4，电源信号采集模块将直流电压特征值和交流电压特征值发送至控制子模块；

步骤5，控制子模块根据电源类型选择相应的预设阈值，如果获取到的是直流电压特征值的电源类型，则选择直流电压预设阈值，并判断当前的直流电压值是否小于直流电压预设阈值，如果是，执行步骤6，否则继续原电压输出；若获取到的是交流电压特征值的电源类型，则选择交流电压预设阈值，并判断当前的交流电压值是否小于交流电压预设阈值，如果是，执行步骤6，否则继续原电压输出；

步骤6，如果控制子模块判断直流电压值小于直流电压预设阈值，则控制子模块生成切换信号至空气倒换开关，所述空气倒换开关接受该切换信号后产生倒换操作，将供电输出为交流输出；如果控制子模块判断交流电压值小于交流电压预设阈值，则控制子模块生成切换信号至空气倒换开关，所述空气倒换开关接受该切换信号后产生倒换操作，将供电输出为直流输出。