CN107204520A - 多频基站天线及其射频信号切换开关 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种射频信号切换开关。该射频信号切换开关包括：输网络装置，具备至少一个传输网络单元；路径切换装置，具备至少一个路径切换单元；所述传输网络单元包括两对输入口和输出口，所述路径切换单元包括至少两条传输线，通过改变所述路径切换单元与所述传输网络单元之间的相对位置，以使得各所述传输线可以分别与一所述输入口和一所述输出口进行连接对应形成两组传输路径。本发明还提供一种多频基站天线。通过上述实施方式，其结构简单、操作方便、损耗低、频带宽，能够在原有硬件结构基础上对传输路径进行扩展。

Description

多频基站天线及其射频信号切换开关

技术领域

本发明涉及射频电路和通信技术领域，尤其涉及一种多频基站天线及其射频信号切换开关。

背景技术

随着移动通信技术的发展，对基站天线要求满足超宽频和多模式，多模多频段基站天线的使用，导致RRU（Radio Remote Unit，射频拉远单元）数量的增加和抱杆资源的匮乏，一体化RRU天线可有效减少抱杆资源。

然而现有技术的一体化RRU天线，其在使用过程中，两个以上频率的RRU放置在上下不同位置时，每个RRU只能实现固定的一种输入，即虽然设置了多个RRU，但也只能实现对应RRU数量的几种输入，要实现更多频段的输入时，只能够通过增加RRU来实现，造成了资源浪费、成本上升且天线体积增大。

发明内容

本发明为解决上述技术问题提供一种多频基站天线及其射频信号切换开关，其结构简单、操作方便、损耗低、频带宽，能够在原有硬件结构基础上对传输路径进行扩展。

为解决上述技术问题，本发明提供一种射频信号切换开关，包括：输网络装置，具备至少一个传输网络单元；路径切换装置，具备至少一个路径切换单元；所述传输网络单元包括两对输入口和输出口，所述路径切换单元包括至少两条传输线，通过改变所述路径切换单元与所述传输网络单元之间的相对位置，以使得各所述传输线可以分别与一所述输入口和一所述输出口进行连接对应形成两组传输路径。

进一步地，任一所述输入口可选择性地利用任一的所述传输线与任一所述输出口进行连接。

进一步地，所述输入口、所述输出口与所述传输线之间的连接均通过非接触的耦合方式实现；其中，所述路径切换单元和所述传输网络单元上下相对平行间隔设置，所述输入口、所述输出口与所述传输线重合状态下，所述输入口、所述输出口与所述传输线通过耦合作用呈闭路状态；所述输入口、所述输出口与所述传输线非重合状态下，所述输入口、所述输出口与所述传输线不能形成耦合作用进而呈开路状态。

进一步地，所述传输网络单元中的所述输入口及所述输出口均是传输线，所述传输网络单元中的传输线是微带线或者共面波导，所述路径切换单元中的传输线是微带线。

进一步地，通过平移或旋转的方式实现所述路径切换单元与所述传输网络单元之间位置的改变。

进一步地，所述输入口、所述输出口分别设置于长方形的四个顶点，所述输入口设置于一条对角线上，所述输出口设置于另一所述对角线上，所述传输线根据所述输入口、所述输出口的布设设计不同结构形状，以使得射频信号可在由所述输入口、所述传输线及所述输出口形成的传输路径上进行直线传输或180°反向传输。

进一步地，所述传输线设置为四条，包括一对开口背离的U型传输线和一对相互平行的直线型传输线，通过平移所述路径切换单元，当所述直线型传输线分别连接所述输入口、所述输出口形成两组传输路径时，射频信号在所述传输路径上直线传输；当所述U型传输线分别连接所述输入口、所述输出口形成两组传输路径时，射频信号在所述传输路径上沿180°反向传输；或者，所述传输线设置为两条，所述传输线呈弯折状态，通过旋转所述路径切换单元到不同角度可使得所述输入口、所述传输线以及所述输出口构成不同传输路径，进而实现射频信号在所述传输路径上进行直线传输或180°反向传输。

进一步地，所述传输网络装置包括两个或两个以上的所述传输网络单元，所述路径切换装置包括数量与所述传输网络单元数量相同的所述路径切换单元，每个所述路径切换单元用于改变相应所述传输网络单元中的所述输入口与所述输出口之间的连接关系以选择性地形成不同的传输路径。

进一步地，各所述传输网络单元直线等间隔排列，相应地，各所述路径切换单元直线等间隔排列，其中，各所述路径切换单元可受驱动同步移动实现每个所述路径切换单元同步改变相应所述传输网络单元中的所述输入口与所述输出口之间的连接关系以选择性地形成不同的传输路径。

为解决上述技术问题，本发明还提供一种多频基站天线，包括如上述任一项实施方式所述的射频切换开关。

本发明实施方式的多频基站天线及其射频信号切换开关，通过设置包括彼此相互独立的至少两个输入口和两个输出口的传输网络装置，并设置通过改变位置来改变输入口与输出口之间的传输路径的路径切换装置，进而实现对射频信号的传输端口的选择，能够增加射频信号的传输路径，相当于对输入口及输出口的功能进行了扩展，其结构简单、成本低、操作方便，并且损耗低、频带宽。

附图说明

图1是本发明射频信号切换开关第一实施方式中传输网络装置的布设示意图。

图2是本发明射频信号切换开关第一实施方式中路径切换装置的布设示意图。

图3是本发明射频信号切换开关第一实施方式一工作模式的传输网络图。

图4是本发明射频信号切换开关第一实施方式另一工作模式的传输网络图。

图5是本发明射频信号切换开关第二实施方式中传输网络装置的布设示意图。

图6是本发明射频信号切换开关第二实施方式中路径切换装置的布设示意图。

图7是本发明射频信号切换开关第二实施方式一工作模式的传输网络图。

图8是本发明射频信号切换开关第二实施方式另一工作模式的传输网络图。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本发明进行详细说明。

结合图1至图4进行参阅，本发明实施方式的射频信号切换开关，包括传输网络装置1和路径切换装置2。该传输网络装置1至少包括一个传输网络单元11，该路径切换装置2至少包括一个路径切换单元21。值得注意的是，文中所述的传输网络单元11及路径切换单元21是为了方便理解、描述而人为划分并定义的。

具体而言，传输网络单元11包括两对输入口和输出口，一输入口与一RRU（图未示）的输出口连接、另一输入口与另一RRU（图未示）的输出口连接，一输出口与一天线（图未示）的输入口连接、另一输出口与另一天线（图未示）的输入口连接，该处两个RRU通常设置为不同频段的RRU，例如，其中一个为FA频段RRU，另一个为D频段RRU。路径切换单元21包括至少两条传输线。通过改变路径切换单元21与传输网络单元11之间的相对位置，以使得各传输线可以分别与一输入口和一输出口进行连接对应形成两组传输路径。其中，一个输入口同一时刻只能与一个输出口进行连接。

优选地，通过调整路径切换单元21与传输网络单元11之间的相对位置，进而可实现任一输入口可选择性地通过其中之一的传输线与任一输出口进行连接。这样就可以实现多种传输路径实现不同的输入输出方式，进而扩展了应用范围。

在一具体实施方式中，传输网络单元11中的各输入口、输出口与路径切换单元21中的传输线之间的连接均可以通过非接触的耦合方式实现。具体而言，路径切换单元21和传输网络单元11上下相对平行间隔设置，输入口、输出口与传输线重合状态下，输入口、输出口与传输线通过耦合作用呈闭路状态；输入口、输出口与传输线非重合状态下，输入口、输出口与传输线不能形成耦合作用进而呈开路状态。当然，路径切换单元21中的传输线与传输网络单元11中的输入口、输出口重合时需在一定间隔距离内才能发生有效地耦合作用，当两者间隔距离较大时无耦合作用或耦合作用较低。

在一具体实施方式中，传输网络单元11中的各输入口及输出口均是传输线。优选地，传输网络单元11中的传输线是微带线或者共面波导，路径切换单元21中的传输线是微带线，其射频信号传递损耗低、效率高。

举例而言，传输网络单元11中的输入口、输出口分别设置于长方形的四个顶点，各输入口（即输入口A、输入口B）设置于一条对角线上，各输出口（即输出口A、输出口B）设置于另一对角线上。路径切换单元21的各传输线根据传输网络单元11中的输入口、输出口的布设设计不同结构形状，以使得射频信号可在由输入口、传输线及输出口形成的传输路径上进行同一方向上的直线传输或180°反向传输。

在一具体实施方式中，路径切换单元21、22与传输网络单元11、12之间位置的改变可通过平移或旋转的方式实现。

具体而言，如图1-图4所示，（1）在以平移方式（图3、图4示意为左右平移）改变路径切换单元21、22与相应传输网络单元11、12之间位置的情况下，路径切换单元21、22中的传输线可以设置为四条，该传输线中包括一对开口背离的U型传输线211和一对相互平行的直线型传输线212，通过平移路径切换单元21、22，当直线型传输线212分别连接输入口、输出口形成两组传输路径时，射频信号在传输路径上直线传输；当U型传输线211分别连接输入口、输出口形成两组传输路径时，射频信号在传输路径上沿180°反向传输。

举例而言，传输网络单元11、12和路径切换单元21、22可以分别设置在两个上下平行设置的固定板10、20上，传输网络装置1中的各传输网络单元11、12通常可共用一固定板10，路径切换装置2中的各路径切换单元21、22通常也可共用一固定板20；另外，如果想保持各路径切换单元21、22具有相对独立性，各路径切换单元21、22可以单独设置于不同的固定板20上，此处不作具体描述。通过手动拨动固定板20平移，可实现路径切换单元21、22与传输网络单元11、12之间相对位置的改变。当然，也可以采用电驱动装置驱动路径切换单元21、22进行平移，比如，该电驱动装置可采用：滚珠丝杠副结合步进电机的方式，滚珠丝杠副包括丝杆和螺母，丝杆一端连接步进电机，螺母套设于丝杆上并沿丝杆直线往复移动，承载路径切换单元21、22的固定板20固定设置于螺母上跟随螺母直线往复移动，实现在直线上平移，该硬件结构可以方便远程控制。

在一具体实施方式中，传输网络装置1包括两个或两个以上的传输网络单元，路径切换装置2包括数量与传输网络单元数量相同的路径切换单元，每个路径切换单元用于改变相应传输网络单元中的输入口与输出口之间的连接关系以选择性地形成不同的传输路径。进一步地，各传输网络单元直线等间隔排列，相应地，各路径切换单元直线等间隔排列，其中，各路径切换单元可受驱动同步移动实现每个路径切换单元同步改变相应传输网络单元中的输入口与输出口之间的连接关系以选择性地形成不同的传输路径。

在具体应用中，如图1和图2所示，可以将其中一传输网络单元11为主单元、另一传输网络单元12为扩展单元，两个传输网络单元11、12内部各输入口、输出口的布局相同。其中，作为主单元的传输网络单元11包括输入口A、输出口A、输入口B以及输出口B，作为扩展单元的传输网络单元12包括输入口C、输出口C、输入口D以及输出口D。以多频基站天线现仅设置有第一RRU（如FA频段RRU）和第二RRU（如D频段RRU）两个RRU为例进行说明，此时，只需使用到作为主单元的传输网络单元11；同时，可以将路径切换单元21作为主控单元、而将路径切换单元22作为辅控单元。在多频基站天线仅设置有一个第一RRU和一个第二RRU两个RRU的示例中，仅需要使用到作为主控单元的路径切换单元21。路径切换单元21配合传输网络单元11的工作原理简要描述如下：

平移该路径切换单元21时，U型传输线211或者直线型传输线212只能选择一种工作模式，即只有一组传输线211或212能够与传输网络单元11进行耦合作用呈闭合状态。另一组传输线212或211可以空置或者做其他传输作用。

工作模式一，具体如图3所示，路径切换单元21中一U型传输线211切换到输入口A和输出口A之间，同时，另一U型传输线211切换到输出口B和输入口B之间，此时输入口A传输的射频信号将从输出口A输出，输入口B的射频信号将从输出口B输出，以此实现射频信号的180°反向传输。

工作模式二，具体如图4所示，路径切换单元21中一直线型传输线212切换到输入口A和输出口B之间，同时，另一直线型传输线212切换到输入口B和输出口A之间，此时输入口A传输的射频信号将从输出口B输出，输入口B的射频信号将从输出口A输出，以此实现射频信号的直线传输。

（2）如图5-8所示，在以旋转方式改变路径切换单元21’、22’与相应传输网络单元11’、12’之间位置的情况下，路径切换单元21’、22’中的传输线可以仅设置为两条，其中，传输线呈弯折状态，通过旋转路径切换单元21’、22’到不同角度可使得输入口、传输线以及输出口构成不同传输路径，进而实现射频信号在传输路径上进行直线传输或180°反向传输。

举例而言，各传输网络单元11’、12’可以设置在一固定板10’上，每个路径切换单元21’、22’单独设置在一个具有转动轴201’的转动平台20’上，各转动平台20’均与固定板10’保持上下平行关系。通过手动拨动该转动平台20’，即可实现该转动平台20’的旋转，在旋转过程中，路径切换单元21’、22’与传输网络单元11’、12’之间发生相对位置改变。当然，也可以采用电驱动装置驱动路径切换单元11’、12’进行旋转，比如，该电驱动装置可采用步进电机驱动转动轴201’进行旋转。当传输网络单元及路径切换单元为多个时，如果欲保持各路径切换单元旋转具有一致性，可采用：各转动轴201’设置螺纹，并通过与一末端设有步进电机的螺纹杆啮合，螺纹杆的螺距均匀，步进电机工作即可同步带动各转动轴201’旋转。

本发明实施方式还提供一种多频基站天线，包括如上文任一实施方式所描述的射频信号切换开关，该射频信号切换开关包括传输网络装置和路径切换装置，传输网络装置包括至少一个传输网络单元11，路径切换装置包括至少一个路径切换单元21。其中，传输网络单元11包括两个输入口和两个输出口，两个输入口分别与不同类型的RRU连接，两个输出口分别与天线连接。路径切换单元21包括至少两条传输线。进而，通过改变路径切换单元21与传输网络单元11之间的相对位置，使得各传输线可以分别与一输入口和一输出口进行连接对应形成两组传输路径。

当然，本发明所揭示的射频信号切换开关不只可以用于多频基站天线，还可以用于其它各种涉及射频信号切换的装置。

本发明实施方式的多频基站天线及其射频信号切换开关，在多频基站天线使用场景中，多种模式天馈系统的两个RRU放置在不同位置时，在不改变天线接头位置和跳线连接方式，通过增设射频信号切换开关，实现对两个不同频段RRU的射频信号进行切换。具体而言，通过设置包括彼此相互独立的至少两个输入口和两个输出口的传输网络装置1，并设置通过改变位置来改变输入口与输出口之间的传输路径的路径切换装置2，进而实现对射频信号的传输端口的选择，能够增加射频信号的传输路径，相当于对输入口及输出口的功能进行了扩展，其结构简单、成本低、操作方便，并且损耗低、频带宽。

以上仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种射频信号切换开关，其特征在于，包括：

传输网络装置，具备至少一个传输网络单元；

路径切换装置，具备至少一个路径切换单元；

所述传输网络单元包括两对输入口和输出口，所述路径切换单元包括至少两条传输线，通过改变所述路径切换单元与所述传输网络单元之间的相对位置，以使得各所述传输线可以分别与一所述输入口和一所述输出口进行连接对应形成两组传输路径。

2.根据权利要求1所述的射频信号切换开关，其特征在于：

任一所述输入口可选择性地利用任一的所述传输线与任一所述输出口进行连接。

3.根据权利要求1所述的射频信号切换开关，其特征在于：

所述输入口、所述输出口与所述传输线之间的连接均通过非接触的耦合方式实现；

其中，所述路径切换单元和所述传输网络单元上下相对平行间隔设置，所述输入口、所述输出口与所述传输线重合状态下，所述输入口、所述输出口与所述传输线通过耦合作用呈闭路状态；所述输入口、所述输出口与所述传输线非重合状态下，所述输入口、所述输出口与所述传输线不能形成耦合作用进而呈开路状态。

4.根据权利要求1所述的射频信号切换开关，其特征在于：

所述传输网络单元中的所述输入口及所述输出口均是传输线，所述传输网络单元中的传输线是微带线或者共面波导，所述路径切换单元中的传输线是微带线。

5.根据权利要求1所述的射频信号切换开关，其特征在于：

通过平移或旋转的方式实现所述路径切换单元与所述传输网络单元之间位置的改变。

6.根据权利要求1所述的射频信号切换开关，其特征在于：

所述输入口、所述输出口分别设置于长方形的四个顶点，所述输入口设置于一条对角线上，所述输出口设置于另一所述对角线上，所述传输线根据所述输入口、所述输出口的布设设计不同结构形状，以使得射频信号可在由所述输入口、所述传输线及所述输出口形成的传输路径上进行直线传输或180°反向传输。

7.根据权利要求6所述的射频信号切换开关，其特征在于：

所述传输线设置为四条，包括一对开口背离的U型传输线和一对相互平行的直线型传输线，通过平移所述路径切换单元，当所述直线型传输线分别连接所述输入口、所述输出口形成两组传输路径时，射频信号在所述传输路径上直线传输；当所述U型传输线分别连接所述输入口、所述输出口形成两组传输路径时，射频信号在所述传输路径上沿180°反向传输；

或者，所述传输线设置为两条，所述传输线呈弯折状态，通过旋转所述路径切换单元到不同角度可使得所述输入口、所述传输线以及所述输出口构成不同传输路径，进而实现射频信号在所述传输路径上进行直线传输或180°反向传输。

8.根据权利要求1-7任一项所述的射频信号切换开关，其特征在于：

所述传输网络装置包括两个或两个以上的所述传输网络单元，所述路径切换装置包括数量与所述传输网络单元数量相同的所述路径切换单元，每个所述路径切换单元用于改变相应所述传输网络单元中的所述输入口与所述输出口之间的连接关系以选择性地形成不同的传输路径。

9.根据权利要求8所述的射频信号切换开关，其特征在于：

各所述传输网络单元直线等间隔排列，相应地，各所述路径切换单元直线等间隔排列，其中，各所述路径切换单元可受驱动同步移动实现每个所述路径切换单元同步改变相应所述传输网络单元中的所述输入口与所述输出口之间的连接关系以选择性地形成不同的传输路径。

10.一种多频基站天线，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的射频切换开关。