CN107241132A - 一种td‑lte微波功率放大器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及通信电子技术领域，尤其是一种TD‑LTE微波功率放大器。它包括用于与施主基站进行无线通信连接的施主天线、用于与通信终端进行无线通信连接的重发天线、用于对上行信号和下行信号分别进行放大处理的上行放大链路和下行放大链路、用于对下行信号进行解码处理的基带解码同步模块以及用于对下行信号进行换算调制处理的主控制器。本发明可使信号输出功率(增益)具有足够的自动可调性，从而能够有效消除室内(如地下停车场、电梯等室内点式小区域)信号覆盖盲区，为室内的用户提供稳定、可靠的无线信号，使用户在室内也能享受高质量的个人通信服务，达到信号覆盖场景多样、信号覆盖面积大等优点，以为网络深度优化提供信号处理载体。

Description

一种TD-LTE微波功率放大器
技术领域
本发明涉及通信电子技术领域，尤其是一种TD-LTE微波功率放大器。
背景技术
功率放大器是将无线信号放大以实现远距离的可靠传输，并保证无线信号的线性度和稳定度的一种通信电子器件，其被广泛应用于诸如通信基站、宽带调试发射装置、雷达、电子对抗等无线通信系统中。随着移动通讯网络的建设和发展日趋成熟，无线网络的深度优化工作逐渐成为各大运营商网络优化工作的重点，提供更具针对性的网络深度覆盖解决方案，也成为各网络设备供应商开发新产品的最主要方向；而网络深度优化的复杂性主要在于覆盖场景的多样性、安装条件及覆盖面积的各异性、设备及安装维护成本压力大、客户投诉无法快速解决等诸多方面，功率放大器在网络深度优化的过程中起到了至关重要的作用。
现有的功率放大器由于在系统设计方面不甚理想，导致其普遍存在覆盖场景单一、覆盖面积小、稳定性及可靠性差、安装及开通成本高、抗干扰性差等诸多问题。因此，有必要通过对功率放大器的改进来为网络深度优化提供必要的服务。
发明内容
针对上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种TD-LTE微波功率放大器。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种TD-LTE微波功率放大器，它包括用于接收来自施主基站的下行信号的施主天线、用于将施主天线接收到的下行信号通过主控制器输送至基带解码同步模块进行解码处理后再返回至主控制器进行信号换算处理并对主控制器输出的下行信号进行放大处理的下行放大链路、用于将下行放大链路输出的下行信号对外输送并同时接收来自通信终端的上行信号的重发天线以及用于将重发天线接收到的上行信号通过主控制器输送至基带解码同步模块进行解码处理后再返回至主控制器进行信号换算处理并对主控制器输出的上行信号进行放大处理的上行放大链路，所述施主天线将上行放大链路输出的上行信号输送至施主基站。
优选地，所述上行放大链路包括通过射频电缆顺序串接的一上行第一功率放大开关模组、一上行射频信号衰减模组、一上行第二功率放大开关模组和一对数检波模组，所述对数检波模组的两端并联有一上行射频肖特基二极管模组，所述上行第一功率放大开关模组的输入端连接重发天线，所述对数检波模组的输出端和上行射频肖特基二极管模组的输出端同时通过一上行双运算放大模组与主控制器相连，且所述上行射频肖特基二极管模组同时连接施主天线；
所述下行放大链路包括通过射频电缆顺序串接的一下行第一功率放大开关模组、一下行射频信号衰减模组和一下行第二功率放大开关模组，所述下行第一功率放大开关模组的输入端连接施主天线，所述下行第二功率放大开关模组的输出端连接重发天线并同时通过顺序串接的下行射频肖特基二极管模组和下行双运算放大模组与下行射频信号衰减模组相连。
优选地，它还包括用于将施主天线与上行射频肖特基二极管模组的输出端和下行第一功率放大开关模组的输入端相连并受控于主控制器的第一同步控制开关以及用于将重发天线与上行第一功率放大开关模组的输入端与下行第二功率放大开关模组的输出端相连并受控于主控制器的第二同步控制开关。
优选地，所述主控制器包括一可编程逻辑器，所述基带解码同步模块包括一基带解码芯片，所述基带解码芯片通过一MINI-PCIE连接器与可编程逻辑器相连。
优选地，所述施主天线为八木天线或壁挂板状天线，所述重发天线为鞭状橡皮天线。
优选地，它还包括一由金属材料制成的密闭外壳以及至少一块封装于密闭外壳内以用于将上行放大链路、下行放大链路、主控制器和基带解码同步模块集成为一体的集成控制板，所述密闭外壳上设置有分别用于供施主天线和重发天线装配并与集成控制板相连的天线接头。
优选地，所述集成控制板上还集成有一分别向上行放大链路、下行放大链路、主控制器和基带解码同步模块供电的电源适配模块，所述密闭外壳上装设有一与电源适配模块电连接的电源接口。
优选地，所述密闭外壳上还设置有若干个与集成控制板相连并受控于主控制器的状态指示灯。
由于采用了上述方案，本发明可使信号输出功率(增益)具有足够的自动可调性，从而能够有效消除室内(如地下停车场、电梯等室内点式小区域)信号覆盖盲区，为室内的用户提供稳定、可靠的无线信号，使用户在室内也能享受高质量的个人通信服务，达到信号覆盖场景多样、信号覆盖面积大等优点，以为网络深度优化提供信号处理载体；其系统结构简单、智能程度高、稳定性强、信号覆盖范围广，具有很强的实用价值和市场推广价值。
附图说明
图1是本发明实施例的系统控制原理框图；
图2是本发明实施例的上行放大链路的电路结构参考图；
图3是本发明实施例的下行放大链路的电路结构参考图；
图4是本发明实施例的全数字信号处理装置的电路结构参考图；
图5是本发明实施例的电源适配模块的电路结构参考图；
图6是本发明实施例的平面结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
如图1至图6所示，本实施例提供的一种TD-LTE微波功率放大器，它包括：
施主天线a，其主要用于与施主基站A进行无线通信连接，即：用于接收来自施主基站A的下行信号或者向施主基站A发射经由放大器进行功率增益放大输出的上行信号；
重发天线b，其主要用于与诸如手机等通信终端B进行无线通信连接，即：用于向信号覆盖范围内的通信终端B发射经由放大器进行功率增益放大输出的下行信号或者接收来自通信终端B的上行信号；
下行放大链路c，其主要用于对施主天线a接收到的下行信号进行功率增益放大处理并通过重发天线b向信号覆盖范围内的通信终端B进行下行信号的发射；
上行放大链路d，其主要用于对重发天线b接收到的上行信号进行功率增益放大处理并通过施主天线a向信号覆盖范围内的施主基站A进行上行信号的发射；
以及
主要由基带解码同步模块e和主控制器f构成的全数字信号处理装置，其中，主控制器f首先将经由上行放大链路d输入的上行信号或者经由下行放大链路c输入的下行信号输送至基带解码同步模块e内进行信号解码处理，然后，主控制器f再对经过解码处理后的上行信号或下行信号进行自动换算处理后分别返回至上行放大链路d或下行放大链路c内进行功率增益放大，以最终进行上行信号或下行信号的发射输出。
本实施例的放大器利用施主天线a、重发天线b、放大链路以及全数字信号处理装置可组成一信号延伸覆盖系统，通过对施主天线a接收的且来自施主基站A的下行信号进行信号解码、信号适应性换算和调制以及放大增益处理后以重发天线b对外发射出去，来实现基站信号的延伸覆盖分布；并同时通过对重发天线b接收的且来自信号覆盖范围内的通信终端B的上行信号进行信号解码、信号适应性换算和调制以及放大增益处理后以施主天线a对外发射出去，来实现终端信号的延伸覆盖分布；以此，利用全数字信号处理装置所具备的工作参数自动调整的特点以及天线a的类型的划分，可使信号输出功率(增益)具有足够的自动可调性，从而能够有效消除室内(如地下停车场、电梯等室内点式小区域或由地理环境等因素造成室外点式小区域)信号覆盖盲区，为室内的用户提供稳定、可靠的无线信号，使用户在室内也能享受高质量的个人通信服务，达到信号覆盖场景多样、信号覆盖面积大等优点，以为网络深度优化提供信号处理载体。
为保证对上行信号以及下行信号的调制及功率放大的处理效果，同时最大限度地简化整个放大器的系统结构，本实施例的上行放大链路d包括通过射频电缆顺序串接的一上行第一功率放大开关模组d1、一上行射频信号衰减模组d2、一上行第二功率放大开关模组d3和一对数检波模组d4，在对数检波模组d4的两端并联有一上行射频肖特基二极管模组d5，上行第一功率放大开关模组d1的输入端连接重发天线b，对数检波模组d4的输出端和上行射频肖特基二极管模组d5的输出端同时通过一上行双运算放大模组d6与主控制器f相连，且上行射频肖特基二极管模组d5同时连接施主天线a；而下行放大链路c则包括通过射频电缆顺序串接的一下行第一功率放大开关模组c1、一下行射频信号衰减模组c2和一下行第二功率放大开关模组c3，下行第一功率放大开关模组c1的输入端连接施主天线a，下行第二功率放大开关模组c3的输出端连接重发天线b并同时通过顺序串接的下行射频肖特基二极管模组c4和下行双运算放大模组c5与下行射频信号衰减模组c2相连。
在实际应用过程中，上行放大链路d的具体电路结构可参考图2和图4进行设置，即：
上行第一功率放大开关模组d1主要由诸如AG50型的有源偏置放大器U7、诸如SF9083型的功率开关器F3以及相配合的诸如电阻、电容等电子元器件构成；
上行射频信号衰减模组d2主要由诸如HSMP-3816型的射频信号衰减器D2以及配合外围的电阻、电容等电子元器件构成；
上行第二功率放大开关模组d3主要由顺序串接的诸如AG50型的有源偏置放大器U2、诸如SF9083型的功率开关器F5、诸如AG41型的有源偏置放大器U4、诸如SF9083型的功率开关器F1、诸如AG41型的有源偏置放大器U1以及配合外围的电阻、电容、电感等电源元器件构成；
对数检波模组d4主要由顺序串接的诸如SF9704型功率开关器F2和F4、诸如HMC713MS8E型的对数检波器U6以及配合外围的电容、电阻等电子元器件构成；
上行射频肖特基二极管模组d5主要由顺序串接的诸如HMC789型的有源偏置放大器U3、诸如HSMS-2850型的肖特基二极管D3以及配合外围的电阻、电容等电子元器件构成；
上行双运算放大模组d6主要由一LM393D型双运算放大器U9并配合外围的电阻、电容等电子元器件构成。
下行放大链路c的具体电路结构可参考图3进行设置，即：
下行第一功率放大开关模组c1主要由诸如AG50型的有源偏置放大器U16、诸如SF9083型的功率开关器F8以及相配合的诸如电阻、电容等电子元器件构成；；
下行射频信号衰减模组c2主要由诸如HSMP-3816型的射频信号衰减器D9以及配合外围的电阻、电容等电子元器件构成；
下行第二功率放大开关模组c3主要由顺序串接的诸如AG41型的有源偏置放大器U20、诸如SF9083型的功率开关器F7、诸如AG41型的有源偏置放大器U19、诸如SF9083型的功率开关器F6、诸如AG41型的有源偏置放大器U18以及配合外围的电阻、电容、电感等电源元器件构成；
下行射频肖特基二极管模组c4主要由顺序串接的诸如HMC789型的有源偏置放大器U17、诸如HSMS-2850型的肖特基二极管D8以及配合外围的电阻、电容等电子元器件构成；
下行双运算放大模组c5主要由一LM358型双运算放大器U15并配合外围的电阻、电容等电子元器件构成。
为保证对上行信号和下行信号的传输路径进行开关控制，本实施例的放大器还包括用于将施主天线a与上行射频肖特基二极管模组d5的输出端和下行第一功率放大开关模组c1的输入端相连并受控于主控制器f的第一同步控制开关g以及用于将重发天线b与上行第一功率放大开关模组d1的输入端与下行第二功率放大开关模组c3的输出端相连并受控于主控制器f的第二同步控制开关h；其中，同步控制开关的具体电路结构可参考图4进行设置，即：主要由一诸如K112型晶体时钟振荡器U12或U11并配合外围的电阻、电容等电子元器件构成。
为最大限度地保证整个放大器的对信号处理稳定性并提高放大器的智能效果，本实施例的主控制器f包括一诸如EPM570T100C5型的可编程逻辑器U13，而基带解码同步模块e则包括一基带解码芯片(其可根据具体情况采用市面上主流的基带解码芯片)，基带解码芯片通过一MINI-PCIE连接器U8与可编程逻辑器U13相连。
为避免放大器对施主基站A产生负面影响，本实施例的施主天线a和重发天线b尽量使用窄波束、高增益的天线；其中，施主天线a优选为八木天线或壁挂板状天线，而重发天线b则优选为鞭状橡皮天线。由此，不但可以提高施主信号的选择性，避免介入过多的基站信号，也能避免上行链路所产生的噪音对基站信号的干扰。
为能够保证放大器能够长期稳定的工作，并且便于现场安装，降低安装及开通维护的成本，如图6所示，本实施例的放大器还包括一由诸如铝等金属材料制成的密闭外壳1以及至少一块封装于密闭外壳1内以用于将上行放大链路d、下行放大链路c、主控制器f和基带解码同步模块e集成为一体的集成控制板(图中未示出)，在密闭外壳1上设置有分别用于供施主天线a和重发天线b装配并与集成控制板相连的天线接头2。由此，利用金属外壳不但可以实现对放大器内部线路板或者电子元器件的密封保护，而且使放大器具有良好的散热性能；另外，利用密闭外壳1也可为放大器的硬性及便利安装提供条件。
为便于放大器与市电进行连接以进行正常的信号传输工作，在集成控制板上还集成有一分别向上行放大链路d、下行放大链路c、主控制器f和基带解码同步模块c供电的电源适配模块k(其具体电路结构可参考图5进行设置)，同时在密闭外壳1上装设有一与电源适配模块k电连接的电源接口3(如DC接口)。
另外，为能够直观地观察到放大器的工作状态或异常状态，在密闭外壳1上还设置有若干个与集成控制板相连并受控于主控制器f的状态指示灯4(其可具体数量及功能可依据电源指示、工作状态指示以及故障报警指示等进行分配)。
以上所述仅为本发明的优选实施例，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 (8)

1.一种TD-LTE微波功率放大器，其特征在于：它包括用于接收来自施主基站的下行信号的施主天线、用于将施主天线接收到的下行信号通过主控制器输送至基带解码同步模块进行解码处理后再返回至主控制器进行信号换算处理并对主控制器输出的下行信号进行放大处理的下行放大链路、用于将下行放大链路输出的下行信号对外输送并同时接收来自通信终端的上行信号的重发天线以及用于将重发天线接收到的上行信号通过主控制器输送至基带解码同步模块进行解码处理后再返回至主控制器进行信号换算处理并对主控制器输出的上行信号进行放大处理的上行放大链路，所述施主天线将上行放大链路输出的上行信号输送至施主基站。
2.如权利要求1所述的一种TD-LTE微波功率放大器，其特征在于：所述上行放大链路包括通过射频电缆顺序串接的一上行第一功率放大开关模组、一上行射频信号衰减模组、一上行第二功率放大开关模组和一对数检波模组，所述对数检波模组的两端并联有一上行射频肖特基二极管模组，所述上行第一功率放大开关模组的输入端连接重发天线，所述对数检波模组的输出端和上行射频肖特基二极管模组的输出端同时通过一上行双运算放大模组与主控制器相连，且所述上行射频肖特基二极管模组同时连接施主天线；
所述下行放大链路包括通过射频电缆顺序串接的一下行第一功率放大开关模组、一下行射频信号衰减模组和一下行第二功率放大开关模组，所述下行第一功率放大开关模组的输入端连接施主天线，所述下行第二功率放大开关模组的输出端连接重发天线并同时通过顺序串接的下行射频肖特基二极管模组和下行双运算放大模组与下行射频信号衰减模组相连。
3.如权利要求2所述的一种TD-LTE微波功率放大器，其特征在于：它还包括用于将施主天线与上行射频肖特基二极管模组的输出端和下行第一功率放大开关模组的输入端相连并受控于主控制器的第一同步控制开关以及用于将重发天线与上行第一功率放大开关模组的输入端与下行第二功率放大开关模组的输出端相连并受控于主控制器的第二同步控制开关。
4.如权利要求2所述的一种TD-LTE微波功率放大器，其特征在于：所述主控制器包括一可编程逻辑器，所述基带解码同步模块包括一基带解码芯片，所述基带解码芯片通过一MINI-PCIE连接器与可编程逻辑器相连。
5.如权利要求1所述的一种TD-LTE微波功率放大器，其特征在于：所述施主天线为八木天线或壁挂板状天线，所述重发天线为鞭状橡皮天线。
6.如权利要求1-5中任一项所述的一种TD-LTE微波功率放大器，其特征在于：它还包括一由金属材料制成的密闭外壳以及至少一块封装于密闭外壳内以用于将上行放大链路、下行放大链路、主控制器和基带解码同步模块集成为一体的集成控制板，所述密闭外壳上设置有分别用于供施主天线和重发天线装配并与集成控制板相连的天线接头。
7.如权利要求6所述的一种TD-LTE微波功率放大器，其特征在于：所述集成控制板上还集成有一分别向上行放大链路、下行放大链路、主控制器和基带解码同步模块供电的电源适配模块，所述密闭外壳上装设有一与电源适配模块电连接的电源接口。
8.如权利要求7所述的一种TD-LTE微波功率放大器，其特征在于：所述密闭外壳上还设置有若干个与集成控制板相连并受控于主控制器的状态指示灯。
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