CN109450565A - 校准监测装置及天线系统 - Google Patents

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CN109450565A CN201811422088.0A CN201811422088A CN109450565A CN 109450565 A CN109450565 A CN 109450565A CN 201811422088 A CN201811422088 A CN 201811422088A CN 109450565 A CN109450565 A CN 109450565A
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赖展军
李轶帆
田欢
高彬
李明超
陈礼涛
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Comba Telecom Systems Guangzhou Co Ltd
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Comba Telecom Technology Guangzhou Ltd
Comba Telecom Systems China Ltd
Comba Telecom Systems Guangzhou Co Ltd
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    • H04B17/364—Delay profiles

Abstract

本申请公开一种校准监测装置及天线系统，包括功率分配网络模块以及多个耦合器单元；耦合器单元用于连接在天线单元和基站设备之间；功率分配网络模块包括第一功率分配网络单元和第二功率分配网络单元；第一功率分配网络单元的各分支端口与各耦合器单元的一端一一对应相连，合并端口连接基站监测设备；第二功率分配网络单元的各分支端口与各耦合器单元的另一端一一对应相连，合并端口连接基站校准设备，进而能够实现天线校准以及监测的一体化。

Description

校准监测装置及天线系统
技术领域
本发明涉及移动通信技术领域，特别是涉及一种校准监测装置及天线系统。
背景技术
随着移动宽带网络的发展，通信系统将面向5G演进，5G天线成为了一种重要的发展趋势。校准网络作为5G天线系统的核心部件之一，对保证系统性能起到举足轻重的作用。利用校准网络检测各通道的固有的和时延的误差，并在信号处理算法中进行相应的补偿，从而保证了波束的性能。校准网络多采用功率分配网络及定向耦合器进行设计，目前只用于天线系统的校准，而没有实现对天线的监测。
在实现过程中，发明人发现传统技术中至少存在如下问题：传统天线系统中难以实现校准及监测功能。
发明内容
基于此，有必要针对传统天线系统中难以实现校准和监测功能的问题，提供一种校准监测装置及天线系统。
为了实现上述目的，本发明实施例提供了一种校准监测装置，包括功率分配网络模块以及多个耦合器单元；
耦合器单元用于连接在天线单元和基站设备之间；
功率分配网络模块包括第一功率分配网络单元和第二功率分配网络单元；
第一功率分配网络单元的各分支端口与各耦合器单元的一端一一对应相连，合并端口连接基站监测设备；
第二功率分配网络单元的各分支端口与各耦合器单元的另一端一一对应相连，合并端口连接基站校准设备。
在其中一个实施例中，耦合器单元包括耦合主路、第一耦合支路和第二耦合支路，第一耦合支路和第二耦合支路分别与耦合主路耦合连接；
耦合主路的一端用于连接天线单元，另一端用于连接基站设备；第一耦合支路的一端连接第一功率分配网络单元的分支端口；第二耦合支路的一端连接第二功率分配网络单元的分支端口。
在其中一个实施例中，第一耦合支路的另一端连接第一电阻，第二耦合支路的另一端连接第二电阻。
在其中一个实施例中，耦合主路为二端口网络电路；第一耦合支路为二端口网络电路；第二耦合支路为二端口网络电路。
在其中一个实施例中，耦合器单元包括耦合主路和耦合支路；
耦合主路的一端用于连接天线单元，另一端用于连接基站设备；耦合支路的一端连接第一功率分配网络单元的分支端口，另一端连接第二功率分配网络单元的分支端口。
在其中一个实施例中，耦合主路为二端口网络电路；耦合支路为二端口网络电路。
在其中一个实施例中，第一功率分配网络单元包括多个级联的第一功率分配器；第二功率分配网络单元包括多个级联的第二功率分配器；
级联末端的第一功率分配器的分支端口连接耦合器单元的一端；级联末端的第二功率分配器的分支端口连接耦合器单元的另一端。
在其中一个实施例中，第一功率分配器为一分二功率分配器；
第二功率分配器为一分二功率分配器。
在其中一个实施例中，第一功率分配网络单元、多个耦合器单元及第二功率分配网络单元设于同一介质板上。
另一方面，本发明实施例还提供了一种天线系统，包括天线主体以及如上述任一项的校准监测装置；天线主体包括多个天线单元；
校准监测装置的各耦合器单元与各天线单元一一对应连接。
上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点和有益效果：
基于第一功率分配网络单元的各分支端口与各耦合器单元的一端一一对应相连，合并端口连接基站监测设备；第二功率分配网络单元的各分支端口与各耦合器单元的另一端一一对应相连，合并端口连接基站校准设备。当基站设备向耦合器单元发送信号时，信号通过耦合器单元传输给天线单元。在基站设备向耦合器单元传输信号过程中，基于耦合器单元的耦合作用，部分信号耦合传输给第二功率分配网络单元，基站校准设备根据耦合传输的信号可检测各通道的固有的和时延的误差，并在信号处理算法中进行相应的补偿，从而进一步实现对基站设备的校准。耦合器单元向天线单元传输信号过程中，基于耦合器单元的耦合作用，天线单元的反射信号耦合传输给第一功率分配网络单元，基站监测设备根据耦合传输信号实现对天线单元的监测。进而能够实现天线校准以及监测的一体化。
附图说明
图1为一个实施例中校准监测装置的原理框图；
图2为另一个实施例中校准监测装置的第一原理框图；
图3为另一个实施例中校准监测装置的第一结构示意图；
图4为又一个实施例中校准监测装置的第二原理框图；
图5为又一个实施例中校准监测装置的第二结构示意图；
图6为一个实施例中天线系统的原理示意图。
具体实施方式
为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的首选实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
为了解决传统天线系统中难以实现校准及监测功能的问题，本发明实施例提供了一种校准监测装置，图1为一个实施例中校准监测装置的原理框图。如图1所示，包括功率分配网络模块以及多个耦合器单元140；耦合器单元140用于连接在天线单元和基站设备之间。功率分配网络模块包括第一功率分配网络单元120和第二功率分配网络单元130。
第一功率分配网络单元120的各分支端口与各耦合器单元140的一端一一对应相连，合并端口连接基站监测设备；第二功率分配网络单元130的各分支端口与各耦合器单元140的另一端一一对应相连，合并端口连接基站校准设备。
其中，耦合器单元140可对基站设备传输的信号进行耦合输出给第二功率分配网络单元130；耦合器单元140还可对天线单元辐射的反射信号进行耦合输出给第一功率分配网络单元120。优选的，第一功率分配网络单元120包含的分支端口与第二功率分配网络单元130包含的分支端口的数量相等。天线单元指的是能够有效辐射或接收无线电波的器件。天线单元可包括1个振子，也可包括多个振子。基站监测设备可基于接收到的耦合信号对天线系统进行监测；基站校准设备可根据接收到的耦合信号，检测各通道的固有的和时延的误差，并在信号处理算法中进行相应的补偿，从而进一步实现对基站设备的校准。
具体地，第一功率分配网络单元120包括合并端口和多个分支端口，基于第一功率分配网络单元120的各分支端口与各耦合器单元140的一端一一对应相连，第一功率分配网络单元120的合并端口连接基站监测设备；当基站设备向耦合器单元140发送信号时，信号通过耦合器单元140传输给天线单元。耦合器单元140向天线单元传输信号过程中，天线单元产生反射信号，基于耦合器单元140的耦合作用，天线单元的反射信号耦合传输给第一功率分配网络单元120，进而基站监测设备根据耦合传输的反射信号实现对相应天线单元的监测。
第二功率分配网络单元130包括合并端口和多个分支端口，基于第二功率分配网络单元130的各分支端口与各耦合器单元140的另一端一一对应相连，第二功率分配网络单元130的合并端口连接基站校准设备。当基站设备向耦合器单元140发送信号时，信号通过耦合器单元140传输给天线单元。在基站设备向耦合器单元140传输信号过程中，基于耦合器单元的耦合作用，部分信号耦合传输给第二功率分配网络单元130，基站校准设备可根据接收到的耦合信号，检测各通道的固有的和时延的误差，并在信号处理算法中进行相应的补偿，从而进一步实现对基站设备的校准。
在一个具体的实施例中，第一功率分配网络单元120包括多个级联的第一功率分配器122；第二功率分配网络单元130包括多个级联的第二功率分配器132。
级联末端的第一功率分配器122的分支端口连接耦合器单元140的一端；级联末端的第二功率分配器132的分支端口连接耦合器单元140的另一端。
其中，第一功率分配器122可包括合并端口和两个或多个分支端口；第二功率分配器132可包括合并端口和两个或多个分支端口。
具体地，级联末端的第一功率分配器122的分支端口连接耦合器单元140的一端，级联首端的第一功率分配器122的合并端口连接基站监测设备；级联末端的第二功率分配器132的分支端口连接耦合器单元140的另一端；级联首端的第二功率分配器132的合并端口连接基站校准设备。例如，如图1所示，本实施例中，耦合器单元140的数量为8个，第一功率分配网络单元120由7个第一功率分配器122级联而成，第二功率分配网络单元130由7个第二功率分配器132级联而成。其中，第一功率分配网络单元120的级联末端包括4个第一功率分配器122，该4个第一功率分配器122的分支端口与耦合器单元140的一端一一对应连接；第二功率分配网络单元130的级联末端包括4个第二功率分配器132，该4个第二功率分配器132的分支端口与耦合器单元140的另一端一一对应连接。
需要说明的是，在其他实施例中，还可采用其他数量的耦合器单元140、第一功率分配器122和第二功率分配器132。
在本实施例中，第一功率分配器122为一分二功率分配器；第二功率分配器132为一分二功率分配器(一路合并端口，两路分支端口的功率分配器)。
在其他实施例中，第一功率分配器122可以一分四功率分配器等一分多功率分配器；第二功率分配器132可以是一分四功率分配器等一分多功率分配器。
在一个具体的实施例中，连接在级联末端的第一功率分配器122与级联末端的第二功率分配器132相同。例如，连接在级联末端的第一功率分配器122的分支端口、与级联末端的第二功率分配器132的分支端口之间的耦合器单元140镜像对称排布。通过对耦合器单元140镜像对称排布，可使得功率分配网络模块和各个耦合器单元140紧凑布局，缩小天线系统的体积，实现天线的小型化。
上述实施例中，当基站设备向耦合器单元发送信号时，信号通过耦合器单元传输给天线单元。在基站设备向耦合器单元传输信号过程中，基于耦合器单元的耦合作用，部分信号耦合传输给第二功率分配网络单元，基站校准设备可根据接收到的耦合信号用于检测各通道的固有的和时延的误差，并在信号处理算法中进行相应的补偿，从而进一步实现对基站设备的校准。耦合器单元向天线单元传输信号过程中，基于耦合器单元的耦合作用，天线单元的反射信号耦合传输给第一功率分配网络单元，基站监测设备根据耦合传输信号实现对天线单元的监测。进而能够实现天线校准以及监测的一体化。
在一个实施例中，如图2所示，提供了一种校准监测装置，包括功率分配网络模块以及多个耦合器单元240；功率分配网络模块包括第一功率分配网络单元220和第二功率分配网络单元230；耦合器单元240包括耦合主路242、第一耦合支路244和第二耦合支路246，第一耦合支路244和第二耦合支路246分别与耦合主路242耦合连接。
耦合主路242的一端用于连接天线单元，另一端用于连接基站设备；第一耦合支路244的一端连接第一功率分配网络单元220的分支端口；第二耦合支路246的一端连接第二功率分配网络单元230的分支端口；第一功率分配网络单元220的合并端口连接基站监测设备；第二功率分配网络单元230的合并端口连接基站校准设备。
具体地，当基站设备向耦合主路242发送信号时，信号通过耦合主路242传输给天线单元。耦合主路242向天线单元传输信号过程中，天线单元产生反射信号，基于第一耦合支路244的耦合作用，天线单元的反射信号耦合传输给第一功率分配网络单元220，进而基站监测设备根据耦合传输信号实现对相应天线单元的监测。当基站设备向耦合主路242发送信号时，基于第二耦合支路246的耦合作用，部分信号耦合传输给第二功率分配网络单元230，基站校准设备可根据接收到的耦合信号用于检测各通道的固有的和时延的误差，并在信号处理算法中进行相应的补偿，从而进一步实现对基站设备的校准。
在一个具体的实施例中，如图2所示，第一耦合支路244的另一端连接第一电阻，第二耦合支路246的另一端连接第二电阻。
具体地，第一耦合支路244的另一端连接第一电阻的第一端；第一电阻的第二端接地；第二耦合支路246的另一端连接第二电阻的第一端；第二电阻的第二端接地。
需要说明的是，电阻的阻值可以是50欧姆，也可以是其他大小的阻值。
在一个具体的实施例中，耦合主路242为二端口网络电路；第一耦合支路244为二端口网络电路；第二耦合支路246为二端口网络电路。
具体的，耦合主路242的第一端口连接基站，耦合主路242的第二端口连接天线单元；第一耦合支路244的第一端口连接第一功率分配网络单元220的分支端口，第一耦合支路244的第二端口连接第一电阻；第二耦合支路246的第一端口连接第二功率分配网络单元230的分支端口，第二耦合支路246的第二端口连接第二电阻。
在本实施例中，基于第一耦合支路244的一端连接第一功率分配网络单元220的分支端口，另一端连接第一电阻的第一端，进而第一耦合支路244可将耦合天线单元的反射信号传输给第一功率分配网络单元220，通过基站监测设备对第一功率分配网络单元220产生的耦合信号进行监测，实现对天线单元的监测；基于第二耦合支路246的一端连接第二功率分配网络单元230的分支端口，另一端连接第二电阻的第一端，进而第二耦合支路246可将耦合基站的信号传输给第二功率分配网络单元230，通过基站校准设备对第二功率分配网络单元230产生的耦合信号，基站校准设备可根据接收到的耦合信号用于检测各通道的固有的和时延的误差，并在信号处理算法中进行相应的补偿，从而进一步实现对基站设备的校准。通过第一耦合支路244和第二耦合支路246之间的各自独立的耦合传输，进而信号互不干扰，提高了天线校准与监测功能的可靠性。
进一步的，如图3所示，为校准监测装置的第一结构示意图，在本实施例中，包括8个耦合器单元240，耦合器单元240包含2个耦合支路(第一耦合支路244和第二耦合支路246)，第一功率分配网络单元220由7个第一功率分配器222(一分二功率分配器)级联而成、第二功率分配网络单元230由7个第二功率分配器232(一分二功率分配器)级联而成。其中，耦合主路242、第一耦合支路244和第二耦合支路246分别可以是微带线，也可以是带状线。第一耦合支路244和第二耦合支路246之间各自独立耦合传输，进行信号互不干扰，实现精准的天线校准与监测的功能。
在一个实施例中，如图4所示，提供了一种校准监测装置，包括功率分配网络模块以及多个耦合器单元440；功率分配网络模块包括第一功率分配网络单元420和第二功率分配网络单元430；耦合器单元440包括耦合主路442和耦合支路444。
耦合主路442的一端用于连接天线单元，另一端用于连接基站设备；耦合支路444的一端连接第一功率分配网络单元420的分支端口，另一端连接第二功率分配网络单元430的分支端口；第一功率分配网络单元420的合并端口连接基站监测设备，第二功率分配网络单元430的合并端口连接基站校准设备。
具体地，当基站设备向耦合主路442发送信号时，信号通过耦合主路442传输给天线单元。耦合主路442向天线单元传输信号过程中，天线单元产生反射信号，基于耦合支路444的耦合作用，耦合支路444的一端与耦合主路442连接天线单元的一端耦合，天线单元的反射信号耦合传输给第一功率分配网络单元420，进而基站监测设备根据耦合传输的信号实现对相应天线单元的监测。当基站设备向耦合主路442发送信号时，基于耦合支路444的耦合作用，耦合支路444的另一端与耦合主路442连接基站设备的一端耦合，部分信号耦合传输给第二功率分配网络单元430，基站校准设备可根据接收到的耦合信号用于检测各通道的固有的和时延的误差，并在信号处理算法中进行相应的补偿，从而进一步实现对基站设备的校准。
在一个具体的实施例中，耦合支路444的靠近天线单元的端口与第一功率分配网络单元420的分支端口连接；耦合支路444的远离天线单元的端口与第二功率分配网络单元430的分支端口连接。
具体地，将耦合支路444的靠近天线单元的端口与第一功率分配网络单元420的分支端口连接设计，进而可将天线单元产生的反射信号，通过耦合支路444与耦合主路442的耦合，将耦合反射信号传输给第一功率分配网络单元420，实现基站监测设备对天线单元的监测。将耦合支路444的远离天线单元的端口与第二功率分配网络单元430的分支端口连接设计，进而基站设备向耦合主路442传输信号时，通过耦合支路444与耦合主路442的耦合，将耦合信号得到信号传输给第二功率分配网络单元430，基站校准设备可根据接收到的耦合信号用于检测各通道的固有的和时延的误差，并在信号处理算法中进行相应的补偿，从而进一步实现对基站设备的校准。
在一个具体的实施例中，耦合主路442为二端口网络电路；耦合支路444为二端口网络电路。
具体的，耦合主路442的第一端口连接基站，耦合主路442的第二端口连接天线单元；耦合支路444的第一端口连接第一功率分配网络单元420的分支端口，耦合支路444的第二端口连接第二功率分配网络单元430的分支端口。
在本实施例中，基于耦合支路的一端连接第一功率分配网络单元的分支端口，另一端连接第二功率分配网络单元的分支端口，进而耦合支路可将耦合天线单元的反射信号传输给第一功率分配网络单元，通过基站监测设备对第一功率分配网络单元产生的耦合信号进行监测，实现对天线的监测；耦合支路可将耦合基站设备的信号传输给第二功率分配网络单元，通过基站校准设备对第二功率分配网络单元产生的耦合信号，基站校准设备可根据接收到的耦合信号用于检测各通道的固有的和时延的误差，并在信号处理算法中进行相应的补偿，从而进一步实现对基站设备的校准。通过在耦合器单元中采用单个耦合支路，在实现天线校准与监测的功能，同时结构紧凑简洁，实现天线小型化，降低成本。
进一步的，如图5所示，为校准监测装置的第二结构示意图，在本实施例中，包括8个耦合器单元440，耦合器单元440包括单个耦合支路444，第一功率分配网络单元420由7个第一功率分配器422(一分二功率分配器)级联而成、第二功率分配网络单元430由7个第二功率分配器432(一分二功率分配器)级联而成。其中，耦合主路442、耦合支路444分别可以是微带线，也可以是带状线。耦合器单元440采用单个耦合支路444设计，结构紧凑简洁，可实现小型化，降低了成本。
在一个实施例中，第一功率分配网络单元、多个所述耦合器单元及所述第二功率分配网络单元设于同一介质板上。
其中，介质板可为陶瓷电路板、铝基电路板、PCB(Printed Circuit Board，印刷电路板)板等等，优选的，介质板为PCB板。
在一个实施例，如图6所示，提供了一种天线系统，包括天线主体650以及如上述任一项的校准监测装置；天线主体650包括多个天线单元652。
校准监测装置的各耦合器单元640与各天线单元652一一对应连接。
具体地，将校准监测装置的各耦合器单元640与各天线单元652一一对应连接，其中，天线单元652可包括一个或多个振子。当基站设备向耦合器单元640发送信号时，信号通过耦合器单元640传输给天线单元。耦合器单元640向天线单元652传输信号过程中，天线单元652产生反射信号，基于耦合器单元640的耦合作用，天线单元652的反射信号耦合传输给第一功率分配网络单元620，进而基站监测设备根据耦合传输的反射信号实现对天线单元652的监测。在基站设备向耦合器单元640传输信号过程中，基于耦合器单元640的耦合作用，部分信号耦合传输给第二功率分配网络单元630，基站校准设备可根据接收到的耦合信号用于检测各通道的固有的和时延的误差，并在信号处理算法中进行相应的补偿，从而进一步实现对基站设备的校准。
需要指出的是，本发明实施例所示的天线为8个天线单元652，在本发明实施例基础上增加或减少天线单元652，亦可实现天线校准及监测的功能，故不展开详细论述。
基于本实施例，在基站设备向耦合器单元传输信号过程中，基于耦合器单元的耦合作用，部分信号耦合传输给第二功率分配网络单元，基站校准设备可根据接收到的耦合信号用于检测各通道的固有的和时延的误差，并在信号处理算法中进行相应的补偿，从而进一步实现对基站设备的校准。耦合器单元向天线单元传输信号过程中，基于耦合器单元的耦合作用，天线单元的反射信号耦合传输给第一功率分配网络单元，基站监测设备根据耦合传输的反射信号实现对相应天线单元的监测，进而能够实现天线校准以及监测的一体化。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种校准监测装置，其特征在于，包括功率分配网络模块以及多个耦合器单元；
所述耦合器单元用于连接在天线单元和基站设备之间；
所述功率分配网络模块包括第一功率分配网络单元和第二功率分配网络单元；
所述第一功率分配网络单元的各分支端口与各所述耦合器单元的一端一一对应相连，合并端口连接基站监测设备；
所述第二功率分配网络单元的各分支端口与各所述耦合器单元的另一端一一对应相连，合并端口连接基站校准设备。
2.根据权利要求1所述的校准监测装置，其特征在于，所述耦合器单元包括耦合主路、第一耦合支路和第二耦合支路，所述第一耦合支路和所述第二耦合支路分别与所述耦合主路耦合连接；
所述耦合主路的一端用于连接所述天线单元，另一端用于连接所述基站设备；所述第一耦合支路的一端连接所述第一功率分配网络单元的分支端口；所述第二耦合支路的一端连接所述第二功率分配网络单元的分支端口。
3.根据权利要求2所述的校准监测装置，其特征在于，所述第一耦合支路的另一端连接第一电阻，所述第二耦合支路的另一端连接第二电阻。
4.根据权利要求2所述的校准监测装置，其特征在于，所述耦合主路为二端口网络电路；所述第一耦合支路为二端口网络电路；所述第二耦合支路为二端口网络电路。
5.根据权利要求1所述的校准监测装置，其特征在于，所述耦合器单元包括耦合主路和耦合支路；
所述耦合主路的一端用于连接所述天线单元，另一端用于连接所述基站设备；所述耦合支路的一端连接所述第一功率分配网络单元的分支端口，另一端连接所述第二功率分配网络单元的分支端口。
6.根据权利要求5所述的校准监测装置，其特征在于，所述耦合主路为二端口网络电路；所述耦合支路为二端口网络电路。
7.根据权利要求1所述的校准监测装置，其特征在于，所述第一功率分配网络单元包括多个级联的第一功率分配器；所述第二功率分配网络单元包括多个级联的第二功率分配器；
级联末端的第一功率分配器的分支端口连接所述耦合器单元的一端；级联末端的第二功率分配器的分支端口连接所述耦合器单元的另一端。
8.根据权利要求7所述的校准监测装置，其特征在于，所述第一功率分配器为一分二功率分配器；
所述第二功率分配器为一分二功率分配器。
9.根据权利要求1至8任意一项所述的校准监测装置，其特征在于，所述第一功率分配网络单元、多个所述耦合器单元及所述第二功率分配网络单元设于同一介质板上。
10.一种天线系统，其特征在于，包括天线主体以及如权利要求1至9任意一项所述的校准监测装置；所述天线主体包括多个天线单元；
所述校准监测装置的各耦合器单元与各所述天线单元一一对应连接。
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