CN112468241B - 一种5g小基站天线管理装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种5G小基站天线管理装置，包括微处理控制器、与所述微处理控制器连接的射频收发器、与所述射频收发器连接的TX链路、与所述射频收发器连接的RX链路、与所述TX链路连接的环形分配器、与所述环形分配器连接的滤波器、与所述环形分配器和RX链路连接的射频开关以及与所述滤波器连接的同轴连接器，所述同轴连接器与天线连接，还包括前向功率采样模块和反向功率采样模块；所述前向功率采样模块连接在所述TX链路和环形分配器之间且与所述射频收发器连接；所述反向功率采样模块连接在所述射频开关和射频收发器之间。本发明可对天线的在位检测实现智能化管理。

Description

一种5G小基站天线管理装置

【技术领域】

本发明涉及移动通信领域，具体涉及一种5G小基站天线管理装置。

【背景技术】

5G小基站的工作频率较高，中国移动分配到的5G频率为2.6GHz、4.9GHz，中国联通和中国电信分配到的5G频率为3.5GHz，因工作频率高而引起的空间衰落大，必须密集分布基站天线才能实现5G信号的无缝覆盖，天线数量成倍增多，人工管理天线例如对天线的在位检测需要大量的人力物力，成本较高，且效率低下，因此运营商要求基站设备对天线要智能管理。

【发明内容】

本发明的主要目的在于提供一种5G小基站天线管理装置，可对天线的在位检测实现智能化管理。

为达成上述目的，本发明所提供的技术方案是，提供一种5G小基站天线管理装置，包括微处理控制器、与所述微处理控制器连接的射频收发器、与所述射频收发器连接的TX链路、与所述射频收发器连接的RX链路、与所述TX链路连接的环形分配器、与所述环形分配器连接的滤波器、与所述环形分配器和RX链路连接的射频开关以及与所述滤波器连接的同轴连接器，所述同轴连接器与天线连接，其特征在于，还包括前向功率采样模块和反向功率采样模块；所述前向功率采样模块连接在所述TX链路和环形分配器之间且与所述射频收发器连接，用于对所述TX链路的前向功率进行检测并将检测到的前向功率输出到所述射频收发器；所述反向功率采样模块连接在所述射频开关和射频收发器之间，用于对所述TX链路的反向功率进行检测并将检测到的反向功率输出到所述射频收发器；所述射频收发器用于将接收到的前向功率和反向功率转化为数字信号并输出到所述微处理控制器；所述微处理控制器用于将接收到的前向功率和反向功率进行大小比较以判断所述天线是否在位。

作为优选的技术方案，若前向功率和反向功率大小相同，则微处理控制器判断所述TX链路的功率全部被反射、所述天线不在位，若前向功率和反向功率大小不相同，则微处理控制器判断所述TX链路的功率没有全部被反射、所述天线在位。

作为优选的技术方案，在所述微处理控制器判断所述TX链路的功率全部被反射、所述天线不在位时，所述微处理控制器向监控中心发出告警信号。

作为优选的技术方案，还包括与所述微处理控制器和同轴连接器连接的天线类型识别及馈电控制模块，所述天线类型识别及馈电控制模块用于检测其与所述同轴连接器连接处的电平信号并将检测到的电平信号输出到所述微处理控制器、用于向所述天线进行远程馈电，所述微处理控制器用于根据接收到的电平信号判断所述天线是短路型天线还是非短路型天线、天线是否可以远程馈电。

作为优选的技术方案，若电平信号为低电平，则所述微处理控制器判断所述天线为短路型天线、天线不可以远程馈电；若电平信号为高电平，则所述微处理控制器判断所述天线为非短路型天线、天线可以远程馈电。

作为优选的技术方案，在所述微处理控制器判断所述天线为非短路型天线、天线可以远程馈电时，所述微处理控制器控制所述天线类型识别及馈电控制模块向所述天线进行远程馈电。

作为优选的技术方案，所述天线类型识别及馈电控制模块包括电源、第一电阻、第二电阻、第三电阻、场效应管、第四电阻和第一电容，所述第一电阻、第二电阻依次串接在所述电源和所述微处理控制器之间，所述第三电阻并接在所述第二电阻和微处理控制器之间的A点处且第三电阻接地，所述第四电阻串接在所述电源和所述微处理控制器之间，所述场效应管的漏极并接在所述电源和所述第四电阻之间，所述场效应管的源极并接在所述第一电阻和第二电阻之间的B点处，所述场效应管的栅极并接在所述第四电阻和微处理控制器之间，所述第一电容串接在所述滤波器和同轴连接器之间，所述B点处通过线路连接到所述同轴连接器和第一电容之间；所述天线类型识别及馈电控制模块用于检测所述B点处的电平信号且控制所述场效应管开启和关断。

作为优选的技术方案，所述前向功率采样模块包括定向耦合器和第一π型衰减器，所述TX链路包括功率放大模块，所述定向耦合器包括第一微带线、第二微带线和第五电阻，所述第一π型衰减器包括第六电阻、第七电阻和第八电阻，所述功率放大模块分别与所述射频收发器和环形分配器连接，所述第一微带线串接在所述功率放大模块和环形分配器之间，所述第二微带线与第一微带线平行分布，且第五电阻、第二微带线、第七电阻依次串接，所述第七电阻与所述射频收发器连接，所述第六电阻并接在所述第二微带线和第七电阻之间并接地，所述第八电阻并接在所述第七电阻和射频收发器之间并接地。

作为优选的技术方案，所述反向功率采样模块包括第二π型衰减器，所述第二π型衰减器包括第九电阻、第十电阻和第十一电阻，所述第十电阻串接在所述射频开关的第三脚和射频收发器之间，所述第九电阻并接在所述第十电阻和射频收发器之间并接地，所述第十一电阻并接在所述射频开关的第三脚和第十电阻之间并接地。

作为优选的技术方案，所述TX链路包括功率放大模块，所述RX链路包括低噪放大模块，所述功率放大模块分别与所述射频收发器和环形分配器连接，所述射频开关具有第一脚、第二脚和第三脚，所述环形分配器与所述射频开关的第一脚连接，所述低噪放大模块分别与所述射频开关的第二脚、射频收发器连接，所述反向功率采样模块连接在所述射频开关的第三脚和射频收发器之间。

本发明提供的一种5G小基站天线管理装置，通过前向功率采样模块和反向功率采样模块可分别对TX链路的前向功率、反向功率进行检测，通过微处理控制器将接收到的前向功率和反向功率进行大小比较以判断天线是否在位，如此，即可实现对天线的在位检测，从而可实现对天线的智能化管理，提高了工作效率，降低了成本。

【附图说明】

为进一步揭示本案之具体技术内容，首先请参阅附图，其中：

图1为本发明一实施例提供的一种5G小基站天线管理装置的框图示意图；

图2为图1所示5G小基站天线管理装置的电路原理示意图。

符号说明：

微处理控制器10 射频收发器20

功率放大模块31 低噪放大模块41

环形分配器50 滤波器60

射频开关70 同轴连接器80

前向功率采样模块91 反向功率采样模块92

天线类型识别及馈电控制模块100 天线110

【具体实施方式】

请参阅图1，本实施例提供一种5G小基站天线管理装置，包括微处理控制器10、与微处理控制器10连接的射频收发器20、与射频收发器20连接的TX链路、与射频收发器20连接的RX链路、与TX链路连接的环形分配器50、与环形分配器50连接的滤波器60、与环形分配器50和RX链路连接的射频开关70以及与滤波器60连接的同轴连接器80，同轴连接器80与天线110连接。射频收发器20将从5G小基站的基带单元处接收的射频信号输出到TX链路，经TX链路进行功率放大后经环形分配器50、滤波器60、同轴连接器80后输出到天线110，再经天线110发射出去。天线110接收的射频信号经同轴连接器80、滤波器60、环形分配器50、射频开关70后输出到RX链路，经RX链路进行低噪放大后输出到射频收发器20，再经射频收发器20输出到5G小基站的基带单元进行处理。

环形分配器50用于将TX链路和RX链路合路，增加了TX链路和RX链路之间的隔离度，使得天线110端口具有较好的驻波比。滤波器60用于滤除射频信号的带外信号，只接受工作带内的射频信号。射频开关70用于TX链路和RX链路的工作切换。

本发明的5G小基站天线管理装置还包括前向功率采样模块91和反向功率采样模块92。

前向功率采样模块91连接在TX链路和环形分配器50之间且与射频收发器20连接，用于对TX链路的前向功率进行检测并将检测到的前向功率输出到射频收发器20。

反向功率采样模块92连接在射频开关70和射频收发器20之间，用于对TX链路的反向功率进行检测并将检测到的反向功率输出到射频收发器20。

射频收发器20用于将接收到的前向功率和反向功率转化为数字信号并输出到微处理控制器10。由于通过前向功率采样模块91和反向功率采样模块92检测到的前向功率和反向功率都为射频信号，因此需要通过射频收发器20将检测到的前向功率和反向功率转化为数字信号，以满足微处理控制器10的工作要求。

微处理控制器10用于将接收到的前向功率和反向功率进行大小比较以判断天线110是否在位，如此，即可实现对天线110的在位检测，从而可实现对天线100的智能化管理，提高了工作效率，降低了成本。

微处理控制器10在将接收到的前向功率和反向功率进行大小比较时，若前向功率和反向功率大小相同，则微处理控制器10判断TX链路的功率全部被反射，可判定天线110不在位，例如天线110未接或被盗等等，微处理控制器10向监控中心发出告警信号，使得管理人员能够方便、及时、快捷地发现问题。若前向功率和反向功率大小不相同，则微处理控制器10判断TX链路的功率没有全部被反射、天线110在位。

本实施例中，TX链路包括功率放大模块31，RX链路包括低噪放大模块41。功率放大模块31分别与射频收发器20和环形分配器50的脚1连接。结合图2所示，射频开关70具有第一脚1、第二脚2和第三脚3，环形分配器50的脚3与射频开关70的第一脚1连接，低噪放大模块41分别与射频开关70的第二脚2、射频收发器20连接，反向功率采样模块92连接在射频开关70的第三脚3和射频收发器20之间。滤波器60与环形分配器的脚2连接。

对TX链路的前向功率和反向功率的检测是在TX链路工作时的情况下进行的。在TX链路工作时，射频开关的第一脚1与其第三脚3接通，如图2所示，从而可通过反向功率采样模块92对TX链路的反向功率进行检测。在RX链路工作时，射频开关70的第一脚1与其第二脚2接通，从而实现将天线110接收的射频信号输出到RX链路。

进一步地，本发明的5G小基站天线管理装置还包括与微处理控制器10和同轴连接器80连接的天线类型识别及馈电控制模块100。天线类型识别及馈电控制模块100用于检测其与同轴连接器80连接处的电平信号并将检测到的电平信号输出到微处理控制器10、用于向天线110进行远程馈电。微处理控制器10用于根据接收到的电平信号判断天线110是短路型天线还是非短路型天线、天线110是否可以远程馈电，如此可实现对天线110类型的判断、天线110远程馈电的智能化管理，从而可实现对天线110的进一步智能化管理，进一步提高了工作效率，降低了成本。

微处理控制器10在根据接收到的电平信号判断天线110是短路型天线还是非短路型天线、天线110是否可以远程馈电时，若电平信号为低电平“0”，则微处理控制器10判断天线110为短路型天线、天线110不可以远程馈电，若电平信号为高电平“1”，则微处理控制器10判断天线110为非短路型天线、天线110可以远程馈电。在微处理控制器10判断天线110为非短路型天线、天线110可以馈电时，微处理控制器10控制天线类型识别及馈电控制模块100向天线110进行远程馈电。

请参阅图2，天线类型识别及馈电控制模块100包括电源VCC(一般是+5V)、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、场效应管Q1、第四电阻R4和第一电容C1。第一电阻R1、第二电阻R2依次串接在电源VCC和微处理控制器10的ANT_PD脚之间，第三电阻R3并接在第二电阻R2和微处理控制器10之间的A点处且第三电阻R3接地。第四电阻R4串接在电源VCC和微处理控制器10的ANT_Ctrl脚之间，场效应管Q1的漏极D并接在电源VCC和第四电阻R4之间，场效应管Q1的源极S并接在第一电阻R1和第二电阻R2之间的B点处，场效应管Q1的栅极G并接在第四电阻R4和微处理控制器10的ANT_Ctrl脚之间，第一电容C1串接在滤波器60和同轴连接器80之间，B点处通过线路连接到同轴连接器80和第一电容C1之间。天线类型识别及馈电控制模块100用于检测B点处的电平信号且控制场效应管Q1开启和关断以实现对天线110的远程馈电进行控制。

电源VCC、第一电阻R1构成检测电路，电源VCC通过第一电阻R1加电压到同轴连接器80，若同轴连接器80连接的是短路型天线，则第一电阻R1和第二电阻R2之间的B点处对地短路，B点处的电平为低电平“0”，则A点处的电平也为低电平“0”，因而微处理控制器10的ANT_PD脚接收到的电平信号为低电平“0”，如此通过微处理控制器10可判断出天线110为短路型天线、天线110不可以远程馈电。若同轴连接器80连接的是非短路型天线，则B点处对地开路，B点处的电平为高电平“1”，则A点处的电平也为高电平“1”，因而微处理控制器10的ANT_PD脚收到的电平信号为高电平“1”，如此通过微处理控制器10可判断出天线110为非短路型天线、天线110可以远程馈电。

第二电阻R2、第三电阻R3构成分压电路，用于保护微处理控制器10的ANT_PD脚不会被高电平烧坏。第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3的取值根据高电平“1”的最小值及微处理控制器10能承受的最大电平及电源VCC来综合计算。

电源VCC、第四电阻R4、场效应管Q1构成馈电电路，第四电阻R4用于保证每次装置上电时天线口不会馈电。当装置上电时，微处理控制器10还来不及工作，电阻R4结合场效应管Q1的栅极G加上高电平“1”，使场效应管Q1处于截止状态，场效应管Q1的源极S与漏极D之间的电阻无穷大，此时电流通过第一电阻R1后只有微弱的检测电流。

第一电容C1用于隔离直流电源，防止直流电源流向滤波器60。

当通过微处理控制器10判断出天线110为非短路型天线、天线110可以远程馈电时，微处理控制器10的ANT_Ctrl脚输出低电平“0”，此时场效应管Q1的栅极G加上低电平“0”，使场效应管Q1处于导通状态，场效应管Q1的源极S与漏极D之间的电阻接近为0，第一电阻R1与场效应管Q1是并联关系，并联后的电阻也基本上为0，此时电源VCC通过场效应管Q1、同轴连接器80可向天线110进行远程馈电。

前向功率采样模块91包括定向耦合器和第一π型衰减器。定向耦合器包括第一微带线L1、第二微带线L2和第五电阻R5。第一π型衰减器包括第六电阻R6、第七电阻R7和第八电阻R8。第一微带线L1串接在功率放大模块31和环形分配器50的脚1之间。第二微带线L2与第一微带线L1平行分布，且第五电阻R5、第二微带线L2、第七电阻R7依次串接。第五电阻R5接地。第七电阻R7与射频收发器20的ORX2接口连接。第六电阻R6并接在第二微带线L2和第七电阻R7之间并接地，第八电阻R8并接在第七电阻R7和射频收发器20的ORX2接口之间并接地。前向功率经第一π型衰减器后到达射频收发器20的ORX2接口，前向功率的信号流向如图2所示的箭头E所示。

反向功率采样模块92包括第二π型衰减器。第二π型衰减器包括第九电阻、第十电阻和第十一电阻。第十电阻串接在射频开关70的第三脚3和射频收发器20的ORX1接口之间，第九电阻并接在第十电阻和射频收发器20的ORX1接口之间并接地，第十一电阻并接在射频开关70的第三脚3和第十电阻之间并接地。反向功率经同轴连接器80、滤波器60、环形分配器50、射频开关70、第二π型衰减器后到达射频收发器20的ORX1接口，反向功率的信号流向如图2所示的箭头F所示。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本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，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种5G小基站天线管理装置，包括微处理控制器、与所述微处理控制器连接的射频收发器、一端与所述射频收发器连接的TX链路、一端与所述射频收发器连接的RX链路、第一端与所述TX链路另一端连接的环形分配器、一端与所述环形分配器第二端连接的滤波器、射频开关以及一端与所述滤波器另一端连接的同轴连接器；所述射频开关的第一脚、第二脚分别与所述环形分配器的第三端和所述RX链路另一端连接；所述同轴连接器的另一端与天线连接；其特征在于，还包括前向功率采样模块和反向功率采样模块；

所述前向功率采样模块连接在所述TX链路和环形分配器之间且与所述射频收发器连接，用于对所述TX链路的前向功率进行检测并将检测到的前向功率输出到所述射频收发器；

所述反向功率采样模块连接在所述射频开关和射频收发器之间，用于对所述TX链路的反向功率进行检测并将检测到的反向功率输出到所述射频收发器；

所述射频收发器用于将接收到的前向功率和反向功率转化为数字信号并输出到所述微处理控制器；

所述微处理控制器用于将接收到的前向功率和反向功率进行大小比较以判断所述天线是否在位；

还包括与所述微处理控制器和同轴连接器连接的天线类型识别及馈电控制模块，所述天线类型识别及馈电控制模块用于检测其与所述同轴连接器连接处的电平信号并将检测到的电平信号输出到所述微处理控制器、用于向所述天线进行远程馈电，所述微处理控制器用于根据接收到的电平信号判断所述天线是短路型天线还是非短路型天线、天线是否可以远程馈电。

2.根据权利要求1所述的5G小基站天线管理装置，其特征在于，若前向功率和反向功率大小相同，则微处理控制器判断所述TX链路的功率全部被反射、所述天线不在位，若前向功率和反向功率大小不相同，则微处理控制器判断所述TX链路的功率没有全部被反射、所述天线在位。

3.根据权利要求2所述的5G小基站天线管理装置，其特征在于，在所述微处理控制器判断所述TX链路的功率全部被反射、所述天线不在位时，所述微处理控制器向监控中心发出告警信号。

4.根据权利要求1所述的5G小基站天线管理装置，其特征在于，所述天线类型识别及馈电控制模块包括电源、第一电阻、第二电阻、第三电阻、场效应管、第四电阻和第一电容，所述第一电阻、第二电阻依次串接在所述电源和所述微处理控制器之间，所述第三电阻并接在所述第二电阻和微处理控制器之间的A点处且第三电阻接地，所述第四电阻串接在所述电源和所述微处理控制器之间，所述场效应管的漏极并接在所述电源和所述第四电阻之间，所述场效应管的源极并接在所述第一电阻和第二电阻之间的B点处，所述场效应管的栅极并接在所述第四电阻和微处理控制器之间，所述第一电容串接在所述滤波器和同轴连接器之间，所述B点处通过线路连接到所述同轴连接器和第一电容之间；所述天线类型识别及馈电控制模块用于检测所述B点处的电平信号且控制所述场效应管开启和关断。

5.根据权利要求4所述的5G小基站天线管理装置，其特征在于，所述电源、所述第一电阻构成检测电路；所述第二电阻、所述第三电阻构成分压电路，用于保护所述微处理控制器的天线功率检测脚不会被高电平烧坏；所述电源、所述第四电阻、所述场效应管构成馈电电路；所述第一电容用于隔离直流电源，防止所述直流电源流向所述滤波器。

6.根据权利要求1所述的5G小基站天线管理装置，其特征在于，若电平信号为低电平，则所述微处理控制器判断所述天线为短路型天线、天线不可以远程馈电；若电平信号为高电平，则所述微处理控制器判断所述天线为非短路型天线、天线可以远程馈电。

7.根据权利要求6所述的5G小基站天线管理装置，其特征在于，在所述微处理控制器判断所述天线为非短路型天线、天线可以远程馈电时，所述微处理控制器控制所述天线类型识别及馈电控制模块向所述天线进行远程馈电。

8.根据权利要求1所述的5G小基站天线管理装置，其特征在于，所述前向功率采样模块包括定向耦合器和第一π型衰减器，所述TX链路包括功率放大模块，所述定向耦合器包括第一微带线、第二微带线和第五电阻，所述第一π型衰减器包括第六电阻、第七电阻和第八电阻，所述功率放大模块连接在所述射频收发器和环形分配器之间，所述第一微带线串接在所述功率放大模块和环形分配器之间，所述第二微带线与第一微带线平行分布，且第五电阻、第二微带线、第七电阻依次串接，所述第七电阻与所述射频收发器连接，所述第六电阻并接在所述第二微带线和第七电阻之间并接地，所述第八电阻并接在所述第七电阻和射频收发器之间并接地。

9.根据权利要求1所述的5G小基站天线管理装置，其特征在于，所述反向功率采样模块包括第二π型衰减器，所述第二π型衰减器包括第九电阻、第十电阻和第十一电阻，所述第十电阻串接在所述射频开关的第三脚和射频收发器之间，所述第九电阻并接在所述第十电阻和射频收发器之间并接地，所述第十一电阻并接在所述射频开关的第三脚和第十电阻之间并接地。

10.根据权利要求1所述的5G小基站天线管理装置，其特征在于，所述TX链路包括功率放大模块，所述RX链路包括低噪放大模块，所述功率放大模块连接在所述射频收发器和环形分配器之间，所述射频开关具有第一脚、第二脚和第三脚，所述环形分配器的第三端与所述射频开关的第一脚连接，所述低噪放大模块连接在所述射频开关的第二脚、射频收发器之间，所述反向功率采样模块连接在所述射频开关的第三脚和射频收发器之间。

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