CN113676201A - 一种多模信号微分布系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种多模信号微分布系统，包括：基带板和射频板，所述基带板和所述射频板采用空间堆叠方式自上而下进行放置；所述基带板上方设置第一散热器，用于给所述基带板提供散热，所述基带板下方设置基带板盖板，用于将所述基带板与所述射频板进行隔离；所述射频板下方设置第二散热器，用于给所述射频板提供散热，所述射频板上方设置射频板盖板，用于将所述射频板与所述基带板进行隔离。本发明采用堆栈式结构的多模信号微分布系统，确保散热的同时缩小设备尺寸和体积，实现了小尺寸安装功能，便于在空间狭小区域进行组网。

Description

一种多模信号微分布系统
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种多模信号微分布系统。
背景技术
在移动通信领域，室内分布覆盖系统和室外盲区覆盖均可采用无源DAS(Distributed Antenna System)系统和分布式PRRU(Pico Radio Remote Unit)等方式。
虽然，无源DAS系统和分布式PRRU成本有优势，但是也存在施工站点受限的缺陷，支持的频段和制式有限，如果要支持多个运营商和多个制式以及频段，设备硬件成本和施工工程成本会大大提高。与此同时，在一些室外热点区域如汽车站，火车站，各个出入安检口，十字路口射频监控区域等，为了方便进行信息管理和数据采集，需要小尺寸，多制式，灵活可配置，支持多运营商的无线热点采集设备，针对上述需求和行业应用，目前的无线分布覆盖系统DAS和PRRU设备显然不大适用。
因此，需要提出一种新的无线分布式系统，能解决上述问题。
发明内容
本发明提供一种多模信号微分布系统，用以解决现有技术中存在的缺陷。
本发明提供的多模信号微分布系统，包括：
基带板和射频板，所述基带板和所述射频板采用空间堆叠方式自上而下进行放置；
所述基带板上方设置第一散热器，用于给所述基带板提供散热，所述基带板下方设置基带板盖板，用于将所述基带板与所述射频板进行隔离；
所述射频板下方设置第二散热器，用于给所述射频板提供散热，所述射频板上方设置射频板盖板，用于将所述射频板与所述基带板进行隔离。
在一个实施例中，所述基带板包括基带SOC芯片、射频板电源和控制接口、GPS模块、温度传感器、调测口、网口PHY芯片、电源电路、宽带射频收发器、温补晶体振荡器TCXO、DDR3内存和flash闪存；
所述基带SOC芯片用于提供基带处理功能，以及数字下变频器DDC和数字上变频器DUC的数字中频处理功能；
所述宽带射频收发器用于处理ADC/DAC转换、射频信号收发以及提供多频段多硬件支持；
所述GPS模块用于在时分双工TDD制式下提供同步信号；
所述网口PHY芯片用于提供与外部的通信链路功能；
所述TCXO用于提供时钟基准信号。
在一个实施例中，所述射频板包括时分双工TDD制式收发链路单元、频分双工FDD制式收发链路单元、电源处理单元、切换控制单元、GaN放大器栅极漏极处理单元和接口单元；
所述TDD制式收发链路单元用于提供在TDD制式下的上下行射频信号的接收和发射；
所述FDD制式收发链路单元用于提供在FDD制式下的上下行射频信号的接收和发射；
所述电源处理单元用于将所述基带板提供的电源进行二次处理，提供二级电源；
所述切换控制单元用于通过使能信号控制TDD制式下的上下行时分切换，或控制FDD制式下的上下行链路的开关；
所述GaN放大器栅极漏极处理单元用于提供GaN放大器的静态工作点和栅极负电压，并提供预设软硬件处理时序；
所述接口单元用于提供与所述基带板的射频板电源和控制接口，以及与天线级联的射频输出端口。
在一个实施例中，所述射频板在TDD制式时，通过单刀双掷开关SP2T组、两个单刀多掷开关SPMT、频段选择滤波器组、末级GaN放大器、外置天线和预设扫描软件获取预设设备的多频段检测结果，其中：
所述频段选择滤波器组包括多个带通滤波器BPF和双工器DPX，支持至少两个频段；
所述单刀双掷开关SP2T组包括多个单刀双掷开关SP2T；
所述两个单刀多掷开关SPMT分别位于所述频段选择滤波器组的两端；
所述频段选择滤波器组和所述单刀双掷开关SP2T组设置于所述末级GaN放大器之前。
在一个实施例中，所述射频板在FDD制式时，通过上行信号底噪抑制滤波器组、宽带GaN放大器、预设大功率单刀多掷开关SPMT、预设大功率单刀双掷开关SP2T、双工器组、外置天线和预设扫描软件获取预设设备的多频段检测结果，其中：
所述双工器组包括多个双工器DPX；
所述上行信号底噪抑制滤波器组设置于所述宽带GaN放大器之前；
所述双工器组的两端均设置有所述预设大功率单刀多掷开关SPMT。
本发明提供的多模信号微分布系统，通过采用堆栈式结构的多模信号微分布系统，确保散热的同时缩小设备尺寸和体积，实现了小尺寸安装功能，便于在空间狭小区域进行组网。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的多模信号微分布系统的堆栈结构示意图；
图2是本发明提供的多模信号微分布系统的基带板硬件框图；
图3是本发明提供的多模信号微分布系统的射频板硬件框图；
图4是本发明提供的多模信号微分布系统的射频板TDD制式硬件框图；
图5是本发明提供的多模信号微分布系统的射频板FDD制式硬件框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
针对现有技术中的多模信号微分布系统尺寸大、体积大，不便于小空间内灵活安装以及无法任意配置多模多频点小区问题，本发明提出一种新的多模信号微分布系统，如图1所示，包括：
基带板和射频板，所述基带板和所述射频板采用空间堆叠方式自上而下进行放置；
所述基带板上方设置第一散热器，用于给所述基带板提供散热，所述基带板下方设置基带板盖板，用于将所述基带板与所述射频板进行隔离；
所述射频板下方设置第二散热器，用于给所述射频板提供散热，所述射频板上方设置射频板盖板，用于将所述射频板与所述基带板进行隔离。
本发明通过利用空间堆栈方式，主板和射频板采用垂直对插方式，通过上下两个散热器分别进行主板和射频板的散热，射频信号和电源以及控制信号采用高性能对插连接器，保证电气连接性和可靠性。
具体地，采用垂直方向上下堆叠的结构。整个设备硬件分为两块PCB，基带主板和射频主板，两块主板通过高性能三组合射频连接器进行射频信号级联和传输，通过对插式连接器进行电源和控制信号的传输。
其中，基带主板部分提供外部供电接口，通信接口，以及调测口，同时与射频主板进行板间通信和各类信号传输，通过基带SOC芯片和宽带射频收发器，实现基带信号产生以及数模/模数转换，模拟信号输出和输入等功能。支持FDD/TDD制式以及通过软件实现多频段设置。
如图1所示，自上而下依次包括第一散热器、基带板、基带板盖板，射频板盖板，射频板以及第二散热器，该垂直方向上下堆叠方式中，顶部的第一散热器和底部的第二散热器分别为基带板和射频板提供散热，防止设备器件超出温度范围。基带板和射频板盖板对单板进行屏蔽，满足EMC要求和提供设备稳定性。
本发明采用堆栈式设计结构，在保证散热性能的同时，将设备尺寸和体积压缩到极限，突出小尺寸多功能的特点，便于在空间狭小区域内进行设备安装组网。
基于上述实施例，所述基带板包括基带SOC芯片、射频板电源和控制接口、GPS模块、温度传感器、调测口、网口PHY芯片、电源电路、宽带射频收发器、温补晶体振荡器TCXO、DDR3内存和flash闪存；
所述基带SOC芯片用于提供基带处理功能，以及数字下变频器DDC和数字上变频器DUC的数字中频处理功能；
所述宽带射频收发器用于处理ADC/DAC转换、射频信号收发以及提供多频段多硬件支持；
所述GPS模块用于在时分双工TDD制式下提供同步信号；
所述网口PHY芯片用于提供与外部的通信链路功能；
所述TCXO用于提供时钟基准信号。
具体地，为了满足多模信号微分布系统的小尺寸，采用基带集成SOC芯片，芯片可通过更换封装兼容的同系列器件，来满足3G/4G/5G的大部分移动网络接入模式和频段配置需求，且支持FDD和TDD制式。同时，选用支持400MHz-6GHz的宽带收发器芯片，来实现多制式和多频段的配置。
如图2所示，基带板主要由如下几部分组成：基带SOC芯片、宽带射频收发器、GPS模块、射频板电源和控制接口、网口PHY芯片、电源电路、温补晶体振荡器TCXO、温度传感器、调测口、DDR3内存和flash闪存。
其中，基带SOC芯片提供基带处理功能，DDC,DUC等数字中频处理功能；宽带射频收发器，实现ADC/DAC处理以及射频信号收发，多频段多制式硬件支持；GPS模块为TDD制式下提供同步信号，确保设备TDD模式下正常工作；网口PHY芯片提供与外部通信链路功能；TCXO温补晶体振荡器提供系统所需的高稳定性高精度的基准时钟单元。
本发明所采用的的基带板，通过灵活设置基带集成SOC芯片，以及宽带收发器芯片，能够满足大多数接入模式和多频段的配置需求，并能同时支持TDD制式和FDD制式。
基于上述任一实施例，所述射频板包括时分双工TDD制式收发链路单元、频分双工FDD制式收发链路单元、电源处理单元、切换控制单元、GaN放大器栅极漏极处理单元和接口单元；
所述TDD制式收发链路单元用于提供在TDD制式下的上下行射频信号的接收和发射；
所述FDD制式收发链路单元用于提供在FDD制式下的上下行射频信号的接收和发射；
所述电源处理单元用于将所述基带板提供的电源进行二次处理，提供二级电源；
所述切换控制单元用于通过使能信号控制TDD制式下的上下行时分切换，或控制FDD制式下的上下行链路的开关；
所述GaN放大器栅极漏极处理单元用于提供GaN放大器的静态工作点和栅极负电压，并提供预设软硬件处理时序；
所述接口单元用于提供与所述基带板的射频板电源和控制接口，以及与天线级联的射频输出端口。
具体地，如图3所示，射频板主要包括：TDD制式收发链路单元、FDD制式收发链路单元、电源处理单元、切换控制单元、GaN放大器栅极漏级处理单元以及接口单元。
其中，TDD制式收发链路单元提供TDD制式下，上下行射频信号的接收和发射，FDD制式收发链路单元提供FDD制式的上下行信号的接收和发射；电源处理单元将基带板提供的电源进行二次处理，提供满足射频单板所需的各个二级电源；切换控制单元通过使能信号来来控制TDD制式上下行的时分工作，FDD制式下的上下行链路的打开和关闭；同时频段选择控制信号来控制SPMT(Single pole multiple switch，单刀多掷开关)进行选择，配合各个频段的BPF(Band Pass Filter，带通滤波器)/DPX(Duplexer，双工器)来保证上下行链路的稳定工作和射频指标；GaN放大器栅极漏级处理单元，提供GaN放大器所需要的静态工作点，提供稳定的栅极负电压，同时采用软件硬件时序处理，确保GaN放大器的栅极漏级上电时序，防止GaN放大器异常损坏；接口单元提供与基带主板的电源控制射频接口以及与天线级联的射频输出端口。
本发明采用大功率单刀多置射频开关SPMT和多个频段的双工器DPX以及带通滤波器BPF，实现了FDD/TDD制式下，各个频段的切换工作以及保证了各个频段的射频指标需求，确保微分布采集设备射频指标满足3GPP相关规范要求，利用SPMT实现了射频收发链路器件多模复用，降低成本和设备尺寸。
基于上述任一实施例，所述射频板包括时分双工TDD制式收发链路单元、频分双工FDD制式收发链路单元、电源处理单元、切换控制单元、GaN放大器栅极漏极处理单元和接口单元；
所述TDD制式收发链路单元用于提供在TDD制式下的上下行射频信号的接收和发射；
所述FDD制式收发链路单元用于提供在FDD制式下的上下行射频信号的接收和发射；
所述电源处理单元用于将所述基带板提供的电源进行二次处理，提供二级电源；
所述切换控制单元用于通过使能信号控制TDD制式下的上下行时分切换，或控制FDD制式下的上下行链路的开关；
所述GaN放大器栅极漏极处理单元用于提供GaN放大器的静态工作点和栅极负电压，并提供预设软硬件处理时序；
所述接口单元用于提供与所述基带板的射频板电源和控制接口，以及与天线级联的射频输出端口。
具体地，针对TDD制式，如图4所示，本发明在射频板部分，通过采用大功率SPMT单刀多置开关，配合带通滤波器BPF和双工器DPX实现了TDD/FDD制式下多个频段的选择。
通过多个单刀双掷开关SP2T进行选择(上行宽带放大接收)，配合外置天线，利用软件扫描功能，可以进行设备周围空口信号的侦听和检测。特别的，配合多个SP2T和SPMT开关，频段选择带通滤波器BPF1、BPF2、BPF3、BPF4...保证上下行复用该频段选择滤波器组，满足射频性能的情况下，节约成本和设备空间。同时，将单刀多置开关组SPMT和频段选择滤波器组BPF放在末级GaN放大器之前，降低SPMT和频段选择滤波器组的功率要求，确保SPMT和BPF组的小尺寸，高性能，低成本。
特别的，GaN放大器和SPMT选型均支持宽带特性，故频段选择滤波器组至少包含2个或2个以上频段，包含频段且不限于1.4-4.9GHz，可包含通用民用通信和宽带集群频段。
本发明射频板下行发射采用宽带GaN放大器，其中TDD制式GaN放大器支持的频段包含且不限于1.4-4.9GHz，实现仅由一颗宽带GaN放大器件满足多频段的需求，满足放大器线性和效率的同时，实现低成本、小型化和设计简易化的优点。
基于上述任一实施例，所述射频板在FDD制式时，通过上行信号底噪抑制滤波器组、宽带GaN放大器、预设大功率单刀多掷开关SPMT、预设大功率单刀双掷开关SP2T、双工器组、外置天线和预设扫描软件获取预设设备的多频段检测结果，其中：
所述双工器组包括多个双工器DPX；
所述上行信号底噪抑制滤波器组设置于所述宽带GaN放大器之前；
所述双工器组的两端均设置有所述预设大功率单刀多掷开关SPMT。
具体地，如图5所示，针对FDD制式，为了防止下行底噪对上行灵敏度的干扰和恶化，在下行小信号放大链路间，通过单刀多置开关进行选择，增加上行信号底噪抑制滤波器组。特别地，在宽带GaN放大器之后，通过大功率宽带单刀多置开关和双工器组DPX1、DPX2、DPX3…，进行FDD制式下多频段的选择。
同样的，FDD制式也支持上行宽带信号的侦听和检测，便于设备组网建站选择。FDD制式下GaN放大器和双工器组DPX至少包含且不限于400MHz-2.7GHz。
本发明射频部分采用SPMT和GaN宽带功率放大器，体现支持FDD/TDD多模多频段的优点，配置灵活，组网方便，对比其他多模多制式方案，降低了设备成本和器件数量以及设备空间；在FDD制式下GaN放大器支持的频段包含且不限于400MHz-2.7GHz，实现仅由一颗器件满足多频段的需求，满足放大器线性和效率的同时，实现低成本、小型化和设计简易化的优点。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种多模信号微分布系统，其特征在于，包括：基带板和射频板，所述基带板和所述射频板采用空间堆叠方式自上而下进行放置；
所述基带板上方设置第一散热器，用于给所述基带板提供散热，所述基带板下方设置基带板盖板，用于将所述基带板与所述射频板进行隔离；
所述射频板下方设置第二散热器，用于给所述射频板提供散热，所述射频板上方设置射频板盖板，用于将所述射频板与所述基带板进行隔离。
2.根据权利要求1所述的多模信号微分布系统，其特征在于，所述基带板包括基带SOC芯片、射频板电源和控制接口、GPS模块、温度传感器、调测口、网口PHY芯片、电源电路、宽带射频收发器、温补晶体振荡器TCXO、DDR3内存和flash闪存；
所述基带SOC芯片用于提供基带处理功能，以及数字下变频器DDC和数字上变频器DUC的数字中频处理功能；
所述宽带射频收发器用于处理ADC/DAC转换、射频信号收发以及提供多频段多硬件支持；
所述GPS模块用于在时分双工TDD制式下提供同步信号；
所述网口PHY芯片用于提供与外部的通信链路功能；
所述TCXO用于提供时钟基准信号。
3.根据权利要求1所述的多模信号微分布系统，其特征在于，所述射频板包括时分双工TDD制式收发链路单元、频分双工FDD制式收发链路单元、电源处理单元、切换控制单元、GaN放大器栅极漏极处理单元和接口单元；
所述TDD制式收发链路单元用于提供在TDD制式下的上下行射频信号的接收和发射；
所述FDD制式收发链路单元用于提供在FDD制式下的上下行射频信号的接收和发射；
所述电源处理单元用于将所述基带板提供的电源进行二次处理，提供二级电源；
所述切换控制单元用于通过使能信号控制TDD制式下的上下行时分切换，或控制FDD制式下的上下行链路的开关；
所述GaN放大器栅极漏极处理单元用于提供GaN放大器的静态工作点和栅极负电压，并提供预设软硬件处理时序；
所述接口单元用于提供与所述基带板的射频板电源和控制接口，以及与天线级联的射频输出端口。
4.根据权利要求3所述的多模信号微分布系统，其特征在于，所述射频板在TDD制式时，通过单刀双掷开关SP2T组、两个单刀多掷开关SPMT、频段选择滤波器组、末级GaN放大器、外置天线和预设扫描软件获取预设设备的多频段检测结果，其中：
所述频段选择滤波器组包括多个带通滤波器BPF和双工器DPX，支持至少两个频段；
所述单刀双掷开关SP2T组包括多个单刀双掷开关SP2T；
所述两个单刀多掷开关SPMT分别位于所述频段选择滤波器组的两端；
所述频段选择滤波器组和所述单刀双掷开关SP2T组设置于所述末级GaN放大器之前。
5.根据权利要求3所述的多模信号微分布系统，其特征在于，所述射频板在FDD制式时，通过上行信号底噪抑制滤波器组、宽带GaN放大器、预设大功率单刀多掷开关SPMT、预设大功率单刀双掷开关SP2T、双工器组、外置天线和预设扫描软件获取预设设备的多频段检测结果，其中：
所述双工器组包括多个双工器DPX；
所述上行信号底噪抑制滤波器组设置于所述宽带GaN放大器之前；
所述双工器组的两端均设置有所述预设大功率单刀多掷开关SPMT。
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