CN117544193A - 一种塔顶放大器、通讯系统及通讯系统运行方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及通信技术领域，具体公开一种塔顶放大器、通讯系统及通讯系统运行方法，该塔顶放大器包括：耦合器和信号调节模块；所述耦合器的第一端口用于连接通讯基站，所述耦合器的第二端口用于连接第一天线，所述耦合器的第三端口连接所述信号调节模块，所述信号调节模块的另一端用于连接第二天线；当所述信号调节模块正常时，所述第一端口单向连通所述第二端口，所述第三端口单向连通所述第一端口；当所述信号调节模块异常时，所述第一端口双向连通所述第二端口。本发明能够提高天线上行增益，扩大基站覆盖面积；在供电丢失时能够保证通信正常，在减少元器件的同时，还降低了损耗并节约了成本。

Description

一种塔顶放大器、通讯系统及通讯系统运行方法

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种塔顶放大器、通讯系统及通讯系统运行方法。

背景技术

在现有的TDD系统和FDD系统中，塔顶放大器(TMA)均包含有供电单元。当TMA供电丢失时，TMA将无法工作，从而导致上行信号无法进入到通讯基站的接收端。上述问题对通讯系统的稳定性造成了危害，易造成掉话和通讯中断等现象发生。此外，现有的通讯系统(TDD系统或FDD系统)中的接收链路产生损耗，减小了天线输出功率，造成了系统的高功耗，增加了造价成本。

因此，亟需提供一种技术方案解决上述问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种塔顶放大器、通讯系统及通讯系统运行方法。

第一方面，本发明提供一种塔顶放大器，该塔顶放大器的技术方案如下：

包括：耦合器和信号调节模块；

所述耦合器的第一端口用于连接通讯基站，所述耦合器的第二端口用于连接第一天线，所述耦合器的第三端口连接所述信号调节模块，所述信号调节模块的另一端用于连接第二天线；

当所述信号调节模块正常时，所述第一端口单向连通所述第二端口，所述第三端口单向连通所述第一端口；

当所述信号调节模块异常时，所述第一端口双向连通所述第二端口。

本发明的一种塔顶放大器的有益效果如下：

本发明的塔顶放大器能够提高天线上行增益，扩大基站覆盖面积；在供电丢失时能够保证通信正常，在减少元器件的同时，还降低了损耗并节约了成本。

在上述方案的基础上，本发明的一种塔顶放大器还可以做如下改进。

在一种可选的方式中，还包括：负载；所述耦合器还设有第四端口；所述第四端口连接所述负载；

当所述第一端口与所述第二端口之间断开连通时，所述第四端口单向连通所述负载。

在一种可选的方式中，所述信号调节模块包括：带通滤波器；所述带通滤波器的一端与所述耦合器的第三端口连接，所述带通滤波器的另一端连接所述第二天线。

在一种可选的方式中，所述信号调节模块还包括：低噪声放大器；所述低噪声放大器设置在所述耦合器的第三端口与所述带通滤波器之间。

在一种可选的方式中，所述信号调节模块还包括：衰减器；所述衰减器设置在所述耦合器的第三端口与所述低噪声放大器之间。

在一种可选的方式中，所述信号调节模块还包括：限幅器；所述限幅器设置在所述耦合器的第三端口与所述衰减器之间。

在一种可选的方式中，所述负载为50Ω负载。

第二方面，本发明提供一种通讯系统，该系统包括如本发明的任一种塔顶放大器。

第三方面，本发明提供一种通讯系统运行方法，该方法的技术方案如下：

当目标通讯系统的塔顶放大器正常运行时，所述通讯基站依次通过所述第一端口、所述第二端口和所述第一天线，向目标终端发送下行信号；所述目标终端依次通过所述第二天线、所述信号调节模块、所述第三端口、所述第一端口，向所述通讯基站发送上行信号；其中，所述塔顶放大器为本发明的任一种塔顶放大器；

当所述塔顶放大器异常运行时，所述通讯基站依次通过所述第一端口、所述第二端口和所述第一天线，向所述目标终端发送下行信号；所述目标终端依次通过所述第一天线、所述第二端口和所述第一端口，向所述通讯基站发送上行信号。

本发明的一种通讯系统运行方法的有益效果如下：

本发明的方法能够提高天线上行增益，扩大基站覆盖面积；在塔顶放大器供电丢失时能够保证通信正常，在减少元器件的同时，还降低了损耗并节约了成本。

在上述方案的基础上，本发明的一种通讯系统运行方法还可以做如下改进。

在一种可选的方式中，所述目标通讯系统为TDD系统或FDD系统。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

附图仅用于示出实施方式，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明提供的一种塔顶放大器的实施例的第一结构示意图；

图2为本发明提供的一种塔顶放大器的实施例的第二结构示意图；

图3为定向耦合器的等效电路图；

图4为信号调节模块的第一结构示意图；

图5为信号调节模块的第二结构示意图；

图6为信号调节模块的第三结构示意图；

图7为信号调节模块的第四结构示意图；

图8为多个通讯系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。

图1示出了本发明提供的一种塔顶放大器10的实施例的结构示意图。如图1所示，该塔顶放大器10包括：耦合器11和信号调节模块12。

所述耦合器11的第一端口1用于连接通讯基站20，所述耦合器11的第二端口2用于连接第一天线30，所述耦合器11的第三端口3连接所述信号调节模块12，所述信号调节模块12的另一端用于连接第二天线40。其中：

①通讯基站20、耦合器11、信号调节模块12、第一天线30和第二天线40构成通讯系统。该通讯系统为：时分双工(TDD)系统或频分双工(FDD)系统。

②第一天线30和第二天线40可以是同一天线，也可以是不同天线；当第一天线30和第二天线40为同一天线时，该天线需具有接发功能；接收链路和发送链路均通过同一天线进行传输。当第一天线30和第二天线40为不同天线时，第一天线30默认为接收天线，第一天线30连接发送链路；第二天线40默认为发送天线，第二天线40连接接收链路。第一天线30和第二天线40之间存在足够的隔离度。第一天线30和第二天线40还连接目标终端，用于向目标终端发送通讯信号或接收目标终端所发送的通讯信号。目标终端可以是但不限于：手机、电脑、平板等设备。

③在通讯系统中，发送(TX)链路为通讯基站20向目标终端进行通讯传输的链路，接收(RX)链路为目标终端向通讯基站20进行通讯传输的链路。

④信号调节模块12用于对第二天线40所接收到的通讯信号进行放大处理，增加通讯基站20接收的通讯信号的信噪，扩大系统接收范围。

当所述信号调节模块12正常时，所述第一端口1单向连通所述第二端口2，所述第三端口3单向连通所述第一端口1。其中：

①第一端口1单向连通第二端口2是指：信号传输由第一端口1流向第二端口2。第三端口3单向连通第一端口1是指：信号传输由第三端口3流向第一端口1。

②当通讯基站20向目标终端进行通讯传输时，且当信号调节模块12正常运行(例如，正常供电)时，通讯基站20依次通过第一端口1、第二端口2和第一天线30，向目标终端发送下行信号。当目标终端向通讯基站20进行通讯传输时，且当信号调节模块12正常运行(例如，正常供电)时，目标终端依次通过第二天线40、信号调节模块12、第三端口3、第一端口1，向通讯基站20发送上行信号。

当所述信号调节模块12异常时，所述第一端口1双向连通所述第二端口2。其中：

①第一端口1双向连通第二端口2是指：信号传输可由第一端口1流向第二端口2，也可由第二端口2流向第一端口1。

②当通讯基站20向目标终端进行通讯传输时，且当信号调节模块12异常运行(例如，断电)时，通讯基站20依次通过第一端口1、第二端口2和第一天线30，向目标终端发送下行信号。当目标终端向通讯基站20进行通讯传输时，且当信号调节模块12异常运行(例如，断电)时，目标终端依次通过第一天线30、第二端口2和所述第一端口1，向通讯基站20发送上行信号。

③当信号调节模块12异常时，第一端口1双向连通第二端口2，此时存在以下两种情形：

1)当接收链路发生断路异常时，第三端口3与第一端口1之间可以断开连接，也可不断开连接。

2)当接收链路发生短路异常时，第三端口3与第一端口1之间必须断开连接。

在本实施例中，需要说明的是：

①在现有TDD系统中，TX通道(发射链路)需要增加两颗大功率RF开关或PIN二极管(单颗损耗约0.5dB)；在现有FDD系统中，需要增加两颗双工器(单颗损耗约1～2dB)。现有TDD系统和FDD系统均会产生射频衰减损耗，而本实施例中的耦合器11替代了TDD系统中的开关以及FDD系统中的双工器，在减少TX通道器件的同时，耦合器11所产生的损耗(0.2dB)要低于现有TDD系统和FDD系统所产生的损耗。

②现有TDD系统中的大功率开关均使用28V作为PIN二极管的驱动电压，而本实施例中的TDD系统不需要高电压应用，降低了设计难度。在TDD系统下，同步丢失或同步错误也会产生通讯故障，本实施例的技术方案可切换到无源支路，保证通信正常。

③现有FDD系统中的PIN开关电流约30～50mA，单颗功耗为28*0.05＝1.4W，两颗为2.8W，本实施例中的FDD系统节约了射频开关，降低了设备功耗，对于多通道天线尤为明显，且降低供电的压力与设计难度。

④针对FDD系统，减少了大功率双工器的需求，降低成本前提下，减小整机尺寸(大功率腔体双工器体积巨大，对于多通道天线尤为明显)。

较优地，如图2所示，塔顶放大器10还包括：负载13；所述耦合器11还设有第四端口4；所述第四端口4连接所述负载13。其中：

①负载13为50Ω负载，负载13用于承受发送链路的发射信号功率。

②耦合器11为定向耦合器。图3示出了定向耦合器的等效电路图。图2中的输入端为第一端口1，输出端为第二端口2，耦合端为第三端口3，隔离端为第四端口4。

当所述第一端口1与所述第二端口2之间断开连通时，所述第四端口4单向连通所述负载13。其中：

第四端口4单向连通负载13是指：信号传输由第四端口4流向负载13。

具体地，当通讯基站20向目标终端进行通讯传输时，若耦合器11发送异常(第一端口1与第二端口2之间断开连通)，此时第四端口4单向连通负载13，负载13承受发送链路的发射信号功率，避免因下行信号反灌到接收链路中所造成的接收链路的元器件损坏。

较优地，如图4所示，所述信号调节模块12包括：带通滤波器121；所述带通滤波器121的一端与所述耦合器11的第三端口3连接，所述带通滤波器121的另一端连接所述第二天线40。

其中，带通滤波器121用于对RX链路的上行信号进行选频滤波处理。

较优地，如图5所示，所述信号调节模块12还包括：低噪声放大器122；所述低噪声放大器122设置在所述耦合器11的第三端口3与所述带通滤波器121之间。

其中，低噪声放大器122用于对RX链路的上行信号进行放大处理，低噪声放大器的数量为至少一个。

较优地，如图6所示，所述信号调节模块12还包括：衰减器123；所述衰减器123设置在所述耦合器11的第三端口3与所述低噪声放大器122之间。

其中，衰减器123为：数控衰减器或压控衰减器。衰减器123用于通过调整不同衰减值，对RX链路增益进行调整。

较优地，如图7所示，所述信号调节模块12还包括：限幅器124；所述限幅器124设置在所述耦合器11的第三端口3与所述衰减器123之间。

在本实施例中，需要说明的是：

①当塔顶放大器10断电时，下行信号和上行信号均通过塔顶放大器10的发送链路进行收发，从而实现在供电丢失时正常工作运行。

③如图8所示，通讯基站20可通过功分网络同时连接多个通讯系统。

本实施例的技术方案能够提高天线上行增益，扩大基站覆盖面积；在供电丢失时能够保证通信正常，在减少元器件的同时，还降低了损耗并节约了成本。

本发明实施例提供的一种通讯系统，包括本发明实施例提供的任一种塔顶放大器10。

本发明实施例提供的一种通讯系统运行方法，该方法包括如下步骤：

当目标通讯系统的塔顶放大器10正常运行时，所述通讯基站20依次通过所述第一端口1、所述第二端口2和所述第一天线30，向目标终端发送下行信号；所述目标终端依次通过所述第二天线40、所述信号调节模块12、所述第三端口3、所述第一端口1，向所述通讯基站20发送上行信号；其中，所述塔顶放大器10为本发明实施例提供的任一种塔顶放大器10；

当所述塔顶放大器10异常运行时，所述通讯基站20依次通过所述第一端口1、所述第二端口2和所述第一天线30，向所述目标终端发送下行信号；所述目标终端依次通过所述第一天线30、所述第二端口2和所述第一端口1，向所述通讯基站20发送上行信号。

较优地，所述目标通讯系统为TDD系统或FDD系统。

本实施例的技术方案能够提高天线上行增益，扩大基站覆盖面积；在塔顶放大器10供电丢失时能够保证通信正常，在减少元器件的同时，还降低了损耗并节约了成本。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。类似地，为了精简本发明并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明实施例的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。其中，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。上述实施例中的步骤，除有特殊说明外，不应理解为对执行顺序的限定。

Claims (10)

1.一种塔顶放大器，其特征在于，包括：耦合器和信号调节模块；

所述耦合器的第一端口用于连接通讯基站，所述耦合器的第二端口用于连接第一天线，所述耦合器的第三端口连接所述信号调节模块，所述信号调节模块的另一端用于连接第二天线；

当所述信号调节模块正常时，所述第一端口单向连通所述第二端口，所述第三端口单向连通所述第一端口；

当所述信号调节模块异常时，所述第一端口双向连通所述第二端口。

2.根据权利要求1所述的塔顶放大器，其特征在于，还包括：负载；所述耦合器还设有第四端口；所述第四端口连接所述负载；

当所述第一端口与所述第二端口之间断开连通时，所述第四端口单向连通所述负载。

3.根据权利要求1所述的塔顶放大器，其特征在于，所述信号调节模块包括：带通滤波器；所述带通滤波器的一端与所述耦合器的第三端口连接，所述带通滤波器的另一端连接所述第二天线。

4.根据权利要求3所述的塔顶放大器，其特征在于，所述信号调节模块还包括：低噪声放大器；所述低噪声放大器设置在所述耦合器的第三端口与所述带通滤波器之间。

5.根据权利要求4所述的塔顶放大器，其特征在于，所述信号调节模块还包括：衰减器；所述衰减器设置在所述耦合器的第三端口与所述低噪声放大器之间。

6.根据权利要求5所述的塔顶放大器，其特征在于，所述信号调节模块还包括：限幅器；所述限幅器设置在所述耦合器的第三端口与所述衰减器之间。

7.根据权利要求2所述的塔顶放大器，其特征在于，所述负载为50Ω负载。

8.一种通讯系统，其特征在于，包括如权利要求1至7任一项所述的塔顶放大器。

9.一种通讯系统运行方法，其特征在于，包括：

当目标通讯系统的塔顶放大器正常运行时，所述通讯基站依次通过所述第一端口、所述第二端口和所述第一天线，向目标终端发送下行信号；所述目标终端依次通过所述第二天线、所述信号调节模块、所述第三端口、所述第一端口，向所述通讯基站发送上行信号；其中，所述塔顶放大器为权利要求1至7任一项所述的塔顶放大器；

当所述塔顶放大器异常运行时，所述通讯基站依次通过所述第一端口、所述第二端口和所述第一天线，向所述目标终端发送下行信号；所述目标终端依次通过所述第一天线、所述第二端口和所述第一端口，向所述通讯基站发送上行信号。

10.根据权利要求9所述的通讯系统运行方法，其特征在于，所述目标通讯系统为TDD系统或FDD系统。