CN1691542A - 自动测试天线隔离度的直放站及其测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种自动测试天线隔离度的直放站及其测试方法。该直放站包括施主天线、重发天线及连接施主天线与重发天线的主链路，主链路上设有用来测试天线隔离度的辅助电路，其包括由射频开关与可编程晶体电路组成的信号合成电路和由射频开关、功率检测电路及模数转换器组成的信号检测电路。隔离度测试时，由信号合成电路提供中频信号，该中频信号由下行(或上行)主链路一侧的混频器变频成RF发射信号通过天线发射出去，而上行(或下行)主链路另一侧的天线接收到上述发射信号，此接收信号经上行(或下行)主链路传至信号检测电路，检测到的功率电平经模数转换器转换，完成隔离度的测试。本发明通过增加简单的辅助电路，便捷地测试天线之间的隔离度。
Description
【技术领域】
本发明涉及移动通信技术领域，更确切地说是涉及一种可以自动测试天线隔离度的无线传输直放站及其测试天线隔离度的方法。
【背景技术】
移动通信的迅速发展，需要建立大量的基站进行覆盖，但是无论何种无线通信的覆盖区域都会产生弱信号区或盲区；另一方面，对于一些偏远地区或用户数不多的地区，架设基站成本较高，基础设施也相当复杂。为解决此问题，一种成本较低、架设简单、但具有小型基站功能的设备——直放站应运而生，并逐渐得到大规模的应用，目前直放站已经成为解决盲区、边远山区移动通信的经济有效的手段。
直放站的基本功能就是一个射频信号功率增强器。直放站在下行链路中，由施主天线在现有的覆盖区域中拾取信号，通过带通滤波器对带通外的信号进行极好的隔离，将滤波的信号经功放放大后再次发射到待覆盖区域。在上行链路中，覆盖区域内的移动台终端的信号以同样的工作方式由上行放大链路处理后发射到相应基站，从而达到基站与终端之间的信号传递。直放站提供可用增益的一个严格制约因素是施主天线和重发天线之间的隔离度，即施主天线和重发天线任一有信号输入时反映到另外一个天线信号输出的信号衰减程度。为保证直放站系统正常工作，其施主天线与重发天线之间的隔离度必须大于直放站的下行增益和上行增益，如果隔离不够，则容易引起链路振荡，可能造成直放站不能正常工作，甚至导致对源基站的阻塞，所以施主天线与重发天线隔离度问题成为直放站工程安装需要注意的首要问题。
现在常用的测试直放站天线隔离度的方法是依靠信号源和频谱仪测试，如附图中图1所示，首先，在施主天线口侧设有信号源，其输入信号为Pin，在重发天线口通过频谱仪接收到的信号为Pout；步骤二中，将频谱仪置于施主天线侧，测出信号源输入信号为Pin时施主天线接收到的信号P，则天线隔离度的可以通过计算发射信号与接收信号之间的强度差为(Pout-Pin)-(P-Pin)，即天线隔离度为Pout-P。当然也可以将信号源设于重发天线侧，利用相同的方法测试隔离度。上述方法尽管可以较为准确测试直放站的天线隔离度，但其需要在工程开工或维护时将测试仪表带到工程现场，显得十分不便；另一方面，频谱仪属于较为昂贵的测试仪器，采用上述方法从经济意义上讲也不利于工程成本的降低。
为了解决上述问题，中国发明专利申请02115593.3提出了一种自动检测隔离度的方法，如附图图2所示，其将信号源和频谱分析仪集成为一个检测模块，将该独立的检测模块内置于直放站中，由该检测模块实现上述的信号源与频谱分析仪的基本测试功能。上述专利申请可以实现自动检测隔离度的目的，能够使设备管理人员实时监测直放站的天线隔离度。
上述专利申请中，从直放站主链路结构来看，它属于宽带直放站，其增加的用来实现天线隔离度测试的检测模块与其主链路相比要复杂得多，其中天线隔离度检测模块中的信号合成是通过频率合成器完成的，天线隔离度检测模块中的功率检测，也比较复杂。与主链路相比，天线检测模块占了相当大的分量，工程实际应用上的代价太大。
因此，本发明的直放站天线隔离度的测试方法是针对自身的特点对直放站天线隔离度的测试方法及装置加以改进，以克服现有技术的不足。
【发明内容】
本发明的目的在于在设计直放站时增加简易的辅助电路及控制电路，从而合理、便捷地测试直放站施主天线与重发天线之间的隔离度。
为实现上述目的，本发明技术方案是这样的：本发明自动测试天线隔离度的直放站包括施主天线、重发天线及连接施主天线与重发天线的主链路，在主链路上设有用来测试施主天线与重发天线隔离度的辅助电路，该辅助电路包括由射频开关与可编程晶体电路组成的信号合成电路和由射频开关、功率检测电路及模数转换器组成的信号检测电路。
根据本发明直放站在测试天线隔离度时，由信号合成电路提供中频信号，该中频信号由下行(或上行)主链路一侧的混频器变频成RF发射信号通过天线发射出去，而上行(或下行)主链路另一侧的天线接收到上述发射信号，此接收信号经上行(或下行)主链路传至信号检测电路，检测到的功率电平经模数转换器转换，由控制电路控制显示在天线隔离度结果，完成天线隔离度的测试。
与现有技术相比，本发明提供在直放站设计时增加用来提供信号合成与信号检测的辅助电路，不但合理、便捷地达到测试直放站天线隔离度的目的；另一方面，由于增加的信号合成与信号检测电路充分利用了直放站主链路中本身存在的部分电路，大大降低了设备成本，更具备工程上实际应用的价值。
【附图说明】
图1是一种现有直放站的天线隔离度测试方法示意图；
图2是另一现有的直放站天线隔离度测试装置示意图；
图3A是一般的直放站下行链路设计框图；
图3B是一般的直放站上行链路设计框图；
图4A是本发明直放站的下行链路一种设计框图；
图4B是本发明直放站的上行链路一种设计框图；
图5A是本发明直放站的下行链路另一设计框图；
图5B是本发明直放站的上行链路另一设计框图；
【具体实施方式】
本发明主要用在同频直放站的工程安装或维护时施主天线与重发天线间的隔离度的测试，通过在直放站电路设计时增加简单的辅助电路及相应的控制电路，完成隔离度测试时的相关控制与处理，从而提供一种合理的、便捷的测试直放站天线隔离度的方法。
请参阅图3A所示，其给出了一般的直放站下行链路工作原理框图。直放站通过施主天线10接收基站信号，经双工器12将信号送入下行链路。下行信号经过双工器12预选滤波后，由低噪声放大器(LNA)14进行第一级RF放大，滤波器16进行第一级RF滤波(即镜像滤波)，此后送至混频器18与Tx频率合成器46产生的本振信号LO混频为中频信号，该中频信号经滤波器20进行第一级中频滤波，放大器22进行第一级中频放大，滤波器24进行第二级中频滤波，放大器26进行第二级中频放大，此后再送至混频器28与Tx频率合成器46产生的本振信号LO混频为射频信号，该射频信号经滤波器30进行第二级RF滤波，放大器32进行第二级RF放大(即驱动放大)后，由功率放大器(PA)34放大到一定的发射功率，经双工器36送至重发天线40，向覆盖区辐射。其中，各有源器件的电源由供电电路42提供，所涉及的相关控制和显示由液晶显示器(LCD)+控制电路44完成。
图3B提供了同频直放站上行链路设计框图，重发天线40接收到移动终端的上行信号以后，该信号送入上行链路且其在上行链路的处理方式与前述下行链路基本相同，只是工作频带不同而已，此处不再详细描述。
本发明通过直放站中增加辅助电路来实现自动测试施主天线10与重发天线40间的隔离度，请分别参阅图4A与图4B。增加的辅助电路分别用来产生天线隔离度测试时的信号合成与信号检测的目的，包括辅助电路A与辅助电路B，其中辅助电路A由可编程晶体源电路52和单刀双掷射频开关(SPDT)50组成，可编程晶体源52产生的低频率信号(中频信号)利用主链路的混频器28通过上变频产生适于重发天线40发射的射频(RF)信号(容后详述)；辅助电路B同样设有与辅助电路A相同的单刀双掷射频开关60，此外，其包括有功率检测电路62和模数转换(ADC)电路64组成。
增加了辅助电路A和辅助电路B后，在测试施主天线10与重发天线40间的隔离度时，下行链路中辅助电路A中的单刀双掷射频开关50将射频工作链路切换到可编程晶体源电路52一侧(即将下行主链路断开)，使其产生的中频源信号经开关后端的电路，即由放大器26经混频器28上变频，最后通过重发天线40发射出去；上行链路中辅助电路B中的单刀双掷射频开关60将射频工作链路切换到功率检测电路62一侧(即将上行主链路断开)，开关前端电路经混频器18下变频处理后的重发天线40的发射信号由施主天线10接收，最后送入功率检测电路62，功率检测后的结果通过模数转换器(ADC)64转换成数字信号，该数字信号通过相应的控制电路模块44显示在液晶显示器(LCD)上。
以上描述了本发明直放站增加了辅助电路A、B后测试天线隔离度的原理，为了操作上的方便，在直放站控制电路设计时，利用上述原理通常会辅以相应的控制接口电路，以完成隔离度测试时的相关控制和处理；此外，在编写直放站操作维护控制软件时，可将与隔离度测试相关的控制归并在一起，在直放站的控制菜单中独立成一个子菜单，例如可以称之为隔离度工程模式，以便于工程现场的具体操作。
下面结合一个具体实施例，详细说明本发明直放站天线隔离度的测试方法。
1.出厂调试，根据本发明增加了辅助电路后的直放站在出厂前按如下步骤先行调试：
步骤M，通过直放站的控制电路将射频开关50切换到可编程晶体源电路52一侧，即将下行主链路断开，使射频开关后端的电路将可编程晶体源52产生的中频信号经混频器28上变频成RF发射信号，通过调节使其输出功率达到直放站的额定输出功率；
步骤N，作功率检测等级转换表(即AD表)。在上行链路的重发天线40输入口加入一个输入信号(-40～-100dBm)，通过直放站的控制电路将射频开关60切换到功率检测电路62一侧，输入信号每增加1dB，控制电路控制AD采样一次，最后做成一张61个等级一一对应的功率检测AD表，再根据直放站下行链路的额定输出功率计算出施主天线10与重发天线40之间隔离度，通过与控制电路44相连的液晶显示器(LCD)直观的显示出来。
例如，一台额定输出功率为40dBm的同频直放站，如果加入的信号为-60dBm，则此时对应的隔离度为：40dBm-(-60dBm)＝100dB，于是在LCD可以直接显示隔离度为100dB。
2工程应用，工程人员可通过操作直放站的隔离度工程模式控制菜单，完成隔离度的测试，在液晶显示器(LCD)中读取到施主天线10与重发天线40之间的隔离度，具体方法如下：
步骤O，信号合成。利用直放站的控制电路将直放站的工作状态切换到隔离度工程模式，下行链路的射频开关50切换到可编程晶体源电路52一侧，将上行链路的射频开关60切换到功率检测电路62一侧，使下行链路的射频开关50后端的电路将可编程晶体源52产生的中频信号经过混频器28上变频成RF发射信号，由重发天线40发射出去；
步骤P，功率检测。由于空间的耦合，施主天线10一侧会接收到上述步骤O中重发天线40发出的信号，上行链路射频开关60前端的电路再将施主天线10接收到的信号放大、变频、放大，送至功率检测电路62进行检测；
步骤Q，结果显示。步骤P中功率检测电路62检测到的功率电平通过模数转换器64(AD)采样，AD采样得到的值与出厂调试中步骤N得到的AD表从最大等级到最小等级依次进行比较，直到相等或相近为止，此时液晶显示器(LCD)中可以读取到施主天线10与重发天线40之间的隔离度数值，从而完成天线隔离度的测试。
在上述实施例中，施主天线10与重发天线40间隔离度的测试通过在直放站的下行链路中设计辅助电路A(图4A)与上行链路中增加辅助电路B(图4B)完成的，此种设计的目的在于避免隔离度测试时对主设备形成干扰，因为此时将重发天线40作为隔离度测试时的发射天线，其面向的区域则为需要覆盖的盲区；另外，下行功放的功率要比上行功放功率大，辅助电路A设计在下行链路中时，可以获得更高的隔离度测试的发射功率。但是，本领域的技术人员参考上述原理可以显然得知，辅助电路A也可以设计在上行链路中，辅助电路B相应地设于下行链路中，此时基于相同的原理亦可以完成直放站施主天线10与重发天线40间的隔离度测试，电路设计框图请参阅图5A与图5B所示。
与前述实施例采用同样的原理，隔离度测试时，如图5A所示，上行链路中辅助电路A中的单刀双掷射频开关50将射频工作链路切换到可编程晶体源电路52一侧(即将上行主链路断开)，使其产生的中频源信号由开关后端的电路上变频通过施主天线10发射出去；在图5B中，下行链路中辅助电路B中的单刀双掷射频开关60将射频工作链路切换到功率检测电路62一侧(即将下行主链路断开)，开关前端电路下变频处理后的施主天线10的发射信号由重发天线40接收到，最后进行功率检测电路62、通过模数转换器64后转换成数字信号，再经控制电路44后将结果显示在液晶显示器(LCD)上。
应该注意的是，虽然通过上述具体实施方式描绘了发明，本领域普通技术人员知道，本发明有许多变形或变化而不脱离本发明的精神，任何依据发明的精神、实质所做的变形或变化均应包含在后附的权利要求之中。
Claims (12)
1.一种自动测试天线隔离度的直放站，包括施主天线、重发天线及连接施主天线与重发天线的主链路，其特征在于：所述主链路上设有用来测试施主天线与重发天线隔离度的辅助电路，该辅助电路包括信号合成电路与信号检测电路。
2.如权利要求1所述的自动测试天线隔离度的直放站，其特征在于：所述主链路包括施主天线接收基站的无线信号后下行传至重发天线侧发射的下行链路以及重发天线接收的终端信号上行传至施主天线侧的上行链路，所述的信号合成电路设于上述下行链路上，信号检测电路则设于上行链路上。
3.如权利要求1所述的自动测试天线隔离度的直放站，其特征在于：所述的直放站的主链路包括施主天线接收基站的无线信号后下行传至重发天线侧发射的下行链路以及重发天线接收的终端信号上行传至施主天线侧的上行链路，所述的信号合成电路设于上述上行链路上，信号检测电路则设于下行链路上。
4.如权利要求2或3所述的自动测试天线隔离度的直放站，其特征在于：所述的信号合成电路包括射频开关与可编程晶体电路。
5.如权利要求2或3所述的自动测试天线隔离度的直放站，其特征在于：所述的信号检测电路包括射频开关、功率检测电路与模数转换器。
6.如权利要求1至3之一所述的自动测试天线隔离度的直放站，其特征在于：所述的直放站的主链路上设有控制接口电路，其与及所述的信号合成电路及信号检测电路相连。
7.根据权利要求1所述的直放站测试天线隔离度的方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：
步骤O，所述的信号合成电路提供中频信号，该中频信号经所述的主链路由主链路一侧的天线发射出去；
步骤P，步骤O中发射的信号由主链路另一侧的天线接收后，接收的信号经主链路传至信号检测电路；
步骤Q，信号检测电路的检测结果经控制电路处理，完成天线隔离度的测试。
8.如权利要求7所述的测试天线隔离度的方法，其特征在于：所述的信号合成电路包括射频开关和可编程晶体源电路，所述的信号检测电路包括射频开关、功率检测电路与模数转换器。
9.如权利要求8所述的测试天线隔离度的方法，其特征在于：所述的步骤O中，信号合成电路中的射频开关切换到信号合成电路一侧，主链路中射频开关后端的电路将可编程晶体电路产生的中频信号经过主链路变频成发射信号由主链路一侧的天线发射出去。
10.如权利要求9所述的测试天线隔离度的方法，其特征在于：所述的步骤P中，由于空间的耦合，主链路另一侧的天线接收到所述步骤O中的发射信号，该信号经主链路后，由信号检测电路中的射频开关切换送至功率检测电路进行检测。
11.如权利要求10所述的测试天线隔离度的方法，其特征在于：所述的测试方法进一步包括直放站的调试步骤，该调试步骤包括：
步骤M，信号合成电路的射频开关切换到可编程晶体电路一侧，可编程晶体电路产生的中频信号经主链路变频为发射信号，通过调节使其输出功率达到直放站的额定输出功率；
步骤N，作功率检测等级转换表(AD)，在主链路另一侧的天线口加入一个输入信号，信号检测电路的射频开关切换到功率检测电路一侧，输入信号每增加1个单位，控制电路控制AD采样一次，完成功率检测AD表。
12.如权利要求11所述的测试天线隔离度的方法，其特征在于：所述的步骤Q包括：步骤P中的功率检测电路检测到的功率电平通过模数转换器采样，AD采样得到的值与出厂调试中步骤N得到的AD表从最大等级到最小等级依次进行比较，直到相等或相近为止，从而得到天线隔离度数值。
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