CN201118583Y - 基站室外天馈系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基站室外天馈系统，包括天线单元和与室内单元连接的射频单元，临近所述室内单元的所述射频单元与所述天线单元通过电缆连接，所述天线单元包括天线阵列和与所述天线阵列连接的前端放大单元。本实用新型所提供的基站室外天馈系统可以显著提高室外天馈部分的美观性、工程易施工性和可维护性，同时在一定程度上提高了射频单元的工作可靠性。

Description

基站室外天馈系统

技术领域

本实用新型涉及一种基站室外天馈系统，尤其涉及一种具有新型结构的基站室外天馈系统。

背景技术

目前基于多天线技术的时分同步码分多址接入(TimeDivision-Synchronous CDMA；以下简称：TD-SCDMA)系统基站设备主要由室内单元和室外单元两部分组成，其中室外单元通过射频电缆与智能天线连接，共同组成基站室外天馈系统。TD-SCDMA采用多天线技术，在支持多天线的情况下，室外单元中包括的射频前端放大单元应同时支持多个天线通道的处理，因此在天线和射频前端放大单元之间将同时存在多根射频馈线。当射频前端放大单元和天线距离较远时，多根长距离的馈线将增加工程投资成本；而且，长距离的馈线将造成信号的衰减，从而造成接收灵敏度的下降。因此，TD-SCDMA系统中一般需要将射频前端放大单元或者整个射频处理收发单元设置在天线附近，再通过射频电缆连接到室内单元。现有TD-SCDMA系统中基站的室外单元和室内单元的连接方式如图1所示。由图1可知，室外单元B通常放置在靠近天线A下方约3米的铁塔或抱杆上面，通过电缆C1和天线A连接，通过主馈线C2和室内单元E连接，主馈线C2采用射频电缆。由于室外单元B中有多路功率放大模块，散热要求较高，因此室外单元B的体积和重量都比较大，对铁塔和抱杆的承重提出了较高的要求，也加大了工程施工难度。另外，由于室外单元工作环境比较恶劣，其中室外单元B的一个主要故障点即功率放大模块容易受到外界环境温度的影响，若出现故障，由于室外单元B放置位置较高、且为封闭式结构，将给维修带来极大的困难。

针对主馈线C2数量多、美观度差、施工困难等问题，目前主要通过光纤拉远来解决，基站的室内单元和室外单元的连接方式如图2所示。由图2可知，原来室内和室外单元之间的主馈线C2被替换成光纤C3，光纤C3主要传输数字基带信号，光纤数量少，工程施工简单，可较好的解决原有主馈线数量多所带来的问题。而且为了支持数字基带传输，室外单元B中还要增加模拟收发信机模块、数字中频模块及传输接口模块，成为一种新型室外单元B’，其体积和重量将进一步加大。目前，新型室外单元B’采用一体化设计，内部包含对多路天线射频信号的收发处理，其内部单个天线通道的处理模块组成如图3所示。由图3可知，现有室外单元B’主要包括滤波器11、收发合路模块31、低噪声放大模块14和功率放大模块22、模拟收发信机模块30、本振时钟模块25、数字中频模块26、传输接口模块27和电源与开关控制模块28及控制与检测模块29，所有模块集中在一个机箱中，并放置于室外环境下工作。由此将带来如下缺陷：

(1)室外单元体积大、重量重，工程施工困难；

(2)室外单元整体外置于室外环境，工作环境恶劣，且内部功能模块结构复杂，长期运行稳定性差；

(3)室外单元整体设置于天线近端，离地具有一定的高度，一旦内部某一模块出现故障，设备维修维护困难。

实用新型内容

本实用新型的各实施例提供一种基站室外天馈系统，用以解决现有基站室外天馈系统中射频单元的工程施工难，工作稳定性差、且不易维护等问题。

本实用新型通过一些实施例提供了如下的技术方案：

一种基站室外天馈系统，包括天线单元和与室内单元连接的射频单元，位于临近所述室内单元的所述射频单元与所述天线单元通过电缆连接，所述天线单元包括天线阵列和与所述天线阵列连接的前端放大单元。

所述前端放大单元包括：用于对信号进行滤波的天线滤波器模块、用于对信号进行放大、合路、收发切换的开关放大模块、用于分配控制信号的电缆分配与保护模块；所述天线滤波器模块与所述天线阵列连接，所述收发切换的开关放大模块与所述天线滤波器模块连接的；所述电缆分配与保护模块与所述开关放大模块连接；所述开关放大模块包括：用于对信号进行单方向选路的环形器模块、用于对信号进行功率放大的功率放大器模块、用于对信号进行低噪声放大的低噪声放大器模块、用于对信号进行选路切换的第一收发开关模块；所述环形器模块与所述天线滤波器模块连接，所述功率放大器模块、所述低噪声放大器模块与所述环形器模块连接，所述第一收发开关模块与所述功率放大器模块、所述低噪声放大器模块、电缆分配与保护模块连接；所述前端放大单元还包括与所述开关放大模块连接的用于进行防雷保护的防雷模块；所述天线阵列为由多个依次连接的天线阵元组成的全向天线阵列或定向天线阵列；所述天线阵列与所述前端放大单元通过金属接头或电缆连接；所述前端放大单元设置于所述天线阵列的下方或背面；所述射频单元包括：用于对信号进行选路切换的第二收发开关模块、用于完成中频信号与射频信号之间的转换的模拟收发信机模块、用于完成基带数字信号与中频模拟信号相互转换的数字中频模块、用于所述室内单元与所述射频单元之间进行数据传输的传输接口模块、用于产生和分配本振时钟的本振时钟模块；所述第二收发开关模块与所述天线单元连接，所述模拟收发信机模块与所述第二收发开关模块连接，所述数字中频模块与所述模拟收发信机模块连接，所述传输接口模块与所述数字中频模块连接，所述本振时钟模块与所述模拟收发信机模块连接；所述模拟收发信机模块包括用于将中频信号转换成射频信号的发信单元子模块和用于将射频信号转换成中频信号的收信单元子模块；所述发信单元子模块与所述第二收发开关模块连接，所述收信单元子模块与所述第二收发开关模块连接；所述数字中频模块包括用于将数字信号转换成模拟信号的数模转换子模块、用于将基带信号转换成中频信号的数字上变频子模块、用于将模拟信号转换成数字信号的模数转换子模块、用于将中频信号转换成基带信号的数字下变频子模块；所述数模转换子模块与所述发信单元子模块连接；所述数字上变频子模块与所述数模转换子模块连接，所述模数转换子模块与所述收信单元子模块连接，所述数字下变频子模块与所述模数转换子模块连接；所述射频单元设置于室外，并通过光纤与所述室内单元连接；所述射频单元还可以设置于室内。

本实用新型所提供的基站室外天馈系统可以显著提高室外天馈部分的美观性、工程易施工性和可维护性。

下面结合附图和具体实施例进一步说明本实用新型的技术方案。

附图说明

图1为现有基站的射频单元和室内单元的连接方式示意图；

图2为现有基站的室内单元和射频单元的另一种连接方式示意图；

图3为现有基站射频单元内部模块组成结构示意图；

图4为本实用新型基站室外天馈系统和室内单元的连接方式示意图；

图5为本实用新型中天线单元结构示意图；

图6为本实用新型中开关放大模块结构示意图；

图7为本实用新型中前端放大单元与天线阵列位置一实施方式示意图；

图8为本实用新型中前端放大单元与天线阵列位置另一实施方式示意图；

图9为本实用新型射频单元结构示意图。

具体实施方式

实施例一、

如图4所示，一种基站室外天馈系统，包括天线单元A1和与室内单元E连接的射频单元B1，位于临近室内单元E的射频单元B1与天线单元A1通过电缆C4连接；天线单元A1包括天线阵列10和与天线阵列10连接的前端放大单元20。

本实施例针对现有基站室外天馈系统施工难、不易维护、美观性差等缺陷，对系统结构进行改造，将现有室外天馈系统中的射频单元功能模块进行划分，将故障概率低的功能模块集成在天线单元A1内，而故障概率较高的用于射频收发的功能模块保留在射频单元B1内，并将射频单元B1设置于离天线单元A1的较远的、邻近室内单元E的更便于维护的位置，如塔底、楼顶、甚至将其放置于室内，提高工作可靠性，且更加美观，射频单元B1与天线单元A1通过电缆C4连接，射频单元B1与室内单元E可通过光纤C3连接。天线单元A1与现有天线单元相比，除包括原有天线阵列10以外，还集成了原有射频单元的前端放大单元20。通过对基站射频单元结构的改造，可提高系统的易维护性和工作可靠性。

实施例二、

基于实施例一、进一步地，如图5所示，前端放大单元20包括用于对信号进行滤波的天线滤波器模块201、用于对信号进行放大、合路、收发切换的开关放大模块202、用于分配控制信号的电缆分配与保护模块203；天线滤波器模块201与天线阵列10连接，收发切换的开关放大模块202与天线滤波器模块201通过电缆连接；电缆分配与保护模块203与开关放大模块202连接。

前端放大单元20用于实现对信号进行滤波和放大功能，其滤波功能由天线滤波器模块201完成，天线阵元10接收信号后，由天线滤波器模块201进行滤波并将经过滤波的信号发送给开关放大模块202，开关放大模块202实现对发射和接收信号的放大功能，以及实现信号合路及收发切换，电缆分配与保护模块203用于完成对综合控制电缆中各信号线的分配。由于天线单元A1工作环境恶劣，常遇雷雨，因此应增加与开关放大模块202连接的防雷模块204达到对射频电缆的防雷保护功能，同时，电缆分配与保护模块203也能起到对控制电缆的防雷作用。天线单元A1通过两根电缆和外部连接，一根为射频集束电缆，一根为综合控制电缆；射频集束电缆由多根射频电缆组成，包括多路天线信号电缆和1路校准信号电缆，各路射频电缆通过防雷模块204和开关放大模块202连接。综合控制电缆由多路信号线组成，包括直流电源线、收发控制信号线和监控信号线，综合控制电缆首先连接到电缆分配与保护模块203上，然后通过该模块再将各路信号分配到不同的开关放大模块中。

如图6所示，开关放大模块202包括用于对信号进行单方向选路的环形器模块31、用于对信号进行功率放大的功率放大器模块14、用于对信号进行低噪声放大的低噪声放大器模块22、用于对信号进行选路切换的第一收发开关模块2021；还包括为整个电路提供电源的电源与开关控制模块28和用于收发控制、功率检测、告警的控制与检测模块29。

环形器模块31与天线滤波器模块201连接，功率放大器模块14、低噪声放大器模块22与环形器模块31连接，第一收发开关模块2021与功率放大器模块14、低噪声放大器模块22、电缆分配与保护模块203连接。开关放大模块202将原射频单元内的功率放大器模块和低噪声放大器模块集成其中，在保证信号收发功能的前提下，减轻了原有射频单元的重量和体积，使其更便于安装和维护。

本实施例所涉及的天线可以为全向智能天线或定向智能天线，其中的天线阵列可以是全向天线阵列或定向天线阵列，天线阵列是由多个依次连接的天线阵元组成，且每个天线阵元均对应连接一组天线滤波器模块201、开关放大模块202、防雷模块204。天线阵列10与前端放大单元20的连接方式可以是通过电缆连接，也可以通过金属接头连接，且通过金属接头连接二者连接地将更紧凑。对于全向智能天线和定向智能天线，可将前端放大单元20设置于天线阵列10的下方，放置位置如图7所示，可以通过一定的美化设计，增加天线单元A1的整体美观性。而对于定向智能天线，由于目前智能天线的表面尺寸较大(面积约1平方米)，前端放大单元20还可通过平铺的方式将其设置于天线阵列10的背面，放置位置如图8所示。

实施例三、

基于实施例一、二，如图9所示，射频单元B1包括用于对信号进行选路切换的第二收发开关模块2022、用于完成中频信号与射频信号之间的转换的模拟收发信机模块30、用于完成基带数字信号与中频模拟信号相互转换的数字中频模块26、用于室内单元E与射频单元B1之间进行数据传输的传输接口模块27、用于产生和分配本振时钟的本振时钟模块25；第二收发开关模块2022与天线单元A1连接，模拟收发信机模块30与第二收发开关模块2022连接，数字中频模块26与模拟收发信机模块30连接，传输接口模块27与数字中频模块26连接，本振时钟模块25与模拟收发信机模块30连接。

模拟收发信机模块30包括用于将中频信号转换成射频信号的发信单元子模块23和用于将射频信号转换成中频信号的收信单元子模块24；发信单元子模块23与第二收发开关模块2022连接，收信单元子模块24与第二收发开关模块2022连接；发信单元子模块23、收信单元子模块24分别与本振时钟模块25连接；数字中频模块26包括用于将数字信号转换成模拟信号的数模转换子模块34、用于将基带信号转换成中频信号的数字上变频子模块32、用于将模拟信号转换成数字信号的模数转换子模块35、用于将中频信号转换成基带信号的数字下变频子模块33；数模转换子模块34与发信单元子模块23连接；数字上变频子模块32与数模转换子模块34连接，模数转换子模块35与收信单元子模块24连接，数字下变频子模块33与模数转换子模块35连接。

发信单元子模块23实现将模拟中频信号上变频到天线发射频率上；收信单元子模块24实现对射频低噪声放大和滤波后的接收信号进行下变频变换到模拟中频；数字中频模块26，实现低速基带数字信号和中频模拟信号间的变换，同时也实现RRC滤波器功能；传输接口模块27通过光纤实现射频单元B1和室内单元E的数据传输功能；射频单元B1还包括为整个电路提供电源的电源与开关控制模块28和用于收发控制、功率检测、告警的控制与检测模块29。

射频单元可以根据实际需要，放置于不同位置，即可以将射频单元放置在室外，且远离天线单元的地方并通过电缆与天线单元连接，具体放置长度与采用的电缆的线径有关，射频单元与室内单元则可以通过光纤连接；还可以将射频单元设置在室内，通过电缆与天线单元连接，并通过内部接线和室内单元的功能模块连接。射频单元的多种放置位置，既易于施工，便于维护，又可达到美观的效果。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，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实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (12)

1、一种基站室外天馈系统，其特征在于：包括天线单元和与室内单元连接的射频单元，临近所述室内单元的所述射频单元与所述天线单元通过电缆连接，所述天线单元包括天线阵列和与所述天线阵列连接的前端放大单元。

2、根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述前端放大单元包括：用于对信号进行滤波的天线滤波器模块、用于对信号进行放大、合路及收发切换的开关放大模块、用于分配控制信号的电缆分配与保护模块；

所述天线滤波器模块与所述天线阵列连接，所述收发切换的开关放大模块与所述天线滤波器模块连接；所述电缆分配与保护模块与所述开关放大模块连接。

3、根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述开关放大模块包括：用于对信号进行单方向选路的环形器模块、用于对信号进行功率放大的功率放大器模块、用于对信号进行低噪声放大的低噪声放大器模块、用于对信号进行选路切换的第一收发开关模块；

所述环形器模块与所述天线滤波器模块连接，所述功率放大器模块、所述低噪声放大器模块与所述环形器模块连接，所述第一收发开关模块与所述功率放大器模块、所述低噪声放大器模块、电缆分配与保护模块连接。

4、根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述前端放大单元还包括与所述开关放大模块连接的用于进行防雷保护的防雷模块。

5、根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述天线阵列为由多个依次连接的天线阵元组成的全向天线阵列或定向天线阵列。

6、根据权利要求1至5所述的任一系统，其特征在于，所述天线阵列与所述前端放大单元通过金属接头或电缆连接。

7、根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述前端放大单元设置于所述天线阵列的下方或背面。

8、根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述射频单元包括：用于对信号进行选路切换的第二收发开关模块、用于完成中频信号与射频信号之间的转换的模拟收发信机模块、用于完成基带数字信号与中频模拟信号相互转换的数字中频模块、用于所述室内单元与所述射频单元之间进行数据传输的传输接口模块、用于产生和分配本振时钟的本振时钟模块；

所述第二收发开关模块与所述天线单元连接，所述模拟收发信机模块与所述第二收发开关模块连接，所述数字中频模块与所述模拟收发信机模块连接，所述传输接口模块与所述数字中频模块连接，所述本振时钟模块与所述模拟收发信机模块连接。

9、根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述模拟收发信机模块包括：用于将中频信号转换成射频信号的发信单元子模块和用于将射频信号转换成中频信号的收信单元子模块；

所述发信单元子模块与所述第二收发开关模块连接，所述收信单元子模块与所述第二收发开关模块连接。

10、根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述数字中频模块包括：用于将数字信号转换成模拟信号的数模转换子模块、用于将基带信号转换成中频信号的数字上变频子模块、用于将模拟信号转换成数字信号的模数转换子模块、用于将中频信号转换成基带信号的数字下变频子模块；

所述数模转换子模块与所述发信单元子模块连接；所述数字上变频子模块与所述数模转换子模块连接，所述模数转换子模块与所述收信单元子模块连接，所述数字下变频子模块与所述模数转换子模块连接。

11、根据权利要求8或9或10所述的系统，其特征在于，所述射频单元设置于室外，并通过光纤与所述室内单元连接。

12、根据权利要求8或9或10所述的系统，其特征在于，所述射频单元设置于室内。

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