CN209881769U - 一种自适应频段的无线通讯信号放大装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自适应频段的无线通讯信号放大装置，包括一条射频链路，射频链路的前端及末端均设有上下行切换开关，上下行切换开关用于分离上行射频信号及下行射频信号。上行射频信号依次经上行低噪声放大单元LNA、上行选频单元、上行功率放大单元PA放大后输出，形成射频链路的上行射频信号传输的上行链路。下行射频信号依次经下行低噪放大单元LNA、下行选频单元、下行功率放大单元PA放大后输出，形成射频链路的下行射频信号传输的下行链路。射频链路上还设有控制单元，且控制单元分别与上行链路及下行链路电连接。本实用新型的无线通讯信号放大装置给工程提供了较大的便利性、减少了射频硬件链路的数量、节省了成本、且降低了能耗。

Description

一种自适应频段的无线通讯信号放大装置

技术领域

本实用新型属于移动通讯技术领域，具体涉及一种自适应频段的无线通讯信号放大装置。

背景技术

随着无线网络的发展，无线网络逐渐升级换代，无线网络使用频道越来越高，手机用户逐渐上升，室内使用的频率越来越高。同时，随着城市发展、高层建筑、大型综合建筑楼宇、住宅楼层密集小区越来越多，以及建筑材料及建筑结构的影响，无线通讯信号传播受到严重的影响，出现室内无线网络覆盖不足及质量差的问题，使得室内信号较差。

而且天线一般放置在走廊或过道，当信号穿透室内墙壁并覆盖至室内时，造成信号变弱及杂乱的情况，严重影响了手机通话质量及数据业务的使用。

目前通过对室内的无线通讯信号进行放大，以提高室内信号的覆盖面，解决室内信号差的问题，而信号放大设备的工作机制是对特定频段移动信号进行放大传输。但是，信号放大设备具有频率的选择性，使用时需要根据场景的信源频段不同去配置相应频段的设备，单一频段的信号放大设备不能支持所有频段。对于所有频段同时放大常使用多模多制式信号放大设备，其虽然能有效解决盲区覆盖，但设备成本高，不适合用在建设成本敏感的场景，例如：移动通讯服务网络占用频段比较多，跨度大，例如BAND39的1.9GHz频段、BAND40的2.3GHz频段、BAND38的2.6GHz频段等等，从1.9GHz到2.6GHz占用频率跨度达700MHz。解决室内弱信号区的信号覆盖问题，需要安装多路不同频段的放大设备来保证覆盖，即给运营商增加了成本又产生了建设难、功耗大、维护复杂等居多问题。

发明内容

本实用新型的目的在于解决室内无线通讯信号弱、覆盖不足、质量差等问题，提供一种行之有效最简单的自适应频段的无线通讯信号放大装置，以提高室内通讯信号的覆盖面，保证无线通讯网络的正常使用，提高手机通话质量及数据业务的质量。

本实用新型的设计思路是通过使用宽频域选频单元及功率放大单元PA实现自适应频段信号的放大。实现本实用新型目的的技术方案如下：一种自适应频段的无线通讯信号放大装置，包括一条射频链路，射频链路的前端及末端均设有上下行切换开关，上下行切换开关用于分离上行射频信号及下行射频信号。

上行射频信号依次经上行低噪声放大单元LNA、上行选频单元、上行功率放大单元PA放大后输出，上行选频单元用于对上行射频信号选频并扩大，上行低噪声放大单元LNA、上行选频单元、上行功率放大单元PA三者形成射频链路的上行射频信号传输的上行链路。

下行射频信号依次经下行低噪放大单元LNA、下行选频单元、下行功率放大单元PA放大后输出，下行选频单元用于对下行射频信号选频并扩大，下行低噪放大单元LNA、下行选频单元、下行功率放大单元PA三者形成射频链路的下行射频信号传输的下行链路。

射频链路上还设有控制单元，且控制单元分别与上行链路及下行链路电连接。

本实用新型通过上行低噪声放大单元LNA或下行低噪声放大单元LNA将输入的无线通讯的射频信号小幅增大后，输送至上行选频单元或下行选频单元，使得射频信号在较宽频率范围的上行选频单元或下行选频单元内灵活配置选择最佳工作频段，并经增益调节后经功率放大单元PA输出。本实用新型的无线通讯信号放大装置支持在宽频率范围选频放大工作，有效解决了覆盖问题，同时又有效降低成本及功耗。

其中，上行选频单元及下行选频单元均包括上混频器、滤波器、下混频器、本振源。下混频器用于将射频信号输出为零中频模拟信号，上混频器用于将零中频模拟信号输出为射频信号。射频信号经上行选频单元及下行选频单元的下混频器变为零中频模拟信号，且由于滤波器的工作也在零中频，其具有很高的带外抑制能力，可确保指定工作频率信号得以通过，而工作频带外的信号被滤除掉。同时，滤波器也具有增益调节功能，其增益调节功能能够达到30dB以上，进一步保证了射频信号的扩大。

本振源包括上行本振源及下行本振源，上行本振源分别与上行选频单元的上混频器及下混频器电连接，下行本振源分别与下行选频单元的上混频器及下混频器电连接。上行选频单元的上混频器及下混频器和下行选频单元的上混频器及下混频器分别使用同一个本振源，保证了变频及滤波器不会引入频差。

由于由于功率放大单元PA具有一定的频率特性，会在各个不同的频段具有不同的增益。因此，将PA的各个频率的增益做一个数据表，存储在控制单元中。并将上行本振源及下行本振源还分别与控制单元电连接，控制单元用于控制上行本振源及下行本振源的频率本振信号。

其中，上行选频单元及下行选频单元均为数字选频单元，上行选频单元及下行选频单元上还分别设有模数转换器ADC及数模转换器DAC，模数转换器ADC及数模转换器DAC分别位于滤波器的两端，且滤波器为数字滤波器。模数转换器ADC用于将输入的零中频模拟信号变为数字模拟信号，数模转换器DAC用于将滤波器处理后的数字模拟信号输出为零中频模拟信号，将射频信号转换为数字信号，采用数字信号处理方法，对数字信号进行数字滤波和增益调节达到选频工作的效果。数字滤波能提供比模拟滤波器更好的滤波器特性，根据信号特性软件修改参数即可实时修改滤波器特性的优点。

优选的，为了便于无线通讯信号的进一步放大，在上行选频单元及下行选频单元还分别设有增益调节器，增益调节器位于滤波器及数模转换器DAC之间，且增益调节器还与控制单元电连接，增益调节器用于对经滤波器处理后的数字模拟信号进行增益调节。

作为对本实用新型的进一步改进，上行选频单元及下行选频单元的上行射频信号及下行射频信号调节范围为700MHz~2.7GHz。

作为对本实用新型的进一步改进，上行功率放大单元PA及下行功率放大单元PA的频率范围700MHz~2.7GHz。将上行功率放大单元PA及下行功率放大单元PA的频率范围设置为700MHz~2.7GHz，使得在电路不变的情况下，软件锁频及动态增益补偿，以实现支持宽频率范围工作的设计。

作为对本实用新型的进一步改进，上下行切换开关为射频开关。射频开关能互不影响的将微弱的上行或下行射频信号耦合进来，又能将较大的上行或下行射频信号馈送。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型的无线通讯信号放大装置，能在较宽的频率范围内，灵活配置最佳工作频段。上射频信号经选频单元或下射频信号经下行选频单元选频并自动增益调节后，再经过上行PA单元功率放大单元PA或下行功率放大单元PA输出，实现单台设备支持在宽频率范围选频放大工作，有效解决了覆盖问题，同时又有效降低成本及功耗。

附图说明

图1为本实用新型自适应频段的无线通讯信号放大装置的一种结构示意图；

图2为本实用新型自适应频段的无线通讯信号放大装置的另一种结构示意图；

其中，1. 上下行切换开关；2. 上行低噪声放大单元LNA；3. 上行选频单元；4. 上行功率放大单元PA；5. 下行低噪放大单元LNA；6. 下行选频单元；7. 下行功率放大单元PA；8.控制单元；30. 上行本振源；31. 上行下混频器；32. 上行滤波器；33. 上行上混频器；34. 上行模数转换器ADC；35. 上行数模转换器DAC；36. 上行增益调节器；60. 下行本振源；61. 下行下混频器；62. 下行滤波器；63. 下行上混频器；64. 下行模数转换器ADC；65. 上行数模转换器DAC；66. 下行增益调节器66。

具体实施方式

下面结合附图所示的各实施方式对本实用新型进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本实用新型的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本实用新型的保护范围之内。

在本实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。

实施例1：

请参图1所示，一种自适应频段的无线通讯信号放大装置，在本实施方式中，无线通讯信号放大装置，包括一条射频链路，射频链路的前端及末端均设有上下行切换开关1，上下行切换开关1用于分离上行射频信号及下行射频信号。

上行射频信号依次经上行低噪声放大单元LNA 2、上行选频单元3、上行功率放大单元PA 4放大后输出，上行选频单元3用于对上行射频信号选频并扩大，上行低噪声放大单元LNA 2、上行选频单元3、上行功率放大单元PA 4三者形成射频链路的上行射频信号传输的上行链路100。

下行射频信号依次经下行低噪放大单元LNA 5、下行选频单元6、下行功率放大单元PA 7放大后输出，下行选频单元6用于对下行射频信号选频并扩大，下行低噪放大单元LNA 5、下行选频单元6、下行功率放大单元PA 7三者形成射频链路的下行射频信号传输的下行链路200。

射频链路上还设有控制单元8，且控制单元8分别与上行链路100及下行链路200电连接。

其中，上行选频单元3及下行选频单元6均包括上混频器、滤波器、下混频器、本振源，即，上行选频单元3上包括上行下混频器31、上行滤波器32、上行上混频器33；下行选频单元6包括下行下混频器61、下行滤波器62、下行上混频器63。上行下混频器31及下行下混频器61用于将射频信号输出为零中频模拟信号，上行上混频器33及下行上混频器63用于将零中频模拟信号输出为射频信号。

其中，本振源包括上行本振源30及下行本振源60，上行本振源30分别与上行选频单元3的上行上混频器33及上行下混频器31电连接，下行本振源60分别与下行选频单元6的下行上混频器63及下行下混频器61电连接。上行上混频器33及上行下混频器31使用同一个上行本振源30，下行上混频器63及下行下混频器61使用同一个下行本振源60，保证了变频及滤波器不会引入频差。

其中，由于由于上行功率放大单元PA 4或下行功率放大单元PA 7具有一定的频率特性，会在各个不同的频段具有不同的增益。因此，将上行功率放大单元PA 4或下行功率放大单元PA 7的各个频率的增益做一个数据表，存储在控制单元8中。并将上行本振源30及下行本振源60还分别与控制单元8电连接，控制单元8用于控制上行本振源30及下行本振源60的频率本振信号。

其中，上行功率放大单元PA 4及下行功率放大单元PA 7的频率范围700MHz~2.7GHz。将上行功率放大单元PA及下行功率放大单元PA的频率范围设置为700MHz~2.7GHz，使得在电路不变的情况下，软件锁频及动态增益补偿，以实现支持宽频率范围工作的设计。

其中，上下行切换开关1为射频开关，射频开关能互不影响的将微弱的上行或下行射频信号耦合进来，又能将较大的上行或下行射频信号馈送。

其中，上行选频单元3及下行选频单元6的上行射频信号及下行射频信号调节范围为700MHz~2.7GHz。

本实施例以下行射频信号为例进行说明：

1.下行射频信号进入并经下行低噪声放大单元LNA 5小幅放大后，进入下行选频单元6，经下行选频单元6内的下行下混频器61成为零中频模拟信号，并输入下行滤波器62中；

2.下行滤波器62具有很高的带外抑制能力，可确保指定工作频率信号得以通过，而工作频带外的信号被滤除掉，且下行滤波器62具有增益调节作用，对通过的零中频模拟信号进行30dB以上的增益调节；

3.经处理后的零中频模拟信号进入下行上混频器63恢复到选频后下行射频信号；

4. 选频后下行射频信号经下行功率放大单元PA 7进行增益扩大后经上下行切换开关1输出。

本实施例的无线通讯信号放大装置支持在宽频率范围选频放大工作，有效解决了覆盖问题，同时又有效降低成本及功耗。

实施例2：

本实施例是在实施例1的基础上做进一步的改进，本实施例与实施例1的区别在于，上行选频单元3及下行选频单元6均为数字选频单元，上行选频单元3及下行选频单元6上还分别设有模数转换器ADC及数模转换器DAC，模数转换器ADC及数模转换器DAC分别位于滤波器的两端，且滤波器为数字滤波器。模数转换器ADC用于将输入的零中频模拟信号变为数字模拟信号，数模转换器DAC用于将滤波器处理后的数字模拟信号输出为零中频模拟信号。

即，如图2所示，上行选频单元3上的模数转换器ADC为上行模数转换器ADC 34，数模转换器DAC为上行数模转换器DAC 35。下行选频单元6上的模数转换器ADC为下行模数转换器ADC 64，数模转换器DAC为上行数模转换器DAC 65。

其中，为了便于无线通讯信号的进一步放大，在上行选频单元3及下行选频单元6还分别设有增益调节器，其中，上行选频单元3的增益调节器为上行增益调节器36，上行增益调节器36位于上行滤波器32与上行数模转换器DAC 35之间；下行选频单元6上的增益调节器为下行增益调节器66，下行增益调节器66位于下行滤波器62与下行数模转换器DAC 65之间。且，增益调节器位于滤波器及数模转换器DAC之间。且上行增益调节器36及下行增益调节器66还与控制单元8电连接，上行增益调节器36用于对上行经滤波器32处理后的数字模拟信号进行增益调节，下行增益调节器66用于对下行经滤波器62处理后的数字模拟信号进行增益调节。

本实施例以下行射频信号输送为例进行描述，无线通讯信号放大的步骤为：

1.下行射频信号经过上下行切换开关1选通后到达下行低噪放大单元LNA 5；下行射频信号经过下行低噪放大单元LNA 5小幅放大后进入下行选频单元6；

2.控制单元8接受使用者设置的工作频点，计算并配置下行本振源60的本振信号寄存器，使得下行本振源60产生需要的频率本振信号；

3.下行射频信号经过下行下混频器61后成为零中频模拟信号，并送入下行模数转换器ADC 64；零中频模拟信号经过下行模数转换器ADC 64后成为数字信号；

4.数字信号经过下行滤波器62（数字滤波器）后滤除了带外杂散信号，并让工作频率信号得以通过；控制单元8根据工作频点，查表得知增益补偿值，并对下行滤波器62（数字滤波器）输出的数字信号进行增益调节；

5.增益调节后的数字信号经过下行模数转换器ADC 64成为零中频模拟信号；

6.零中频模拟信号经过下行上混频器63恢复成射频信号，输出下行选频单元6；

7. 下行选频单元6输出的射频信号经过下行功率放大单元PA 7进一步放大，放大后的射频信号经过上下行切换开关1输出。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本实用新型的保护范围之内。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种自适应频段的无线通讯信号放大装置，其特征在于：包括一条射频链路，所述射频链路的前端及末端均设有上下行切换开关，所述上下行切换开关用于分离上行射频信号及下行射频信号；

上行射频信号依次经上行低噪声放大单元LNA、上行选频单元、上行功率放大单元PA放大后输出，所述上行选频单元用于对上行射频信号选频并扩大，所述上行低噪声放大单元LNA、所述上行选频单元、所述上行功率放大单元PA三者形成所述射频链路的上行射频信号传输的上行链路；

下行射频信号依次经下行低噪放大单元LNA、下行选频单元、下行功率放大单元PA放大后输出，所述下行选频单元用于对下行射频信号选频并扩大，所述下行低噪放大单元LNA、所述下行选频单元、所述下行功率放大单元PA三者形成所述射频链路的下行射频信号传输的下行链路；

所述射频链路上还设有控制单元，所述控制单元分别与所述上行链路及所述下行链路电连接。

2.根据权利要求1所述的一种自适应频段的无线通讯信号放大装置，其特征在于：所述上行选频单元及所述下行选频单元均包括上混频器、滤波器、下混频器、本振源；

所述下混频器用于将射频信号输出为零中频模拟信号，所述上混频器用于将零中频模拟信号输出为射频信号；

所述本振源包括上行本振源及下行本振源，所述上行本振源分别与所述上行选频单元的上混频器及下混频器电连接，所述下行本振源分别与所述下行选频单元的上混频器及下混频器电连接；所述上行本振源及所述下行本振源还分别与所述控制单元电连接，所述控制单元用于控制所述上行本振源及所述下行本振源的频率本振信号。

3.根据权利要求1所述的一种自适应频段的无线通讯信号放大装置，其特征在于：所述上行选频单元及所述下行选频单元均为数字选频单元，所述上行选频单元及所述下行选频单元上还分别设有模数转换器ADC及数模转换器DAC，所述模数转换器ADC及数模转换器DAC分别位于所述滤波器的两端，且所述滤波器为数字滤波器；

所述模数转换器ADC用于将输入的零中频模拟信号变为数字模拟信号，所述数模转换器DAC用于将所述滤波器处理后的数字模拟信号输出为零中频模拟信号。

4.根据权利要求3所述的一种自适应频段的无线通讯信号放大装置，其特征在于：所述上行选频单元及所述下行选频单元还分别设有增益调节器，所述增益调节器位于所述滤波器及所述数模转换器DAC之间，且所述增益调节器还与所述控制单元电连接。

5.根据权利要求1~4任一项所述的一种自适应频段的无线通讯信号放大装置，其特征在于：所述上行选频单元及所述下行选频单元的上行射频信号及下行射频信号调节范围为700MHz~2.7GHz。

6.根据权利要求1~4任一项所述的一种自适应频段的无线通讯信号放大装置，其特征在于：所述上行功率放大单元PA及所述下行功率放大单元PA的频率范围700MHz~2.7GHz。

7.根据权利要求1~4任一项所述的一种自适应频段的无线通讯信号放大装置，其特征在于：所述上下行切换开关为射频开关。