CN217428131U - 一种校准设备、基站天线及天线系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种校准设备、基站天线及天线系统，其中，校准设备，包括：信号比较单元，以及与所述信号比较单元分别连接的至少两个耦合器；所述耦合器用于与射频端口连通，所述射频端口与射频拉远单元RRU的射频通道连通；其中，所述信号比较单元包括：比较芯片和与所述比较芯片相连的信息存储部件；其中，所述信号比较单元通过所述比较芯片与所述耦合器的耦合口相连。本方案能够支持实现通过设置单独的校准设备即可完成不同射频通道间信号差异的比对，并便于后续对射频通道的输出信息进行补偿完成整个校准过程，从而实现通道校准功能，至少避免RRU进行硬件上的改动，可以无需替换即可实现对校准功能的支持，降低实现成本和复杂度。

Description

一种校准设备、基站天线及天线系统

技术领域

本实用新型涉及结构技术领域，尤其涉及一种校准设备、基站天线及天线系统。

背景技术

对于FDD(频分双工)系统，通道数一般不超过4个(可分为2组极化)，每组极化的通道数只有2个，因此FDD系统一般不采用波束赋形，也不会设计校准网络。但某些场景下，对FDD系统采用2通道的波束赋形，与普通的单波束覆盖方案相比，也能起到提升增益、降低干扰的作用。如700MHz频段的系统，由于波束较宽，某些场景下会产生邻区干扰的问题，同时宽波束也导致天线增益不高，某些需要超远覆盖的场景较难满足远距离覆盖的需求。因此此时对FDD系统也会有波束赋形和校准的需求。但如按照传统方案实现，需要同时更改RRU和基站天线的设计，在两个设备中同时增加校准网络。

具体的，现有的700M基站系统中，RRU(射频拉远单元)和天线中都不具有校准模块，因此硬件上不支持校准功能。如果参考TDD(时分双工)系统增加校准网络，需要同时更改RRU和基站天线的硬件设计，对于已经建设的站点，还需要同时更换RRU和基站天线，导致替换成本过高。

由上，现有技术中支持校准功能实现的天线系统方案存在复杂度高、替换成本高等问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种校准设备、基站天线及天线系统，解决现有技术中支持校准功能实现的天线系统方案存在复杂度高、替换成本高的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型的实施例提供一种校准设备，包括：

信号比较单元，以及与所述信号比较单元分别连接的至少两个耦合器；

所述耦合器用于与射频端口耦合连通，所述射频端口与射频拉远单元RRU的射频通道连通；

其中，所述信号比较单元包括：

比较芯片和与所述比较芯片相连的信息存储部件；

其中，所述信号比较单元通过所述比较芯片与所述耦合器的耦合口相连。

可选的，所述信号比较单元还包括：数据处理部件；

其中，所述比较芯片通过所述数据处理部件与所述信息存储部件相连。

可选的，所述数据处理部件为单片机。

可选的，所述比较芯片为相位比较芯片或幅度比较芯片。

可选的，所述射频端口为基站天线的射频端口或者RRU的射频端口。

本实用新型实施例还提供了一种基站天线，包括：上述的校准设备。

本实用新型实施例还提供了一种天线系统，包括：上述的基站天线以及射频拉远单元RRU。

可选的，所述基站天线的校准设备中的信号比较单元通过第一电调接口与RRU的第二电调接口连接；

其中，所述第一电调接口为所述基站天线的电调接口。

本实用新型实施例还提供了一种天线系统，包括：上述的校准设备、基站天线以及射频拉远单元RRU。

可选的，所述校准设备中的信号比较单元通过第三电调接口与RRU的第二电调接口连接；

其中，所述第三电调接口为所述校准设备上设置的电调接口。

本实用新型的上述技术方案的有益效果如下：

上述方案中，所述校准设备通过设置信号比较单元，以及与所述信号比较单元分别连接的至少两个耦合器；所述耦合器用于与射频端口连通，所述射频端口与射频拉远单元RRU的射频通道连通；其中，所述信号比较单元包括：比较芯片和与所述比较芯片相连的信息存储部件；其中，所述信号比较单元通过所述比较芯片与所述耦合器的耦合口相连；这样能够实现支持所述耦合器从射频端口耦合得到第一信号，所述信号比较单元接收所述至少两个耦合器耦合得到的第一信号并利用比较芯片进行比较，得到用于对射频通道的输出信息进行补偿的比较结果；还可以利用信息存储部件对比较结果进行存储；这样进而可实现通过设置单独的校准设备即可完成不同射频通道间信号差异的比对，并便于后续对射频通道的输出信息进行补偿完成整个校准过程，从而实现通道校准功能，至少避免RRU进行硬件上的改动，可以无需替换即可实现对校准功能的支持，降低实现成本和复杂度；很好的解决了现有技术中支持校准功能实现的天线系统方案存在复杂度高、替换成本高的问题。

附图说明

图1为本实用新型实施例的天线系统示意图一；

图2为本实用新型实施例的校准设备示意图；

图3为本实用新型实施例的天线系统示意图二。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本实用新型进行详细描述。

首先，对本实用新型涉及的相关内容进行如下介绍。

TDD系统广泛采用了智能天线技术，通过对大规模阵列天线进行波束赋形，提高天线波束的增益，降低干扰。为了达到较好的波束赋形效果，一般对同一极化阵列的天线数在4个以上。波束赋形需要对每个通道的天线阵子进行幅度和相位加权，为了保证权值的应用效果，需要对各个通道进行校准，通过校准消除应用权值前通道间的幅度和相位差异。由于这种差异与射频链路中的有源器件等相关，因此校准需要定期进行，基站一般会间隔一定的时间(如半个小时)进行一次通道校准。为了支持校准，需要在射频拉远单元(RRU)和基站天线内都设计相应的校准网络，通过专用的校准通道发射校准信号，测量从每个通道耦合回来的信号差异，再根据测量结果进行相应的补偿。

基于以上，本实用新型针对现有的技术中支持校准功能实现的天线系统方案存在复杂度高、替换成本高的问题，提供一种校准设备，如图1和图3所示，包括：

信号比较单元1，以及与所述信号比较单元1分别连接的至少两个耦合器2；

所述耦合器2用于与射频端口连通，所述射频端口与射频拉远单元RRU3的射频通道连通；

其中，所述耦合器2用于从射频端口耦合得到第一信号；

所述信号比较单元1用于接收所述至少两个耦合器2耦合得到的第一信号并进行比较，得到用于对射频通道的输出信息进行补偿的比较结果。

其中，校准设备的应用场景可以为FDD，支持FDD场景下的校准功能。此外，校准设备可设于FDD基站上，但并不以此为限。校准设备中的耦合器在未使用的状态下可以是不与射频端口连接的，也就是耦合器能够与射频端口连通，但并不是必须所有情况下都连通。

具体的，所述耦合器的输入端能够与RRU的射频端口连接，输出口能与基站天线的天线阵列连接；所述信号比较单元能够与耦合器的耦合口连接；所述耦合器能够(用于)将从所述射频端口输入的射频信号，耦合出部分功率信号(即第一信号)，并通过耦合口传输至所述信号比较单元；所述部分功率信号低于门限值；所述信号比较单元能够(用于)将两个所述耦合器传输的部分功率信号进行比较，得到比较结果；所述RRU能够(用于)从所述信号比较单元获取所述比较结果，进行信号补偿。所述信号比较单元能够通过第一电调接口或第三电调接口与RRU的第二电调接口连接；其中，所述第一电调接口为基站天线的电调接口，所述第三电调接口为所述校准设备上设置的电调接口。

本实用新型实施例提供的所述校准设备通过设置信号比较单元，以及与所述信号比较单元分别连接的至少两个耦合器；所述耦合器用于与射频端口连通，所述射频端口与射频拉远单元RRU的射频通道连通；这样能够实现支持所述耦合器从射频端口耦合得到第一信号，所述信号比较单元用于接收所述至少两个耦合器耦合得到的第一信号并进行比较，得到用于对射频通道的输出信息进行补偿的比较结果；进而能够实现通过设置单独的校准设备即可完成不同射频通道间信号差异的比对，并便于后续对射频通道的输出信息进行补偿完成整个校准过程，从而实现通道校准功能，至少避免RRU进行硬件上的改动，可以无需替换即可实现对校准功能的支持，降低实现成本和复杂度；很好的解决了现有技术中支持校准功能实现的天线系统方案存在复杂度高、替换成本高(即实现成本高)的问题。

本实用新型实施例中，如图1至图3所示，所述信号比较单元1包括：比较芯片4和与所述比较芯片4相连的信息存储部件5；其中，所述信号比较单元1通过所述比较芯片4与所述耦合器2的耦合口相连。

这样可以实现信号的比较和存储。其中，所述信号比较单元具体通过比较芯片对接收的第一信号进行比较；所述信号比较单元能够通过所述信息存储部件与RRU连接，利用信息存储部件对比较结果进行存储。

进一步的，如图1至图3所示，所述信号比较单元1还包括：数据处理部件6；其中，所述比较芯片4通过所述数据处理部件6与所述信息存储部件5相连。

这样可以实现比较结果的准确存储，并便于后续使用。其中，所述数据处理部件可以为单片机，但并不以此为限。

本实用新型实施例中，所述比较芯片为相位比较芯片或幅度比较芯片。

这样可以准确实现信号的差异比较。

本实用新型实施例中，所述射频端口为基站天线的射频端口或者RRU的射频端口。

这样可以支持实现校准设备内置于基站天线中，或单独设置。其中，射频端口为RRU的射频端口的情况下，耦合器的输出可以连接天线的射频端口，但并不以此为限。

本实用新型实施例中，所述耦合器的电路为微带耦合电路或腔体耦合器的电路。

这样可以低成本的支撑实现信号差异的比较。

本实用新型实施例还提供了一种基站天线A，如图1所示，包括：上述的校准设备B。其中，上述校准设备的所述实现实施例均适用于该基站天线的实施例中，也能达到相同的技术效果。

本实用新型实施例还提供了一种天线系统，如图1所示，包括：上述的基站天线A以及射频拉远单元RRU3。

这样RRU中无需增加校准网络硬件，只需在基站天线中增加硬件即可实现对通道校准的支持，方案更加简单，实现成本更低。

本实用新型实施例中，如图1所示，所述基站天线A的校准设备B中的信号比较单元1通过第一电调接口a与RRU3的第二电调接口b连接；其中，所述第一电调接口a为所述基站天线A的电调接口。

这样可以支持RRU获取比较结果。

其中，上述基站天线的所述实现实施例均适用于该天线系统的实施例中，也能达到相同的技术效果。

本实用新型实施例还提供了一种天线系统，如图3所示，包括：上述的校准设备B、基站天线C以及射频拉远单元RRU3。

这样将校准设备做成外置的形式，则RRU和基站天线均无需更换，只需在系统中增加外置设备即可，大大降低了方案实现成本和复杂度。

本实用新型实施例中，如图3所示，所述校准设备B中的信号比较单元1通过第三电调接口c与RRU的第二电调接口b连接；其中，所述第三电调接口c为所述校准设备B上设置的电调接口。

这样可以支持RRU获取比较结果。

其中，上述校准设备的所述实现实施例均适用于该天线系统的实施例中，也能达到相同的技术效果。

下面对本实用新型实施例提供的天线系统进行举例说明。

针对上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种天线系统，如图1所示(图中7表示天线阵子，d表示极化1，e表示极化2)，其中涉及一种可通道校准的基站天线A，通过在基站天线A中单独增加校准装置(对应于上述校准设备B)来完成不同射频通道间信号的差异(比如幅度和/或相位差)检测，从而实现通道校准功能，避免RRU进行硬件上的改动，可以无需替换即可实现对校准功能的支持。

具体的，射频单元(RRU3)包含2个以上的射频通道，基于此，可如图1所示，在基站天线A内部、每个射频端口后增加一个耦合器2，耦合器2可以将大功率的射频功率耦合出很小一部分用于检测(对应于上述耦合器2用于从基站天线A的射频端口耦合得到第一信号)；任意2路射频通道耦合出的小功率信号(对应于上述第一信号)作为待分析信号输入到信号比较模块(对应于上述信号比较单元1)，信号比较模块用于分析2路输入的射频信号的差异(如幅度和相位等)，可将比较结果存储于其中(信号比较模块所包含)的信息存储单元(对应于上述信息存储部件5)中。信号比较模块可和天线(即基站天线A)的电调接口a(对应于上述第一电调接口)相连，天线的电调接口a和RRU的电调接口b(对应于上述第二电调接口)相连；RRU可以基于电调控制协议，从信号比较模块中获取信号(的)比较结果，并通过调整射频通道输出的信号幅度和相位(对应于上述输出信息)进行补偿，从而完成整个校准过程。信号比较模块的供电可由RRU通过电调接口提供。

上述模块中，耦合器2可采用常规的微带耦合电路。其作用是将大功率的射频信号耦合出很一小部分供信号比较模块分析。

信号比较模块的组成可以是如图2所示(比较芯片4以相位比较芯片为例，数据处理部件6以单片机为例)；

基于图2，由耦合器2耦合出的两路待比较的射频小信号(对应于上述第一信号)，会进入信号比较模块中的相位比较芯片，相位比较芯片可采用目前的芯片模组，它可以进行两组射频信号的幅度、相位比较。相位比较芯片可将比较后的结果(对应于上述比较结果)输出至单片机，由单片机进行简单的数据处理(包括更新数据形式，比如模拟量(电压值)变为数字量)后，传送至信息存储单元的指定位置。信息存储单元的数据存储格式和读写方式符合电调协议(AISG)，RRU可以通过电调线远程读取信息存储单元内的比较结果。

其中，RRU根据基站的控制，可以定时从信号比较模块中读取通道间的幅度、相位差异(对应于上述比较结果)，并对通道间的权值进行调整(对应于对射频通道的输出信息进行补偿)，从而完成通道间的校准。

需要说明的是，在具体实施时，上述信号比较模块、耦合器等可以封装成一个独立的模块(对应于上述校准设备B)，做成多入多出的外置设备形式，上端与天线A的射频端口相连，下端与RRU3相连，电调接口可以和基站天线进行串联，这样通过外加设备的形式，也可以实现上述校准过程，具体如图3所示(图中7表示天线阵子，d表示极化1，e表示极化2)；其中，RRU3与校准设备B的电调接口输入端(可理解为用于输入的电调接口，对应于上述第三电调接口c)连接，基站天线与校准设备的电调接口输出端f(可理解为用于输出的电调接口)连接。

由上，本实用新型实施例提供的可通道校准的基站天线方案，包括如下内容：

1.每个极化包含至少2个天线阵列，每个天线阵列在射频端口后连接耦合器，耦合出的信号经过信号比较模块，信号的差异(幅度、相位等)存储于其中的信息存储单元。

2.基于1中的基站天线，信号比较模块与天线的电调接口连接，RRU通过电调控制线可读取信息存储单元中的通道比较结果(即信号比较结果)，并根据比较结果调整天线阵列的权值，实现通道间的校准。

综上，与传统的在RRU和基站天线中均增加校准网络以支持校准功能的方式相比，本方案具有如下优点：

1.RRU中无需增加校准网络硬件，只需在基站天线中增加硬件即可实现对通道校准的支持，方案更加简单。

2.对于有波束赋形需求的现网站址，可以只更换基站天线，无需替换RRU设备，即可实现对校准功能的支持，从而保证波束赋形的效果。如果将校准模块做成外置的形式，则基站天线也无需更换，只需在基站系统中增加外置模块即可，大大降低了实现成本和复杂度。

以上所述的是本实用新型的优选实施方式，应当指出对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本实用新型所述的原理前提下还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种校准设备，其特征在于，包括：

信号比较单元，以及与所述信号比较单元分别连接的至少两个耦合器；

所述耦合器用于与射频端口连通，所述射频端口与射频拉远单元RRU的射频通道连通；

其中，所述信号比较单元包括：

比较芯片和与所述比较芯片相连的信息存储部件；

其中，所述信号比较单元通过所述比较芯片与所述耦合器的耦合口相连。

2.根据权利要求1所述的校准设备，其特征在于，所述信号比较单元还包括：数据处理部件；

其中，所述比较芯片通过所述数据处理部件与所述信息存储部件相连。

3.根据权利要求2所述的校准设备，其特征在于，所述数据处理部件为单片机。

4.根据权利要求1所述的校准设备，其特征在于，所述比较芯片为相位比较芯片或幅度比较芯片。

5.根据权利要求1所述的校准设备，其特征在于，所述射频端口为基站天线的射频端口或者RRU的射频端口。

6.一种基站天线，其特征在于，包括：如权利要求1至5任一项所述的校准设备。

7.一种天线系统，其特征在于，包括：如权利要求6所述的基站天线以及射频拉远单元RRU。

8.根据权利要求7所述的天线系统，其特征在于，所述基站天线的校准设备中的信号比较单元通过第一电调接口与RRU的第二电调接口连接；

其中，所述第一电调接口为所述基站天线的电调接口。

9.一种天线系统，其特征在于，包括：如权利要求1至5任一项所述的校准设备、基站天线以及射频拉远单元RRU。

10.根据权利要求9所述的天线系统，其特征在于，所述校准设备中的信号比较单元通过第三电调接口与RRU的第二电调接口连接；

其中，所述第三电调接口为所述校准设备上设置的电调接口。

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