专利名称：一种有源天线及校准有源天线的方法
技术领域：
本发明涉及无线通信技术领域，特别涉及一种有源天线及校准有源天线的方法。
背景技术：
TD-SCDMA(Time Division Synchronized Code Division Multiple Access ；时分同步码分多址)产业化的后期，在解决传统射频拉远基站弊端的基础上，光纤拉远基站得到发展和应用，每架设一个光纤基站，较之馈线基站将能够节省1/3至2/3的建站时间。目前，3G网络大量使用分布式基站架构，RRU(射频拉远模块)和BBU(基带处理单元)之间需要用光纤连接。一个BBU可以支持多个RRU。所谓BBU+RRU，即是由BBU+RRU组成的分布式基站解决方案，它可以有效解决密集市区无法找到可利用的站址资源等问题。 通过将功放和低噪声放大器、射频收发信机甚至中频单元作为远端模块拉远至远离基站的覆盖区是移动通信网络建设的实际需要。射频拉远和中频拉远技术实现的拉远距离分别为 100米和300米左右，而基带拉远即光纤拉远传输距离可达几十公里，能够实现远距拉远。 这些技术可以带来网络建设成本低、组网灵活的好处。现有第三代移动通信基站系统采用的光纤拉远RRU的方案，较更早的射频拉远方案已经有了很大的提高，是目前第三代移动通信网络中比较流行的设计。BBU+RRU组成的分布式基站方案中RRU和天线阵列之间的距离比较长，需要通过射频线缆接收来自天线阵列的数据或向天线阵列发送数据。由于距离较长，使得传输时的干扰比较大，降低了传输的稳定性。综上所述，目前分布式基站方案中RRU和天线阵列之间的距离比较长，从而产生的干扰比较大，传输的稳定性比较低。
发明内容
本发明实施例提供一种有源天线及校准有源天线的方法，用以解决现有技术中 RRU和天线阵列之间的距离比较长，从而产生的干扰比较大，传输的稳定性比较低的问题。本发明实施例提供的一种有源天线，该有源天线包括接口主板、射频从板、滤波器和天线阵列接口主板，用于将收到的光载射频发送信号转换成电平射频发送信号后输出给所述射频从板，将收到的来自所述射频从板的电平射频接收信号转换成光载射频接收信号后经光纤输出；射频从板，用于将收到的电平射频发送信号的功率电平进行放大，并将电平放大后的电平射频发送信号进行功率放大处理后输出给所述滤波器，将收到的来自所述滤波器的电平射频接收信号进行低噪声放大处理，并将进行低噪声放大处理后的电平射频接收信号的功率电平进行放大后输出；滤波器，用于将收到的电平射频发送信号进行滤波后经天线阵列发送，以及将收到的来自天线阵列的电平射频接收信号经滤波后输出；
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天线阵列，用于发送电平射频发送信号，以及接收电平射频接收信号。本发明实施例提供的一种校准本发明实施例的有源天线的方法，该方法包括从两个射频校准通道中确定主射频校准通道和从射频校准通道；通过所述主射频校准通道对所述有源天线中的天线进行校准。由于将接口主板、射频从板和天线阵列集成在一体，从而减小了数据传输的距离， 减小了干扰，提高了抗干扰能力和传输的稳定。
图1为本发明实施例有源天线的结构示意图；图2为本发明实施例模拟ROF有源天线的方案示意图；图3为本发明实施例数字ROF有源天线的方案示意图；图4为本发明实施例支持ROF有源天线的结构示意图；图5为本发明实施例TDD制式射频从板和滤波器电路框图；图6为本发明实施例FDD制式射频从板和滤波器电路框图；图7为本发明实施例天线校准方法流程图；图8为本发明实施例天线校准示意图。
具体实施例方式本发明实施例将接口主板、射频从板和天线阵列集成在一体，取消了 RUU，使得 BBU直接和有源天线连接，减小了数据传输的距离，从而减小了干扰，提高了抗干扰能力和传输的稳定。下面结合说明书附图对本发明实施例作进一步详细描述。如图1所示，本发明实施例的有源天线包括接口主板10、射频从板20、滤波器30 和天线阵列40。接口主板10，用于将经光纤收到的光载射频发送信号转换成电平射频发送信号后输出给射频从板20，将收到的来自射频从板20的电平射频接收信号转换成光载射频接收信号后经光纤输出。射频从板20，用于将收到的来自接口主板10的电平射频发送信号的功率电平进行放大，并将电平放大后的电平射频发送信号进行功率放大处理后输出给滤波器30，将收到的来自滤波器30的电平射频接收信号进行低噪声放大处理，并将进行低噪声放大处理后的电平射频接收信号的功率电平进行放大后输出给接口主板10。滤波器30，用于将收到的来自射频从板20的电平射频发送信号进行滤波后经天线阵列40发送，以及将收到的来自天线阵列40的电平射频接收信号经滤波后输出给射频从板20。本发明实施例的滤波器30完成降低发射杂散和抑制阻塞的作用，可以安装于天线阵背面，可以根据不同的场景需要更换。在宽带天线覆盖的频率资源下，滤波器30可以根据不同系统的频率配置成相同的结构和接口，从而方便更换。天线阵列40，用于发送电平射频发送信号，以及接收电平射频接收信号。其中，本发明实施例的有源天线还可以进一步包括电源模块50。
电源模块50，用于为接口主板10和射频从板20提供电源。本发明实施例的电源模块50可以根据不同场景需要提供支持AC，DC输入，以及提供不同电源功率的容量。电源模块50可以安装于天线阵背面，并且可以根据不同的场景需要更换。接口主板10还可以通过数字控制信号控制射频从板的电源开启或关闭。具体的，接口主板10向射频从板20发送数字控制信号，控制射频从板20中的电源开关开启或关闭。较佳的，接口主板10根据预设的时间调整量确定发送用于开启或关闭电源的数字控制信号的时间，这样可以在非工作状态时关闭电源，从而达到降低功耗的目的。为了适应不同系统的不同频率覆盖，本发明实施例接口主板10的射频带宽可以采用宽频调制激光器组件和宽频光电接收器组件，至少覆盖1. 8 2. 6G的频率。各3G频率都覆盖在内，可以有效利用同一块接口主板10覆盖多频段，结构上采用兼容多种系统， 可以根据不同的网络需求更换主板，使有源天线的可拓展性更强。比如根据系统需要本发明实施例的有源天线可以支持数字ROF(Radioover fiber，光载射频)或模拟R0F。相应的，为了使有源天线可以支持数字ROF或模拟R0F，就需要更换接口主板10和射频从板20。如图2所示，本发明实施例模拟ROF有源天线的方案示意图中，接口主板10是模拟接口主板，模拟接口主板包括电路板以及插在电路板上的第一数字控制模块100和ROF 光电转换模块110。第一数字控制模块100，用于根据数字控制信号控制射频从板的电源开启或关闭。ROF光电转换模块110，用于将收到的光载射频发送信号转换成电平射频发送信号后输出给射频从板20，将收到的来自射频从板20的电平射频接收信号转换成光载射频接收信号后经光纤输出。由于目前由于BBU和RRU之间的顶接口受光口模块数据率的限制，需要用多个光口级联才能满足数据业务的需求，从而增加了使用成本和工程复杂度。本发明实施例的模拟ROF有源天线，由于模拟ROF有源天线可以承载更多的带宽，所以不需要多个光口级联就能满足数据业务的需求，从而较少成本和工程复杂度。如图3所示，本发明实施例数字ROF有源天线的方案示意图中，接口主板10是数字接口主板，模拟接口主板包括电路板以及插在电路板上的第二数字控制模块150、光纤接口模块160和数字中频模块170。第二数字控制模块150，用于根据数字控制信号控制射频从板的电源开启或关闭。光纤接口模块160，用于通过光纤链路发送光载射频接收信号，以及通过光纤链路接收光载射频发送信号。数字中频模块170，用于将光纤接口模块160收到的光载射频发送信号转换成电平射频发送信号后输出给射频从板20，将收到的来自射频从板20的电平射频接收信号转换成光载射频接收信号后输出给光纤接口模块160。从图2和图3中可以看出具体支持数字ROF和支持模拟ROF的射频从板的模块结构没有任何不同，都包括电路板以及插在电路板上的宽带射频收发信机模块200、功放模块210和低噪放模块220。
其中，宽带射频收发信机模块200，用于对收到的来自接口主板10的电平射频发送信号的功率电平进行放大后输出给功放模块210，将收到的来自低噪放模块220的的电平射频接收信号的功率电平进行放大后输出给接口主板10。功放模块210，用于将收到的来自宽带射频收发信机模块200的电平射频发送信号进行功率放大处理后输出给滤波器30。低噪放模块220，用于将收到的来自滤波器30的电平射频接收信号进行低噪声放大处理后输出给宽带射频收发信机模块200。由于本发明实施例有源天线可以是模拟ROF有源天线或数字ROF有源天线，具体采用哪种有源天线可以根据需要确定。从图2和图3可以看出通过更换接口主板和射频从板，就可以将有源天线变成模拟ROF有源天线或数字ROF有源天线。一种较佳的方式是将接口主板和射频从板做成一体，这样便于更换。具体如图4所示，本发明实施例支持ROF有源天线结构图中，接口主板位于射频从板中间位置，在上部和下部分别有天线接口，这样只需要将天线插入天线接口就可以将接口主板和射频从板置于有源天线中，更换也很方便。在具体实施过程中，本发明实施例的射频从板可以是TDD(Time divisionduplex, 时分双工)制式的射频从板或FDD (Frequency Division Duplex，频分双工)制式的射频从板，具体的电路框图参见图5和图6。如图5所示，本发明实施例TDD制式射频从板和滤波器电路框图中，针对通道(即天线)的数量，确定宽带射频收发信机模块200、功放模块210、低噪放模块220和滤波器30 中需要的元器件数量。假设天线阵列40中有4根天线，即四通道。宽带射频收发信机模块200、功放模块 210、低噪放模块220和滤波器30中都需要包括每个通道对应的元器件。具体的，针对每个通道，宽带射频收发信机模块200中包括发射驱动放大器、接收驱动放大器和混频器；功放模块210中包括功率放大器和环行器；低噪放模块220中包括低噪放大器和开关；滤波器30中包括滤波模块。其中，发射驱动放大器用于对发射的射频信号进行功率电平放大；接收驱动放大器用于对接收的射频信号进行放大；混频器用于对信号进行下变频处理，将高频信号变频到中频，使得信号可以进行数字中频处理；功率放大器用于对射频信号进行再次放大；环行器；保护低噪声放大器，使大信号通过环行器直接发向天线，而从天线接收到的信号经环行器直接进入开关和低噪放；低噪放大器，用于将电平射频发送信号和电平射频接收信号进行低噪声放大处理；接口主板通过数字控制信号控制开关开启或关闭，从而控制射频从板20的电源。如图6所示，本发明实施例FDD制式射频从板电路和滤波器框图中，针对通道(即天线)的数量，确定宽带射频收发信机模块200、功放模块210、低噪放模块220和滤波器30 中需要的元器件数量。假设天线阵列40中有4根天线，即四通道。宽带射频收发信机模块200、功放模块210、低噪放模块220和滤波器30中都需要包括每个通道对应的元器件。具体的，针对每个通道，宽带射频收发信机模块200中包括功率电平放大器和驱动放大器；功放模块210中包括功率放大器；低噪放模块220中包括低噪放大器和混频器； 滤波器30中包括双工器。其中，图6中的功率电平放大器、驱动放大器、混频器、功率放大器和低噪放大器和图5中的功率电平放大器、驱动放大器、混频器、功率放大器和低噪放大器的功能相同， 图6中的双工器与图5中的滤波器模块的功能相同，在此不再赘述。其中，本发明实施例的射频从板可以是四通道时分双工TDD制式射频从板、八通道TDD制式射频从板、四通道频分双工FDD制式射频从板和八通道FDD制式射频从板中的一种。图5和6给出的是四通道射频从板，如果是八通道射频从板图5和图6中的8个通道增加一倍针对图1中的有源天线，本发明实施例还有一种全新的天线校准方法。如图7所示，本发明实施例天线校准的方法包括下列步骤步骤701、从两个射频校准通道中确定主射频校准通道和从射频校准通道。步骤702、通过主射频校准通道对有源天线中的天线进行校准。具体的，由正常通道发射信号，校准通道接收，根据接收到的信号判断正常通道是否正常，在判断结果为不正常时，改变正常通道内部发射链路的增益设置；由正常通道接收，校准通道发射信号，根据接收到的信号判断正常通道是否正常，在判断结果为不正常时，改变正常通道内部接收链路的增益设置。在实施中，在主射频校准通道损坏后，通过从射频校准通道对有源天线中的天线进行校准。由于本发明实施例的有源天线结构发生了变化，从而有两个射频校准通道可以使用。与目前天线校准的方案相比，本发明实施例的天线校准方案有两个射频校准通道，在一个射频校准通道损坏，导致系统故障后可以用另一个射频通道进行天线校准，使得系统可以及时从故障中恢复过来，并且不需要人工上站就可以解决问题，节省了资源和时间，节约了大量的人力和物力。如图8所示，本发明实施例天线校准示意图中，ACAL(A射频校准通道)和BCAL(B 射频校准通道)分别是两个射频校准通道，每个射频校准通道都和射频从板的接口相连接。较佳的，将射频从板和滤波器模块做成相同的模块(参见图4)，这样可以避免因背景技术中只有一个校准通道导致射频从板和滤波器模块要做成不同的模块。从上述实施例中可以看出本发明实施例的有源天线包括接口主板、射频从板、 滤波器和天线阵列接口主板，用于将收到的光载射频发送信号转换成电平射频发送信号后输出给射频从板，将收到的来自射频从板的电平射频接收信号转换成光载射频接收信号后经光纤输出；射频从板，用于将收到的电平射频发送信号的功率电平进行放大，并将电平放大后的电平射频发送信号进行功率放大处理后输出给滤波器，将收到的来自滤波器的电平射频接收信号进行低噪声放大处理，并将进行低噪声放大处理后的电平射频接收信号的功率电平进行放大后输出；滤波器，用于将收到的电平射频发送信号进行滤波后经天线阵列发送，以及将收到的来自天线阵列的电平射频接收信号经滤波后输出；天线阵列，用于发送电平射频发送信号，以及接收电平射频接收信号。由于将接口主板、射频从板和天线阵列集成在一体，从而减小了数据传输的距离， 减小了干扰，提高了抗干扰能力和传输的稳定。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
权利要求
1.一种有源天线，其特征在于，该有源天线包括接口主板、射频从板、滤波器和天线阵列接口主板，用于将收到的光载射频发送信号转换成电平射频发送信号后输出给所述射频从板，将收到的来自所述射频从板的电平射频接收信号转换成光载射频接收信号后经光纤输出；射频从板，用于将收到的电平射频发送信号的功率电平进行放大，并将电平放大后的电平射频发送信号进行功率放大处理后输出给所述滤波器，将收到的来自所述滤波器的电平射频接收信号进行低噪声放大处理，并将进行低噪声放大处理后的电平射频接收信号的功率电平进行放大后输出；滤波器，用于将收到的电平射频发送信号进行滤波后经天线阵列发送，以及将收到的来自天线阵列的电平射频接收信号经滤波后输出；天线阵列，用于发送电平射频发送信号，以及接收电平射频接收信号。
2.如权利要求1所述的有源天线，其特征在于，所述射频从板包括电路板以及插在所述电路板上的宽带射频收发信机模块、功放模块和低噪放模块；所述宽带射频收发信机模块，用于对收到的电平射频发送信号和进行低噪声放大处理后的电平射频接收信号的功率电平进行放大；所述功放模块，用于将收到的所述电平射频发送信号进行功率放大处理后输出给所述滤波器；所述低噪放模块，用于将收到的来自所述滤波器的电平射频接收信号进行低噪声放大处理后输出。
3.如权利要求1所述的有源天线，其特征在于，所述接口主板还用于通过数字控制信号控制所述射频从板的电源开启或关闭。
4.如权利要求3所述的有源天线，其特征在于，所述接口主板是模拟接口主板，所述模拟接口主板包括电路板以及插在所述电路板上的第一数字控制模块和ROF光电转换模块；所述第一数字控制模块，用于根据数字控制信号控制所述射频从板的电源开启或关闭；所述ROF光电转换模块，用于将收到的光载射频发送信号转换成电平射频发送信号后输出给所述射频从板，将收到的来自所述射频从板的电平射频接收信号转换成光载射频接收信号后经光纤输出。
5.如权利要求3所述的有源天线，其特征在于，所述接口主板是数字接口主板，所述模拟接口主板包括电路板以及插在所述电路板上的第二数字控制模块、光纤接口模块和数字中频模块；所述第二数字控制模块，用于根据数字控制信号控制所述射频从板的电源开启或关闭；所述光纤接口模块，用于通过光纤链路发送光载射频接收信号，以及通过光纤链路接收光载射频发送信号；所述数字中频模块，用于将所述光纤接口模块收到的光载射频发送信号转换成电平射频发送信号后输出给所述射频从板，将收到的来自所述射频从板的电平射频接收信号转换成光载射频接收信号后输出给所述光纤接口模块。
6.如权利要求3所述的有源天线，其特征在于，所述接口主板具体用于根据预设的时间调整量确定发送用于开启或关闭电源的数字控制信号的时间。
7.如权利要求1所述的有源天线，其特征在于，所述有源天线还包括 电源模块，用于为所述接口主板和所述射频从板提供电源。
8.如权利要求1所述的有源天线，其特征在于，所述射频从板是四通道时分双工TDD制式射频从板、八通道TDD制式射频从板、四通道频分双工FDD制式射频从板和八通道FDD制式射频从板中的一种。
9.一种校准权利要求1的有源天线的方法，其特征在于，该方法包括 从两个射频校准通道中确定主射频校准通道和从射频校准通道； 通过所述主射频校准通道对所述有源天线中的天线进行校准。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，该方法还包括在所述主射频校准通道损坏后，通过所述从射频校准通道对所述有源天线中的天线进行校准。
全文摘要
本发明实施例涉及无线通信技术领域，特别涉及一种有源天线及校准有源天线的方法，用以解决现有技术中RRU和天线阵列之间的距离比较长，从而产生的干扰比较大，传输的稳定性比较低的问题。本发明实施例的有源天线包括接口主板将光载射频发送信号转换成电平射频发送信号，将电平射频接收信号转换成光载射频接收信号后输出；射频从板将电平射频发送信号进行功率放大处理，将电平射频接收信号进行低噪声放大处理；滤波器将电平射频发送信号和电平射频接收信号进行滤波；天线阵列发送电平射频发送信号以及接收电平射频接收信号。由于将接口主板、射频从板和天线阵列集成在一体，从而减小了数据传输的距离和干扰，提高了抗干扰能力和传输的稳定。
文档编号H01Q21/00GK102377027SQ20101026590
公开日2012年3月14日 申请日期2010年8月27日 优先权日2010年8月27日
发明者伍坚, 倪慧娟, 吴跃峰, 孙长果, 李传军, 段滔, 王杰丽 申请人:大唐移动通信设备有限公司