移动通信从全向站9载频至三扇区站48载频的天馈系统 本发明涉及一种移动通信基站多载频配置天馈系统,具体地说,是一种频分双工(FDD)模式下移动通信系统中9载频全向站(O9)至三扇区站48载频(S16+16+16)的天馈系统。
在GSM(移动通信全球通系统)发展的初期,一般的基站最多只配置了6个载频。此时的合路分路方法一般采用2合1合路器模块和4合1合路器模块,及1分6分路器模块(含低噪声放大器)和1分8分路器模块(含低噪声放大器)来组配。
现有的一种2合1合路器模块如图5所示,其有二个载频输入端TX1、TX2经一合路器连接收发双工滤波器中的发信滤波器,并可由该双工滤波器上的天线端口与收发天线连接;还有由此双工滤波器中的接收滤波器连接一个接收输出端RX,以及设有连接由对该2合1合路器模块的天线端口耦合输出的前向信号(forward)与反向信号(reverse)的驻波比检测电路,其有三个不同分贝数的报警输出端。还有一种4合1合路器模块,如图6所示,其电路结构与图5所示的2合1合路器模块基本相同,仅是在二个载频输入端TX1、TX2之前再增设两个合路器而已,从而形成四个载频输入端TX1、TX2、TX3和TX4,四路载频经两次2合1后馈入收发双工滤波器。
现有的一种1分6分路器模块如图7所示,其含有二路1分6结构,第一路1分6结构设有依次连接的一个接收输入端口、一只接收滤波器、一只低噪声放大器和6个接收分集输出端RX1~RX6。
因此,为了实施全向站6载频(O6)或三扇区站18载频(S6+6+6)中的一个扇区的天馈系统配置,如图8所示,用了一块2合1合路器模块、一块4合1合路器模块、一块双路1分6分路器模块和二根单端口天线连接成移动通信基站的天馈系统地主集通道和分集通道。若要对该基站配置成O8载频,则需要将2合1合路器模块换成4合1合路器模块和将1分6分路器模块换成1分8分路器模块。若还要配置8载频以上的站点,则要将2合1合路器模块、4合1合路器模块换装成6合1或8合1以上合路器模块,而分路器模块则更要求有更多的输出端口。很明显,现有的移动通信基站多载频配置天馈系统,其存在的缺点是模块品种多,专用性强,特别是随着载频的增加,每载频的插入损耗会越来越大,造成扩容的困难,当然减容、维修也不方便,十分费时费力,成本也高。
本发明的目的在于克服现有技术存在的模块品种多,专用性强,每载频的插入损耗越来越大的缺陷,提供一种移动通信基站从9载频全向站至三扇区48载频的扩容升级简洁、减容维修方便的天馈系统。
本发明的技术解决方案是:1.将合路器与分路器合为一体构成合路分路模块(简称CDU),还使其具有可扩展功能2.设计合路分路扩展模块(简称CEU),其可与CDU模块相适配连接,以实现4合1及1分8的功能;3.对合路分路模块,合路分路扩展模块进行优化组合,实现经济实用的基站多载频配置。
综上所述,本发明的移动通信基站从9载频全向站至三扇区站48载频的天馈系统,其全向站或三扇区站中的一个扇区的天馈系统配置是这样实现的,它包括收发天线和与收发天线成电路连接的合路分路模块,特点是:a.所述合路分路模块共有四块优化设计的合路分路模块,该每一块合路分路模块(系指优化设计的合路分路模块,后同)设有二个载频输入端TX1、TX2和四个分集接收输出端RX1~RX4与二个扩展输出端EX1、EX2;b.所述收发天线包括二根双端口收发天线,其中一根双端口收发天线为主集天线,其二个天线插口各分别连接一块合路分路模块而构成天馈系统的双主集通道;另一根双端口收发天线则为分集天线,其二个天线插口各分别连接一块合路分路模块而形成天馈系统的双分集通道;c.还有可按基站载频数的需求,配置与上述的合路分路模块成相适配连接的合路分路扩展模块,该每一合路分路扩展模块含有两个2合1发信合路器和两个1分2接收分路器,它们分别有二组载频输入端ETX1、ETX2;ETX3、ETX4与二组发信输出端和二组接收输入端与二组接收输出端ERX1、ERX2;ERX3、ERX4;
进一步,前面所说的合路分路模块包括后接该二个载频输入端TX1、TX2且依次以电路相连接的3dB合路器、收发双工滤波器、和驻波比检测电路与收发天线连接端口,以及依次后接于该收发双工滤波的低噪声放大与分路器,其与该四个分集接收输出端RX1~RX4以及二个扩展输出端EX1、EX2相连接;该3dB合路器包括依次以电路连接的隔离器、2合1 3dB电桥和电桥隔离电阻,而该收发双工滤波器包括分别与双端口收发天线连接的发信滤波器和接收滤波器,并且所说的3dB电桥以射频电缆与该发信滤波器连接,及该接收滤波器以射频电缆与该低噪声放大与分路器中的低噪声放大器相连接。上述的合路分路模块的四个分集接收输出端RX1~RX4的输出电平比其两个扩展输出端EX1、EX2的输出电平低3dB,该四个分集接收输出端RX1~RX4的输出电平相同,它们都低于该低噪声放大器的输出电平-9dBc;而该两个扩展输出端EX1、EX2的输出电平也相同,它们都低于该低噪声放大器的输出电平-6dBc。
最后还要提及的是,该二根双端口天线是双极化天线或封装在一个天线罩内的两根单极化天线。
本发明具有如下的优点:
1.解决了目前移动通信基站难以扩容多于8载频的难题,而按本发明却能建立16载频全向站或三扇区站48载频之高容量站点;
2.本发明的天馈系统电缆连接简洁,每组合路分路模块与合路分路扩展模块之间没有交叉连线;
3.支持平滑扩容,随基站载频数的增加,不需要替换原有的合路分路模块和合路分路扩展模块,只要相应增加合路分路扩展模块即可;
4.由于使用双端口天线,大大降低每载频的插入损失,从而大大降低功率放大器的成本;
5.合理设计了合路分路模块和合路分路扩展模块,克服了已有技术的模块品种多,专用性强的弊端,使能充分满足基站不同配置的要求,节约了生产管理成本;
6.将合器与分路器结合成一体设计,至少可减少一个接收滤波器,明显降低了模块的成本;
7.只需将本发明基站天馈系统中的双端口天线替换成单端口天线,则可减少二块合路分路模块,并可按载频数的需求配设相应的合路分路扩展模块数目,而可方便地构建GSM基站从单载频全向站(O1)至三扇区24载频(S8+8+8)的系统配置。换言之,只要合理配合使用单端口天线和双端口天线,便可方便、简洁地完成GSM基站从单载频全向站(O1)至三扇区48载频的系统配置。
本发明的附图简单说明如下:
图1是本发明的合路分路模块的电路方块示意图。
图2是本发明的合路分路扩展模块的电路方块示意图。
图3和图4分别是本发明的合路分路模块与合路分路扩展模合组合构成基站天馈系统的实施例示意图。
图5是已有的2合1合路器模块的电路方块图。
图6是已有的4合1合路器模块的电路方块图。
图7是已有的1分6分路器模块的电路方块图。
图8是已有的O6及S6+6+6单扇区的天馈系统示意图。
表1是本发明的移动通信多载频基站天馈组合表。
下面根据图1~图4给出本发明的GSM基站二个天馈系统配置实施例——O12或S12+12+12(单扇区)天馈系统和O16或S16+16+16(单扇区)天馈系统。
请参阅图1,合路分路模块2包括依次以电路联结的3dB合路器21、收发双滤波器23、驻波比检测电路22和低噪声放大与分路器24。
所说的3dB合路器21包括一个2合1的3dB电桥212和隔离器211,两个载频输入端TX1、TX2分别与隔离器211相连接,它完成两个载频的合成,并提供两载频之间较高的隔离;50ohm电阻是3dB电桥212的隔离电阻213。
所说的收发双工滤波器23包括一个发信滤波器231和一个接收滤波器232。发信滤波器231、接收滤波器232分别与天线1相连接,发信滤波器231主要为所有发信输出提供一个带通滤波的作用,以防发信频率对收信频率的干扰;收信滤波器也是一个带通滤波器,主要是对接收频带以外的干扰特别是发信频带的干扰提供大的抑制度。无线测试端口RTE(Radio Test Environment)233是前向功率和反向功率的耦合输出,主要用处一是提供信号VSWR(电路检测驻波比),二是提供GSM系统闭环自测的通路,在电路形式上仅是一个双向耦合器。
低噪声放大与分路器24包括一个低噪声放大器241和一个1分6的分路器242,放大基站天线1接收来的手机发射信号,并分成六路输出,其中RX1~RX4为分集接收输出端,输出电平相同,低于低噪声放大器241输出电平-9dBc,EX1、EX2为扩展输出端,输出电平低于低噪声放大器241输出电平-6dBc,它们比RX1-4端的输出电平高3dB;驻波比检测电路22是由微波检波电路及放大比较电路,通过耦合合路分路模块天线端口的前向信号及反向信号,来检测输出端的驻波。图中驻波比检测电路22输出的告警信号221,一般情况下,用三个箭头分别指输出功率正常、VSWR>1.5告警、VSWR>3告警。
合路器21中的3dB电桥212输出端通过射频电缆214连接收发双工滤波器23中的发信滤波器231,而收发双工滤波器23的接收滤波232与低噪声放大与分路24中的放大241通过射频电缆235相连接;驻波比检测电路22通过两根射频电缆234连接在收发双工器23的耦合功率输出端。
请参阅图2所示,合路分路扩展模块3包括两个发信合路器31及两个接收分路器32。
发信合路器31与图1所示的合路分路模块2中的合路器21结构相同,而接收分路器32,则包括两个1分2的小信号3dB分配器(常规器件)分别有相应的二个接收输入端323、324和两组接收输出端ERX1、ERX2;ERX3、ERX4。ETX1~4为载频输入端,每两个载频通过对应的隔离器311、312送入3dB电桥313、314,再分别通过发信输出端口315、316输出,实现两载频合路的功能。来自合路分路模块2上EX1的接收信号一分为二后,由ERX1-2输出,将来自合路分路模块2上EX2的接收信号一分为二后,由ERX3-4输出。
合路分路扩展模块3与合路分路模块2配合,可构成一个四合一的合路分路器。四个发信载频分别接入合路分路扩展模块3的输入端ETX1~4,两两合成后通过输出端315、316输入合路分路模块2的输入端TX1~2,从而构成四合一合路器;
同样,合路分路模块2中低噪声放大与分离器24的EX1~2输出接到合路分路扩展模块3的两个分路器32,分成ERX1-4四路输出(其电平将和合路分路模块2中RX输出电平相同),和合路分路模块2中的四个RX输出共同构成分集接收所需的八路接收端。
请参阅图3和图4,当基站载频配置大于O8或S8+8+8时,采用双端口天线1。双端口天线1一般是双极化天线或者是封装在一个天线罩内的两个单极化天线,其功效相当于两个单极化天线。
请参阅图3所示,它是12载频全向站(O12)或36载频三扇区其中一个扇区(S12+12+12)合路分路组合配置图。本配置采用了两块合路分路扩展模块3,四块合路分路模块2和两根双端口天线1。第一路(主集通道)为四个发射信号,每两个一组通过一个合路分路模块2,分成两个合路信号后馈入一个双端口天线1;接收信号从双端口天线的两个端口分别送入这两块合路分路模块2,经滤波、放大后输出。第二路(分集通道)共有八个发射信号,分为两组,每组四个,分别通过一块合路分路扩展模块3和一块合路分路模块2构成的4合1合路器合成为一路再各自馈入双端口天线1的两个端口。接收信号由天线1的两个端口分别馈入一块合路分路模块2和一块合路分路扩展模块3所构成的接收回路分成16路输出。
请参阅图4所示,图4为16载频全向站(O16)或48载频三扇区其中一个扇区(S16+16+16)合路分路组合配置图。本配置由四块合路分路扩展模块3、四块合路分路模块2和两个双端口天线1组成。其主集通道和分集通道的连接方式同图3第二路所示。
最后,我们还要指出的是图3和图4中的合路分路模块2中均未标示出与天线端口驻波比恶化时报警有关的电路,如驻波比检测器22等,因为这些指标在已有技术中均有表述,故图中未示出。
本发明的移动通信基站的载频配置天馈系统可参见表一,在此就不一一描述了。要指出的是,只要将两根双端口天线1改换成两根单端口天线,并相应折去相应两块合路分路模块2,和连接相应的合路分路扩展模块3,本发明天馈系统便可构成单载频全向站O1至三扇区24载频的天馈系统。
表1 载频数(全向站或三扇区站中的一个扇区) 合路分路 模块数量 (块)合路分路扩展模块数量 (块)天线类型 (2根)每载频输入损耗 (理论值) 1 2 0 单端口 0 2 2 0 单端口 0 3 2 0 单端口 3 4 2 0 单端口 3 5 2 1 单端口 3和6 6 2 1 单端口 3和6 7 2 2 单端口 6 8 2 2 单端口 6 9 4 1 双端口 3和6 10 4 1 双端口 3和6 11 4 2 双端口 3和6 12 4 2 双端口 3和6 13 4 3 双端口 3和6 14 4 3 双端口 3和6 15 4 4 双端口 6 16 4 4 双端口 6