天线单元、多阵列天线系统及基站技术方案

本实用新型专利技术涉及天线单元、多阵列天线系统及基站。其中，天线单元适于至少双FDD系统频带，包括第一合路器（100）将其输入(101)分裂成至少两个输出端(102,103)。各输出端(102,103)的工作频带为至少两种不同FDD系统的两个窄带，且分别连接于第二和第三合路器(200,300)。第二和第三合路器(200,300)分别连接于第一射频电路(800,900)且以反向传输/接收模式分离两个不同的FDD频带。基于该天线单元(110)的天线系统(700)包括多阵列双极化辐射元件(500)分布于反射面板(702)上，且第一射频电路(800,900)与基站信号处理的第二射频电路(10)连接，SDR与第二射频电路(10)一同设置使天线系统具有3D波束赋形性能以及独立系统链路控制优化作用。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】天线单元、多阵列天线系统及基站
本技术涉及无线通讯领域，特别涉及天线单元、多阵列天线系统及基站。
技术介绍
无线通讯发展将继续增加系统集成商们的开发以适应不同应用，对于随着时间环境衰落变化的全谱使用，其中干扰抵消/降低成为重要议题。另外，移动用户正需求更多的应用服务，需要更高容量的通讯系统。事实上，营运商正努力延伸现有的使用频带同时寻求用于更高级系统应用的更新工作频带。无线通讯显著发展的目的不只在于满足当前无线通讯系统的需求，更重要是发展现有通讯领域进入4.5/5G或更高的通讯系统。这些最迅速的新兴系统产生巨大的挑战，天线系统的设计作为新的频带应全面覆盖以满足无线系统涉及的各种应用级别，例如，传输及区计划机制。传统的基站收发站(BaseTransceiverStation,BTS)是由远端射频单元（RemoteRadioUnit,RRU）连接至天线单元（AntennaUnit,AU）和基站单元（BasebandUnit,BBU)进行信号处理而构成。当前更先进的技术是将一个或两个RRU单元直接放置在天线背面而减少损耗以最小化AU和RRU之间的距离。然而，这种设计仍然有缺陷，因为一个阵列中的所有天线辐射单元共享相同的RRU而导致波束赋形的局限性，垂直分区和更高级别的MIMO技术受限。其它缺陷是因为一个RRU连接至一个双工器来分离同一个FDD系统的传输和接收频带。同一个FDD系统的传输和接收频带非常接近，因此第三阶互调频率(2F2-F1or2F1-F2，其中F2是传输频带，而F1是同一FDD频带中的接收频带)很容易落在接收频带内。双工器需要足够大尺寸才能进行传输/接收频带的分离。
技术实现思路
为了克服上述缺陷，本技术的第一目标在于提供一种天线单元，适用于至少双FDD频带，通过小型的集成RF电路就能具有良好的频带分离作用。本技术的次要目的在于提供一种天线系统，其具有MIMO性能，包括多列辐射单元，每一发送及接收通道可独立控制。因此，适用于一个天线盒内的至少两个FDD系统的每一辐射元件的振幅和相位可以独立设置从而获得具有MIMO性能（3DMIMO特性）的垂直和水平波束赋形。为了实现上述目标，本技术用于至少两种FDD系统的天线单元包括：具有至少两个输出端口且各自代表至少两种不同的FDD频道的第一合路器；具有一个输入端和至少两个输出端的第二合路器；以及具有一个输入端和至少两个输出端的第三合路器。第一合路器的至少两个输出端的每一输出端工作于至少两种不同FDD系统的频带，且分别为第一FDD系统（FDD1）的频带和第二FDD系统（FDD2）的频带。第一合路器的每一输出端以双频模式工作。第一合路器的末端可以是单向通道，或者第一合路器的输入端连接一个双向功分单元。第一合路器的第一输出端口以双频模式工作，该双频是指第一FDD系统的传输频带（T1）和第二FDD系统的接收频带（R2）。第一合路器的第二输出端口以双频模式工作，该双频是指第二FDD系统的传输频带（T2）和第一FDD系统的接收频带（R1）。第二合路器有一个输入端及至少两个输出端。第二合路器的输入端连接于第一合路器的第一输出端。第二合路器的第一输出端口以单频模式工作且频带为第一FDD系统的传输频带T1，而其第二输出端口以单频模式工作且频带为第二FDD系统的接收频带R2。第一FDD系统的传输频带T1与第二FDD系统的接收频带R2相隔较远，因此第二合路器尺寸很小而具有很好的频带间隔离能力（相对于传统的RRU设计中其单一的FDD系统的传输频带与接收频带之间的隔离需要由尺寸足够大的双工器来隔离两接近的频带）。第一FDD系统的传输频带远离第二FDD系统的接收频带，因此作为第三阶频率的互调问题也可以改善。第二合路器的第一输出端与第一射频（RF）传输电路连接，该第一射频传输电路包括至少一个对传输频带中确切的目标频率进行滤波的滤波器，一个用于放大输入信号而保持与原始信号相同波形变化的驱动放大器（DrivenAmplifier,DA)，以及一个用于定义第一FDD系统传输频带所需增益的功率放大器（PowerAmplifier,PA）。第二合路器的第二输出端口与第一射频（RF）接收电路连接，该第一射频接收电路包括至少一个低噪声放大器LNA(LowNoiseAmplifier)和一个适用于第二FDD接收频带的滤波器。第三合路器有一个输入端以及至少两个输出端，其输入端与第一合路器的第二输出端连接。第三合路器的第一输出端以单频模式工作且频带为第一FDD系统的接收频带R1，而其第二输出端口以单频模式工作且频带为第二FDD系统的传输频带T2。第二FDD系统的传输频带T2与第一FDD系统的接收频带R1相隔较远，因此第三合路器尺寸很小而具有很好的频带间隔离能力。第二FDD系统的传输频带远离第一FDD系统的接收频带，因此作为第三阶频率的互调问题也可以改善。第三合路器的第一输出端与第一RF接收电路连接，该第一RF接收电路包括至少一个LNA(LowNoiseAmplifier)和一个适用于第一FDD接收频带的滤波器。第三合路器的第二输出端口与第一RF传输电路连接，该第一射频传输电路包括至少一个滤波器，以及适用于第二FDD系统传输频带的驱动放大器（DrivenAmplifier,DA)和功率放大器。基于上述多频带FDD系统天线单元，本技术还提供一种天线系统。该天线系统包括安装于一个反射板上用于传输和接收至少两种不同FDD频带的多列辐射元件。辐射元件以独立一个元件或者一对互连的元件而垂直分布。第一合路器输入端通过连接器直接连接于该独立元件，使用的连接器例如SMP连接器直接连接以避免使用传统的电缆连接，从而改善损耗问题。第一合路器的输入端也可以直接连接于由功分单元互连的一对辐射元件，该功分单元具有一定功分比例如双向（two-way）功分，用于直接连接的连接器例如SMP连接器。每列辐射元件之间插设有隔墙，用作单独阵列的水平方向图的控制。本技术的天线单元至少适于双FDD频带的系统，其具有以下优点：通过第一合路器将天线单元的输入分裂为至少两路输出端，第一合路器的两路输出端的每一个输出端工作频带至少为两种不同FDD系统的两种窄带，且该两路输出端分别与第二和第三合路器连接，第二和第三合路器各自至少有两个输出端。第二合路器的两个输出端与第一射频电路连接，第一射频电路包括驱动放大器、功率放大器、LNA和滤波器等元件以反向发射/接收方式而分离两种不同FDD频带。（由于第一FDD系统的接收频带与第二FDD系统的传输频带相差很远，）FDD系统的传输和接收频带的分离大大提高，且可获得30dB的隔离效果，且合路器的尺寸很小。第一FDD传输带的第三阶频率远离第二个FDD接收带，因此互调问题也得到很好的改善。另一优点是：采用多列天线系统中的第一合路器的输入直接连接于一个独立的辐射元件或由双向功分单元相连的一对辐射元件的方式，该直接连接方式较使用传统电缆的连接方式有效改善损耗问题。进一步地，通过嵌入软件的方式，将软件定义的无线电（SoftwareDefinedRadio,SDR)随同第二RF电路一并设置，从而能够使波束赋形以及信号传输/接收的独立控制达到最优化。因此，各辐射元件的振幅和相位可独立设置，垂直和水本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种天线单元，可工作于至少两个FDD的双频系统，包括：第一合路器，分裂其输入为至少两输出端；第二和第三合路器，各包括一个输入和至少两个输出端；其特征在于，所述第二和第三合路器分别连接于第一合路器的一个输出端并各自以FDD双频反向模式工作；以及第二和第三合路器二者中的每一个合路器有一个输出端的工作频带为一个FDD系统的传输频带，另一个输出端的工作频带为另一个FDD系统的接收频带。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种天线单元，可工作于至少两个FDD的双频系统，包括：第一合路器，分裂其输入为至少两输出端；第二和第三合路器，各包括一个输入和至少两个输出端；其特征在于，所述第二和第三合路器分别连接于第一合路器的一个输出端并各自以FDD双频反向模式工作；以及第二和第三合路器二者中的每一个合路器有一个输出端的工作频带为一个FDD系统的传输频带，另一个输出端的工作频带为另一个FDD系统的接收频带。2.如权利要求1所述的天线单元，其特征在于，第二和第三合路器的至少两个输出端分别与第一射频电路连接；所述第一射频电路包括FDD传输电路和FDD接收电路，将第一合路器的每一输出端的频带分离出至少两个窄带。3.如权利要求2所述的天线单元，其特征在于，所述FDD传输电路包括第一滤波器、连接于所述第一滤波器输出端的驱动放大器、以及连接于驱动放大器输出端的功率放大器；所述功率放大器的输出端连接于第二或第三合路器的一输出端；所述FDD接收电路包括连接于第二或第三合路器的LNA以及连接于LNA输出端的第二滤波器。4.如权利要求3所述的天线单元，其特征在于，所述滤波器对传输频带滤波出准确的有利频带；所述功率放大器对FDD传输电路定义所需的增益；所述LNA对第二或第三合路器的输出信号进行放大；第二滤波器对接收频带进行滤波仅保留有利窄带。5.如权利要求4所述的天线单元，其特征在于，所述功率放大器具有50ohm输出阻抗，连接于第二或第三合路器的输出端；所述功率放大器和驱动放大器设置为匹配输出21dBm输出功率。6.如权利要求4所述的天线单元，其特征在于，FDD接收电路进一步包括连接于第二滤波器之后以改善噪声级的第二LNA；第一和第二LNA的输出的噪声级低于2.5dB。7.如权利要求1所述的天线单元，其特征在于，所述天线单元进一步包括一个独立的辐射元件或一对互连的辐射元件；第一合路器的输入端通过射频元件间的柔性连接器直接与所述的一个独立的辐射元件或者一对互连的辐射元件连接；所述一对互连的辐射元件是通过一功分单元连接的且将其输入分裂成两个输出端，功分单元的两输出端分别与一对互联的辐射元件中的一个辐射元件连接。8.如权利要求7...

【专利技术属性】
技术研发人员：萨姆布·杜杜，吴中林，刘木林，
申请(专利权)人：广东通宇通讯股份有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44