有源阵列天线校准系统及有源阵列天线系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种有源阵列天线校准系统及有源阵列天线系统，该校准系统包括校准线缆、功分合路链路和校准检测模块，校准检测模块包括校准信号基带处理芯片和与校准信号基带处理芯片连接的射频收发单元，校准线缆，分别与各收发射频单板的收发链路连接，采集经过各收发射频单板的收发链路的校准信号；功分合路链路，连接校准线缆和校准检测模块，将校准线缆采集到的校准信号发送到校准信号基带处理芯片，由校准信号基带处理芯片进行校准处理；或将原始信号发送到各收发射频单板的天线基带处理芯片，由天线基带处理芯片进行校准处理。本实用新型专利技术通过设备内部链路实现了多通道天线阵列自校准功能，进而优化天线覆盖范围及效果。

【技术实现步骤摘要】
有源阵列天线校准系统及有源阵列天线系统
本技术涉及移动通信
，尤其涉及一种有源阵列天线校准系统及有源阵列天线系统。
技术介绍
目前，第三代移动通信(3G)网络中，采用基带处理单元(BBU)和射频拉远单元(RRU)组成的通信系统架构，其中BBU和RRU之间采用光纤连接，一个BBU可以支持多个RRU。BBU通过光纤连接至RRU的光接口，RRU中光接口与数字中频连接，数字中频分别与收发信机阵列和收发校准单元连接，其中，收发信机阵列连接PA/LNA，该PA/LNA通过N路天线通道连接至无源天线阵列，且收发校准单元通过一路校准通道与无源天线阵列连接。可见，RRU和无源天线之间通过(N+1)路射频上跳线连接，射频上跳线的数量随着天线通道的数量N的增大而增大。大规模输入输出(MassiveMIMO)通信系统中，天线通道的数量N大于等于64，即射频上跳线的个数大于64，为了减少天线和RRU之间的传输损耗，通常上跳线采用具有一定直径的射频线缆，数量较大的射频线缆在工程实现上相当困难，且难以提供可靠性保障。因此，现有的BBU和RRU以及无源天线组合的通信系统解决方案，在MassiveMIMO通信系统中是不可行的。随着技术的进步，收发信机向集成化、低成本方向发展，这为数字波束成形(DigitalBeam-forming：DBF)的应用创造了条件，只要为每个振子都配一个收发信机，就能实现数字波束成形，这样就构成了收发信机阵列，这种形态的产品，通常称为有源天线。有源天线系统为多收发通道系统。在有源天线产品中，多路收发通道通常对应设置有多路天线阵列，各路天线阵列为并列工作状态，每路天线阵列均对应收发通道和相应的数字基带处理部分。其中，所述收发通道包含很多模拟电路，由大量高电压、大功率、高电流的中射频元器件组成。这些元器件的工作环境温度很高，长时间运行容易产生老化现象，从而导致部分器件失效，影响系统的可靠性。因此，需要对收发通道的状态进行实时检测，使得系统能正常运行。有源天线为了灵活调整天线覆盖范围，对各个天线振子附加上不同的幅度和相位值，使从各个振子发射出来的信号有着不同的幅度相位差。所有的振子的能量叠加形成天线的方向图。调整振子之间的相对幅度相位，可以有效改变天线辐射能量的场强分布。传统的电调天线改变天线振子的幅度相位权值是通过机械移相网络实现的，而有源天线可以在数字部分完成信号的幅度相位调整，因此有源天线比电调天线更加稳定和灵活。在有源天线系统中，由于各通道信号经过不同的物理链路，到达天线各个振子时其幅度相位必然存在比较大的差异。因此有源天线工作前必须对所有通道进行幅度相位进行校准，使信号到达各个振子时保持幅度相位一致。目前，可通过专用校准通道对收发通道的状态进行实时检测，方法实现流程可为：实时检测多路收发通道各自的波束成形系数，以检测各路收发通道是否发生了失效；当检测到多路收发通道的任意一路发生失效时，获取当前与所有收发通道对应的当前组波束成形系数，以及与当前失效的收发通道对应的失效模式信息；采用预设的优化算法，对当前的一组波束成形系数进行优化处理，以计算得到相对于当前的一组波束成形系数，即更适配于失效模式信息的第一组波束成形系数；根据第一组波束成形系数，对应地对各路收发通道的波束成形系数进行更新。
技术实现思路
鉴于上述问题，提出了本技术以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的有源阵列天线校准系统及有源阵列天线系统。本技术的一个方面，提供了一种有源阵列天线校准系统，包括校准线缆、功分合路链路和校准检测模块，所述校准检测模块包括校准信号基带处理芯片和与所述校准信号基带处理芯片连接的射频收发单元，所述射频收发单元包括校准信号接收链路、校准信号发射链路；所述校准线缆，分别与有源阵列天线各收发射频单板的收发链路连接，构成各收发射频单板的校准环路，以采集经过各收发射频单板的收发链路的校准信号；所述功分合路链路，用于连接所述校准线缆和校准检测模块，以通过所述校准信号接收链路将所述校准线缆采集到的校准信号发送到所述校准信号基带处理芯片，由所述校准信号基带处理芯片进行校准处理；或是，通过所述校准信号发射链路将所述校准信号基带处理芯片发出的原始信号发送到各收发射频单板的天线基带处理芯片，由所述天线基带处理芯片进行校准处理。其中，所述系统还包括滤波器和开关模块；所述开关模块连接所述功分合路链路和校准检测模块，用于在有源阵列天线的主控模块的控制下切换所述校准信号接收链路与所述功分合路链路的连接，以及所述校准信号发射链路与所述功分合路链路的连接；所述滤波器连接在所述开关模块和所述功分合路链路之间。其中，所述功分合路链路包括至少两级功分合路器，所述至少两级功分合路器级联连接。其中，所述系统还包括耦合器，所述校准线缆通过耦合器与有源阵列天线各收发射频单板的收发链路连接。本技术的另一个方面，提供了一种有源阵列天线系统，包括天线阵子阵列、与天线阵子阵列对应的多个收发射频单板、天线基带处理芯片以及如上所述的有源阵列天线校准系统。其中，所述收发射频单板包括两路收发链路，每一收发链包括发射子模块、接收子模块、环形器、滤波器和校准口，所述发射子模块、接收子模块通过环形器与滤波器连接，所述滤波器与所述天线阵子阵列中的对应的天线阵子连接，所述有源阵列天线校准系统中的校准线缆通过所述校准口与所述收发链路连接。其中，所述发射子模块包括依次连接的第一数字信号处理模块、DAC、第一低通滤波器、第一可变增益放大管、推动级功率放大器和末级功率放大器，所述末级功率放大器与所述环形器连接。其中，所述DAC、第一低通滤波器、第一可变增益放大管、推动级功率放大器和末级功率放大器采用集成芯片实现。其中，所述接收子模块包括依次连接的低噪声放大器、第二可变增益放大管、第二低通滤波器、ADC及第二数字信号处理模块，所述低噪声放大器与所述环形器连接。其中，所述低噪声放大器、第二可变增益放大管、第二低通滤波器、ADC采用集成芯片实现。本技术实施例提供的有源阵列天线校准系统及有源阵列天线系统，用设备内部链路实现了多通道天线阵列自校准功能，当有源天线在站点使用时，无需外部设备或现场调试人员在现场操作，即可远程控制有源天线多通道自校准，来优化天线覆盖范围及效果。上述说明仅是本技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本技术的具体实施方式。附图说明通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：图1为本技术实施例的有源阵列天线校准系统的结构示意图；图2为本技术实施例的有源阵列天线系统的结构示意图；图3为本技术实施例中收发射频单板的收发链路的结构示意图；图4为本技术实施例中发射子模块的结构示意图；图5为本技术实施例中接收子模块的结构示意图。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种有源阵列天线校准系统，其特征在于，包括校准线缆、功分合路链路和校准检测模块，所述校准检测模块包括校准信号基带处理芯片和与所述校准信号基带处理芯片连接的射频收发单元，所述射频收发单元包括校准信号接收链路、校准信号发射链路；所述校准线缆，分别与有源阵列天线各收发射频单板的收发链路连接，构成各收发射频单板的校准环路，以采集经过各收发射频单板的收发链路的校准信号；所述功分合路链路，用于连接所述校准线缆和校准检测模块，以通过所述校准信号接收链路将所述校准线缆采集到的校准信号发送到所述校准信号基带处理芯片，由所述校准信号基带处理芯片进行校准处理；或是，通过所述校准信号发射链路将所述校准信号基带处理芯片发出的原始信号发送到各收发射频单板的天线基带处理芯片，由所述天线基带处理芯片进行校准处理。

【技术特征摘要】
1.一种有源阵列天线校准系统，其特征在于，包括校准线缆、功分合路链路和校准检测模块，所述校准检测模块包括校准信号基带处理芯片和与所述校准信号基带处理芯片连接的射频收发单元，所述射频收发单元包括校准信号接收链路、校准信号发射链路；所述校准线缆，分别与有源阵列天线各收发射频单板的收发链路连接，构成各收发射频单板的校准环路，以采集经过各收发射频单板的收发链路的校准信号；所述功分合路链路，用于连接所述校准线缆和校准检测模块，以通过所述校准信号接收链路将所述校准线缆采集到的校准信号发送到所述校准信号基带处理芯片，由所述校准信号基带处理芯片进行校准处理；或是，通过所述校准信号发射链路将所述校准信号基带处理芯片发出的原始信号发送到各收发射频单板的天线基带处理芯片，由所述天线基带处理芯片进行校准处理。2.根据权利要求1所述的有源阵列天线校准系统，其特征在于，所述系统还包括滤波器和开关模块；所述开关模块连接所述功分合路链路和校准检测模块，用于在有源阵列天线的主控模块的控制下切换所述校准信号接收链路与所述功分合路链路的连接，以及所述校准信号发射链路与所述功分合路链路的连接；所述滤波器连接在所述开关模块和所述功分合路链路之间。3.根据权利要求1所述的有源阵列天线校准系统，其特征在于，所述功分合路链路包括至少两级功分合路器，所述至少两级功分合路器级联连接。4.根据权利要求1所述的有源阵列天线校准系统，其特征在于，所述系统还包括耦合器，所述校准线...

【专利技术属性】
技术研发人员：张志伟，
申请(专利权)人：京信通信系统中国有限公司，京信通信系统广州有限公司，京信通信技术广州有限公司，天津京信通信系统有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44