用于无线通信系统的塔放式智能天线阵技术方案

本实用新型专利技术涉及一种用于无线通信系统的智能天线阵，包括Ｎ（≥２）个完全相同的天线单元和相同数目的功率放大单元，各天线单元和各功率放大单元设置在同一支撑体的顶侧与底侧，形成塔放式智能天线阵。Ｎ个天线单元及相同数目的功率放大单元成间隔地并成环形直立分布在支撑体两侧，成上下一一对应设置并连接。功率放大单元的外壳上设置散热器，各散热器面向外侧并成环形。可降低对基站设备射频端口至天线单元间馈线电缆的损耗要求，减少成本。（*该技术在2011年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种在无线通信系统中使用的天线阵，更确切地说是涉及一种智能天线阵。在4GHz以下通信频段的无线通信领域内，应用智能天线是提高无线接入系统性能的一项重要技术。智能天线的基本概念是在包括蜂窝移动通信系统、集群通信系统、无线用户环路系统及其它无线接入系统的无线通信基站或主站设备中，使用多套无线收发信机、多个天线单元及其馈线，再通过在基带电路中，使用现代化的数字信息处理技术，运用一定算法对空间谱进行分析，以对每一个收发支路的信号进行处理，达到对该基站或主站天线波束赋形的目的。所述的天线波束赋形对频分多址(FDMA)系统来说，其目标是同时为每个载频提供一个波束；对时分多址(TDMA)系统来说，其目标是同时为每个时隙提供一个波束；对码分多址(CDMA)系统来说，则是同时为每个码道提供一个波束。波束赋形的作用是可集中能量实现更远距离的传输；有利于消除或减少干扰，提高信干比(Eb/Io)及系统容量，其最佳效果则是同时兼顾两者。由97202038.1所公开的中国技术专利技术，是一种用于无线通信系统的实用化的环形智能天线阵，由两个或两个以上完全相同的天线单元成环形(等间隔或不等间隔)排列在一个支撑面上构成。该天线单元可以是直柱，该支撑面可以是一平面，两个或两个以上完全相同的直柱成环形直立并等间隔或不等间隔地排列在该平面上，构成环形振子智能天线阵。该天线单元也可以是微带，该支撑面可以是一立体环状面，两条以上完全相同的微带纵向平行(等间隔或不等间隔)地贴置在该立体环状面上，构成环形微带智能天线阵。其中的环形排列，可以是圆形、椭圆形、规则或不规则的多边形。目前的用于无线通信系统基站端的实用智能天线，仍沿袭传统的做法，即将天线单元与基站设备分开在两个地点设置，一般将智能天线单元设置在室外，如高层建筑物的顶部或通信铁塔上，而将包括功率放大器在内的基站设备设置在通信机房内，两者间通过较长的馈线电缆进行连接。由于大功率的射频信号在基站射频端口至天线单元间的馈线电缆上会发生较大损耗，故相对要求使用较高输出功率的功率放大器和要求使用损耗相对低的馈线电缆，不仅增加了系统成本，而且对通信系统的接收机来说，还加大了噪音系数和降低了灵敏度。本技术的目的是设计一种用于无线通信系统的塔放式智能天线阵，可避免基站射频端口到天线单元间馈线电缆损耗过大的问题，对发射机而言，在达到等效的功率发射密度或达到相同的覆盖范围时，可相对降低对功率放大器输出功率的要求、降低对馈线电缆损耗性能的要求，以大大降低成本和提高发射机的可靠性。实现本技术目的的技术方案是这样的一种用于无线通信系统的塔放式智能天线阵，其特征在于包括N个完全相同的天线单元和与天线单元数目相同的功率放大单元，各天线单元和与各天线单元对应连接的各功率放大单元设置在同一支撑体上。所述的N个完全相同的天线单元间隔地并成环形直立设置在所述支撑体的顶侧，所述的与天线单元数目相同的各功率放大单元成环形直立设置在所述支撑体的底侧，位于支撑体顶侧的天线单元与位于支撑体底侧的功率放大单元，成上下一一对应设置。所述功率放大单元的外壳上设置有散热器，各散热器面向外侧并成环形设置。所述的环形包括圆形、椭圆形、规则或不规则的多边形。所述的间隔包括等间隔或不等间隔。所述的支撑体是包括圆形、椭圆形、规则或不规则多边形的盘状体。所述的天线单元是直柱状。所述的成环形分布的N个天线单元外侧还设置有防护外罩。所述的与天线单元数目相同的功率放大单元外侧还设置有防雨罩。所述的N为大于或等于2的正整数。本技术的用于无线通信系统的智能天线阵，将智能天线单元与功率放大单元组装在一起，并设置在室外高层建筑楼顶或通信铁塔上，而形成塔放式智能天线阵。由于将每个功率放大单元对应设置在每个智能天线单元下面并以最短距离直接连接，从而避免了以往的智能天线单元至基站射频端口之间馈线电缆损耗过高的问题；对于基站发射机来说，由于输出至各功率放大单元的激励信号是微弱的小信号，在达到等效的功率发射密度或达到相同的覆盖范围时，可以相对降低功率放大单元的输出功率，如可以采用较小功率的功率管作功率放大器，不仅可降低功率放大器的设计成本，还可提高发射机的可靠性；对于通信系统的接收机来说，由于相对减少了发射功率，而可降低系统的噪声系数，提高系统的接收灵敏度，有利于降低掉话率；由于塔放式智能天线阵降低了从基站射频端口至智能天线阵功率放大单元间电缆馈线的损耗要求，故可大大降低所用馈线电缆的成本。下面结合实施例及附图进一步说明本技术的技术。附图说明图1是塔放式智能天线阵功率放大单元原理性结构框图。图2是塔放式智能天线阵立体结构示意图。图3是图2所示塔放式智能天线阵俯视平面结构示意图。图4是天线单元与功率放大单元连接结构示意图。图5是天线单元、功率放大单元与天线阵支撑平面的安装结构示意图。参见图1，图1所示是传统的智能天线阵双工功率放大单元的原理性结构框图。包括天线单元101、腔体滤波器(BPF)102、功率检测单元(OPD)103、环形器104、低噪声放大器(LNA)105、功率放大器(PA)106、时分开关(TDD)107和功率检测单元(IPD)108。功率放大单元由电源单元(PSU)109供电，并接入控制电路110与告警检测电路111的输出信号。接收时，信号经天线单元101、腔体滤波器(BPF)102、环形器104、低噪声放大器(LNA)105、时分开关(TDD)107输出至基站设备的接收机；发射时，基站设备发信机的输出信号经时分开关(TDD)107、功率放大器(PA)106、环形器104、腔体滤波器(BPF)102至天线单元101发射。图中RF TRXU为功率放大单元的输出输入射频信号。参见图2，图中示出N＝8的塔放式智能天线阵结构。包括由8个直柱状天线单元21经分布排列后构成的环形振子天线阵、支撑平面22和8个功率放大单元23。结合参见图3，8个直柱状天线单元21等间隔地并成环形直立分布在支撑平面22的顶部，8个功率放大单元23等间隔地并成环形直立分布在支撑平面22的底部，各直柱状天线单元21与各功率放大单元23上下一一对应连接。图中所分布的环形为圆形，还可以分布成椭圆形、规则或不规则的多边形。图中所示的支撑平面22也为圆形，是一圆盘体，也可以是椭圆形、规则或不规则的多边形盘体。各功率放大单元23的外侧面壳体上固定散热器231，8个散热器231分布环绕成圆形，也可以分布环绕成椭圆形、规则或不规则的多边形。实施时，各天线单元21的环形分布与各功率放大单元23及其散热器231的环形分布，通常采用同形。各功率放大单元23的内侧壳体内安装功率放大单元电路，通过馈线电缆与基站设备连接。各天线单元21的中心间隔L不能超过工作频带最高频率电磁波波长的一半。支撑平面22顶部的8个天线单元21外侧可设置玻璃钢防护罩(图中未示出)，支撑平面22底部的8个功率放大单元23外侧可设置带有散热孔的防雨罩(图中未示出)。实施时可将该塔放式智能天线阵固定在一柱形支架上，便于安装、使用和维护。结合参见图4、图5，图中示出天线单元21与功率放大单元23的连接和与支撑平面22间的固定，天线单元21与功率放大单元23通过射频连接器211可实现最短距离且最方便的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于无线通信系统的塔放式智能天线阵，其特征在于：包括Ｎ个完全相同的天线单元和与天线单元数目相同的功率放大单元，各天线单元和与各天线单元对应连接的各功率放大单元设置在同一支撑体上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈洪涛，杨幼良，
申请(专利权)人：信息产业部电信科学技术研究院，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]