【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无线接入网领域，特别涉及一种天线一体化的宏基站射频系统。
技术介绍
1、在无线接入网系统中，宏基站负责了广域覆盖的作用，是无线接入网的核心，对应的其射频系统也占据着举足轻重的作用。随着无线通信的发展，越来越多的频谱和不同场景下的输出功率要求带来了产品数量的急剧增加；同时随着无线通信带宽的需要越来越大，对射频系统的输出功率要求不断抬升。在有限的资源下，如何在满足更高输出功率的前提下提升开发的效率，是宏基站射频系统领域的核心竞争力。
2、一个典型的传统射频基站系统大致分为射频单元和天线单元。如图1所示，射频单元负责数字信号和模拟射频信号的转换以及相应的发射功率放大和接收信号放大等；天线单元负责发射和接收空间的无线信号，同时利用移相器通过多个振子的相位组合形成所需的无线波束方向，实现需要的覆盖要求。在该射频系统中，射频单元内有数模转换及数字信号处理模块，若干小信号放大模块，功率放大模块，低噪声放大模块以及滤波器模块；天线单元内有若干移相功分器模块和振子模块；
3、如图2所示为传统架构的单链路结构示意图，发射信号从射频单元内部分别经过小信号放大模块和功率放大器模块逐级放大，经过滤波器之后输出给天线单元；此时在a点的功率通常在40w-120w之间。在天线单元内部通过移相功分器，平均分配到各个振子模块，当m＝8是，实际分配到振子模块的功率大致是5w-15w；对于接收信号来说则是相反，从振子模块接收到之后，在移相功分器合并，然后传递给射频单元。可以看到从发射信号来看，经过了逐级放大然后再功率分配到各个振子
4、在此架构下的宏基站射频系统，射频单元和天线单元是独立的物理实体，通过射频连接线进行连接，当前的挑战可以归纳为以下几点：
5、1)由于宏基站的输出功率要求较高，为确保大功率下的效率和线性化要求，只能实现相对窄带的产品，无法标准化核心器件，规模化效应缺失，体现在开发效率较低和成本较高。
6、2)随着网络所需的总输出功率越来越高，而站点空间资源又越来越受限，对射频单元的被动式散热能力的要求变得越来越高，但是目前低成本被动式散热技术非常明显难以显著提升。
7、3)在输出功率较高时，射频单元和天线单元不可避免地会产生无源交调，影响上行接收性能；虽然逐步推出相关算法功能能够降低其影响，但是算法本身消耗大量资源，进一步推升功耗和成本。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的问题，提供了一种天线一体化的宏基站射频系统，在物理实体上，将射频单元和天线单元进行集成合并，形成天线一体化射频系统单元，同时对射频单元和天线单元的功能模块进行拆分和重组，降低了无源交调要求与散热要求。
2、本专利技术采用的技术方案如下：一种天线一体化的宏基站射频系统，包括模数转换及信号处理模块与n条链路；
3、所述模数转换及信号处理模块与n条链路连接，用于模数转换以及信号处理；
4、所述n条链路内部结构相同，包括m个小信号放大模块、移相功分器以及m个有源天线模块，所述m个小信号放大模块通过移相功分器对应与m个有源天线模块连接；
5、其中，m个小信号放大模块用于将发射信号放大后送至移相功分器以及将接收信号放大后送至模数转换及信号处理模块，移相功分器用于将放大后的发射信号分配到m个有源天线模块中以及将接收信号送至m个小信号放大模块，m个有源天线模块用于对分配的发射信号进行放大滤波后发射以及对接收信号进行滤波放大后送至移相功分器。
6、作为一种优选方案，所述模数转换及信号处理模块、n条链路中的m个小信号放大模块与移相功分器集成在数字电路板上。
7、作为一种优选方案，所述m个小信号放大模块组成相同，均包括t小信号放大模块和r小信号放大模块，其中，t小信号放大模块分别与模数转换及信号处理模块和移相功分器连接，用于实现发射信号的放大；r小信号放大模块分别与模数转换及信号处理模块和移相功分器连接，用于实现接收信号的放大。
8、作为一种优选方案，所述m个有源天线模块组成相同，均包括：依次连接的功率放大模块、t滤波器、低噪声放大模块、r滤波器以及振子；其中，发射信号经过功率放大模块、t滤波器进行放大滤波后通过振子发射；振子获取接收信号后，经r滤波器、低噪声放大模块进行滤波放大后送至移相功分器。
9、作为一种优选方案，所述移相功分器采用电路芯片实现。
10、作为一种优选方案，所述移相功分器采用低成本射频连接线与m个有源天线模块连接。
11、作为一种优选方案，所述r滤波器和t滤波器采用板上滤波器实现。
12、作为一种优选方案，所述m个有源天线模块中，每2个有源天线模块模块化为一个物理实体。
13、作为一种优选方案，对于n条链路中的m个有源天线模块，每个有源天线模块之间的垂直中心间距和水平中心间距分别为工作频段波长的0.45-0.55倍和1.5-3倍。
14、作为一种优选方案，在天线一体化的宏基站射频系统中，n取值在2-8之间，m取值在8-16之间。与现有技术相比，采用上述技术方案的有益效果为：
15、1.相同的输出功率下，本专利技术提出的系统满负荷功耗比传统架构低10-18％。
16、2.相同的天线振子数量下，本专利技术提出的系统灵敏度提升约1db。
17、3.在没有其他明显成本增加的基础上，部分模块的成本将会降低，如宏基站射频系统内的移相功分器以及射频连接线等。
18、4.由于单个功率放大模块的功耗明显降低，且散热器的面积也不再受限于传统射频单元的体积，整个系统的散热设计难度大大降低。
19、5.降低功率放大和滤波器等模块的设计难度，进行标准化之后，使得集成芯片化的可能性大大提升；在规模化效应下，可进一步降低整个射频系统的成本。
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1.一种天线一体化的宏基站射频系统，其特征在于，包括模数转换及信号处理模块与n条链路；
2.根据权利要求1所述的天线一体化的宏基站射频系统，其特征在于，所述模数转换及信号处理模块、n条链路中的m个小信号放大模块与移相功分器集成在数字电路板上。
3.根据权利要求1所述的天线一体化的宏基站射频系统，其特征在于，所述m个小信号放大模块组成相同，均包括T小信号放大模块和R小信号放大模块，其中，T小信号放大模块分别与模数转换及信号处理模块和移相功分器连接，用于实现发射信号的放大；R小信号放大模块分别与模数转换及信号处理模块和移相功分器连接，用于实现接收信号的放大。
4.根据权利要求1所述的天线一体化的宏基站射频系统，其特征在于，所述m个有源天线模块组成相同，均包括：依次连接的功率放大模块、T滤波器、低噪声放大模块、R滤波器以及振子；其中，发射信号经过功率放大模块、T滤波器进行放大滤波后通过振子发射；振子获取接收信号后，经R滤波器、低噪声放大模块进行滤波放大后送至移相功分器。
5.根据权利要求1所述的天线一体化的宏基站射频系统，其特征在于，所述
6.根据权利要求1所述的天线一体化的宏基站射频系统，其特征在于，所述移相功分器采用低成本射频连接线与m个有源天线模块连接。
7.根据权利要求4所述的天线一体化的宏基站射频系统，其特征在于，所述R滤波器和T滤波器采用板上滤波器实现。
8.根据权利要求1所述的天线一体化的宏基站射频系统，其特征在于，所述m个有源天线模块中，每2个有源天线模块模块化为一个物理实体。
9.根据权利要求1所述的天线一体化的宏基站射频系统，其特征在于，对于n条链路中的m个有源天线模块，每个有源天线模块之间的垂直中心间距和水平中心间距分别为工作频段波长的0.45-0.55倍和1.5-3倍。
10.根据权利要求1所述的天线一体化的宏基站射频系统，其特征在于，在天线一体化的宏基站射频系统中，n取值在2-8之间，m取值在8-16之间。
...【技术特征摘要】
1.一种天线一体化的宏基站射频系统，其特征在于，包括模数转换及信号处理模块与n条链路；
2.根据权利要求1所述的天线一体化的宏基站射频系统，其特征在于，所述模数转换及信号处理模块、n条链路中的m个小信号放大模块与移相功分器集成在数字电路板上。
3.根据权利要求1所述的天线一体化的宏基站射频系统，其特征在于，所述m个小信号放大模块组成相同，均包括t小信号放大模块和r小信号放大模块，其中，t小信号放大模块分别与模数转换及信号处理模块和移相功分器连接，用于实现发射信号的放大；r小信号放大模块分别与模数转换及信号处理模块和移相功分器连接，用于实现接收信号的放大。
4.根据权利要求1所述的天线一体化的宏基站射频系统，其特征在于，所述m个有源天线模块组成相同，均包括：依次连接的功率放大模块、t滤波器、低噪声放大模块、r滤波器以及振子；其中，发射信号经过功率放大模块、t滤波器进行放大滤波后通过振子发射；振子获取接收信号后，经r滤波器、低噪声放大模块进行滤波放大后...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈茄，魏旻，崔岿，
申请(专利权)人：四川恒湾科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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