一种有源一体化天线系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种有源一体化天线系统，包括天线基座，天线基座装有天线阵列、馈电网络及电源与监控单元，所述天线基座还装有射频放大单元，射频放大单元与馈电网络和电源与监控单元连接，使得射频放大单元集成于天线系统中，以在天线系统实现对射频信号的接收与发射的同时，能够实现信号的有源放大与控制。本实用新型专利技术由于将放大电路集成于天线内部，输出功率直接连接天线阵列发射，中间没有任何能量损失，大大降低了由于馈线损耗带来的功率损耗以及噪声系数的增加，此外，本实用新型专利技术的结构设计使得无论在成本还是可靠性上都具有更大的优势。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及移动通信基站天线领域，尤其是涉及一种有源一体化天线系统。
技术介绍
随着科学技术的发展和经济社会的进步，移动通信在人们的日常生活中已经发挥 着越来越重要的作用。截止至2009年底，我国移动通信用户数量已经突破7亿，而且这个 数量还在不断的高速增加。尤其从2009年3G牌照发放以来，运营商后开始了新一轮基站 的大规模建设。基站天线是移动通信最基本、必不可少的组成部分，以往的建设中，基站发射的下 行信号通过馈线连接到基站天线进行发射；同理，基站天线接收的手机发射上行信号通过 馈线连接到基站。而基站到基站天线之间的馈线少则十几米，多则上百米，馈线越长损耗也 就越大；例如GSM900系统，100米馈线损耗至少都有4dB，相当于损失了 60%的功率。对于 其他制式，尤其是3G系统，频率更高，馈线损耗也越大。对基站发射的下行信号而言，馈线 损耗意味着大功率的损失，而大功率的实现将付出成本以及技术的高昂代价；对基站天线 接收的手机发射上行信号而言，馈线损耗意味着噪声系数的增加，而噪声系数的增加将使 基站接收灵敏度降低，减少基站的覆盖范围。目前对于馈线损耗较大的系统只能在基站天 线下面增加塔顶放大器来弥补，但塔顶放大器的增加一是造成系统安装的复杂，二是大功 率的塔顶放大器放置于室外其系统的稳定性将大大降低。即使基站与基站天线之间馈线损耗可以通过增加塔顶放大器的方法解决，但无源 基站天线内部馈电网络的固有损耗是无法消除的，这个固有损耗至少都在IdB以上，相当 于至少20%的能量损失，对于大信号来说也意味着更多能量的损失。目前，节能减排是全人类共同的话题，中国政府也向国际社会承诺，到2020年，中 国单位GDP碳排放量较2005年减少40% ^45%,移动通信领域作为一个能源消耗非常大的 领域节能减排也是势在必行。
技术实现思路
针对上述问题，本技术的目的在于提供一种低功耗、可靠性高的有源一体化 天线系统。本技术为解决其技术问题所采用的技术方案是一种有源一体化天线系统，包括天线基座，天线基座装有天线阵列、馈电网络及电 源与监控单元，其特征在于所述天线基座还装有射频放大单元，射频放大单元与馈电网络 和电源与监控单元连接，使得射频放大单元集成于天线系统中，以在天线系统实现对射频 信号的接收与发射的同时，能够实现信号的有源放大与控制。作为上述方案的进一步改进，所述天线基座由天线反射板和散热板组成，所述天 线反射板和散热板与天线罩组合形成一空腔，上述天线阵列、射频放大单元、馈电网络及电 源与监控单元容置于该空腔内共同构成一体化的天线系统，反射板、天线罩与散热板构成3一既防水又散热的天线系统外壳。进一步，所述射频放大单元包括一个上下行完整放大电路和一个单上行分集放大 电路。进一步，所述上下行完整放大电路包括两个双工器、上行信号放大电路、下行信号 放大电路、上行射频控制电路、下行射频控制电路和射频监控电路，所述两个双工器与上行 信号放大电路、下行信号放大电路、上行射频控制电路、下行射频控制电路两两相连形成合 路，所述射频监控电路分别与上行射频控制电路和下行射频控制电路相连，所述一个双工 器还与天线阵列相连，另一个双工器与馈电网络相连接。进一步，所述单上行分集放大电路包括两个滤波器、上行信号放大电路和上行射 频控制电路，所述两个滤波器与上行信号放大电路和上行射频控制电路相连，构成串联电 路，其中，一个滤波器还与天线阵列相连，另一个滤波器与馈电网络相连。进一步，所述天线阵列由多个天线振子组成，所述天线振子与射频放大单元直接 相连或两两合路后与射频放大单元直接相连。此外，所述天线振子为可根据不同系统需要使用不同频段的双极化振子。本技术的有益效果是本技术作为一种有源一体化天线系统，一方面，由于本技术直接将放大 电路集成于天线内部，输出功率直接连接天线阵列发射，中间没有任何能量损失，大大降低 了由于馈线损耗带来的功率损耗以及噪声系数的增加；另一方面，传统的无源天线利用馈 电网络将输入的大功率信号分路成小功率后经过天线阵列发射，而有源一体化系统中信号 先经过馈电网络分路成多路然后经过放大电路放大后直接进入天线阵列发射，在保证原有 输出功率相等的情况下，大功率被分成了若干小功率之和，而小功率的实现，无论是在成本 还是可靠性上都具有更大的优势；其次，由于采取一体化设计的思想，使得基站系统更加简 化，方便了系统的组网与安装；此外，本技术的有源一体化天线系统解决了原有系统基 站与基站天线之间的馈线损耗以及无源天线内馈电网络带来的功率浪费问题，使得整个基 站系统的效率大大提高，为整个系统节约了大量的电能。以下结合附图和具体实施例对本技术做进一步说明附图说明图1是本技术整体结构方框图；图2是本技术射频放大单元内部关系方框图；图3是本技术主通路系统原理图；图4是本技术分集通路系统原理图；图5是本技术天线阵列和天线反射板示意图；图6是本技术天线散热板、射频放大单元、电源与监控单元结构示意图；图7是本技术外观结构示意图。具体实施方式参照图1 图4，一种有源一体化天线系统，包括天线基座，天线基座装有天线阵 列1、馈电网络3及电源与监控单元4，其特征在于所述天线基座还装有射频放大单元2，射频放大单元2与馈电网络3和电源与监控单元4连接，使得射频放大单元2集成于天线 系统中，以在天线系统实现对射频信号的接收与发射的同时，能够实现信号的有源放大与 控制。所述天线基座由天线反射板5和散热板7组成，所述天线反射板5和散热板7与 天线罩6组合形成一空腔，上述天线阵列1、射频放大单元2、馈电网络3及电源与监控单元 4容置于该空腔内共同构成一体化的天线系统，反射板5、天线罩6与散热板7构成一既防 水又散热的天线系统外壳。作为本技术优选的实施方式，所述射频放大单元2包括一个上下行完整放大 电路21和一个单上行分集放大电路22，所述上下行完整放大电路21包括两个双工器211、 上行信号放大电路212、下行信号放大电路213、上行射频控制电路214、下行射频控制电路 215和射频监控电路216，所述两个双工器211与上行信号放大电路212、下行信号放大电路 213、上行射频控制电路214、下行射频控制电路215两两相连形成合路，所述射频监控电路 216分别与上行射频控制电路214和下行射频控制电路215相连，所述一个双工器211还与 天线阵列1相连，另一个双工器211与馈电网络3相连接；所述单上行分集放大电路22包 括两个滤波器221、上行信号放大电路212和上行射频控制电路214，所述两个滤波器221 与上行信号放大电路212和上行射频控制电路214相连，构成串联电路，其中，一个滤波器 221还与天线阵列1相连，另一个滤波器221与馈电网络3相连。如图1 图4所示，射频放大单元2的主通路和分集通路分别对应双极化振子的 两个不同方向。上下行完整放大电路21为两路单独放大的射频通路，分别放大上下行信 号，其中下行主要采用大功率放大得到较大的发射功率，而上行主要是采用低噪声放大降 低上行接收的噪声系数，提高基站接收灵敏度。上下行完整放大电路21的两个端口都通过 集成双工器211进行上下行信号的合路，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有源一体化天线系统，包括天线基座，天线基座装有天线阵列（１）、馈电网络（３）及电源与监控单元（４），其特征在于：所述天线基座还装有射频放大单元（２），射频放大单元（２）与馈电网络（３）和电源与监控单元（４）连接，使得射频放大单元（２）集成于天线系统中，以在天线系统实现对射频信号的接收与发射的同时，能够实现信号的有源放大与控制。

【技术特征摘要】
1.一种有源一体化天线系统，包括天线基座，天线基座装有天线阵列(1)、馈电网络 (3)及电源与监控单元(4)，其特征在于所述天线基座还装有射频放大单元(2)，射频放大 单元(2)与馈电网络(3)和电源与监控单元⑷连接，使得射频放大单元(2)集成于天线 系统中，以在天线系统实现对射频信号的接收与发射的同时，能够实现信号的有源放大与 控制。2.根据权利要求1所述的一种有源一体化天线系统，其特征在于所述天线基座由天 线反射板(5)和散热板(7)组成，所述天线反射板(5)和散热板(7)与天线罩(6)组合形 成一空腔，上述天线阵列(1)、射频放大单元(2)、馈电网络(3)及电源与监控单元(4)容置 于该空腔内共同构成一体化的天线系统，反射板(5)、天线罩(6)与散热板(7)构成一既防 水又散热的天线系统外壳。3.根据权利要求1或2所述的一种有源一体化天线系统，其特征在于所述射频放大 单元(2)包括一个上下行完整放大电路(21)和一个单上行分集放大电路(22)。4.根据权利要求3所述的一种有源一体化天线系统，其特征在于所述上下行完整放 大电路(21)包括两个双工器(211)、上行信号放大电路(212)、下行信号放大电路(213)、上 行射频控制电路(214)、下行射频控制电路(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴中林，
申请(专利权)人：广东通宇通讯设备有限公司，
类型：实用新型
国别省市：44[中国|广东]