專利名稱：通信中繼裝置及其駐波比檢測裝置的制作方法
技術領域：
通信中繼裝置及其駐波比檢測裝置
技術領域：
本實用新型涉及移動通信系統中應用了數字預失真技術功放系統的諸如基站、射頻拉遠單元之類的通信中繼裝置，具體涉及其中的一種駐波比檢測裝置。
背景技術：
無線通信領域，采用了數字預失真技術的功率放大系統的基站、數字拉遠單元等通信中繼裝置均需與天線相連接。中繼裝置的天線端口由于阻抗失配會產生很大的反射信號，導致嚴重影響通信系統的正常工作和各種射頻指標。通過檢測駐波比可以及時發現并解決問題，當檢測到駐波比出現異常時，得以告警或者關閉通信中繼裝置中的功率放大系統。天線端口阻抗失配的原因包括天線端口阻抗不匹配和各種器件電氣性能不一致、 環境溫度等主要情況，尤其是在具有較大帶寬的通信系統中，這種失配沒有一定的規律。過去常用的兩種解決方案是通過降低功率檢波管的誤差或設計寬帶駐波檢測電路，這兩種方式均會增加設計難度和設計成本，更關鍵的，是否有效果也存在不確定性。目前較常用的很多方案具有共通之處，就是增加反射功率檢測電路，但是這類方案加大了 PCB面積，增加了系統的復雜度。上海華為技術有限公司提出的CN101557601號專利申請中揭示一種駐波檢測方法、駐波檢測裝置和基站，其借助閉環的功率放大控制電路獲取前向功率和反向功率進行駐波比值檢測。這種方案要求相關芯片必須完成極高復雜度的計算，對芯片的性能、成本提出更高的要求，相應的，技術實現時也較為復雜。因此，避免采用專用的檢測電路、簡化技術實現難度、降低實現成本，成為當前駐波比檢測技術領域的關鍵考慮。
實用新型內容本實用新型的主要目的在于克服上述不足，提供一種駐波比檢測裝置，以簡便的方式實現通信中繼裝置對其天線端口駐波比具體數值的檢測。本實用新型的另一目的在于提供一種通信中繼裝置，以應用所述駐波比檢測裝置。為實現本實用新型的目的，本實用新型采用如下技術方案本實用新型的駐波比值檢測裝置，用于檢測通信系統的天線端口的駐波比值，其包括耦合器，耦合一路由閉環功控單元放大后的輸出給該天線端口的發射功率信號；時隙開關，根據該通信系統的上、下行時隙對應選通該天線端口的反射功率信號、所述耦合的發射功率信號；功分器，將時隙開關所選通的各功率信號均分到功率檢波管和所述閉環功控單元的反饋變頻鏈路中；所述功率檢波管，將經過其中的各功率信號轉換為相應的電壓信號；模數轉換器，將所述各電壓信號從模擬格式轉換為數字格式；計算單元，利用均為數字格式的反射電壓信號和發射電壓信號計算天線端口的回波損耗，從而確定駐波比。
3[0010]進一步，所述耦合器與時隙開關之間串接有衰減器，用于對所述耦合的發射功率信號進行增益調節。所述功率檢波管為RMS功率檢測器。所述閉環功控單元輸出的發射功率信號經環行器向該天線端口下行。所述天線端口接有濾波器，以對環行器下行的發射功率信號和對天線端口傳輸給所述時隙開關的反射功率信號進行濾波。具體的，所述時隙開關為射頻開關。本實用新型的通信中繼裝置，其包括前述的駐波比檢測裝置。該通信中繼裝置還包括平衡式低噪放單元，用于對一路上行信號的兩路分支進行隔離和低噪聲放大后給到上行鏈路。所述平衡式低噪放單元包括衰減器，用于對所述天線端口的上行信號進行增益調節；第一電橋，將經所述環行器上行的信號分路成兩個輸出鏈路，其隔離口由此形成所述反射功率信號；所述的每個輸出鏈路中設置的限幅器，用于防止所述上行信號超過預設功率幅值；所述的每個輸出鏈路中設置的射頻開關，用于在發射時隙時提高上行信號中反射功率信號和摻雜的發射功率信號的隔離度；所述的每個輸出鏈路中設置的低噪聲放大器， 用于放大所述隔離后的上行信號；所述的第二電橋，用于將所述第一電路的兩個輸出鏈路放大后的上行信號進行合路后上行。與現有技術相比，本實用新型具有如下優點1、通過從閉環功控單元的放大信號輸出端處耦合一路信號作為發射功率信號、采用平衡式低噪放的隔離口接收該發射功率信號在天線端口由于阻抗失配導致的反射功率信號，依據該發射功率信號和反射功率信號進行功率檢測，最終通過計算得出該天線端口的駐波比，避免使用專用的檢測電路。2、結合閉環功控單元的反饋變頻鏈路具有根據系統時隙智能化地只處理下行發射信號的特點，實現對時分通信系統的不同時隙的合理利用，在不同時隙對發射功率信號和反射功率信號進行有條不紊的處理，可見，本實用新型的電氣結構、信號處理流程均較為簡單。3、僅僅利用了反射功率信號、發射功率信號轉換而得的數字反射電壓信號、數字發射電壓信號進行功率差值計算，得出回波損耗，并以回波損耗在一預設的數據表中檢索出相應的駐波比值，這樣的實現方法使得其計算復雜度大大降低，對芯片的特性要求較低， 其系統實現成本也就自然較低。4、本實用新型具有普通適應性，本實用新型的駐波比檢測裝置及其相應方法適用于各種采用閉環功控單元(采用DPD數字預失真技術的功放系統)對下行信號進行放大的時分雙工制式寬帶通信中繼裝置中，設備的形式包括但不限定基站、射頻拉遠單元、塔頂放大器、直放站等。5、本實用新型明顯區別于現有技術且較為突出的另一特點在于由于前述所稱本實用新型具有計算復雜度低的優點，尤其適用于處理寬帶系統，實測中，在工作頻帶為 2500MHz-2650MHz范圍內的WiMAX信號制式具有較高的駐波比檢測精度和極短的檢測時間。
圖1是本實用新型的通信中繼裝置的局部電路的原理框圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的說明請參閱CN101110571、CN101499777等專利公告，其均揭示公知的采用數字預失真技術(DPD)實現的功率放大器的結構和原理，總結DPD功率放大器的電氣結構特點可知， 功率放大器對下行信號進行放大處理，放大后的信號被一耦合器耦合后饋入反饋變頻鏈路中，該反饋變頻鏈路中設置了控制電路以便利用該耦合到的信號進行預失真處理并重新饋入下行鏈路中以傳輸給功率放大器，最終達到對消的目的。由此，功率放大器的各級推動管、耦合功率放大器輸出信號的耦合器、用于進行預失真處理的反饋變頻鏈路共同構成閉環的功率控制單元，簡稱閉環功控單元。該閉環功控單元中反饋變頻鏈路的所耦合到的下行鏈路的發射信號被本實用新型加以運用。如下的說明請參閱圖1。圖1揭示了本實用新型的通信中繼裝置的局部電路原理框圖，具體是揭示其靠近天饋系統部分。眾所周知的，每個諸如基站、射頻拉遠單元、直放站、塔頂放大器等通信中繼裝置均具有對通信系統信號進行上、下行鏈路分離的電氣結構。 本實用新型針對下行鏈路的發射功率信號和天線端口的反射功率信號進行駐波比檢測，而揭示駐波比檢測裝置及其相應的檢測方法，該裝置和方法主要是利用于其下行鏈路中的閉環功控單元和天線端口反射功率信號加以實現。因為下行鏈路中設置的駐波比檢測裝置和環行器所引起的電氣性能改變，相應地也需要在上行鏈路中做適應性的配置。圖1中，通信中繼裝置與天線確立了連接關系，天線1與通信中繼裝置的天線端口之間接入了濾波器2，以便對上行信號和下行信號進行濾波處理。減少不必要的帶外雜散， 通信中繼裝置的天線端口通過環行器5與濾波器2實現信號連接并實現上、下行鏈路的信號分離和合路。天線1的各端口與通信中繼裝置的各天線端口之間的連接關系是確定的， 天線端口阻抗失配或其它原因所導致的問題需要借助對各天線端口的駐波比的檢測加以解決。因此，通信中繼裝置的下行鏈路中，引入了兩路信號進行解決。所述兩路信號中的第一路信號為功率放大器41輸出的放大后下行信號，即用于傳輸給天線向空間進行發射的發射功率信號，其在下行鏈路的閉環功控單元的功率放大器 41輸出端生成并且經所述環行器5繞行后繼續下行輸出。該發射功率信號由閉環功控單元中固有的耦合器61耦合而得。耦合而得的信號被通信中繼裝置所設置的一個固定或可調的衰減器62進行信號增益控制，例如本實施例中對耦合而得的發射功率信號進行20dB的信號衰減調節。所述兩路信號中的第二路信號為天線端口反射回來的上行信號，其經濾波器2濾波處理后直接以反射功率信號的形式被引用，該反射功率信號進入通信中繼裝置后未經特殊處理即進入時隙開關63。通信中繼裝置設置有用于對所述發射功率信號和反射功率信號進行擇一選通的時隙開關63。顧名思義，通信中繼裝置所適應的通信系統為時分雙工制式(TDD)的通信系統。所述時隙開關63選用射頻開關，對于同一天線端口，適應只有一路發射功率信號和反射功率信號的情況，優選二選一射頻開關加以實現。而對于多個天線端口而言，則適應性地使用多選一射頻開關，也可以采用多個二選一射頻開關組合，實現多通道間的高隔離度。時隙開關63基于時分原理，在通信系統的上行時隙選通所述反射功率信號，在通信系統的下行時隙選通所述發射功率信號，如果有多個天線端口的駐波檢測，即相應的增加二選一射頻開關，每一個開關對應一個天線端口的發射、反射功率信號的檢測。被所述時隙開關63選通的所述反射功率信號和發射功率信號被傳輸到通信中繼裝置所設置的功分器64中，該功分器64的兩個分配端口分別將其所接收的信號——發射功率信號或反射功率信號——分配到兩個支路，其中支路之一即饋入所述閉環功控單元的 (DPD)的反饋變頻鏈路；支路之二即系傳輸到通信中繼裝置所設置的功率檢波管66中。由于閉環功控單元的反饋變頻鏈路65中的控制電路具有對時隙及其相應信號進行識別的功能，因此，盡管所述功分器64饋入的信號不僅包含所述發射功率信號，還包括了反射功率信號，但其中的反射功率信號會被反饋變頻鏈路65的控制電路所忽略，或者， 反饋變頻鏈路在上行時隙時并不工作。因此，反射功率信號饋入反饋變頻鏈路65并不影響閉環功控單元的既有的DPD (數字預失真)功能。另一路被饋入到功率檢波管66的信號，也包括以不同時序進入的反射功率信號和發射功率信號，這兩種信號均被功率檢波管66進行檢波處理，并分別轉換成相應的反射電壓信號和發射電壓信號。功率檢波管66優選RMS功率檢波管66 (RMS，Root mean square, 均方根，亦稱作有效值)，其成本較低、功能完備且性能可靠，且具有較大動態范圍。由功率檢波管66轉換而成的模擬格式的反射電壓信號和發射電壓信號，進一步被通信中繼裝置中設置的模數轉換器(ADC)67對應地轉換為數字格式的反射電壓信號和發射電壓信號，以便進一步進行計算。為了實現上述計算功能，通信中繼裝置中設置一計算單元68，其采用諸如DSP、 FPGA之類的專用數字芯片實現。該計算單元68主要是利用所述數字格式的反射電壓信號和發射電壓信號進行運算以求取與相應的反射功率信號和發射功率信號相應的天線端口的所述駐波比。眾所周知的，確定了下行發射信號和上行反射信號的功率，即可確定相應天線端口的回波損耗，而回波損耗與天線端口的駐波比值之間存在對應關系。因此，本實施例中， 計算單元68所運用的計算方法，依賴于一個電子的數據表，該數據表在通信中繼裝置出廠時已預先確定，通過查找表可減小計算量，其表征了各天線端口的已知駐波比值(VSWR)與回波損耗(RL)之間的關系。如下表1所示
VSWRRL(dB)1. 317. 71. 415. 51. 514. 01. 612. 71. 711. 71. 810. 9
權利要求1.一種駐波比檢測裝置，用于檢測通信系統的天線端口的駐波比，其特征在于，其包括耦合器，耦合一路由閉環功控單元放大后的輸出給該天線端口的發射功率信號； 時隙開關，根據該通信系統的上、下行時隙對應選通該天線端口相對應的上行鏈路的反射功率信號、所述耦合的發射功率信號；功分器，將時隙開關所選通的各功率信號均分到功率檢波管和所述閉環功控單元的反饋變頻鏈路中；所述功率檢波管，將經過其中的各功率信號轉換為相應的電壓信號； 模數轉換器，將所述各電壓信號從模擬格式轉換為數字格式； 計算單元，利用均為數字格式的反射電壓信號和發射電壓信號計算天線端口的回波損耗，從而確定駐波比。
2.根據權利要求1所述的駐波比檢測裝置，其特征在于，所述耦合器與時隙開關之間串接有衰減器，用于對所述耦合的發射功率信號進行增益調節。
3.根據權利要求1所述的駐波比檢測裝置，其特征在于，所述功率檢波管為RMS功率檢測器。
4.根據權利要求1至3中任意一項所述的駐波比檢測裝置，其特征在于，所述閉環功控單元放大后輸出的發射功率信號經環行器向該天線端口下行。
5.根據權利要求4所述的駐波比檢測裝置，其特征在于，所述天線端口接有濾波器，以對環行器下行的發射功率信號和對天線端口傳輸給所述時隙開關的反射功率信號進行濾波。
6.根據權利要求1至3中任意一項所述的駐波比檢測裝置，其特征在于，所述時隙開關為射頻開關。
7.一種通信中繼裝置，其特征在于，其包括如權利要求4或5所述的駐波比檢測裝置。
8.根據權利要求7所述的通信中繼裝置，其特征在于，該通信中繼裝置還包括平衡式低噪放單元，用于對一路上行信號的兩路分支進行隔離和低噪聲放大后給到上行鏈路。
9.根據權利要求8所述的通信中繼裝置，其特征在于，所述平衡式低噪放單元包括 衰減器，用于對上行鏈路的反射功率信號進行增益調節；第一電橋，將經所述環行器上行的信號分路成兩個輸出鏈路，其隔離口由此形成所述反射功率信號；所述的每個輸出鏈路中設置的限幅器，用于防止所述上行信號超過預設功率幅值； 所述的每個輸出鏈路中設置的射頻開關，用于在發射時隙時提高上行信號中反射功率信號和摻雜的發射功率信號的隔離度；所述的每個輸出鏈路中設置的低噪聲放大器，用于放大所述隔離后的上行信號； 所述的第二電橋，用于將所述第一電路的兩個輸出鏈路放大后的上行信號進行合路后上行。
專利摘要本實用新型公開一種通信中繼裝置及其所采用的駐波比檢測裝置，其包括耦合器，耦合一路由閉環功控單元放大后的發射功率信號；時隙開關，根據通信系統的上、下行時隙對應選通天線端口上行鏈路的反射功率信號、所述耦合的發射功率信號；功分器，將時隙開關所選通的各功率信號均分到功率檢波管和所述閉環功控單元的反饋變頻鏈路中；所述功率檢波管，將各功率信號轉換為相應的電壓信號；模數轉換器，將所述各電壓信號從模擬格式轉換為數字格式；計算單元，利用均為數字格式的反射電壓信號和發射電壓信號計算天線端口的回波損耗，從而確定駐波比值。本實用新型以簡易的電路和低廉的成本，實現了駐波比的檢測，尤其適用于寬帶通信系統中。
文檔編號H04B17/00GK202197283SQ20112027957
公開日2012年4月18日 申請日期2011年8月3日 優先權日2011年8月3日
發明者劉暢遠, 張凱, 賴權 申請人:京信通信系統(中國)有限公司