专利名称：用于多个基站共享天馈的设备及基站系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属于无线通讯技术领域，具体涉及移动通信基站共享天线和射频馈线的技术。
背景技术：
现代移动通信系统如GSM、CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA等通信系统仍然采用多载波方式来提高系统容量。而通信基站的设计容量总是有限，需要两机柜并联扩大容量或者不同厂家的基站要安装在一起共站工作；在天线、馈线频段足够宽的情况下不同频率的设备在一起共站工作。这就对共享天馈提出了需求。因为安装天馈系统的工程量大，工程费用高；安装面的位置比如铁塔有时不可能安装过多的天线，这也对共享天馈系统提出了需求。而且一般在每扇区(或全向站)安装两根天线，作为反向通路上的接收分集来抵抗多径衰落以及做多载波的发射。
关于多载波共享天馈的专利有美国专利US6522307 B2，它所描述的是同一种基站间的互连。主要是内部互连。
一种同本实用新型有关的专利或技术是塔顶放大器(TMA)，塔顶放大器是较成熟的技术，应用较多，但塔顶放大器本身不是用于天馈设备的共享用途。美国专利号US2005/0136876 A1描述的是制造此类设备的工艺技术。
现有技术中可以采用无源功分器设备实现天馈共享功能，但缺点是前反向插损都较大。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是，提出一种低插损的用于多个基站共享天馈的设备，并在此基础上提出一种多个基站共享天馈的基站系统。
本实用新型中的用于多个基站共享天馈的设备，包括N个发射滤波器，N+1个接收滤波器，一个低噪声放大器和一个一分为N的功分器，一个用于连接天线的射频接头和N个分别用于连接N个基站的射频接头；天线接收的含有N个频带的信号通过所述连接天线的射频接头进入其中一个接收滤波器，再通过所述低噪声放大器放大后，在所述一分为N的功分器分成N路信号，然后分别通过N个接收滤波器后经N个用于连接基站的射频接头进入N个基站；N个基站的N个不同频带的信号分别经N个用于连接基站的射频接头，再分别通过所述N个发射滤波器后合成一路信号，经连接天线的射频接头进入天线发射。
所述低噪声放大器可以是具有旁路功能的低噪声放大器。所述旁路功能可以是由射频开关实现的。
本实用新型中的共享天馈的基站系统，包括两套天馈和N个基站，其中每个基站中包括两个双工器，其特征在于，还包括两个用于多个基站共享两套天馈的设备，各个基站中用于处理一个较低频率的频带的双工器与一个用于多个基站共享两套天馈的设备及一套天馈构成一个发射/接收单元，各个基站中用于处理另一个较高频率的频带的双工器与另一个用于多个基站共享两套天馈的设备及一套天馈构成另一个发射/接收单元。
本实用新型利用通讯设备收发频率不同和多载波工作的特点，采用滤波器技术对信号进行收发频段分离，前向合路，反向放大再收发频段合并。改善了反向接收的噪声性能，却对前向功率具有较少的损耗。可以应用于不同频段的基站共享天馈。可以支持多个基站的共享天馈。
图1是现有的基站设备和天馈示意图；图2是采用无源功分器设备实现共享的天馈的系统的示意图；图3A是普通塔顶放大器的示意图；图3B是一般合路器框图；图3C是本实用新型中的用于多个基站共享天馈的设备的一个实施例的示意图；图4是本实用新型中的共享两套天馈的基站系统的一个实施例示意图；图5是本实用新型中的共享两套天馈的基站系统的另一个实施例示意图；图6是本实用新型中的共享一套天馈的基站系统的一个实施例示意图。
具体实施方式
以下结合附图来对本实用新型做详细说明。
本实用新型以描述一个扇区或全向基站共享两套天馈为主，对于不需要分集接收的基站共享一套天馈是同样适用。只是两套基站分别只有一个TRX/RX接头，无分集接头。
图1是现有的基站设备和天馈示意图。图中110、120是一个扇区的两套天馈，是增加基站后将要共享的部分。111、121是两幅天线，112、122是射频馈线。100是一套基站设备，其中101是接收和发射信号的双向设备，可以设为双工器，标识是Tx/Rx，表示既做发射也做接收；102同101一样是双向的，只是频点不同；两根天线一起完成基站的主分集接收和多载波发射。
图2是现有技术中采用无源功分器设备实现两个基站共享两套天馈的系统示意图。图中，200是另一个基站。它是两套基站共享天馈的一种简单方法，它的特点是频带宽，简单。它要求一分二功分器210、220能通过基站100、200的发射接收频带，且功率容量足够。这个方法的缺点是前反向都会有超过3dB的插入损耗，使得每个基站的发射功率减少一半以上，反向接收的灵敏度降低3dB以上。最终可能影响原基站和新增基站的覆盖和容量。对网络质量可能影响较大。图2中的230是一个一分三的功分器，应用场景是图5的三个基站共享天馈时代替图2的210和220。
图3A是一般塔顶放大器的结构示意图，316、318是射频接头。317、311、314三个滤波器用于发射信号和接收信号的分离、放大处理然后合并。处理通路上317、311的插损一般会小于1dB。但是共享2套天馈的基站因为接收信号需要主分集互连，则必定要对接收信号做分路处理，而射频小信号的分路处理会带来插入损耗，会影响接收信号的灵敏度。如果先对射频小信号做适当的放大，再分路对接收灵敏度的影响就可以忽略。
图3B是一般大功率射频信号合路的框图。321、324和325是射频接头。322、323是带通滤波器。两个滤波器互相之间的抑制度应足够高，才能保证合路后形成的插损足够小，比如要求小于1dB，则进行合路的两个挨得近的频带边沿必须隔开一定的距离。
图3C是按需要改造后的设备，即本实用新型中的用于多个基站共享两套天馈的设备的一个实施例，此例是用于两个基站共享两套天馈的设备。其中，306、309、309A是射频接头，301、304、305是接收滤波器，307、308是发射滤波器，发射滤波器和接收滤波器可以采用具有高Q值低插损的同轴腔体结构实现。302是带旁路功能的低噪声放大器，303是功分器。本实用新型的低噪声放大器的旁路功能是借鉴塔顶放大器的设计。一般设计塔顶放大器都采用LNA通路旁路功能，也就是在无电源或低噪声放大器(LNA)故障等情况出现时让图3A中312框左边虚线部分代替LNA通路来减小射频接收通路的插损。虚线的功能可以用射频开关实现。本实用新型的设备同样可以有此项功能。在LNA不正常工作时，反向插损会较大，但前向插损仍然较小。
在图3C中，大功率的发射信号通过309到308滤波器到306去天线；天线接收的信号经过306到接收滤波器301、LNA302、功分器303的右边一路、304接收滤波器、309接头。这样形成了收发的双向通路，且前反向信号可以分开处理。接头309A、接头306和滤波器307、305以及滤波器301、LNA302、功分器303的左边一路实现另一个频带的双向通路。307、308对两个相隔一定频率间隔的大信号进行合路。滤波器307、308、301具有低插损。
图4是本实用新型中的共享两套天馈的基站系统的一个实施例示意图，即应用图3C的设备使两个基站共享两套天馈的基站系统的示意图。图中，基站400是根据实际需要增加的一套不同厂家(也可以同一家)的基站。410和420是两个图3C所示的设备。假设原有的基站100是两幅天线做发射、接收。增加的基站也是两幅天线做发射、接收。这样便是4个频段的信号需要通过两根天线发射。假设四个频带是1、2、3、4连续分布，合路器合路的原则是1、3合路，2、4合路较好。对于800MHz CDMA2000基站，频段1同频段3或频段2同频段4之间的间隔是2.46MHz，每个频带的宽度是1.23MHz，这个间隔足以保证合路损耗小于1dB。当然此频带可以推广到更宽，但要保证间隔。也可以推广到CDMA2000标准的其他频带以及WCDMA等的应用。
举例来说，设基站100中101是1号频带，102是2号频带；基站400中401是3号频带，402是4号频带。则101到418，401到417，正好是1、3合路；102到428，402到427，正好是2、4合路。可以实现对前向信号影响小，也完成反向主分集接收而不影响两套基站的接收灵敏度。
对于图4中设备410、420里面的滤波器是有特定要求的，发射滤波器417、418、427、428要能使基站100、400的相应发射频带通过，且插入损耗小于1dB，对接收频带的抑制要足够高，防止LNA振荡；接收滤波器411、421能够通过基站100、400的整个接收频带，且插损要小于1dB；而接收滤波器414、415、424、425需通过基站100、400的相应接收频带，插损可以适当放松甚至可以采用微带滤波器来实现进一步减小体积，这6个接收滤波器对发射频带的抑制要足够高，保证LNA不受大功率发射信号的影响。且411、421比414、、415、424、425对发射频段的抑制度更高，因为LNA增益的原因。功分器413、423能让100、400的接收频带通过。430、440是连接跳线。
天馈110、120被基站100、400共享，要求天馈的频带特性必须满足2套基站的频带要求。
因为基站设备里的双工器和滤波器已经对满足系统规范做了保证，设备410、420不需要对系统杂散等指标作贡献，只是完成收发分离和必要的带外抑制，保证功能正常，所以插入损耗可以做得比较小。因此实现了基站共享天馈的低插损。
对于图4的系统，如果基站100、400不需要分集接收且只有一路101、401是用作发射，102、402接头不用的情况，此时共享一套天馈110。则只保留110、410、430、440、基站的接头101和401，可以实现两个基站共享一套天馈。当然对于两基站频率满足合理的合路间隔也需注意。
在3个基站共享天馈时，若把图2的二功分器210、220改换成三功分器230，用现有技术来实施天馈共享将会有近5dB的前反向插损，对基站性能会有更大的影响。
用本实用新型中的设备实施3个基站的天馈共享方案见图5。插损将极其明显小于无源功分器的方案。载波合路仍然坚持按照保持一定频率间隔的原则。比如图中的1、3、5合路，2、4、6合路。设1、2、3、4、5、6是连续分布的频带。
对于更多的基站需要共享天馈的情况，只需对本文提出的设备中的发射接收通路成对增加滤波器，正如从图4到图5的增加一样，实现端口数同基站端口数的匹配。即本设备不仅仅可以支持2个、3个基站的共享天馈也可以支持4个或更多的基站共享天馈。
图6是共享一套天馈的情况，可以看成是本实用新型应用的一个特例。条件是每个基站只使用了一根天馈。合路的条件同图5中的1、3、5合路或者是2、4、6合路。
通过对比图4、5和图2的插损，本文提出的设备能显著减少射频通路的插入损耗，有利于维持原基站的覆盖等性能，且不影响新增基站的性能。
权利要求1.一种用于多个基站共享天馈的设备，其特征在于，包括N个发射滤波器，N+1个接收滤波器，一个低噪声放大器和一个一分为N的功分器，一个用于连接天线的射频接头和N个分别用于连接N个基站的射频接头；天线接收的含有N个频带的信号通过所述连接天线的射频接头进入其中一个接收滤波器，再通过所述低噪声放大器放大后，在所述一分为N的功分器分成N路信号，然后分别通过N个接收滤波器后经N个用于连接基站的射频接头进入N个基站；N个基站的N个不同频带的信号分别经N个用于连接基站的射频接头，再分别通过所述N个发射滤波器后合成为一路信号，经连接天线的射频接头进入天线发射。
2.权利要求1所述的用于多个基站共享天馈的设备，其特征在于，所述低噪声放大器是具有旁路功能的低噪声放大器。
3.权利要求2所述的用于多个基站共享天馈的设备，其特征在于，所述低噪声放大器的旁路功能是由射频开关实现的。
4.权利要求1所述的用于多个基站共享天馈的设备，其特征在于，所述发射滤波器和接收滤波器采用具有高Q值低插损的同轴腔体结构。
5.权利要求1至4任一权利要求所述的用于多个基站共享天馈的设备，其特征在于，N为2、3或4。
6.一种共享天馈的基站系统，包括两套天馈和N个基站，其中每个基站中包括两个双工器，其特征在于，还包括两个用于多个基站共享天馈的设备，各个基站中用于处理一个较低频率的频带的双工器与一个用于多个基站共享两套天馈的设备及一套天馈构成一个发射/接收单元，各个基站中用于处理另一个较高频率的频带的双工器与另一个用于多个基站共享两套天馈的设备及一套天馈构成另一个发射/接收单元。
专利摘要一种用于多个基站共享天馈的设备，包括N个发射滤波器，N+1个接收滤波器，一个低噪声放大器和一个一分为N的功分器，一个连接天线的射频接头和N个连接基站的射频接头；天线接收信号通过射频接头进入接收滤波器，再通过低噪声放大器放大后，在功分器分成N路信号，然后分别通过接收滤波器后经射频接头进入N个基站；N个基站的不同频带的信号分别经射频接头，再通过发射滤波器后合成一路信号，经连接天线的射频接头进入天线发射。本实用新型还提出一种包括上述设备的多个基站共享天馈的基站系统。本实用新型对信号进行收发频段分离，前向合路，反向放大再收发频段合并。改善了反向接收的噪声性能，却对前向功率具有较少的损耗。
文档编号H01P1/213GK2852539SQ20052006672
公开日2006年12月27日 申请日期2005年10月31日 优先权日2005年10月31日
发明者潘甲山, 崔立成, 肖荣建, 杜江, 黄启明, 李艳茹 申请人:中兴通讯股份有限公司