一种功放模块及射频拉远单元的制作方法

本实用新型涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种功放模块及射频拉远单元。

背景技术：

在无线通信过程中，通过功率自动调整可以有效控制通信的质量，节省电力资源，在满足通信情况下达到节能环保的目的。

现有技术中，要么通过调整通信设备的发射功率，要么根据输出功率反向调整功放模块的输入功率，要么根据基站的功率大小来调整功放模块的输入功率，这些调整方法均未结合业务量的实际情况来进行功率调整，相对来说，调整效率低，准确度低。

可见，现有功率调整方法存在调整效果不佳的技术问题。

技术实现要素：

本实用新型实施例提供了一种功放模块及射频拉远单元，用于解决现有功率调整方法存在调整效果不佳的技术问题。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种功放模块，包括：

衰减电路、第一功率放大管、耦合器、微控制单元和控制电路；其中，

所述衰减电路的输入端连接所述功放模块的输入端；

所述衰减电路的输出端连接所述耦合器的输入端；

所述第一功率放大管分别与所述衰减电路和所述耦合器电连接，所述第一功率放大管用于对来自所述衰减电路的射频信号进行放大，并将放大后的射频信号发送至所述耦合器；所述耦合器的输出端连接所述控制电路，所述耦合器用于从接收的射频信号中耦合出部分信号至所述控制电路；

所述微控制单元与所述控制电路电连接，所述微控制单元用于根据所述功放模块的当前时间段对应的历史业务量，确定所述功放模块在所述当前时间段对应的门限电压；

所述衰减电路与所述控制电路电连接，所述衰减电路用于根据来自所述控制电路输出的控制电压，调整所述功放模块的最大功率，其中，所述控制电压具体为所述控制电路根据所述门限电压以及所述部分信号所对应的检测电压所确定出来的。

可选地，所述功放模块还包括与所述微控制单元电连接的通信业务统计模块，所述通信业务统计模块用于存储包括时间段、业务量和控制电压的对应关系表。

可选地，在所述当前时间段结束之后，所述通信业务统计模块用于读取当前时刻对应的业务量以及控制电压，并更新所述对应关系表。

可选地，所述功放模块还包括比较电路，所述比较电路与所述微控制单元电连接，所述比较电路用于将参考电压与所述控制电压进行比较，并输出状态判断电压至所述微控制单元，其中，所述参考电压用于表征所述功放模块处于最大饱和功率时所对应的电压。

可选地，若所述控制电压小于所述参考电压，则所述状态判断电压为高电平，所述微控制单元用于确定所述功放模块处于功率起控状态，并控制所述衰减电路将所述功放模块的最大功率增加第一预设数值。

可选地，若所述控制电压大于所述参考电压，则所述状态判断电压为低电平，所述微控制单元用于确定所述功放模块未处于所述功率起控状态，并控制所述衰减电路将所述功放模块的最大功率减少第二预设数值，其中，所述第二预设数值小于所述第一预设数值。

可选地，在所述衰减电路将所述功放模块的最大功率调整之后，所述比较电路用于将所述参考电压和此时的控制电压进行比较，并输出比较结果至所述微控制单元，所述微控制单元用于根据所述比较结果判断所述功放模块是否处于所述功率起控状态。

可选地，若所述功放模块处于所述功率起控状态，则所述微控制单元确定所述功放模块处于所述功率起控状态的持续时长，若所述持续时长大于预设时长时，则所述微控制单元用于确定所述功放模块处于繁忙状态，生成告警指示。

可选地，若所述功放模块未处于所述功率起控状态，则所述微控制单元用于控制所述衰减电路将所述功放模块的最大功率减少第三预设数值。可选地，所述功放模块还包括与所述耦合器输出端连接的至少一个第二功率放大管，用于对经所述耦合器输出的射频信号进行功率放大。

可选地，所述功放模块还包括与所述至少一个第二功率放大管的输出端连接的隔离器，所述隔离器用于接收经所述至少一个第二功率放大管功率放大后的射频信号，并将该射频信号发送至天线。

第二方面，本实用新型实施例还提供了一种射频拉远单元，包括：基带模块、天线和设置在所述基带模块和所述天线之间的如上面所述的功放模块，其中，所述基带模块用于产生射频信号，所述功放模块用于将来自所述基带模块的射频信号进行功率调整，并将调整后的射频信号发送至所述天线。

本实用新型实施例的有益效果如下：

在本实用新型实施例的技术方案中，通过在功放模块内设置衰减电路、第一功率放大管、耦合器、微控制单元和控制电路，其中，微控制单元根据功放模块的当前时间段对应的历史业务量，确定该功放模块在当前时间段对应的门限电压；耦合器从接收的射频信号中耦合出部分信号至控制电路；然后，控制电路将根据该门限电压以及该部分信号对应的检测电压所确定出的控制电压输出至衰减电路；然后，衰减电路根据该控制电压来调整该功放模块的最大功率。也就是说，根据功放模块当前时间段的历史业务量的具体情况，来调整功放模块的最大功率，这样的话，功率调整效率更高，准确度更高，功率调整效果较好。

附图说明

图1为本实用新型实施例所适用的移动通信的一种示例网络结构图；

图2为本实用新型实施例所适用的使用dau和dru扩大bts覆盖范围的示意图；

图3为本实用新型实施例所适用的dru的其中一种结构框图；

图4为本实用新型实施例提供的一种功放模块的其中一种结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的一种功放模块中比较电路60的其中一种电路结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的一种功放模块的其中一种结构示意图；

图7为本实用新型实施例提供的一种射频拉远单元的其中一种结构示意图。

具体实施方式

本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本实用新型的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

为了更好的理解上述技术方案，下面通过附图以及具体实施例对本实用新型技术方案做详细的说明，应当理解本实用新型实施例以及实施例中的具体特征是对本实用新型技术方案的详细的说明，而不是对本实用新型技术方案的限定，在不冲突的情况下，本实用新型实施例以及实施例中的技术特征可以相互结合。

如图1所示为本实用新型实施例所适用的移动通信的一种示例网络结构图。具体来讲，该网络结构主要分为两部分：交换子系统和基站子系统。其中，该交换子系统包括msc(mobileswitchingcenter，移动交换中心)，该msc是整个网络的核心。基站子系统包括bsc(basestationcontroller，基站控制器)、bts(basetransceiverstation，基站收发信机，即基站)和ms(mobilestation，集成度很高的收发信机，即终端)。图1中的pstn(publicswitchedtelephonenetwork)为公共交换电话网络，isdn(integratedservicesdigitalnetwork)为综合业务数字网，pdn(publicdatanetwork)为公共数据网。

由于一个基站bts覆盖的范围是有限的，为了扩大覆盖范围，通常在基站处耦合一部分信号出来，经dau和dru来扩大覆盖范围。如图2所示为使用dau和dru扩大基站bts覆盖范围的示意图，除了基站覆盖区外还包括dru覆盖区。具体来讲，dau简称au(数字接入控制单元)把基站需要发送和接收的信号转换成光信号在光纤中传输。通过dru简称ru(数字射频拉远单元)把射频信号进行进一步的传输。从而通过ru便扩大了基站bts的覆盖范围。射频信号的传输环路具体为：基站发送下行信号->dau->光纤->dru->空气->终端接收并发送上行信号->空气->dru->光纤->dau->基站接收上行信号。由于ru的成本比基站bts低，所以通信领域常采用这种覆盖传输的方式来扩大基站bts的覆盖范围。

如图3所示为dru其中一种结构框图。具体来讲，dru通常包括数字基带信号处理板和功放射频放大器板。其中，数字基带信号处理板主要用于把光纤收发器的光信号转换为射频信号。功放射频放大器板主要用于把射频信号进行扩大，以扩大覆盖范围。同时，该功放射频放大器板兼具接收上行信号的功能。具体来讲，数字基带信号处理板包括光纤信号转换模块、da处理模块、变频模块、a类放大管、ad处理模块。功放射频放大器板包括多级功率放大管、隔离器、双工器、开关k1、a类放大管。其中，在下行链路中，光纤信号转换模块将从光纤收发端接收到的光信号转换为数字信号，然后，da处理模块将数字信号转化为电信号，然后，变频模块将电信号转化为射频信号，然后，经a类放大管进行放大。然后，将放大后的射频信号发送至功放射频放大器板，该射频信号经由多级功率放大管、隔离器、双工器后，由天线发射。在上行链路中，来自天线的射频信号经由双工器、开关k1、a类放大管发送至数字基带信号处理板，由变频模块将接收到的射频信号转化为电信号，然后，经ad处理模块将电信号转化为数字信号，然后，经光纤信号转换模块将数字信号转换为光信号进行传输。

在通信过程中，由于通信设备的覆盖范围和传输数据量大小以及功放模块(即功放射频放大器板)本身的性能等因素影响，需要进行功率控制来达到较好的通信效果。

如图4所示为本实用新型实施例提供的一种功放模块的其中一种结构示意图。该功放模块包括：

衰减电路10、第一功率放大管70、耦合器20、微控制单元30和控制电路40；其中，

衰减电路10的输入端连接所述功放模块的输入端；

衰减电路10的输出端连接耦合器20的输入端；

第一功率放大管70分别与衰减电路10和耦合器20电连接，第一功率放大管70用于对来自衰减电路10的射频信号进行放大，并将放大后的射频信号发送至耦合器20；

耦合器20的输出端连接控制电路40，耦合器20用于从接收的射频信号中耦合出部分信号至控制电路40；

微控制单元30与控制电路40电连接，微控制单元30用于根据所述功放模块的当前时间段对应的历史业务量，确定所述功放模块在所述当前时间段对应的门限电压；

衰减电路10与控制电路40电连接，衰减电路10用于根据来自所述控制电路输出的控制电压，调整所述功放模块的最大功率，其中，所述控制电压具体为控制电路40根据所述门限电压以及所述部分信号所对应的检测电压所确定出来的。

其中，控制电压越小，衰减量越大。也就是说，控制电压越小，则衰减电路10对最大功率的调整幅度越大。

在本实用新型实施例中，通过在功放模块内设置衰减电路10、第一功率放大管70、耦合器20、微控制单元30和控制电路40，由于微控制单元30主要根据功放模块的当前时间段对应的历史业务量，进而确定该功放模块在当前时间段对应的门限电压，以及耦合器20从接收的射频信号中耦合出部分信号至控制电路40，这样的话，控制电路40便根据该门限电压以及该部分信号对应的检测电压确定出控制电压，进而控制衰减电路10根据该控制电压调整该功放模块的最大功率。整个调整过程，主要是根据功放模块当前时间段的历史业务量的具体情况，来相应地调整功放模块的最大功率，由于业务量会随时间而发生变化，因此在实现功率自动调整的同时，功率调整更贴合功放模块的实际使用需求，功率调整效果更高，准确度更高，功率调整效果较好。

在本实用新型实施例中，通过检测从耦合器20耦合的一部分信号的功率来作为控制电路40的其中一个反馈控制量。在具体实施过程中，可以是通过功率检测器ad8361来检测耦合出的部分信号的功率值，经过运放把该功率值对应的电压进行放大作为控制电路40的另外一个反馈控制量。然后，经控制电路40输出控制电压至衰减电路10，从而实现对功放模块的功率的调整。

在本实用新型实施例中，第一功率放大管70对来自衰减电路10的射频信号进行放大，并将放大后的射频信号发送至耦合器20。在具体实施过程中，通过第一功率放大管70对来自衰减电路10的射频信号进行放大，从而提高射频信号的发射距离，提高功放模块的使用性能。

在本实用新型实施例中，为了提高功放模块的使用效率，提高功放模块的使用寿命。功放模块还包括与微控制单元30电连接的通信业务统计模块50，该通信业务统计模块50用于存储时间段、业务量和控制电压间的对应关系表。在具体实施过程中，具体可以是把一天对应的24小时，按照预设时长来划分，比如，在预设时长为1小时时，将一天中的24小时划分为24个时间段。再比如，在预设时长为2小时时，将一天中的24小时划分为12个时间段。当然，本领域技术人员还可以根据用户的实际使用情况，来选用不同的预设时长来对一天中的24小时进行时间段的划分，在此就不再一一举例说明。在对一天的时间段进行划分之后，通信业务统计模块50存储相应时间段，业务量以及控制电压间的对应关系表。在具体实施过程中，在对功放模块的功率进行调整之前，先进行初始化设置，把门限电压按时间段进行划分(初始状态下的门限电压即控制电压)，以预设时长为周期进行一次功率控制调整。如表1为将一天中的24个小时划分为24个时间段时的其中一种对应关系表示意图。

表1

在本实用新型实施例中，在当前时间段结束之后，通信业务统计模块50用于读取当前时刻对应的业务量以及控制电压，并更新该对应关系表。比如，当前时间段为2:00～3:00，该时间段对应的历史业务量为a3，对应的控制电压为c3。即更新前三者间的对应关系为(2:00～3:00，a3，c3)，其中，c3为门限电压，在具体实施过程中，在该时间段的功放模块基于更新前的对应关系来进行最大功率的调整。在3:00时,通信业务统计模块50读取当前的业务量为a3’，此时的控制电压为c3’，则更新后三者间的对应关系为(2:00～3:00，a3’，c3’)，则功放模块在第二天处于该时间段时，将按照更新后的三者间的对应关系，来调整功放模块的最大功率。因此，整个功率调整过程更贴合功放模块的实际使用需求，功放模块的使用效率更高。

在本实用新型实施例中，通信业务统计模块50包括通话业务统计子模块和数据传输业务统计子模块，通过通信业务统计模块50实现对通信业务量的统计，以及更新迭代。

在本实用新型实施例中，为了提高功放模块功率调整效率，该功放模块还包括比较电路60，该比较电路60与微控制单元30电连接，该比较电路60用于将参考电压与控制电压进行比较，并输出状态判断电压至微控制单元30，其中，该参考电压用于表征功放模块处于最大饱和功率时所对应的电压。其中，最大饱和功率为用于表征功放模块的最大使用性能，也就是说，功放模块正常工作时所不能超过的最大功率。

在具体实施过程中，通过该比较电路60可以让微控制单元30确定目前的功放模块是否处于功率起控状态。其中，所述功率起控状态用于表示功放模块的输出功率处于最大控制功率状态。比较电路60可以具体使用比较器来对参考电压与此时的控制电压进行比较。比如，该比较器为u7blm2903m。该比较电路的其中一种电路结构示意图如图5所示。其中,v_alc表示控制电压，alc_alarm表示状态判断电压，mmbt3904表示npn型三极管。gnd表示电线接地端，r1、r48、r49、r51、r52表示电阻，c73、c74表示电容。比较器输入引脚为5和6，输出引脚为7。在具体实施过程中，通过比较电路60比较控制电压和参考电压，功放模块处于功率起控状态时，控制电压v_alc通常很小，基本上低于8v(比如，2v-5v)。而功放模块处于功率不起控状态时，控制电压v_alc通常大于8v。通过比较器u7blm2903m比较控制电压v_alc(5脚电压)值和参考电压(6脚电压)值，来确定功放模块是否处于起控状态。

在本实用新型实施例中，若控制电压小于参考电压，则状态判断电压为高电平，仍然以图5所示的比较电路60为例，若控制电压v_alc(5脚电压)小于参考电压(6脚电压)，则输出引脚7输出一个低电平(0v)。此时，三极管mmbt3904截止，状态判断电压alc_alarm为+3.3v，即该状态判断电压为高电平。此时，微控制单元30用于确定功放模块处于功率起控状态，并控制衰减电路10将功放模块的最大功率增加第一预设数值。比如，第一预设数值为3db,4db，等等。当然，本领域技术人员可以根据实际情况选用相应的第一预设数值，在此就不一一举例说明了。

在本实用新型实施例中，若控制电压大于参考电压，则该状态判断电压为低电平。仍然以图5所述的比较电路60为例，若控制电压v_alc(5脚)大于参考电压，则输出引脚7输出一个高电平(供电电压值为13v)。此时，三极管mmbt3904导通，状态判断电压alc_alarm为ov，即该状态判断电压为低电平。此时，微控制单元30用于确定功放模块未处于功率起控状态，并控制该衰减电路10将功放模块的最大功率减少第二预设数值，其中，第二预设数值小于第一预设数值。比如，第一预设数值为3db，第二预设数值为2db。当然，本领域技术人员可以根据实际情况选用相应的第一预设数值和第二预设数值，在此就不再赘述了。

在本实用新型实施例中，为了提高功放模块的功率调整效率，在衰减电路10将功放模块的最大功率调整之后，比较电路60用于将参考电压和此时的控制电压进行比较，并输出比较结果至微控制单元30，微控制单元30用于根据比较结果判断该功放模块是否处于功率起控状态。

在具体实施过程中，在每次衰减电路10对功放模块的最大功率调整之后，耦合器20所耦合出的部分信号所对应的检测电压将发生变化，相应的经控制电路40输出的控制电压将发生变化。比较电路60将此时的控制电压与参考电压进行比较，并将比较结果输出至微控制单元30，微控制单元30根据该比较结果判断该功放模块是否处于功率起控状态。具体来讲，在该比较结果为高电平时，表明该功放模块处于功率起控状态。在该比较结果为低电平时，表明该功放模块未处于功率起控状态。

在本实用新型实施例中，在比较电路60将参考电压和此时的控制电压进行比较，并输出比较结果至微控制单元30之后，若功放模块处于功率起控状态，则微控制单元30确定功放模块处于功率起控状态的持续时长，若该持续时长大于预设时长时，则微控制单元30用于确定该功放模块处于繁忙状态，生成告警指示。也就是说，在对功放模块的最大功率进行调整之后，如果功放模块仍处于功率起控状态，则通过微控制单元30确定功放模块处于功率起控状态的持续时长。其中，预设时长具体为本领域技术人员根据实际情况所确定的时长，比如，半个小时，当然还可以是其它的时长。若持续时长大于预设时长，功放模块处于繁忙状态，此时，功放模块处于极易损坏状态，可以生成告警指示，并将该告警指示上报至系统，提醒相关人员提高警惕。

在本实用新型实施例中，在比较电路60将参考电压和此时的控制电压进行比较，并输出比较结果至微控制单元30之后，若功放模块未处于功率起控状态，则微控制单元30用于控制衰减电路10将功放模块的最大功率减少第三预设数值。也就是说，如果此时功放模块仍未处于功率起控状态，则继续将功放模块的最大功率减少第三预设数值。该第三预设数值具体可以是与第二预设数值为同一数值，还可以是不同的数值，当然，本领域技术人员可以根据实际使用情况来选用第三预设数值，在此就不再赘述了。

在本实用新型实施例中，如果衰减电路10将功放模块的最大功率减少第三预设数值之后，仍需要继续通过微控制单元30对功放模块是否处于功率起控状态进行判断，并相应地调整最大功率。

在本实用新型实施例中，为了提高功放模块的使用性能，功放模块还包括与耦合器20输出端连接的至少一个第二功率放大管80，该至少一个第二功率放大管80用于对经耦合器20输出的射频信号进行功率放大。在具体实施过程中，为了提高射频信号的发射距离，通过多级功率放大管来实现对射频信号的逐级放大。其中，第一功率放大管70可以是小功率放大管，可以是a类放大管。至少一个第二功率放大管80可以是中功率放大管，大功率放大管，本领域技术人员可以根据实际使用情况来选用相应个数的功率放大管。

在本实用新型实施例中，为了提高功放模块的使用性能，功放模块还包括与至少一个第二功率放大管80的输出端连接的隔离器90，该隔离器90用于接收经至少一个第二功率放大管80功率放大后的射频信号，并将该射频信号发送至天线。在具体实施过程中，通过隔离器90有效避免了无关信号对射频信号的干扰，提高了功放模块的使用性能，提高了功放模块的调整效率。

如图6所示为本实用新型实施例提供的功放模块的其中一种结构示意图，由于其内所包括的各个器件，在前述已经进行了详细的描述，在此就不再赘述了。

在本实用新型实施例中，在射频信号经隔离器90之后，将隔离器90输出的射频信号发送给通信系统的双工器，并进一步发送给天线，从而实现了射频信号的单向传输。

基于同样的实用新型构思，请参考图7，本实用新型实施例还提供了一种射频拉远单元，包括：基带模块100(即数字基带信号处理板)、天线110和设置在基带模块100和天线110之间的如上面所述的功放模块120，其中，该基带模块110用于产生射频信号，该功放模块120用于将来自该基带模块110的射频信号进行功率调整，并将调整后的射频信号发送至天线。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。