CN100418384C - 多载波基站放大器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多载波基站放大器，包括输入端、输出端和线性功率放大器，所述输入端外接基站机柜的多载波输出接口，所述线性功率放大器将输入的多路混合载波信号进行放大，所述输出端将放大后的混合信号经过电缆输出至基站的塔顶放大器或天线。本发明有益的技术效果在于：采用线性功率放大器直接对基站输出的多载波发射信号进行放大，能够直接与基站机柜的下行输出口连接，避免对基站内部造成不良影响。同时不必对多载波信号进行分路和合路，大大减少了功率损耗，降低了***复杂程度，更易于安装和维护。

Description

多载波基站放大器
技术领域
本发明涉及移动通讯网络设备，具体涉及一种多载波基站放大器。
背景技术
随着用户对移动通讯需求的增加以及对网络质量要求的提高，移动运营商都在努力实现“无缝覆盖”，一般可采取增加基站和加装直放站的方法，但是增加基站投入大，在用户密度低，话务量小的地区利用率低，信道资源浪费；采用直放站，只能解决局部问题，而且容易引起自激、干扰，降低网络运行质量。基站放大器成为在用户密度相对较低而面积广阔的区域中扩展基站覆盖范围的有效手段。
最早的基站放大器描述见专利号CN01257953.X，其优点是基站放大器的输入下行信号直接从基站的下行输出口接入，结构简单，线路清晰，但使用过程中发现由于基站放大器内部使用了腔体分路器和合路器，将不同频率的信号通过不同频率的谐震腔体来分开，每一个不同频率的信号使用单独的功率放大器来放大，再用腔体合路器将不同频率的信号合路到一起，可以实现对多载波信号进行放大，而因为每一个不同频率的信号采用单独的功率放大器，因此对功率放大器材的线性要求不高，只要腔体分路器和合路器的隔离度足够高，就能保证其输出信号的交调(互调)杂波能满足要求，但是它有一个致命的缺点，由于腔体的频率是不可变的，所以当基站的频率变化时就必须更换腔体分路器和合路器，即使采用频率可调的腔体分路器和合路器，其使用和维护成本很高，并且不支持基站开通跳频，因此该产品很难在市场上推广应用。
为了解决专利号CN01257953.X描述的基站放大器存在的问题，专利号为CN03236085.1的实用新型专利和专利号为CN200320114982.4的实用新型专利描述了另外形式的基站放大器，是采用每一个载波一个功率放大器的方式，如图1所示。图1中TX1和TX2为发射信号，RX为接收信号；PA1和PA2为放大器，用于对发射信号进行放大；S为双工器，用于在放大器前后进行发射与接收信号的分路和合并；供电器给与它相连的塔顶放大器提供电源。上述结构的特点是基站放大器的输入信号是从基站内部的载频发生器TRU后面接信号，由于没有采用腔体分路器和合路器，放大器是宽带的，能支持跳频，基站频率改变也不受影响，对功率放大器的线性技术要求也比较低，一般只要有-45dBc的三阶互调就可以满足大部分通信***的要求，特别是对GSM***，功率放大器只要-26dBc的三阶互调就可以满足***的要求。但是其缺点是一个功率放大器只能放大一路载波(见下图一)，因此输入信号必须从基站内部的TRU后面接信号，导致接线太多，且影响基站的内部结构，破坏***的可靠性，如图2所示。
发明内容
本发明的目的在于克服现有方案的上述缺陷提供一种使用灵活方便、能够简化安装和维护的多载波基站放大器。
为了达到上述目的，本发明所采取的技术方案是：一种多载波基站放大器，包括输入端、输出端和线性功率放大器，所述输入端通过电缆外接基站机柜的多载波输出接口，所述线性功率放大器将输入的多路混合载波信号进行放大，所述输出端将放大后的混合信号输出至基站的塔顶放大器或天线；所述线性功率放大器包括功率分配器、主功率放大器和从功率放大器，所述功率分配器用于将输入的多路混合载波信号分为两路输出到主功率放大器和从功率放大器，所述主功率放大器用于放大输入的多路混合载波信号，所述从功率放大器用于产生与主功率放大器放大的多路混合载波信号中的交调信号相抵消的交调信号并输出到主功率放大器。
其中，所述主功率放大器包括功率放大晶体管D、功率耦合器F和功率耦合器J；所述从功率放大器包括移相器B、调幅器C、信号合成器、移相器G、调幅器H和功率放大晶体管I；输入的多路混合载波信号由功率分配器分为两路输出后，一路依次经过放大晶体管D、功率耦合器F和功率耦合器J输出，且在经过功率耦合器F后还耦合到信号合成器；另一路依次经过移相器B、调幅器C、信号合成器、移相器G、调幅器H和功率放大晶体管I输出到功率耦合器J。
为适应某些上下行链路共用接口的基站，上述多载波基站放大器还可包括两个双工器，两个双工器的合路端分别与所述输入端和输出端连接，所述线性功率放大器连接在两个双工器的一对分路端之间，两个双工器的另一对分路端相连接；发射的多路混合载波信号经输入端由连接在两个双工器的一对分路端之间的线性功率放大器放大后到达输出端，接收信号经输出端通过两个双工器相连接的另一对分路端到达输入端。
上述结构中的双工器还可以用环行器和滤波器来代替，即采用两个三端子环行器和两个滤波器，两个环行器的一对端口分别与所述输入端和输出端连接，所述线性功率放大器在其输出端串联一个滤波器后连接在两个环行器的另一对端口之间，两个环行器的第三对端口通过另一个滤波器相连接；发射的多路混合载波信号经输入端由连接在两个环行器的一对端口之间的线性功率放大器放大后到达输出端，接收信号经输出端通过两个环行器由滤波器相连接的一对端口到达输入端
优选的是，还包括直流稳压电源和两个旁路开关，所述直流稳压电源与所述线性功率放大器相连接为其供电，所述两个旁路开关分别与所述输入端和输出端相连接，两个旁路开关通过电缆相连接，所述输入端能够通过两个旁路开关直接与输出端进行信号传输。
优选的是，还包括可调信号衰减器，连接在所述输入端与所述线性功率放大器之间，对输入信号的强度进行调节。
为了确保在进行多载波混合放大时满足***对杂波的限制要求，所述线性功率放大器选择在设定功率下工作时交调失真小于-50dBc的功率放大器，例如采用了前馈技术和预失真技术等改善交调的技术的预失真放大器或前馈放大器。
采用上述技术方案，本发明有益的技术效果在于：采用线性功率放大器直接对基站输出的多载波发射信号进行放大，能够直接与基站机柜的下行输出口连接，避免对基站内部造成不良影响。同时不必对多载波信号进行分路和合路，大大减少了功率损耗，降低了***复杂程度，更易于安装和维护。
下面通过具体实施方式并结合附图对本发明作进一步的详细说明。
附图说明
图1是现有一种基站放大器的电路结构示意图。
图2是图1中基站放大器与基站连接示意图。
图3是一种本发明多载波基站放大器电路结构示意图。
图4是图3中多载波基站放大器与基站连接示意图。
图5是一种线性功率放大器电路结构示意图。
图6是另一种本发明多载波基站放大器电路结构示意图。
图7是图6中多载波基站放大器与基站连接示意图。
图8是图6的一种可替代电路结构示意图。
具体实施方式
实施例一、一种多载波基站放大器，电路结构如图3所示，适用于发射(TX)和接收(RX)信号分别具有接口的基站。包括输入端、输出端和线性功率放大器SLPA，所述输入端外接基站机柜的TX接口，Txi(i＝1～N)为基站输出的N路载波信号；SLPA将输入的N路混合载波信号进行放大，所述输出端将放大后的混合信号输出至基站的塔顶放大器经过天线发射出去。
上述多载波基站放大器与相应类型基站的连接示意图如图4所示。该多载波基站放大器中所采用的SLPA是在设定功率下工作时交调失真小于-50dBc的功率放大器，具体可采用具有图5所示结构的预失真前馈放大器：输入信号经预失真非线性处理后由功率分配器A分成两路，一路经过功率放大晶体管D放大，放大的信号包括输入的频率线性放大的信号和输入的频率产生的交调(互调)信号形成的混合信号，该混合信号进入功率偶合器F进一步分为两路，一路进入信号合成器E，另外一路输出到功率偶合器J。功率分配器A分成的另外一路信号经过移相器B、调幅器C进入信号合成器E，通过调节移相器B、调幅器C使进入信号合成器E的两路信号相位相反，幅度相等，由于从调幅器C进入信号合成器E的信号的交调(互调)信号很小或者没有，因此进入信号合成器E的两路信号合成以后，主信号互相抵消，剩下的只有从功率偶合器F来的信号里面包含的交调(互调)信号了，该信号进入移相器G、调幅器H经功率放大晶体管I放大后，进入功率偶合器J，与从功率偶合器F来的信号合成，通过调节移相器G、调幅器H使进入功率偶合器J的两路交调(互调)信号幅度相等相位相反相互抵消，因此从功率偶合器J输出的信号里面的交调(互调)信号就大大降低，从而达到改善交调(互调)的目的。可以把功率放大晶体管D的电路叫做主功率放大器，功率放大晶体管I的电路叫做从功率放大器。整个SLPA电路的作用就是放大输入端来的多频率载波信号，并且输出信号的交调(互调)信号经过抵消而不输出，从而达到改善功率放大器交调(互调)性能的目的。
实施例二、另一种多载波基站放大器，电路结构如图6所示，适用于发射(TX)和接收(RX)信号使用相同接口的基站。包括输入端、输出端、线性功率放大器SLPA、双工器a、双工器b、直流稳压电源(未在图中画出)、旁路开关c、旁路开关f、可调信号衰减器e。所述输入端外接基站机柜的TX/RX接口，Txi(i＝1～N)为基站输出的N路载波信号；双工器a、b的合路端分别通过旁路开关c、f与输入端和输出端连接，SLPA连接在双工器a、b的一对分路端之间，双工器a、b的另一对分路端直接相连；旁路开关c、f通过电缆相连接；可调信号衰减器e连接在双工器a的合路端与旁路开关c之间；直流稳压电源与SLPA相连接为其供电。
本例中使用与实施例一中相同的SLPA，并且为了使用和安装方便，塔放的供电器g和另一个RX上行接收通道也集成在基站放大器中；即供电器g通过基站放大器的输出端给塔顶放大器供电，基站放大器还提供一对RX输入输出接口。上述多载波基站放大器与相应类型基站的连接示意图如图7所示。设置双工器的目的是为了在放大时分开发射与接收信号，发射的N路混合载波信号TX1～TXN经输入端由连接在两个双工器的一对分路端之间的SLPA放大后到达输出端，接收信号RX经输出端通过两个双工器相连接的另一对分路端到达输入端。两个旁路开关则可以在停电或基站放大器出故障的时候旁路信号使基站信号可以直接通过，避免对基站的正常发射和接收产生影响。可调信号衰减器能够调节基站放大器的增益，达到灵活控制的目的，可避免功率过高导致基站放大器被烧毁。
在上述实施例中还可用环行器和滤波器来替代双工器，如图8所示(图中省略了旁路开关、衰减器和塔放的供电器)，环行器设置在原来的双工器位置，并分别在两个环行器之间的上行RX链路上和SLPA的放大输出与相连接的环行器之间分别设置滤波器，能起到同样的分开发射与接收信号的作用。

Claims (5)

1. 一种多载波基站放大器，包括输入端和输出端，其特征在于：还包括线性功率放大器，所述输入端通过电缆外接基站机柜的多载波输出接口，所述线性功率放大器将输入的多路混合载波信号进行放大，所述输出端将放大后的混合信号输出至基站的塔顶放大器或天线；所述线性功率放大器包括功率分配器、主功率放大器和从功率放大器，所述功率分配器用于将输入的多路混合载波信号分为两路输出到主功率放大器和从功率放大器，所述主功率放大器用于放大输入的多路混合载波信号，所述从功率放大器用于产生与主功率放大器放大的多路混合载波信号中的交调信号相抵消的交调信号并输出到主功率放大器；还包括两个三端子环行器和两个滤波器，两个环行器的一对端口分别与所述输入端和输出端连接，所述线性功率放大器在其输出端串联一个滤波器后连接在两个环行器的另一对端口之间，两个环行器的第三对端口通过另一个滤波器相连接；发射的多路混合载波信号经输入端由连接在两个环行器的一对端口之间的线性功率放大器放大后到达输出端，接收信号经输出端通过两个环行器由滤波器相连接的一对端口到达输入端；还包括直流稳压电源和两个旁路开关，所述直流稳压电源与所述线性功率放大器相连接为其供电，所述两个旁路开关分别与所述输入端和输出端相连接，两个旁路开关通过电缆相连接，所述输入端能够通过两个旁路开关直接与输出端进行信号传输。
2. 根据权利要求1所述的多载波基站放大器，其特征在于：所述线性功率放大器是在设定功率下工作时交调失真小于-50dBc的功率放大器。
3. 根据权利要求2所述的多载波基站放大器，其特征在于，所述主功率放大器包括功率放大晶体管(D)、功率耦合器(F)和功率耦合器(J)；所述从功率放大器包括移相器(B)、调幅器(C)、信号合成器、移相器(G)、调幅器(H)和功率放大晶体管(I)；输入的多路混合载波信号由功率分配器分为两路输出后，一路依次经过放大晶体管(D)、功率耦合器(F)和功率耦合器(J)输出，且在经过功率耦合器(F)后还耦合到信号合成器；另一路依次经过移相器(B)、调幅器(C)、信号合成器、移相器(G)、调幅器(H)和功率放大晶体管(I)输出到功率耦合器(J)。
4. 根据权利要求1至3任一所述的多载波基站放大器，其特征在于：还包括可调信号衰减器，连接在所述输入端与所述线性功率放大器之间，对输入信号的强度进行调节。
5. 根据权利要求4所述的多载波基站放大器，其特征在于：所述线性功率放大器为预失真或前馈放大器。
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