CN101873158A - 一种应用mimo技术的射频通信装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出应用MIMO技术的射频通信装置，包括至少两条通信链路，每条通信链路中下行链路、环形器和上行链路依次连接。环形器包含环形排列的第一端口、第二端口和第三端口。下行链路以第一端口作为下行射频输出端，上行链路也以第一端口作为上行射频输入端。下行链路通过第三端口与环形器连接，环形器将下行链路传输至第三端口的下行信号沿指定方向单向传输至第一端口进行射频信号发射处理。上行链路通过第二端口与环形器连接，环形器将第一端口中经过射频信号接收处理后的上行信号沿指定方向单向传输至第二端口。通过环形器实现链路的切换，本发明实现通信链路集成一体化，减少模块的数量，提高部件集成化程度，同时也降低了制造成本。

Description

一种应用MIMO技术的射频通信装置

技术领域

本发明涉及射频通信技术，具体提出一种应用MIMO技术的射频通信装置。

背景技术

MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)表示多输入多输出。MIMO技术已经成为移动通信领域的关键技术之一，通过近几年的持续发展，MIMO技术将越来越多地应用于各种移动通信系统。

现有应用MIMO技术的射频通信装置大多是分离独立式设计，拥有两条或两条以上的通信链路、以及针对各条通信链路的独立的监控单元和对外接口等等。每条通信链路中，上行链路包含上行射频输入端、低噪放模块和上行射频输出端；下行链路包含下行射频输入端、预推动级单元、推动级单元、末级单元和下行射频输出端。多条链路、多个监控单元分别在多个电路板上。这样设计使得装置体积大、质量重、成本高。在竞争日益激烈的今天，这种设计已经不再满足低成本和高度集成化的要求。

发明内容

本发明的目的在于，提出一种应用MIMO技术的射频通信装置，提高部件集成化程度。

本发明提出的应用MIMO技术的射频通信装置，包括至少两条通信链路；每条通信链路包括依次连接的下行链路、环形器和上行链路；其中，所述环形器包含环形排列的第一端口、第二端口和第三端口。

每条通信链路中，所述下行链路以所述第一端口作为下行射频输出端，同时所述上行链路也以该第一端口作为上行射频输入端。

下行链路通过所述第三端口与所述环形器连接，所述环形器将下行链路传输至所述第三端口的下行信号沿指定方向单向传输至所述第一端口进行射频信号发射处理。

上行链路通过所述第二端口与所述环形器连接，所述环形器将所述第一端口中经过射频信号接收处理后的上行信号沿所述指定方向单向传输至所述第二端口。

其中，所述指定方向为顺时针方向或逆时针方向。

在本发明中，环形器里包括环形排列的第一端口、第二端口和第三端口。本发明使用第一端口同时作为下行链路的下行射频输出端和上行链路的上行射频输入端，然后在进行信号传递时，以顺时针为指定方向为例，环形器将下行链路传输至第三端口的下行信号沿顺时针单向传输至第一端口进行射频信号发射处理，即可以在作为下行射频输出端的第一端口接天线将信号发射出去；而同时环形器能够以作为上行射频输入端的第一端口接收上行信号，然后将该上行信号沿顺时针方向单向传输至第二端口进而传输进入上行链路。由上可知，射频信号在环形器内单向不可逆的传输使得下行信号和上行信号之间不会互相干扰，上行链路和下行链路的切换可以成功实现。所以，本发明中通信链路能够达到集成一体化，从而减少了所需模块的数量并直接提高部件集成化程度，同时也使该产品体积更小制造成本更低。

附图说明

图1为应用MIMO技术的射频通信装置信号走向示意图；

图2为应用MIMO技术的射频通信装置内部组成细节示意图；

图3为环形器的工作原理示意图。

具体实施方式

实施例1：

本实施例主要描述一种应用MIMO技术的射频通信装置。

如图1所示，该射频通信装置包括两条通信链路。通信链路可以按照设计需求进行增减，本实施例以左右放置的两条通信链路来进行描述。每条通信链路包括依次连接的下行链路、环形器和上行链路；其中，环形器包含环形排列的第一端口、第二端口和第三端口，在图1中分别以阿拉伯数字1、2、3表示第一端口、第二端口和第三端口。第一、第二、第三仅仅是为了描述的方便，所以用这样的方式对环形器的三个端口进行命名，并不构成对该环形器的限制。

每条通信链路中，下行链路以第一端口作为下行射频输出端，同时上行链路也以该第一端口作为上行射频输入端。即在图1中1端口同时作为下行射频输出端和上行射频输入端。

下行链路通过第三端口，即3端口与环形器连接。环形器将下行链路传输至3端口的下行信号沿指定方向单向传输至1端口进行射频信号发射处理。上行链路通过第二端口，即2端口与环形器连接。环形器将在1端口经过射频信号接收处理后的上行信号沿指定方向单向传输至2端口。

此处，指定方向可以为顺时针方向或逆时针方向。本实施例包括左右放置的两条通信链路。对左边的通信链路来说，下行信号的传递过程即为：环形器将下行链路传输至3端口的下行信号沿逆时针方向单向传输至1端口，1端口作为下行射频输出端可以外接天线，在对下行信号进行射频信号发射处理后，将该信号发射出去。上行信号的传递过程为：环形器将1端口中经过射频信号接收处理后的上行信号同样沿逆时针方向单向传输至2端口，使得上行信号可以传输至上行链路，以便进行下一步处理。

对右边的通信链路来说，下行信号的传递过程即为：环形器将下行链路传输至3端口的下行信号沿顺时针方向单向传输至1端口，1端口作为下行射频输出端可以外接天线，在对下行信号进行射频信号发射处理后，将该信号发射出去。上行信号的传递过程为：环形器将1端口中经过射频信号接收处理后的上行信号同样沿顺时针方向单向传输至2端口，使得上行信号可以传输至上行链路，以便进行下一步处理。

在本射频通信装置中，以顺时针为指定方向为例，环形器的工作原理为：将在第一端口接收的输入信号按顺时针方向传输至第二端口，将在第二端口接收的输入信号按顺时针方向传输至第三端口，将在第三端口接收的输入信号按顺时针方向传输至第一端口。由于这种传输是单向，不可逆的传输，使得上行链路和下行链路的切换得以实现。由于环形器将第三端口接收的下行信号传输至第一端口，第一端口接天线将射频信号发射出去，第二端口相对第三端口是隔离的，下行信号不会干扰到上行信号。同理，环形器将第一端口接收的上行信号传输至第二端口时，第二端口相对于第三端口是隔离的，上行信号同样不会干扰到下行信号。通过这样实现上行链路和下行链路的切换，达到最佳的效果。

所以，本发明使得多条通信链路可以制造在一块电路板上，射频通信装置体积减小并且成本降低，满足低成本和高度集成化的要求。

实施例2：

本实施例提出一种应用MIMO技术的射频通信装置，如图2所示。包括一个用于监控各条通信链路及各模块状态的监控模块、一个用于进行对外通信并连接外部电源的接口模块、以及两条通信链路。其中，接口模块包括对外通信接口及电源接口；每条通信链路包括下行链路、环形器和上行链路，下行链路包括下行射频输入端、预推动级单元、推动级单元、末级单元和下行射频输出端，上行链路包括上行射频输入端、低噪放模块和上行射频输出端。预推动级单元、推动级单元和末级单元的实现方式与现有技术相同，可以使用功放管来实现。环形器包括环形排列的第一端口、第二端口和第三端口。在图2中分别以阿拉伯数字1、2、3表示第一端口、第二端口和第三端口。第一、第二、第三仅仅是为了描述的方便，所以用这样的方式对环形器的三个端口进行命名，并不构成对该环形器的限制。

每条通信链路中，下行链路以环形器上的1端口作为下行射频输出端，同时上行链路也以该1端口作为上行射频输入端。

下面以图2中右侧的通信链路为例，来描述射频通信装置中的信号走向。

下行信号的传递过程为：下行链路通过3端口与环形器连接。下行信号从下行射频输入端输入，依次经过预推动级单元、推动级单元和末级单元，然后传输至3端口。环形器将下行链路传输至3端口的下行信号沿顺时针方向单向传输至1端口，1端口作为下行射频输出端可以外接天线，在对下行信号进行射频信号发射处理后，将该信号发射出去。

上行信号的传递过程为：环形器将1端口中经过射频信号接收处理后的上行信号同样沿顺时针方向单向传输至2端口，使得上行信号可以传输至上行链路，然后上行信号进入上行链路，经过低噪放模块，从上行射频输出端输出。

如图3所示，图3为环形器的工作原理示意图。将在1端口接收的输入信号按顺时针方向传输至2端口，将在2端口接收的输入信号按顺时针方向传输至3端口，将在3端口接收的输入信号按顺时针方向传输至1端口。由于这种传输是单向，不可逆的传输，使得上行链路和下行链路的切换得以实现。

本实施例的射频通信装置中，使用一个监控模块来对两条通信链路进行状态监控，在链路中出现异常状况时，能够使监控人员从该监控模块获得相应信息，以便进行进一步的处理。同时，射频通信装置仅使用一个接口模块，各级链路都通过对外通信接口进行外部通信；该射频通信装置通过电源接口来与外部电源连接。

通过环形器本发明实现了通信链路集成一体化的设计，能够有效地减小链路面积，减小射频通信装置的体积和重量，使产品更加小型，部件集成度更高。

作为上述实施例的进一步改进，本实施例的产品还包括用于监控下行链路温度并将获得的温度数据返回至监控模块的温度监控单元。为了防止可能出现左右两个通信链路只有一条链路工作的应用模式下温度检测不真实的现象，区别于其他普通的射频通信装置的设计，在该射频通信装置内部设置两个温度监控单元。由于下行链路的末级单元是功放管，在该末级功放管的附近放置一个温度监控单元，能够实时监测温度。功放管的工作点按照就近原则，即距离最近的监控目标的温度来补偿。所以，当温度监控单元与末级单元的距离在4cm以下时，温度监控单元能够获得较为理想的温度监控数据，然后将这些温度监控数据返回监控模块，由监控模块进行处理。这样可以很好地解决由于补偿温度不真实而造成模块性能急剧恶化的问题，提高整体性能指标。

作为对上述实施例的进一步改进，射频通信装置中，各条通信链路的环形器间距控制在一定范围内，不宜靠得太近，由于环形器是发热源，这样可以防止由于温度过高导致环形器失效，提高环形器的可靠性并延长其寿命，具体的间距可以根据实际的热仿真来计算。通过热仿真，将相邻两条通信链路的环形器距离间隔保持在10cm以上，可以有效防止由于温度过高导致的环形器失效，解决可靠性和器件使用寿命问题。

作为对上述实施例的进一步改进，射频通信装置中，各条通信链路之间通过腔体隔墙分开。每条通信链路中，下行链路以及上行链路通过腔体隔墙分开。预推动级单元、推动级单元和末级单元分别通过腔体隔墙分开。利用腔体隔墙的作用在于将上行链路和下行链路隔离，防止两个链路的射频信号互相干扰，同时可以防止输出端的信号反串回输入端引起自激，烧毁射频通路。

像WiMax(Worldwide Interoperability for Microwave Access，即全球微波互联接入)或者LTE(Long Term Evolution，即长期演进)等等工作在2G Hz以上的制式，对射频通信装置的隔离及屏蔽要求很高。本产品通过腔体隔墙的引入，增强了射频通信装置的密封性和隔离性。本实施例中，隔墙为使用点胶制成的隔墙，射频通信装置使用的隔墙的厚度在5mm以上。点胶可以防止微尘、水汽等物质的进入，避免对产品进行损坏。采用现有的各种点胶技术制成的隔墙即可满足本发明提出的产品的要求。隔墙的厚度可以根据射频通信装置工作的实际频段和功率大小来确定，隔墙厚度在5mm以上使得该射频通信装置密封性和隔离性更佳。

以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (8)

1.一种应用MIMO技术的射频通信装置，其特征在于，包括至少两条通信链路；每条通信链路包括依次连接的下行链路、环形器和上行链路；其中，所述环形器包含环形排列的第一端口、第二端口和第三端口；

每条通信链路中，所述下行链路以所述第一端口作为下行射频输出端，同时所述上行链路也以该第一端口作为上行射频输入端；

下行链路通过所述第三端口与所述环形器连接，所述环形器将下行链路传输至所述第三端口的下行信号沿指定方向单向传输至所述第一端口进行射频信号发射处理；

上行链路通过所述第二端口与所述环形器连接，所述环形器将所述第一端口中经过射频信号接收处理后的上行信号沿所述指定方向单向传输至所述第二端口；

其中，所述指定方向为顺时针方向或逆时针方向。

2.根据权利要求1所述应用MIMO技术的射频通信装置，其特征在于，所述射频通信装置中还包括用于监控各条通信链路及各模块状态的监控模块。

3.根据权利要求2所述应用MIMO技术的射频通信装置，其特征在于，所述射频通信装置中还包括用于监控下行链路温度并将获得的温度数据返回至所述监控模块的温度监控单元。

4.根据权利要求3所述应用MIMO技术的射频通信装置，其特征在于，所述下行链路包括末级单元，所述温度监控单元与所述末级单元的距离在4cm以下。

5.根据权利要求1或4所述应用MIMO技术的射频通信装置，其特征在于，相邻两条通信链路的环形器距离间隔在10cm以上。

6.根据权利要求5所述应用MIMO技术的射频通信装置，其特征在于，各条通信链路之间通过腔体隔墙分开；

每条通信链路中，所述下行链路以及所述上行链路通过腔体隔墙分开；

所述下行链路还包括预推动级单元和推动级单元；所述预推动级单元、所述推动级单元和所述末级单元依次连接；所述预推动级单元、所述推动级单元和所述末级单元分别通过腔体隔墙分开。

7.根据权利要求6所述应用MIMO技术的射频通信装置，其特征在于，所述隔墙为使用点胶制成的隔墙。

8.根据权利要求7所述应用MIMO技术的射频通信装置，其特征在于，所述隔墙的厚度在5mm以上。

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