CN103401593B - 垂直极化接入装置及其分集接收系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种垂直极化接入装置，包括第一双工器、第二双工器、第一共腔、第二共腔、天线端口、接收/发射端口及接收端口。其中，第一共腔与第二共腔相连接，第二共腔再与第一发射滤波器、第二发射滤波器相连接，实现发射信号的功分、滤波，然后利用天线，使功分后的发射信号可以在空间叠加成垂直极化信号。第一接收滤波器滤波后的信号经第一共腔、发射/接收端口传输至基站收发台，第二接收滤波器滤波后的信号经接收端口传输至基站收发台，并由基站收发台完成信号的分集接收。本发明还公开了一种分集接收系统。通过上述结构，本发明能够简化垂直极化接入装置的实现方案，减小装置体积，同时降低功分信号的幅度不平衡度和相位不平衡度。

Description

垂直极化接入装置及其分集接收系统

技术领域

本发明涉及通信领域，特别是涉及一种垂直极化接入装置及其分集接收系统。

背景技术

在移动通信系统中，通常采用±45°交叉极化天线，利用其正交极化，以确保分集接收的效果。在某些应用场景中，除了需要保证分集接收外，还需要使基站的发射信号可以在空间叠加成垂直极化信号。

实现上述功能的系统应用框图如图1所示，包括：基站收发台（BTS）、垂直极化接入装置、±45°交叉极化天线及电缆。其中，垂直极化接入装置包括天线端口ANT1、ANT2、发射1/接收1端口（TX1/RX1）及接收2端口（Receive2，RX2）。天线端口ANT1、ANT2与±45°交叉极化天线连接，TX1/RX1端口和RX2端口与BTS连接。

首先BTS输出的发射信号1通过垂直极化接入装置的TX1/RX1端口进入垂直极化接入装置，该装置将发射信号1功分成两路信号（发射信号11和发射信号12），然后将功分的两路信号分别接入±45°交叉极化天线之一，使发射信号11和发射信号12在空间叠加成垂直极化信号。其中，垂直极化信号形成的前提是需保证发射信号11和发射信号12的幅度和相位相同。

同时，垂直极化接入装置也可通过其天线端口ANT1和ANT2将±45°交叉极化天线接收到的接收信号1和接收信号2接入，并传输到BTS，完成信号的分集接收。

其中，垂直极化接入装置与±45°交叉极化天线之间的两条连接电缆的电长度相同。

其中，现有技术垂直极化接入装置的工作原理框图如图2所示，包括：双工器1、双工器2、双工器3、功分器、电缆1、电缆2、电缆3、电缆4、ANT1端口、ANT2端口、TX1/RX1端口及RX2端口。其中，双工器1包括发射滤波器1（TX1）、接收滤波器1（RX1）；双工器2包括TX2滤波器、RX2滤波器；双工器3包括TX3滤波器、RX3滤波器。

垂直极化接入装置具体工作原理为，来自BTS的发射信号1从TX1/RX1端口进入，经过双工器3的TX3滤波器和电缆3进入功分器，功分后的发射信号11经过电缆1和双工器1的TX1滤波器从ANT1端口输出，发射信号12经过电缆2和双工器2的TX2滤波器从ANT2端口输出。在保证接入±45°交叉极化天线的发射信号11和发射信号12的幅度和相位相同的情况下，发射信号11和发射信号12将会在空间叠加成垂直极化信号。

另外，±45°交叉极化天线接收到的接收信号1可经双工器1的RX1滤波器、电缆4和双工器3的RX3滤波器，接收信号2可经双工器2的RX2滤波器进入BTS的相应接收机，实现信号的分集接收。

但是，图2所示垂直极化接入装置的功能实现需要3个双工器、1个功分器和4根电缆，导致该装置连接复杂，调试难度大，相位难以控制（例如：在GSM900频段，电缆1和电缆2的长度相差0.9mm，其相位差就有1°，频率越高对两根电缆长度差的要求就越高），同时还存在插入损耗大、无源互调差、系统驻波比大、体积大、成本高等缺点。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种垂直极化接入装置及其分集接收系统，能够减小垂直极化接入装置的体积，简化垂直极化接入装置的实现方案，同时降低功分信号的幅度不平衡度和相位不平衡度，并提高其它各项性能指标。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种垂直极化接入装置，包括：第一双工器，用于对发射或接收的信号进行滤波处理，第一双工器包括第一发射滤波器和第一接收滤波器；第二双工器，用于对发射或接收的信号进行滤波处理，第二双工器包括第二发射滤波器和第二接收滤波器；第一共腔，与第一接收滤波器连接；第二共腔，分别与第一共腔、第一发射滤波器、第二发射滤波器连接；天线端口，天线端口包括第一天线端口和第二天线端口，用于连接天线，其中，第一天线端口连接于第一双工器，第二天线端口连接于第二双工器；接收/发射端口，连接于第一共腔，用于连接基站收发台；接收端口，连接于第二接收滤波器，用于连接基站收发台；其中，垂直极化接入装置将从其接收/发射端口馈入的发射信号功分、滤波后分别从第一天线端口和第二天线端口输出，发射信号在垂直极化接入装置内的传输路径为发射信号经第一共腔、第二共腔，然后分别传输至第一发射滤波器、第二发射滤波器，以实现发射信号的功分、滤波。

其中，第二共腔、第一发射滤波器和第一天线端口形成的电连接与第二共腔、第二发射滤波器和第二天线端口形成的电连接在拓扑结构上相同。

其中，第二共腔、第一发射滤波器和第一天线端口形成的电连接与第二共腔、第二发射滤波器和第二天线端口形成的电连接在物理结构上完全相同。

其中，第一发射滤波器和第二发射滤波器的频段相同，为第一双工器和第二双工器的发射频段。

其中，第一接收滤波器和第二接收滤波器的频段相同，为第一双工器和第二双工器的接收频段。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种分集接收系统，包括：天线，垂直极化接入装置，基站收发台。

天线，用于接收和发射信号，并使其发射的信号可以在空间叠加成垂直极化信号。

垂直极化接入装置，与天线连接，包括：第一双工器，用于对发射或接收的信号进行滤波处理，第一双工器包括第一发射滤波器和第一接收滤波器；第二双工器，用于对发射或接收的信号进行滤波处理，第二双工器包括第二发射滤波器和第二接收滤波器；第一共腔，与第一接收滤波器连接；第二共腔，分别与第一共腔、第一发射滤波器、第二发射滤波器连接；天线端口，天线端口包括第一天线端口和第二天线端口，用于连接天线，其中，第一天线端口连接于第一双工器，第二天线端口连接于第二双工器；接收/发射端口，连接于第一共腔，用于连接基站收发台；接收端口，连接于第二接收滤波器，用于连接基站收发台；其中，垂直极化接入装置将从其接收/发射端口馈入的发射信号功分、滤波后分别从第一天线端口和第二天线端口输出，发射信号在垂直极化接入装置内的传输路径为发射信号经第一共腔、第二共腔，然后分别传输至第一发射滤波器、第二发射滤波器，以实现发射信号的功分、滤波。

基站收发台，与垂直极化接入装置连接，用于接收和发射信号，并实现分集接收。

其中，天线为±45°交叉极化天线。

其中，垂直极化接入装置的第一天线端口和第二天线端口采用电长度相同的电缆分别接入±45°交叉极化天线之一。

其中，分集接收系统使信号可以在空间叠加成垂直极化信号的步骤包括：垂直极化接入装置接收基站收发台发射的信号，并对发射信号进行处理，具体为从接收/发射端口馈入的发射信号经第一共腔、第二共腔，再分别传输至第一发射滤波器、第二发射滤波器，以完成发射信号的功分、滤波，将功分、滤波后的信号分别通过第一天线端口、第二天线端口发送至天线，利用天线特性，实现发射信号在空间叠加成垂直极化信号。

其中，分集接收系统分集接收的步骤包括：垂直极化接入装置接收天线接收的信号，并对其进行处理，具体为第一天线端口和第二天线端口分别接入天线接收的两路信号，第一天线端口接入的信号传输至第一接收滤波器，滤波后的信号传输至第一共腔，然后通过接收/发射端口发送至基站收发台；第二天线端口接入的信号传输至第二接收滤波器，滤波后的信号通过接收端口发送至基站收发台，利用基站收发台，实现天线所接收的两路信号的分集接收。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明的垂直极化接入装置含有第一共腔和第二共腔，第一共腔与第二共腔相连接，第二共腔再分别与第一发射滤波器、第二发射滤波器相连接，实现发射信号的功分、滤波，然后利用天线，使功分后的发射信号可以在空间叠加成垂直极化信号。第一双工器的第一接收滤波器滤波后的信号经第一共腔、发射/接收端口传输至基站收发台，第二双工器的第二接收滤波器滤波后的信号经接收端口传输至基站收发台，并由基站收发台完成信号的分集接收。通过上述结构，本发明能够减小垂直极化接入装置的体积，简化垂直极化接入装置的实现方案，同时降低功分信号的幅度不平衡度和相位不平衡度，并提高其它各项性能指标。

附图说明

图1是背景技术系统应用框图；

图2是现有技术垂直极化接入装置工作原理框图；

图3是本发明垂直极化接入装置一实施例的结构示意图；

图4是本发明分集接收系统一实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

请参阅图3，本发明垂直极化接入装置的一实施例，包括：第一双工器、第二双工器、第一共腔、第二共腔、天线端口、接收/发射端口及接收端口。上述各部分的连接方式和功能如下：

第一双工器用于对发射或接收的信号进行滤波处理，第一双工器包括第一发射滤波器（TX1）和第一接收滤波器（RX1），分别用于分离出发射和接收信号；

第二双工器用于对发射或接收的信号进行滤波处理，第二双工器包括第二发射滤波器（TX2）和第二接收滤波器（RX2），分别用于分离出发射和接收信号；

第一共腔与第一接收滤波器连接；

第二共腔分别与第一共腔、第一发射滤波器、第二发射滤波器连接；

天线端口包括第一天线端口（ANT1）和第二天线端口（ANT2），用于连接天线；其中，第一天线端口连接于第一双工器，第二天线端口连接于第二双工器；

接收/发射端口（TX1/RX1）连接于第一共腔，用于连接基站收发台；

接收端口（RX2）连接于第二接收滤波器，用于连接基站收发台。

在本实施例中，第一发射滤波器和第二发射滤波器频段相同，为第一双工器和第二双工器的发射频段；第一接收滤波器和第二接收滤波器的频段相同，为第一双工器和第二双工器的接收频段。

在本实施例中，第一共腔方便地将相应的滤波器连接到TX1/RX1端口，降低了端口设计的复杂度；第二共腔结合TX1滤波器和TX2滤波器更是容易地实现了对发射信号的二等功分，同时，TX1滤波器和TX2滤波器可对发射信号进行滤波并提供足够高的收发隔离。RX1滤波器和RX2滤波器可对接收信号进行滤波并提供足够高的收发隔离，从而达到分集接收的目的。

在本实施例中，第二共腔、第一发射滤波器和第一天线端口形成的电连接与第二共腔、第二发射滤波器和第二天线端口形成的电连接在拓扑结构上相同。

进一步地，第二共腔、第一发射滤波器和第一天线端口形成的电连接与第二共腔、第二发射滤波器和第二天线端口形成的电连接在物理结构上完全相同。

请参阅图4，本发明分集接收系统的一实施例包括：天线41、垂直极化接入装置42和基站收发台43。

其中，天线41用于接收和发射信号，并使其发射的信号可以在空间叠加成垂直极化信号。

其中，垂直极化接入装置42与天线41连接，其结构与图3所示的垂直极化接入装置相同，在此不再赘述。

其中，基站收发台43与垂直极化接入装置42连接，用于接收和发射信号，并实现分集接收。

在本实施例中，系统采用±45°交叉极化天线。且第一天线端口和第二天线端口采用电长度相同的电缆分别接入±45°交叉极化天线之一。

本实施例的分集接收系统具有两个功能，一为使基站收发台43发射的信号可以在空间叠加成垂直极化信号，二为可实现分集接收。

其中，分集接收系统使信号可以在空间叠加成垂直极化信号的步骤包括：垂直极化接入装置42接收基站收发台43发射的信号，并对发射信号进行处理，具体为从接收/发射端口馈入的发射信号经第一共腔、第二共腔，再分别传输至第一发射滤波器、第二发射滤波器，以完成发射信号的功分、滤波，然后将功分、滤波后的信号分别通过第一天线端口、第二天线端口发送至天线41，利用天线41特性，实现发射信号在空间叠加成垂直极化信号。

分集接收系统分集接收的步骤包括：垂直极化接入装置42接收天线41接收的信号，并对其进行处理，具体为第一天线端口和第二天线端口分别接入天线41接收的两路信号，第一天线端口接入的信号传输至第一接收滤波器，滤波后的信号再传输至第一共腔，然后通过接收/发射端口发送至基站收发台43；第二天线端口接入的信号传输至第二接收滤波器，滤波后的信号通过接收端口发送至基站收发台43，利用基站收发台43，实现天线41所接收的两路信号的分集接收。

在本实施例中，为保证两个±45°交叉极化信号可以在空间叠加成垂直极化信号，除保证连接天线41与垂直极化接入装置42的ANT1端口、ANT2端口的两根电缆的电长度相同外，还必须保证在垂直极化接入装置42的ANT1端口、ANT2端口分别获得的功分后的发射信号的幅度和相位相同，这个要求体现在幅度不平衡度和相位不平衡度两个指标上。

其中，幅度不平衡度是指在ANT1端口获得的功分后的发射信号与在ANT2端口获得的功分后的发射信号在对应频点的幅度差的绝对值的最大值；相位不平衡度是指在ANT1端口获得的功分后的发射信号与在ANT2端口获得的功分后的发射信号在对应频点的相位差的绝对值的最大值。

为实现较低的相位不平衡度和幅度不平衡度，本发明的设计为，使基站收发台43发射的信号在垂直极化接入装置42中所经过的路径相同，具体为从第二共腔分别至ANT1端口、ANT2端口在拓扑结构上相同。更优地，发射信号所经过路径的物理结构完全相同。通过上述设计，相位不平衡度与幅度不平衡度可同时得以保证。

在本实施例中，垂直极化接入装置42的相位不平衡度可做到≤2°，考虑到分配损耗波动的影响，幅度不平衡度可做到≤0.2dB。

与现有技术相比，本发明提供的垂直极化接入装置42，利用共腔技术将功分和滤波功能合二为一，省去现有技术垂直极化接入装置中的功分器、电缆1-4和双工器3（如图2所示）。本发明的垂直极化接入装置42除分配损耗外，每个通路的插入损耗只有相应滤波器的插入损耗，同时，利用共腔技术便于调试的优点，其幅度不平衡度和相位不平衡度均易调易控。另外，由于本装置的实现方案避免了复杂的连接，可大幅减小装置体积、降低成本，适于大批量生产。同时，还可改善多项重要指标，如改善后系统驻波比小、插入损耗小、无源互调低、端口隔离度高、功率容量大等。

综上所述，本发明的垂直极化接入装置含有第一共腔和第二共腔，第一共腔与第二共腔相连接，第二共腔再分别与第一发射滤波器、第二发射滤波器相连接，实现发射信号的功分、滤波，然后利用天线，使功分后的发射信号可以在空间叠加成垂直极化信号。第一双工器的第一接收滤波器滤波后的信号经第一共腔、发射/接收端口传输至基站收发台，第二双工器的第二接收滤波器滤波后的信号经接收端口传输至基站收发台，并由基站收发台完成信号的分集接收。通过上述结构，本发明能够减小垂直极化接入装置的体积，简化垂直极化接入装置的实现方案，同时降低功分信号的幅度不平衡度和相位不平衡度，并提高其它各项性能指标。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种垂直极化接入装置，其特征在于，包括：

第一双工器，用于对发射或接收的信号进行滤波处理，所述第一双工器包括第一发射滤波器和第一接收滤波器；

第二双工器，用于对发射或接收的信号进行滤波处理，所述第二双工器包括第二发射滤波器和第二接收滤波器；

第一共腔，与所述第一接收滤波器连接；

第二共腔，分别与所述第一共腔、第一发射滤波器、第二发射滤波器连接；

天线端口，所述天线端口包括第一天线端口和第二天线端口，用于连接天线，其中，所述第一天线端口连接于第一双工器，所述第二天线端口连接于第二双工器；

接收/发射端口，连接于所述第一共腔，用于连接基站收发台；

接收端口，连接于所述第二接收滤波器，用于连接基站收发台；

其中，所述垂直极化接入装置将从其接收/发射端口馈入的发射信号功分、滤波后分别从第一天线端口和第二天线端口输出，所述发射信号在垂直极化接入装置内的传输路径为发射信号经所述第一共腔、第二共腔，然后分别传输至第一发射滤波器、第二发射滤波器，以实现发射信号的功分、滤波。

2.根据权利要求1所述的垂直极化接入装置，其特征在于，所述第二共腔、第一发射滤波器和第一天线端口形成的电连接与所述第二共腔、第二发射滤波器和第二天线端口形成的电连接在拓扑结构上相同。

3.根据权利要求2所述的垂直极化接入装置，其特征在于，所述第二共腔、第一发射滤波器和第一天线端口形成的电连接与所述第二共腔、第二发射滤波器和第二天线端口形成的电连接在物理结构上完全相同。

4.根据权利要求3所述的垂直极化接入装置，其特征在于，所述第一发射滤波器和第二发射滤波器的频段相同，为所述第一双工器和第二双工器的发射频段。

5.根据权利要求4所述的垂直极化接入装置，其特征在于，所述第一接收滤波器和第二接收滤波器的频段相同，为所述第一双工器和第二双工器的接收频段。

6.一种分集接收系统，其特征在于，包括：

天线，用于接收和发射信号，并使其发射的信号可以在空间叠加成垂直极化信号；

垂直极化接入装置，与所述天线连接，包括：第一双工器，用于对发射或接收的信号进行滤波处理，所述第一双工器包括第一发射滤波器和第一接收滤波器；第二双工器，用于对发射或接收的信号进行滤波处理，所述第二双工器包括第二发射滤波器和第二接收滤波器；第一共腔，与所述第一接收滤波器连接；第二共腔，分别与所述第一共腔、第一发射滤波器、第二发射滤波器连接；天线端口，所述天线端口包括第一天线端口和第二天线端口，用于连接天线，其中，所述第一天线端口连接于第一双工器，所述第二天线端口连接于第二双工器；接收/发射端口，连接于所述第一共腔，用于连接基站收发台；接收端口，连接于所述第二接收滤波器，用于连接基站收发台；其中，所述垂直极化接入装置将从其接收/发射端口馈入的发射信号功分、滤波后分别从第一天线端口和第二天线端口输出，所述发射信号在垂直极化接入装置内的传输路径为发射信号经所述第一共腔、第二共腔，然后分别传输至第一发射滤波器、第二发射滤波器，以实现发射信号的功分、滤波；

基站收发台，与所述垂直极化接入装置连接，用于接收和发射信号，并实现分集接收。

7.根据权利要求6所述的分集接收系统，其特征在于，所述天线为±45°交叉极化天线。

8.根据权利要求7所述的分集接收系统，其特征在于，所述垂直极化接入装置的第一天线端口和第二天线端口采用电长度相同的电缆分别接入±45°交叉极化天线之一。

9.根据权利要求8所述的分集接收系统，其特征在于，所述分集接收系统使信号在空间叠加成垂直极化信号的步骤包括：

所述垂直极化接入装置接收所述基站收发台发射的信号，并对所述发射信号进行处理，具体为从所述接收/发射端口馈入的发射信号经所述第一共腔、第二共腔，再分别传输至所述第一发射滤波器、第二发射滤波器，以完成发射信号的功分、滤波，将功分、滤波后的信号分别通过第一天线端口、第二天线端口发送至所述天线，利用所述天线特性，实现所述发射信号在空间叠加成垂直极化信号；

所述分集接收系统分集接收的步骤包括：

所述垂直极化接入装置接收所述天线接收的信号，并对其进行处理，具体为所述第一天线端口和第二天线端口分别接入天线接收的两路信号，所述第一天线端口接入的信号传输至第一接收滤波器，滤波后的信号传输至第一共腔，然后通过所述接收/发射端口发送至基站收发台；所述第二天线端口接入的信号传输至第二接收滤波器，滤波后的信号通过所述接收端口发送至基站收发台，利用基站收发台，实现所述天线所接收的两路信号的分集接收。