一种面向5G室内覆盖的能量再利用系统技术方案

本发明专利技术公开了一种面向5G室内覆盖的能量再利用系统，包括定向耦合器、第一环路器、第二环路器、射频放大器、整流电路以及能量存储模块；传输下行数据时：第二路信号流从定向耦合器的隔离端口输出，输出的信号经过整流电路变为直流电压，并通过存储模块进行储能；传输上行数据时：第二路信号流从定向耦合器的隔离端口输出，输出的信号经过整流电路变为直流电压，该直流电压用于为射频放大器供电；其中，存储模块中存储的能量用于在传输上行数据时为射频放大器供电。本发明专利技术通过重复利用定向耦合器隔离端口的能量，将其转化为射频放大器所需的直流信号，进而增强上行信号的传输效率。本发明专利技术可广泛应用于微波技术领域。发明专利技术可广泛应用于微波技术领域。发明专利技术可广泛应用于微波技术领域。

An energy reuse system for 5g indoor coverage

【技术实现步骤摘要】
一种面向5G室内覆盖的能量再利用系统


[0001]本专利技术涉及微波
，尤其涉及一种面向5G室内覆盖的能量再利用系统。

技术介绍

[0002]随着现代化建设的发展，城市里的高层楼宇愈发密集，话务密度和覆盖要求也不断上升，用户单元的增加导致通信质量差、信号微弱。室内覆盖是针对室内用户群、用于改善建筑物内移动通信环境的一种成功的方案。室内覆盖的原理是利用室内分布系统将移动基站的信号均匀分布到每个角落，从而保证室内区域拥有理想的信号覆盖。
[0003]图1为典型的室内覆盖系统的结构示意图，该系统包括：基站信源设备：基站宏蜂窝、微蜂窝(BBU、RRU)、直放站；传输线缆；干线放大设备、定向耦合器、天线。室内分布系统常用无源微波射频器件进行设计，其作用均是将基站射频信号通过室内分布天线均匀地分布于室内场景中，其关键器件包括天线、合路器、耦合器等。在系统设计上主要考虑的是能量分配的问题，而能量分配就离不开提取能量的定向耦合器。
[0004]定向耦合器是一种微波无源器件，其功能是按一定的比例将输入微波信号的功率分配到各个端口。常用的定向耦合器为四端口器件，结构及能量传输方向如图2所示。图中1
‑
2和4
‑
3为两条传输线，而这两根传输线间包含一定的耦合机制，当端口1输入功率时，一部分能量耦合至端口3即耦合端口，另一部分能量传送至端口2即直通端口。在理想的没有泄漏信号的定向耦合器中，无能量于端口4(隔离端口)输出。当耦合端口作为输入时，原隔离端口作为直通端口，原直通端口作为隔离端口，原输入端口作为耦合端口传输信号。
[0005]基站信源设备传输下行信号时，首先通过定向耦合器的输入端口和耦合端口为初级用户单元划分射频信号，同时通过直通端口流入下个定向耦合器，为次级用户单元提供信号，经过同样的传输方式一个基站可同时为多级用户单元传输信号。另在在上行时隙时，定向耦合器通过耦合端口收集各个用户单元的能量给基站。但由于器件的工作原理，导致在传输上行数据时，绝大部分的信号能量都在隔离口吸收掉了，造成能量的浪费。

技术实现思路

[0006]为至少一定程度上解决现有技术中存在的技术问题之一，本专利技术的目的在于提供一种面向5G室内覆盖的能量再利用系统。
[0007]本专利技术所采用的技术方案是：
[0008]一种面向5G室内覆盖的能量再利用系统，包括定向耦合器、第一环路器、第二环路器、射频放大器、整流电路以及能量存储模块；
[0009]传输下行数据时：
[0010]射频信号从定向耦合器的输入端口传入，并输出三路信号流；其中，第一路信号流从定向耦合器的耦合端口输出，依次经过第一环路器和第二环路器输出至各个用户单元；第二路信号流从定向耦合器的隔离端口输出，输出的信号经过整流电路变为直流电压，并通过存储模块进行储能；第三路信号流从定向耦合器的直通端口输出下级电路中；
[0011]传输上行数据时：
[0012]各个用户单元发出的射频信号依次经第二环路器、射频放大器和第一环路器，输入定向耦合器的耦合端口，并输出三路信号流；其中，第一路信号流从定向耦合器的输入端口输出；第二路信号流从定向耦合器的隔离端口输出，输出的信号经过整流电路变为直流电压，该直流电压用于为射频放大器供电；第三路信号流从定向耦合器的直通端口输出；
[0013]其中，存储模块中存储的能量用于在传输上行数据时为射频放大器供电。
[0014]进一步地，所述能量再利用系统还包括射频开关，用于提高整个电路的通信质量，所述射频开关安装在第二环路器和射频放大器之间。
[0015]进一步地，所述能量再利用系统还包括滤波器，用于提高整个电路的通信质量，所述滤波器安装在第二环路器和射频放大器之间。
[0016]进一步地，所述存储模块采用电容来实现。
[0017]进一步地，所述存储模块采用缓冲电路来实现，所述缓冲电路的缓冲时延根据下行周期计算获得。
[0018]进一步地，所述整理电路由输入端口匹配网络部分、整流部分、直流滤波网络部分及负载端构成。
[0019]进一步地，所述整流部分通过肖基特二极管来实现。
[0020]进一步地，所述能量再利用系统的整个电路包括电子器件和传输线结构、中间介质基板和底层金属地；所述传输线结构印制在中间介质基板的上表面，所述电子器件之间通过阻抗匹配的方式与微带结构相接，所述底层金属地印制在中间介质基板的下表面。
[0021]进一步地，所述定向耦合器的直通端口上依次连接有若干个所述能量再利用系统。为了满足信号再分配/合成的需要，或者满足多点覆盖等应用场合需求，可在定向耦合器的直通端口上再接多个同样功能的电路，按照不同或相同的耦合度选取定向耦合器，以达到输入信号多级分配的作用。
[0022]本专利技术的有益效果是：本专利技术通过重复利用定向耦合器隔离端口的能量，将其转化为射频放大器所需的直流信号，进而增强上行信号的传输效率。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本专利技术实施例或者现有技术中的技术方案，下面对本专利技术实施例或者现有技术中的相关技术方案附图作以下介绍，应当理解的是，下面介绍中的附图仅仅为了方便清晰表述本专利技术的技术方案中的部分实施例，对于本领域的技术人员而言，在无需付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获取到其他附图。
[0024]图1是典型的室内覆盖系统拓扑结构示意图；
[0025]图2是定向耦合器结构及能量传输方向示意图；
[0026]图3是本专利技术实施例中一种面向5G室内覆盖的能量再利用系统的结构示意图；
[0027]图4是本专利技术实施例中一种面向5G室内覆盖的能量再利用系统的信号下行传输示意图；
[0028]图5是本专利技术实施例中一种面向5G室内覆盖的能量再利用系统的信号上行传输示意图；
[0029]图6是本专利技术实施例中上行信号功率为0dBm时环路器部分ADS仿真模型及各点功
率的示意图；
[0030]图7是本专利技术实施例中定向耦合器在输入160W时各个端口输出功率的示意图；
[0031]图8是本专利技术实施例中各部分结合后整体电路的ADS仿真模型示意图；
[0032]图9是本专利技术实施例中定向耦合器仿真结果。
具体实施方式
[0033]下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。对于以下实施例中的步骤编号，其仅为了便于阐述说明而设置，对步骤之间的顺序不做任何限定，实施例中的各步骤的执行顺序均可根据本领域技术人员的理解来进行适应性调整。
[0034]在本专利技术的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向5G室内覆盖的能量再利用系统，其特征在于，包括定向耦合器、第一环路器、第二环路器、射频放大器、整流电路以及能量存储模块；传输下行数据时：射频信号从定向耦合器的输入端口传入，并输出三路信号流；其中，第一路信号流从定向耦合器的耦合端口输出，依次经过第一环路器和第二环路器输出至各个用户单元；第二路信号流从定向耦合器的隔离端口输出，输出的信号经过整流电路变为直流电压，并通过存储模块进行储能；第三路信号流从定向耦合器的直通端口输出下级电路中；传输上行数据时：各个用户单元发出的射频信号依次经第二环路器、射频放大器和第一环路器，输入定向耦合器的耦合端口，并输出三路信号流；其中，第一路信号流从定向耦合器的输入端口输出；第二路信号流从定向耦合器的隔离端口输出，输出的信号经过整流电路变为直流电压，该直流电压用于为射频放大器供电；第三路信号流从定向耦合器的直通端口输出；其中，存储模块中存储的能量用于在传输上行数据时为射频放大器供电。2.根据权利要求1所述的一种面向5G室内覆盖的能量再利用系统，其特征在于，所述能量再利用系统还包括射频开关，所述射频开关安装在第二环路器和射频放大器之间。3.根据权利要求1或2所述的一种面向5G室内覆盖的能量再利...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈海东，王帅，董景尚，车文荃，薛泉，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：