本發(fā)明涉及無線通信領(lǐng)域，具體涉及一種在4G通信系統(tǒng)中使用的射頻處理單元智能供電裝置。

背景技術(shù)：

在4G及即將納入規(guī)劃建設(shè)的5G通信系統(tǒng)中，隨著工作頻段的提高，受限于高頻傳輸損耗，分布式基站以其靈活的建設(shè)方式在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中發(fā)揮著越來越大的作用。分布式基站結(jié)構(gòu)的核心概念就是把傳統(tǒng)宏基站基帶處理單元(BBU，Building Base band Unit)和射頻處理單元(RRU，Radio Remote Unit)分離，二者通過光纖相連。在網(wǎng)絡(luò)部署時，將BBU與核心網(wǎng)、無線網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備集中在基站機(jī)房內(nèi)，通過光纖與遠(yuǎn)端的RRU進(jìn)行連接，完成網(wǎng)絡(luò)覆蓋，從而降低建設(shè)維護(hù)成本、提高效率。因為4G系統(tǒng)中的RRU大多在遠(yuǎn)離機(jī)房的遠(yuǎn)端如鐵塔平臺上，從而促使遠(yuǎn)端設(shè)備的電源保障方案顯得尤為重要。

BBU一般由基站機(jī)房內(nèi)的開關(guān)電源設(shè)備供電，RRU供電模式則主要有以下兩種：

供電模式一：-48V直流集中供電模式

-48V直流集中供電模式是指RRU等拉遠(yuǎn)設(shè)備利用安裝無線主設(shè)備的基站機(jī)房中的開關(guān)電源設(shè)備供電，供電標(biāo)稱電壓為-48V直流。直流供電的特點是電壓電流穩(wěn)定，在斷電后，一般機(jī)房中有蓄電池組，可以給設(shè)備供電，短期內(nèi)不容易導(dǎo)致基站沒有信號。缺點是因為距離較遠(yuǎn)，會造成線路損耗而大幅增加基站電源系統(tǒng)投資。

供電模式二：就近引接市電

就近引接市電是指RRU等拉遠(yuǎn)設(shè)備由本地就近引接的市電電源供電。RRU等設(shè)備就近引接市電，可以避免距離較遠(yuǎn)引起的直流壓降，減少因線路損耗而增加的電源投資。但安全方面受到影響，下雨和雷電會導(dǎo)致設(shè)備電源易損壞，同時交流電壓會在白天和晚上有電壓落差，易導(dǎo)致設(shè)備不穩(wěn)定性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種在4G通信系統(tǒng)中使用的射頻處理單元智能供電裝置，通過對現(xiàn)有的供電裝置進(jìn)行改進(jìn)，能大大降低電能損耗、提供穩(wěn)定供電、延長電池壽命、維護(hù)更加簡單方便、現(xiàn)場安裝靈活方便。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種在4G通信系統(tǒng)中使用的射頻處理單元智能供電裝置，包括直流輸入接口、交流輸入接口、交流轉(zhuǎn)直流變換器、空氣倒換開關(guān)、RRU射頻單元和智能判斷模塊，所述直流輸入接口一端與空氣倒換開關(guān)電性連接，另一端和智能判斷模塊電性連接；所述交流輸入接口一端經(jīng)交流轉(zhuǎn)直流變換器與空氣倒換開關(guān)電性連接，另一端和智能判斷模塊電性連接；所述智能判斷模塊和空氣倒換開關(guān)電性連接；所述空氣倒換開關(guān)的輸出端連接RRU射頻單元。

進(jìn)一步的，所述智能判斷模塊包括電源信號采集模塊、時鐘同步模塊、控制子模塊和切換模塊，所述電源信號采集模塊分別與直流輸入接口和交流輸入接口電性連接，所述切換模塊與空氣倒換開關(guān)電性連接，所述電源信號采集模塊經(jīng)控制子模塊與切換模塊電性連接，所述時鐘同步模塊分別與電源信號采集模塊、控制子模塊和切換模塊電性連接，并向電源信號采集模塊、控制子模塊和切換模塊提供時鐘同步信號；

工作時，所述時鐘同步模塊發(fā)送時鐘同步信號至電源信號采集模塊，

所述電源信號采集模塊根據(jù)該時鐘同步信號采集直流輸入接口和交流輸入接口的電壓特征值，并將該電壓特征值根據(jù)時鐘同步信號發(fā)送至控制子模塊，

所述控制子模塊根據(jù)該電壓特征值判定當(dāng)前所需輸入的供電參數(shù)，并生成切換信號發(fā)送至空氣倒換開關(guān)，

所述空氣倒換開關(guān)接受該切換信號后產(chǎn)生倒換操作，將供電輸出進(jìn)行切換，為負(fù)載提供穩(wěn)定安全的電源輸出。

更進(jìn)一步的，所述智能判斷模塊還包括無線通信模塊，所述無線通信模塊與控制子模塊電性連接，所述智能判斷模塊將供電日志信息通過無線通信模塊上傳至云存儲終端進(jìn)行存儲，為網(wǎng)絡(luò)維護(hù)提供參考數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步的，還包括無線充電模塊、電池組和電壓變換單元，所述電池組一端電性連接無線充電模塊，另一端電性連接電壓變換單元，所述電壓變換單元與直流輸入接口耦合。通過設(shè)計無線充電模塊，能夠為系統(tǒng)提供無線充電，且通過電池組存儲電量并通過電壓變換單元為整個系統(tǒng)提供穩(wěn)定的電源，有效防止突然斷電產(chǎn)生的巨大影響。

更進(jìn)一步的，所述電壓變換單元為DC/DC升壓變換單元，所述電池組為48V電池組。

更進(jìn)一步的，DC/DC升壓變換單元包括電感L、第一MOSFET(金屬-氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管，簡稱金氧半場效晶體管，Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET)管、第一二極管、以及第一電容；所述電感L的一端與所述第一MOSFET管的源極相連，所述電感L的另一端為所述DC/DC升壓變換單元的負(fù)極輸入端，所述第一MOSFET管的源極為所述DC/DC升壓變換單元的正極輸入端，所述第一MOSFET管的源極與所述第一二極管的負(fù)極相連，所述第一MOSFET管的漏極與所述第一電容的一端相連，所述第一電容的另一端與所述第一二極管的正極相連，所述第一電容的兩端為所述DC/DC升壓變換單元的輸出端。

更進(jìn)一步的，所述電池組為兩個以上12V充電電池串并聯(lián)構(gòu)成。

所述裝置工作過程如下：

步驟1，電源信號采集模塊從時鐘同步模塊獲取到時間同步信號后，電源信號采集模塊建立與直流輸入接口和交流輸入接口的通信連接；

步驟2，電源信號采集模塊通過直流輸入接口獲取到直流電壓特征值，該直流電壓特征值包括電源類型和電壓值；電源信號采集模塊通過交流輸入接口獲取到交流電壓特征值，該交流電壓特征值包括電源類型和電壓值；

步驟3，電源信號采集模塊從時鐘同步模塊獲取到時間同步信號，電源信號采集模塊建立與控制子模塊的通信連接；

步驟4，電源信號采集模塊將直流電壓特征值和交流電壓特征值發(fā)送至控制子模塊；

步驟5，控制子模塊根據(jù)電源類型選擇相應(yīng)的預(yù)設(shè)閾值，如果獲取到的是直流電壓特征值的電源類型，則選擇直流電壓預(yù)設(shè)閾值，并判斷當(dāng)前的直流電壓值是否小于直流電壓預(yù)設(shè)閾值(一般設(shè)置36V-48V)，如果是，執(zhí)行步驟6，否則繼續(xù)原電壓輸出；若獲取到的是交流電壓特征值的電源類型，則選擇交流電壓預(yù)設(shè)閾值，并判斷當(dāng)前的交流電壓值是否小于交流電壓預(yù)設(shè)閾值(一般設(shè)置110V-220V)，如果是，執(zhí)行步驟6，否則繼續(xù)原電壓輸出；

步驟6，如果控制子模塊判斷直流電壓值小于直流電壓預(yù)設(shè)閾值，則控制子模塊生成切換信號至空氣倒換開關(guān)，所述空氣倒換開關(guān)接受該切換信號后產(chǎn)生倒換操作，將供電輸出為交流輸出；如果控制子模塊判斷交流電壓值小于交流電壓預(yù)設(shè)閾值，則控制子模塊生成切換信號至空氣倒換開關(guān)，所述空氣倒換開關(guān)接受該切換信號后產(chǎn)生倒換操作，將供電輸出為直流輸出。

有益效果：本發(fā)明通過采用上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點：

本發(fā)明通過設(shè)計一個全新的射頻處理單元智能供電裝置，通過空氣倒換開關(guān)和智能判斷模塊，實現(xiàn)48V直流集中供電模式和就近引接市電供電模式的智能切換，從而提高整個RRU供電系統(tǒng)的信源穩(wěn)定性和安全性。

本發(fā)明還對電整個供電裝置做了進(jìn)一步的改進(jìn)，通過對智能判斷模塊電路的精準(zhǔn)設(shè)計，搭配時鐘同步模塊，保證供電方式切換過程中的精確和安全，保障RRU射頻模塊的供電系統(tǒng)雙模式自動切換過程中的高效、準(zhǔn)確和時效性。整個控制電路設(shè)計合理精巧。

本發(fā)明還設(shè)計了這個供電裝置的無線充電方案，采用無線充電模塊、電池組和電壓變換單元構(gòu)成，實現(xiàn)了整個裝置的無線供電，和且進(jìn)一步為提高直流供電模式的安全性和穩(wěn)定性提供了有效保證。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明做更進(jìn)一步的具體說明，本發(fā)明的上述或其他方面的優(yōu)點將會變得更加清楚。

圖1是本發(fā)明的實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明的實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明的實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本發(fā)明的實施例2的升壓變換單元和空氣倒換開關(guān)集成的電路原理圖。

具體實施方式

現(xiàn)結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明進(jìn)一步說明。

實施例1：

作為一個具體的實施例，如圖1和圖2所示，一種在4G通信系統(tǒng)中使用的射頻處理單元智能供電裝置，包括直流輸入接口1、交流輸入接口3、交流轉(zhuǎn)直流變換器2、空氣倒換開關(guān)5、RRU射頻單元6和智能判斷模塊4，所述直流輸入接口1與空氣倒換開關(guān)5電性連接，所述交流輸入接口3與交流轉(zhuǎn)直流變換器2的電性連接，所述交流轉(zhuǎn)直流變換器2與空氣倒換開關(guān)5電性連接，所述空氣倒換開關(guān)5與智能判斷模塊4電性連接，所述空氣倒換開關(guān)5的輸出端連接RRU射頻單元6，所述智能判斷模塊4分別與直流輸入接口1和交流輸入接口3電性連接。

本實施例中，所述智能判斷模塊4包括電源信號采集模塊42、時鐘同步模塊43、控制子模塊41(本實施例使用HCS12系列MCU)和切換模塊44，所述電源信號采集模塊42分別與直流輸入接口1和交流輸入接口3電性連接，所述切換模塊44與空氣倒換開關(guān)5電性連接，所述時鐘同步模塊43分別為電源信號采集模塊42、控制子模塊41和切換模塊44提供時鐘同步信號，

所述時鐘同步模塊43發(fā)送時鐘同步信號至電源信號采集模塊42，

所述電源信號采集模塊42根據(jù)該時鐘同步信號采集直流輸入接口1和交流輸入接口3的電壓特征值，并將該電壓特征值根據(jù)時鐘同步信號發(fā)送至控制子模塊41，

所述控制子模塊41根據(jù)該電壓特征值判定當(dāng)前所需輸入的供電參數(shù)，并生成切換信號發(fā)送至空氣倒換開關(guān)5，

所述空氣倒換開關(guān)5接受該切換信號后產(chǎn)生倒換操作，將供電輸出進(jìn)行切換，為負(fù)載提供穩(wěn)定安全的電源輸出。

所述智能判斷模塊4還包括無線通信模塊45，所述無線通信模塊45與控制子模塊41電性連接，所述智能判斷模塊4將供電日志信息通過無線通信模塊上傳至云存儲終端進(jìn)行存儲，為網(wǎng)絡(luò)維護(hù)提供參考數(shù)據(jù)。

本實施例1的工作原理如下：電源信號采集模塊42根據(jù)始終同步模塊43的時間同步信號采集直流輸入接口1和交流輸入接口3的電壓特征值，并將該電壓特征值根據(jù)時鐘同步信號發(fā)送至控制子模塊41，所述控制子模塊41根據(jù)該電壓特征值判定當(dāng)前所需輸入的供電參數(shù)，并生成切換信號發(fā)送至空氣倒換開關(guān)5，所述空氣倒換開關(guān)5接受該切換信號后產(chǎn)生倒換操作，將供電輸出進(jìn)行切換，為負(fù)載提供穩(wěn)定安全的電源輸出。所述智能判斷模塊4將供電日志信息通過無線通信模塊上傳至云存儲終端進(jìn)行存儲，為網(wǎng)絡(luò)維護(hù)提供參考數(shù)據(jù)。

具體步驟如下：

步驟1：電源信號采集模塊42從時鐘同步模塊43獲取到時間同步信號后，該電源信號采集模塊42建立與直流輸入接口1和交流輸入接口3的通信連接；

步驟2：電源信號采集模塊42通過直流輸入接口1獲取到直流電壓特征值，該直流電壓特征值包括電源類型和電壓值；電源信號采集模塊42通過交流輸入接口3獲取到交流電壓特征值，該交流電壓特征值包括電源類型和電壓值；

步驟3：電源信號采集模塊42從時鐘同步模塊43獲取到時間同步信號，該電源信號采集模塊42建立與控制子模塊41的通信連接；

步驟4：電源信號采集模塊42將直流電壓特征值和交流電壓特征值發(fā)送至控制子模塊41；

步驟5：控制子模塊41根據(jù)電源類型選擇相應(yīng)的預(yù)設(shè)閾值，例如獲取到的是直流電壓特征值的電源類型，則選擇直流電壓預(yù)設(shè)閾值，若獲取到的是交流電壓特征值的電源類型，則選擇交流電壓預(yù)設(shè)閾值；并判斷當(dāng)前的直流電壓值是否小于直流電壓預(yù)設(shè)閾值，當(dāng)前的交流電壓值是否小于交流電壓預(yù)設(shè)閾值；直流電壓預(yù)設(shè)閾值范圍為36V-48V，本實施例選擇40V；交流電壓預(yù)設(shè)閾值范圍為110V-220V，本實施例選擇150V。

步驟6：控制子模塊41判斷直流電壓值小于直流電壓預(yù)設(shè)閾值，則控制子模塊41生成切換信號至空氣倒換開關(guān)5，所述空氣倒換開關(guān)5接受該切換信號后產(chǎn)生倒換操作，將供電輸出為交流輸出；控制子模塊41判斷交流電壓值小于交流電壓預(yù)設(shè)閾值，則控制子模塊41生成切換信號至空氣倒換開關(guān)5，所述空氣倒換開關(guān)5接受該切換信號后產(chǎn)生倒換操作，將供電輸出為直流輸出。電壓如果沒有小于閾值，則控制子模塊41不生成切換信號，則空氣倒換開關(guān)5不產(chǎn)生倒換操作，則還是保留原來的電壓輸出。

實施例2：

參考圖3和圖4所示，本實施例2與第一實施例的基本結(jié)構(gòu)相同，不同之處在于：本實施例2還包括無線充電模塊7、電池組8和電壓變換單元9，所述無線充電模塊7與電池組8電性連接，所述電池組8和電壓變換單元9電性連接，所述電壓變換單元9與直流輸入接口1耦合。通過設(shè)計無線充電模塊7，能夠為系統(tǒng)提供無線充電，且通過電池組8存儲電量并通過電壓變換單元9為整個系統(tǒng)提供穩(wěn)定的電源，有效防止突然斷電產(chǎn)生的巨大影響。

本實施例中，所述電壓變換單元9為DC/DC升壓變換單元9，所述電池組8為48V電池組8。

本實施例中，所述電池組8為2個以上12V充電電池串并聯(lián)構(gòu)成。

具體參考圖4所示，DC/DC升壓變換單元9由電感L、第一MOSFET管Q、第一二極管D、以及第一電容C組成；所述電感L的一端與所述第一MOSFET管的源極相連，所述電感L的另一端為所述升壓變換單元9的負(fù)極輸入端，所述第一MOSFET管Q的源極為所述升壓變換單元9的正極輸入端，所述第一MOSFET管Q的源極與所述第一二極管D的負(fù)極相連，所述第一MOSFET管Q的漏極與所述第一電容C的一端相連，所述第一電容C的另一端與所述第一二極管D的正極相連，所述第一電容C的兩端為所述升壓變換單元9的輸出端。

升壓變換單元9與空氣倒換開關(guān)5的組合形態(tài)還可以包括：第二電容C’、第二二極管D’、以及壓敏電阻RV；以第一開關(guān)106為一第二MOSFET管Q’為例，升壓變換單元9和空氣倒換開關(guān)5集成的電路結(jié)構(gòu)參見圖4：第二電容C’的一端與第二二極管D’的負(fù)極相連，第二電容C’的另一端與第二MOSFET管Q’的源極相連，第二MOSFET管Q’的漏極與第二二極管D’正極相連，第二二極管D’的負(fù)極與升壓變換單元9的正極輸入端相連，第二二極管D’的正極與升壓變換單元9的負(fù)極輸入端相連，升壓變換單元9的輸出端與壓敏電阻RV相連。

盡管結(jié)合優(yōu)選實施方案具體展示和介紹了本發(fā)明，但所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明白，在不脫離所附權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，在形式上和細(xì)節(jié)上可以對本發(fā)明做出各種變化，均為本發(fā)明的保護(hù)范圍。