一种模块化智能信号屏蔽器单元、屏蔽器与屏蔽控制方法与流程

1.本发明涉及移动通信及屏蔽技术领域，特别是涉及一种模块化智能信号屏蔽器单元、屏蔽器与屏蔽控制方法。


背景技术：

2.现有的智能信号屏蔽器多数由一块射频基带板和若干个功放单元组成。其中射频基带板作为设备核心，请参考图1，由数字基带芯片组和全频段的射频收发芯片组成，其中，数字基带芯片组为一片或者多片fpga或dsp等芯片，可以实现空口各个频段无线网络侦测并实时生成和空口基站信号高度相关性的数字基带干扰信号，并和全频段的射频收发芯片及功放单元配合，完成对空口基站信号的干扰压制。
3.由于无线通信制式的演进，射频基带板需要支持的射频频段不断扩充。从最初的2g/3g制式到现在需要支持4g/5g制式，相应的频段从800~900mhz和1.8ghz传统频段到现在需要支持700m~5.8ghz将近二十多个射频频段，导致射频基带板不断改版。另外，不同区域无线网络覆盖的差异，导致不同区域用户需要的射频基带板频段有一定差异。上述因素导致各个厂家的射频基带板型号很多。另外，用户购买某个型号设备后，若有新的频段需求，则需要重新采购设备，造成重复投资的浪费。
4.此外，再请参考图1，由于射频基带板上的数字基带芯片组以及射频收发器大部分是bga（球栅阵列）封装的芯片（一块板卡的bga芯片数量往往超过10颗以上），同时射频基带板功耗为几十w级别且需要与高热量的功放单元进行连接，即使有铝板和风扇散热措施，射频基带板的工作温度依然比较高。在长期工作中，容易出现板卡局部热应力不平衡导致的bga芯片失效。一颗bga芯片失效就会导致整个设备失效。智能数字信号屏蔽器的可维护性很差。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于，提供一种模块化智能信号屏蔽器单元、屏蔽器与屏蔽控制方法，灵活应对无线制式的改变和升级，并提高智能信号屏蔽器的可维护性。
6.本发明提供一种模块化智能信号屏蔽器基带板，其特征在于，包括多个屏蔽器独立智能模块、母板和连接线；多个所述屏蔽器独立智能模块安装在所述母板上，多个所述屏蔽器独立智能模块之间通过连接线相连。
7.所述屏蔽器独立智能模块集成包括数字基带芯片和n颗射频收发器；所述数字芯片与n颗所述射频收发器通过数字接口进行连接，其中，n小于等于2。
8.进一步的，一块屏蔽器独立智能模块支持某一段或者多段无线频段的空口基站信号侦测并实时生成和空口基站信号高度相关性的数字基带干扰信号。
9.进一步的，还包括多个板间连接器；任一所述屏蔽器独立智能模块通过任一所述板间连接器与所述母板相连。
10.进一步的，还包括：同步总线，所述板间连接器之间通过所述同步总线依次连接。
11.进一步的，通过同步总线控制机制实现多个所述屏蔽器独立智能模块的参数配置管理与时序同步。
12.本发明还提供一种模块化智能信号屏蔽器，采用上述模块化智能信号屏蔽器基带板，包括多个功放单元，任一所述屏蔽器独立智能模块与对应的功放单元之间通过同轴电缆进行连接。
13.进一步的，所述母板内包括电源电路和外围接口电路；所述电源电路将屏蔽器的总电源通过直流-直流转换电路和线性稳压电路转化为所述屏蔽器独立智能模块所需的工作电压和工作电流；所述外围接口电路用于实现所有所述屏蔽器独立智能模块和所有所述功放单元的参数配置及状态的上报。
14.本发明还提供一种模块化智能信号屏蔽控制方法，采用上述模块化智能信号屏蔽器基带板或上述模块化智能信号屏蔽器，包括下述步骤：控制同一台屏蔽器内部多个屏蔽器独立智能模块的参数配置管理以及时序同步。
15.进一步的，所述参数配置管理包括对多个所述屏蔽器独立智能模块无线制式配置参数的修改。
16.进一步的，在每一个板间连接器的都有一组io连接一组上下拉电阻或者拨码开关，控制每组电阻的上拉和下拉或者拨码开关的状态以对每一个所述屏蔽器独立智能模块产生不同的编号，并选择任一编号的所述屏蔽器独立智能模块作为主模块，其余编号的所述屏蔽器独立智能模块作为从模块。
17.进一步的，将外部管理设备下发的配置参数和同步时序通过同步总线传输至相应的所述主模块内，所述主模块通过外围接口电路或主控模块将所有所述屏蔽器独立智能模块的状态和告警信息上传至所述外部管理设备。
18.相比于现有技术，本发明至少具有以下有益效果：本发明在一个屏蔽器内设置了多个屏蔽器独立智能模块，替代原有一整块屏蔽器全频段的射频基带板。当设备在用户现场出现故障时，仅需替换出现故障的屏蔽器独立智能模块即可重新上电恢复设备，减少屏蔽器的报废率。也可以通过增加或者减少屏蔽器独立智能模块增加或者减少无线频段和制式，使得设备平滑适配不同区域不同国家多种频段需求（例如新增5g制式n28的广电频段）。此外，多个小尺寸的屏蔽器独立智能模块在高温工作中导致反馈的热应力更小，减少了设备的故障率。
19.进一步的，本发明通过同步总线控制机制实现同一台屏蔽器内部各个屏蔽器独立智能模块的时序同步和参数配置管理，灵活应对无线制式或频段增加的改变，实现设备的平滑升级。
附图说明
20.图1为现有技术中智能屏蔽器的结构示意简图；图2为本发明实施例一中智能信号屏蔽器单元与屏蔽器的结构示意图；图3为本发明实施例一中屏蔽器独立智能模块内部结构示意图。
具体实施方式
21.下面将结合示意图对本发明一种模块化智能信号屏蔽器单元、屏蔽器与屏蔽控制方法的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明，而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。
22.在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
实施例一
23.本实施例提供一种模块化智能信号屏蔽器单元，请参考图2，包括多个屏蔽器独立智能模块1、母板5和连接线。
24.多个所述屏蔽器独立智能模块1安装在所述母板5上，多个所述屏蔽器独立智能模块1之间通过连接线相连。
25.具体的，屏蔽器独立智能模块1尺寸远小于原有屏蔽器全频段的射频基带板。
26.在一具体示例中，屏蔽器独立智能模块1尺寸可以为标准的mini-pcie（小型pci express接口）模块的一倍到两倍大小，与信用卡的大小相似，一块母板5上设置的屏蔽器独立智能模块1的个数可以为1-16个。可以理解的是，根据实际工作频段和屏蔽器的尺寸需求设置不同个数的屏蔽器独立智能模块1。
27.现有技术中，常规屏蔽器的尺寸包括250mmx180mm，在高温环境下较长时间工作内产生的板卡翘曲度按1%计算，得出最高单角翘曲高度为3mm。而板卡上bga焊盘的间距一般小于1mm，例如可以为0.8mm或0.9mm，因此极易造成bga芯片引脚故障。而本实施例中的每个屏蔽器独立智能模块1的尺寸设置小于一张标准信用卡，例如40mm
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51mm，在高温环境下较长时间工作内产生的板卡翘曲度按1%计算，得到的最高单角翘曲高度为0.64mm。因此，本实施例中的屏蔽器独立智能模块1极大降低了高温导致的热应力破坏bga芯片引脚连接的可能性。
28.由此可见，本实施例在一个屏蔽器内设置了多个屏蔽器独立智能模块1，替代原有屏蔽器全频段的射频基带板。当设备在用户现场出现故障时，仅需替换出现故障的屏蔽器独立智能模块1即可重新上电恢复设备，减少屏蔽器的报废率，也可以通过增加或者减少屏蔽器独立智能模块1增加或者减少无线频段和制式，使得设备平滑适配不同区域国家的2g/3g/4g/5g多种频段需求。此外，多个小尺寸的屏蔽器独立智能模块1在高温工作中导致反馈的热应力更小，减少了设备的故障率。
29.此外，多个小尺寸的屏蔽器独立智能模块1在高温工作中导致反馈的热应力更小，减少了设备的故障率。
30.进一步的，请参考图3，所述屏蔽器独立智能模块1集成包括数字基带芯片和n颗射频收发器，可独立实现某一个频段或者多个频段无线信号的屏蔽功能；所述数字芯片与n颗所述射频收发器通过数字接口进行连接，其中，n小于等于2。因此减小了屏蔽器独立智能模块1的尺寸。
31.在一具体示例中，数字基带芯片可以选择fpga（现场可编程门阵列）或dsp（数字信
号处理器）芯片，也可根据实际需求选择不同的数字基带芯片。
32.本实施例还包括母板5和板间连接器2；所述母板5为所述屏蔽器独立智能模块1提供电源和信号传输；所述屏蔽器独立智能模块1通过所述板间连接器2与所述母板5相连。
33.在一具体示例中，任一所述屏蔽器独立智能模块1通过pci express（pcie）接口与所述板间连接器2相连，任一所述屏蔽器独立智能模块1通过任一所述板间连接器2与所述母板5相连。可以理解的是，根据具体情况，可以选择不同材质不同类型的板间连接器2。在另一具体示例中，母板5可以选择pcb板。
34.进一步的，连接线可以是母板5上的走线，包括：同步总线3。
35.两两所述板间连接器2之间通过所述同步总线3进行连接。即，通过板间连接器2的io接口在母板5上将板间连接器2通过同步总线3依次进行连接，母板5可以向屏蔽器独立智能模块1提供电源和信号传输，同时将同步总线3连接到多个屏蔽器独立智能模块1，以保证数据传输和控制信号的同步，提高设备的性能和稳定性。
36.在本实施例中，可以通过屏蔽器独立智能模块1（主模块）连接网口/串口/无线通信电路，实现与外部设备之间的通讯，并通过同步总线3控制同一台屏蔽器内部其余所有屏蔽器独立智能模块1的时序同步和参数配置管理。也可以通过母板5上的主控单元连接网口/串口/无线通信电路，实现与外部设备之间的通讯。
37.此外，所述母板5内包括电源电路和外围接口电路。
38.所述电源电路将所述外围接口电路提供的电源转化为所述屏蔽器独立智能模块1所需的工作电压和工作电流。
39.所述外围接口电路包括但不仅限于以太网接口、rs232、rs485以及无线通信电路。所述外围接口电路用于将控制命令通过同步总线3分发到所有的屏蔽器独立智能模块1和功放单元4。
40.所述外围接口电路将外部管理设备的控制指令通过同步总线3分发到所有的屏蔽器独立智能模块1和功放单元4，实现用户有线或无线的网管、所述屏蔽器独立智能模块1和所述功放单元4的参数的配置及状态的上报。
41.此外，所述母板5还可以包括主控单元，所述主控单元通常为arm等mcu芯片，也可以是其他控制芯片。根据实际情况选择安装所述主控单元，所述主控单元用于实现上述外围接口电路所实现的全部功能。
42.所述母板5还包括连接屏蔽器独立智能模块1的插座和散热风扇。每个屏蔽器独立智能模块1和对应的功放单元4实现对某一个或者几个射频频段的移动通信信号的压制，同一台屏蔽器设备内多个屏蔽器独立智能模块1和功放单元4实现对移动通信信号全频段的压制以达到屏蔽效果。根据实际情况可以选用不同材质不同类型的插座。散热风扇用来为屏蔽器系带模块散热。也可以根据实际情况选择不同的散热装置实现散热。
43.通过同步总线3控制机制实现同一台屏蔽器内部各个屏蔽器独立智能模块1的时序同步和参数配置管理，灵活应对无线制式或频段增加的改变，实现设备的平滑升级。
实施例二
44.请参考图2，本实施例提供一种模块化智能信号屏蔽器，包括如实施例一中的一种模块化智能信号屏蔽器单元和多个功放单元4。
45.其中，任一所述功放单元4支持一段较宽的射频频段信号放大功能。例如，sub1g功放单元4可以支持n28、band5和band8，又如n78功放单元4可以支持3300m~3600m。且，任一所述屏蔽器独立智能模块1与对应的功放单元4之间通过同轴电缆与射频插座进行连接，并通过io对功放单元4进行开关和增益控制以及采集功放状态信息。
46.本实施例的模块化智能信号屏蔽器可以同样具备如实施例一中的模块化智能信号屏蔽器单元的优势和有益效果，从而能够在进行信号屏蔽时，具有更好的可靠性和灵活性。
实施例三
47.本实施例提供一种模块化智能信号屏蔽方法，通过控制同一台屏蔽器内部多个屏蔽器独立智能模块1模块的参数配置管理以及时序同步。所述参数配置管理包括对多个所述屏蔽器独立智能模块1无线制式配置参数的修改，实现多个屏蔽器独立智能模块协同工作的时序同步，并使得任一所述屏蔽器独立智能模块1实现多个频段空口基站信号的侦查并实时生成和空口基站信号高度相关性的数字基带干扰信号。
48.由于各个制式或频段的无线侦测和屏蔽机制大体类似，另外对于不同制式算法不同之处可在数字基带芯片中通过软件算法支持。因此可通过安装更多的屏蔽器独立智能模块1实现当前设备对更多的无线制式或频段支持，即，通过一片屏蔽器独立智能模块1实现某一个频段或者多个频段的空口基站信号侦测并实时生成和空口基站信号高度相关性的数字基带干扰信号。
49.在一具体示例中，758mhz-798mhz的移动5g、869mhz-880mhz的电信cdma/lte和925mhz-954mhz的移动gsm/fdd/nb皆可由一片屏蔽器独立智能模块1完成空口侦收和压制信号输出，又或2515mhz-2615mhz的移动5g和2615mhz-2675mhz移动td-lte也可由一片屏蔽器独立智能模块1完成空口侦收和压制信号输出。可以根据实际情况，调配不同的参数，使得一片屏蔽器独立智能模块1实现不同频段信号的空口侦收和压制信号输出，灵活应对无线制式或频段增加的改变，实现设备的平滑升级。
50.进一步的，本实施例通过在每一个所述板间连接器2的4个io接口上连接一组上下拉电阻，控制每组电阻的上拉和下拉或拨码开关对应形成不同的编号输出，实现对设备或模块的id编号进行配置。
51.在一具体示例中，可以采用0-15这样的规则进行编码，也可以根据实际情况设置其他的编码方式。
52.当采用0-15的规则进行编码时，id号为0的所述板间连接器2对应的屏蔽器独立智能模块1作为主模块，其他id都是从属模块，主模块将上位机的配置参数以及同步时序通过同步总线3下发到各个从模块，并将各个从模块的状态及告警信息上传到上位机。以完成对各个屏蔽器独立智能模块1的无线制式配置参数的修改，以及实现各个所有屏蔽器独立智能模块1在自身编号所对应的的同步时隙上完成空口基站信号侦测。
53.此外，还可以设置一个从模块为备用主模块，当主模块出现故障后，备用主模块将自动切换为主模块。
54.综上所述，本发明通过在一个屏蔽器内设置了多个屏蔽器独立智能模块1，替代原有屏蔽器全频段的射频基带板。当设备在用户现场出现故障时，仅需替换出现故障的屏蔽
器独立智能模块1即可重新上电恢复设备，减少屏蔽器的报废率，也可通过更换屏蔽器独立智能模块1，满足使用者对智能数字信号屏蔽器的升级需求，避免重复投资和浪费。此外，多个小尺寸的屏蔽器独立智能模块1在高温工作中导致反馈的热应力更小，减少了设备的故障率。
55.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

技术特征：
1.一种模块化智能信号屏蔽器基带板，其特征在于，包括多个屏蔽器独立智能模块、母板和连接线；多个所述屏蔽器独立智能模块安装在所述母板上；多个所述屏蔽器独立智能模块之间通过连接线相连；所述屏蔽器独立智能模块集成包括数字基带芯片和n颗射频收发器；所述数字基带芯片与n颗所述射频收发器通过数字接口进行连接，其中，n小于等于2。2.如权利要求1所述的模块化智能信号屏蔽器基带板，其特征在于，还包括多个板间连接器；任一所述屏蔽器独立智能模块通过任一所述板间连接器与所述母板相连。3.如权利要求2所述的模块化智能信号屏蔽器基带板，其特征在于，还包括：同步总线，所述板间连接器之间通过所述同步总线依次连接。4.如权利要求3所述的模块化智能信号屏蔽器基带板，其特征在于，通过同步总线控制机制实现多个所述屏蔽器独立智能模块的参数配置管理与时序同步。5.一种模块化智能信号屏蔽器，采用权利要求1-4中任一项所述的模块化智能信号屏蔽器基带板，其特征在于，包括多个功放单元；任一所述屏蔽器独立智能模块与其对应的所述功放单元之间通过射频插座和同轴电缆进行射频连接。6.如权利要求5所述的模块化智能信号屏蔽器，其特征在于，母板内包括电源电路和外围接口电路；所述电源电路将屏蔽器的总电源通过直流-直流转换电路和线性稳压电路转化为所述屏蔽器独立智能模块所需的工作电压和工作电流；所述外围接口电路用于实现所有所述屏蔽器独立智能模块和所有所述功放单元的参数配置及状态上报。7.一种模块化智能信号屏蔽控制方法，采用权利要求1-4中的任一项所述的模块化智能信号屏蔽器基带板或者权利要求5-6中的任一项所述的模块化智能信号屏蔽器，其特征在于，包括：控制同一台屏蔽器内部多个屏蔽器独立智能模块的参数配置管理以及时序同步。8.如权利要求7所述的模块化智能信号屏蔽控制方法，其特征在于，所述参数配置管理包括对多个所述屏蔽器独立智能模块无线制式配置参数的修改。9.如权利要求7所述的模块化智能信号屏蔽控制方法，其特征在于，在每一个板间连接器的都有一组io连接一组上下拉电阻或者拨码开关，控制每组电阻的上拉和下拉或者拨码开关的状态以对每一个所述屏蔽器独立智能模块产生不同的编号，并选择任一编号的所述屏蔽器独立智能模块作为主模块，其余编号的所述屏蔽器独立智能模块作为从模块。10.如权利要求9所述的模块化智能信号屏蔽控制方法，其特征在于，将外部管理设备下发的配置参数和同步时序通过同步总线传输至相应的所述主模块内，所述主模块通过外围接口电路或主控模块将所有所述屏蔽器独立智能模块的状态和告警信息上传至外部管理设备。

技术总结
本发明提供一种模块化智能信号屏蔽器单元、屏蔽器与屏蔽控制方法，包括多个屏蔽器独立智能模块、屏蔽器母板和多个功放单元；屏蔽器内包括多个所述屏蔽器独立智能模块；任一所述屏蔽器独立智能模块与任一所述功放单元相连接。屏蔽器母板和多个屏蔽器独立智能模块替代原有一整块屏蔽器全频段的射频基带板。当设备在用户现场出现故障时，仅需替换出现故障的屏蔽器独立智能模块即可重新上电恢复设备，减少屏蔽器的报废率。也可以通过增加或者减少屏蔽器独立智能模块增加或者减少无线频段和制式，使得设备平滑适配不同区域不同国家多种频段需求。此外，多个小尺寸的屏蔽器独立智能模块在高温工作中导致反馈的热应力更小，减少了设备的故障率。设备的故障率。设备的故障率。


技术研发人员：夏敏
受保护的技术使用者：上海瀚儒通信技术有限公司
技术研发日：2023.07.27
技术公布日：2023/8/28