CN101267220A - 双频合路器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种双频合路器，其将第一和第二同轴谐振子带通滤波器设置于箱体中，该箱体包括本体、盖板和盖体，本体设有由金属板分隔的所述两个同轴谐振子带通滤波器，本体侧边设置有合路端口、第一和第二端口，各隔直电容置于两个同轴谐振子带通滤波器的同轴腔体内；所述盖板固定在本体上面；第一和第二直流通路设置在该盖板上，其中，第一和第二直流通路的各低通滤波器分别通过支撑件固定在同轴腔体上表面的边缘；所述盖体与本体锁固。所述隔直电容为分布参数式电容。本发明由于对整体结构进行了重新布局，带来了体积小，差损小、功率容量大、通道间隔离度高等优点。

Description

双频合路器
技术领域
本发明涉及一种用于第二代和第三代通信系统之间进行合路的处理设备，尤其涉及双频合路器。
背景技术
随着移动通信的迅速发展，多系统共站址、共天馈资源的应用方式得到越来越多的运营商青睐。通过这些方式可以达致共享资源，降低系统设备成本的效果。在2G/3G共天馈系统中，双频合路器是必不可少的微波器件，其主要作用是对不同系统的信号进行分合路，以达到节省馈电电缆，简化系统和降低成本的目的。另外，基站塔上设备的供电是通过射频电缆实现的，所以，与馈电电缆串接的合路器还要具有通直流电的功能。
参照图1所示的原理图，合路器是三端口微波器件，包括两条直流馈电通路和两条射频信号通路，其中：直流馈电通路由集总参数低通滤波器、开关和防雷器件组成，低通滤波器用于抑制高频射频信号，以让一定频率(如3MHz)的控制信号顺利通过，开关用于选择是否需要直流电通过；射频信号通路由隔直流电容和带通滤波器组成，两条射频信号通路中的带通滤波器的通带范围适应所合路的两路信号的频率范围设置。工作时，从公共端口Port1输入的信号根据频率范围分路到端口Port2或端口Port3，相反，也可将从端口Port2和Port3输入的信号经端口Port1合路输出。
2G/3G共天馈系统的射频信号频率范围是806MHz-960MHz和1710MHz-2170MHz，要实现如此超宽度的工作频带，并且具有通直流电功能，目前的大部分合路器产品采用介质基片用微带电路的形式实现。这种结构形式的产品的缺点是体积大，功率容量小。而且，无源互调指标大大取决于介质基片材料的特性，在批量生产中难以控制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种双频合路器，使其小型化，并且达到差损小、功率容量大且直流馈电通路和射频信号通路之间隔离度高等功效。
为解决本发明的技术问题，本发明采用如下技术方案实现：
本发明一种双频合路器，包括合路端口、对应接收第一频段的第一端口和对应接收第二频段的第二端口，以及两个同轴谐振子带通滤波器和两路直流通路；
第一直流通路接入第一端口和合路端口之间；第二直流通路接入第二端口和合路端口之间；
第一同轴谐振子带通滤波器一端通过第一隔直电容与第一端口电性连接；第二同轴谐振子带通滤波器一端通过第二隔直电容与第二端口电性连接；第一和第二同轴谐振子带通滤波器的另一端共同通过第三隔直电容与合路端口电性连接；
其中：
第一直流通路包括有与第一隔直电容电性连接的第一低通滤波器；第二直流通路包括有与第二隔直电容电性连接的第二低通滤波器；第一和第二直流通路还共同包括第三低通滤波器，该第三低通滤波器与第三隔直电容电性连接；
所述第一和第二同轴谐振子带通滤波器设置于箱体中，该箱体包括本体、盖板和盖体，所述本体设有由金属板分隔的所述两个同轴谐振子带通滤波器，本体侧边设置有所述合路端口、第一和第二端口，所述各隔直电容置于两个同轴谐振子带通滤波器的同轴腔体内；所述盖板固定在本体上面；所述第一和第二直流通路设置在该盖板上，其中，第一和第二直流通路的各低通滤波器分别通过支撑件固定在同轴腔体上表面的边缘；所述盖体与本体锁固。
较佳地，支撑件上表面与盖板底面之间留有不小于0.2毫米的间隙，以保证射频信号的良好电性能。
较优地，所述各隔直电容均为分布参数式电容。
具体地，所述各隔直电容均包括内导体、绝缘体和套筒，绝缘体套设在内导体外围，套筒则套设在绝缘体外围，所述套筒用于与第一和/或第二同轴谐振子带通滤波器电性连接；所述内导体用于与第一和/或第二直流通路电性连接，并进而连接至其所邻接的端口。
所述第一和第二同轴谐振子带通滤波器均包括同轴腔体和顺次排列在同轴腔体内的若干谐振柱。两个同轴谐振子带通滤波器中，相邻两个谐振柱之间设有用于加强耦合效果的脊柱。较佳地，所述第一同轴谐振子带通滤波器的谐振柱个数为5个；所述第二同轴谐振子带通滤波器的谐振柱个数为6个。
此外，所述盖板对应两个同轴谐振子带通滤波器设置有穿越盖板深入其两个同轴腔体的若干调谐螺杆，用于调节同轴谐振子的谐振频率和耦合量。
盖板上还可开设有通孔，该通孔覆盖有戈尔透气膜。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明用同轴谐振子带通滤波器实现的2G/3G双频合路器，利用独特的方式，实现直流通路和射频信号通路间的相互隔离。分布参数式隔直电容的应用，使应用本发明的产品能大大缩小体积，而且，本发明对整体结构进行了布局，通过结构的改进还带来了差损小、功率容量大、通道间隔离度高等优点。
附图说明
图1是本发明的原理框图；
图2是本发明产品的组合结构立体图；
图3是图2中A部分的放大图；
图4是图2中第一同轴谐振子带通滤波器的纵中剖视示意图；
图5是图2中第二同轴谐振子带通滤波器的纵中剖视示意图；
图6是图2中盖板的直流电通路电路板示意图。
具体实施方式
本发明双频合路器主要用于对2G和3G信号进行合路，具体请参阅图2所示的实物产品。
图2中，合路器整体为一箱体，由本体6、盖板2和盖体4共同组成。
本体6的左侧边设置第一端口Port2和第二端口Port3，分别用于接收806-960MHz和1710-2170MHz的射频信号，本体6右侧边则设置合路端口Port1，合路端口Port1可输出第一和第二端口(Port2和Port3)合成后的射频信号，或输入信号分路到第一或第二端口(Port2和Port3)。
本体6上集成了两个射频通路，即第一射频通路和第二射频通路，第一射频通路由第一端口Port2、第一隔直电容(图中未示出，可参阅第三隔直电容68)，同轴谐振子带通滤波器(610和611)、第三隔直电容68、合路端口依次电性连接组成；第二射频通路则由第二端口Port3、第二隔直电容(图中未示出，可参阅第三隔直电容68)，同轴谐振子带通滤波器(620和621)、第三隔直电容68、合路端口依次电性连接组成。
可见，每个射频通路均包括有同轴谐振子带通滤波器(610和611；620和621)，并且还共同包括所述第三隔直电容68。
每个同轴谐振子带通滤波器(610和611；620和621)均包括同轴腔体610，620和若干谐振柱611，621，如图2所示，本体6中部形成的空腔被一金属板分隔为两个同轴腔体610，620，对应第一射频通路为第一同轴腔体610，对应第二射频通路则为第二同轴腔体620。金属板63的分隔使第一和第二射频通路具有更高的隔离度。第一同轴腔体610中，顺次并排设置有5根谐振柱611，其中，邻近第一端口Port2的谐振柱通过导线与第一隔直电容(参阅68)进而与第一端口Port2电性连接，另外远端的最后一根谐振柱则通过导线671与所述第三隔直电容68电性连接。同理，第二同轴腔体620顺次并排设置6个谐振柱621，其邻近第二端口Port3的谐振柱通过导线与第二隔直电容(参阅68)进而与第二端口Port3电性连接，另外一端的谐振柱同样通过导线672与所述第三隔直电容68电性连接。
所述两个同轴谐振子带通滤波器(610和611；620和621)之间的金属板63并未完全隔断两个同轴腔体610，620的联系。
所述第一、第二以及第三隔直电容，其结构均同第三隔直电容68，第三隔直电容68具体包括内导体683、绝缘体682和套筒681，绝缘体682套设在内导体683外围，套筒681则套设在绝缘体682外围，绝缘体682用介质薄膜实现。所述套筒681同时与所述第一和第二同轴谐振子带通滤波器(610和611；620和621)的最后一根谐振柱电性连接，所述内导体683则直接连接至合路端口Port1。如此，套筒681与内导体683之间可由绝缘体682绝缘，形成分布参数式电容，对于两个射频通路而言，射频信号通过内导体683与套筒681间的耦合实现信号的传输，而直流电流不能通过套筒681，这样就实现了射频通路隔断直流电流的作用。
如前所述，第一和第二隔直电容采用如第三隔直电容68相同的结构，但第一隔直电容的套筒(未图示)仅与第一同轴谐振子带通滤波器的与第二隔直电容相邻近的第一根谐振柱相连接，第二隔直电容的套筒(未图示)则与第二同轴谐振子带通滤波器的与第二隔直电容相邻近的第一根谐振柱相连接。
所述各隔直电容的内导体自各端口Port1，Port2，Port3引出，因此，自然与各端口电性连接。
所述盖板2上固定有一印刷电路板，印刷了如图6所示的电路，盖板2刚好覆盖住本体6的两个同轴腔体610，620上表面。关于双频合成器的直流通路已为公知技术，在此仅简单概括如下：
结合图1和图6，盖板2上集成了两个直流通路，即第一直流通路和第二直流通路，直流通路主要由低通滤波器201，202，203、开关、防雷器件205等组成。第一/第二直流通路自第一/第二端口Port2/Port3接出信号后，通过第一/第二低通滤波器202/203进行滤波后，进行合成，并输出至第三低通滤波器201，再输出至合路端口Port1。低通滤波器201，202，203的作用主要用于抑制高频信号而让低于3MHz的控制信号通过。此外，可以依据需要在两个直流通路中设置开关，用于选择是否需要直流电通过；还可以设置放电管之类的防雷器件205。
图6的印刷电路图中示出了3个低通滤波器201，202，203的接入点281，282，283，而所述3个低通滤波器201，202，203均独立设置在3个支撑件上。如图1中所示，靠近各个端口Port1，Port2，Port3，在两个同轴腔体610，620的开口上缘，分别设置所述3个支撑件，每个支撑件上均设置有所述低通滤波器201，202，203。
所述低通滤波器201，202，203一端接与其相邻近的端口Port1，Port2，Port3的隔直电容，具体而言，第三低通滤波器201的该端与第三隔直电容68的内导体683电性连接，第一低通滤波器202的该端与第一隔直电容(未图示)的内导体电性连接，第二低通滤波器203的该端则与第二隔直电容(未图示)的内导体电性连接。低通滤波器201，202，203的另一端则预留有与图6所示印刷电路图中接入点281，282，283相接触的触点26，而盖板2上设有对应3个触点26的3个开孔，如此，盖板2的3个开孔套入3个触点26，便可实现盖板2与本体6的固设，此时，图6所示印刷电路的3个接入点281，282，283刚好与3个支撑件上的3个低通滤波器201，202，203的触点26接合，也使低通滤波器201，202，203成功接入所属的直流通路，盖板与支撑件上表面预留不小于0.2毫米的间隙，可保证射频信号的良好电性能。
所述开关采用焊接到电路上的磁珠208实现，用于抑制高频信号，去掉磁珠208即可断开前后的连接，置入磁珠208则可恢复电路。
如图2所示，所述第三低通滤波器201是通过导线272与所述第三隔直电容68的内导体683连接后与合路端口Port1实现电性连接的，第二、第三低通滤波器202，203也同理。如此便巧妙实现了直流通路与射频通路共同接入合路端口Port1的技术问题。
再如图1所示，盖板2两侧对应本体6的两个同轴谐振子带通滤波器(610和611；620和621)还设置了若干调谐螺杆69，对应第一同轴谐振子带通滤波器(610和611)的一侧设置9个调谐螺杆69，另一侧设置11个。调谐螺杆69穿过所述盖板2，当盖板2与本体6固设时可深入两个同轴腔体610，620的内部，主要用于调节两个同轴谐振子带通滤波器(610和611；620和621)的谐振子的谐振频率和耦合量。
请参阅图4，是图1中第一同轴谐振子带通滤波器(610和611)的纵中剖视示意图，属于第一端口Port2至合路端口Port1之间的第一射频通路，为了实现谐振柱611之间的强耦合，相邻两个谐振柱611之间还设有脊柱616，各脊柱616的高度不等，可视实际情况进行调节，而且，谐振柱611顶部还加设圆盘，谐振柱与盖板2间留有适当间隙，以不小于1.5毫米为宜。这些措施是为了使谐振柱611工作在806-960MHz范围的同时，同轴腔体的尺寸尽可能小。
请参阅图5，图5是图1中第二同轴谐振器(620和621)的纵中剖视示意图，属于第二端口Port3至合路端口Port1之间的第二射频通路，同理，各谐振柱621之间也加设有不同高度的脊柱626以实现谐振柱621之间的强耦合，通带频率为1710-2170MHz。
请再参阅图2，该图还示出了所述盖体4，该盖体4用于与本体6相盖合，对内部零件进行保护，其周边可加盖胶圈，以便增强其防水性能，保护内部电路。在该盖板2表面还设有通孔，并在该通孔上设置戈尔透气膜40，用于保持本体6内外的压力平衡。
此外，所述两个同轴腔体610，620内表面镀银，可以大大减小了射频信号在传输过程中的衰减，使通带内信号的插入损耗小于0.2dB。
综上所述，本发明克服了现有技术的不足，带来了如下积极效果：
体积小：本发明的合路器大小可缩小至1 74mm*105mm*61mm。套筒式耦合结构充分利用了合路端口Port1中内导体穿过本体内壁的空间，既实现了射频信号的耦合，又不占用额外空间。在直流馈电通路和射频信号通路添加集总参数低通滤波器，既保证了直流馈电通路和射频信号通路间的隔离，又使盖板的PCB电路板的尺寸大大减小。
隔离度高：由于每个射频通路是封闭的波导腔体结构，这样大大提高了通道间的隔离度。第一端口Port2对1710-2170MHz频段的射频信号的隔离度大于85dB，第二端口Port3对806-960MHz频段的射频信号的隔离度大于65dB，
功率容量大：同轴腔体内的谐振柱与同轴腔体壁间留有足够的间隙，提高了器件射频信号功率承受能力，每端口承受的平均功率高达250瓦。

Claims (9)

1. 一种双频合路器，包括合路端口、对应接收第一频段的第一端口和对应接收第二频段的第二端口，以及两个同轴谐振子带通滤波器和两路直流通路；
第一直流通路接入第一端口和合路端口之间；第二直流通路接入第二端口和合路端口之间；
第一同轴谐振子带通滤波器一端通过第一隔直电容与第一端口电性连接；第二同轴谐振子带通滤波器一端通过第二隔直电容与第二端口电性连接；第一和第二同轴谐振子带通滤波器的另一端共同通过第三隔直电容与合路端口电性连接；
其特征在于：
第一直流通路包括有与第一隔直电容电性连接的第一低通滤波器；第二直流通路包括有与第二隔直电容电性连接的第二低通滤波器；第一和第二直流通路还共同包括第三低通滤波器，该第三低通滤波器与第三隔直电容电性连接；
所述第一和第二同轴谐振子带通滤波器设置于箱体中，该箱体包括本体、盖板和盖体，所述本体设有由金属板分隔的所述两个同轴谐振子带通滤波器，本体侧边设置有所述合路端口、第一和第二端口，所述各隔直电容置于两个同轴谐振子带通滤波器的同轴腔体内；所述盖板固定在本体上面；所述第一和第二直流通路设置在该盖板上，其中，第一和第二直流通路的各低通滤波器分别通过支撑件固定在同轴腔体上表面的边缘；所述盖体与本体锁固。
2. 根据权利要求1所述的双频合路器，其特征在于：所述各隔直电容均为分布参数式电容。
3. 根据权利要求2所述的双频合路器，其特征在于：所述各隔直电容均包括内导体、绝缘体和套筒，绝缘体套设在内导体外围，套筒则套设在绝缘体外围，所述套筒用于与第一和/或第二同轴谐振子带通滤波器电性连接；所述内导体用于与第一和/或第二直流通路电性连接，并进而连接至其所邻接的端口。
4. 根据权利要求1至3中任意一项所述的双频合路器，其特征在于：所述第一和第二同轴谐振子带通滤波器均包括同轴腔体和顺次排列在同轴腔体内的若干谐振柱。
5. 根据权利要求4所述的双频合路器，其特征在于：两个同轴谐振子带通滤波器中，相邻两个谐振柱之间设有用于加强耦合效果的脊柱。
6. 根据权利要求5所述的双频合路器，其特征在于：所述第一同轴谐振子带通滤波器的谐振柱个数为5个；所述第二同轴谐振子带通滤波器的谐振柱个数为6个。
7. 根据权利要求6所述的双频合路器，其特征在于：所述盖板对应两个同轴谐振子带通滤波器设置有穿越盖板深入其两个同轴腔体的若干调谐螺杆，用于调节同轴谐振子的谐振频率和耦合量。
8. 根据权利要求7中所述的双频合路器，其特征在于：所述支撑件上表面与盖板底面之间留有不小于0.2毫米的间隙。
9. 根据权利要求8所述的双频合路器，其特征在于：所述盖板开设有通孔，该通孔覆盖有戈尔透气膜。
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