CN101330302A - 宽频带馈电器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种宽频带馈电器，用于塔顶放大器和基站之间进行馈电，包括：射频端口，为基站的射频信号的输入与输出提供接口；直流端口，为直流电源和天馈系统控制信号的输入和输出提供接口；合路端口，为射频和直流端口的信号合路后输出至天馈系统或逆向工作提供接口；直流通路，限定通过较高频带信号且进行防雷处理；射频通路，耦合射频端口与合路端口之间的射频信号；盒体，容置所述射频通路和直流通路；所述射频端口、直流端口和合路端口均固定在盒体上。本发明将馈电器的工作频率拓宽至800MHz－2170MHz，涵盖了目前移动通信的所有领域，具有体积小、插入损耗小且隔离度较高等特点。

Description

宽频带馈电器

技术领域

本发明涉及一种用于具有电倾角远程控制的多系统共站址、共天馈系统的宽频带馈电器，实现进行较宽频带范围内的一体馈电功能。

背景技术

公知的馈电器是三端口器件，端口BTS/Node B与基站射频设备相连接，ANT端口通过射频电缆与塔上天馈系统相连接，DC/OOK端口与基站控制信号设备和直流电源相连。从基站输入的射频信号通过电容耦合到ANT端口，然后与来自DC/OOK端口的天线控制信号和直流电在ANT端口汇合，三路信号通过射频电缆输送到基站塔顶天馈系统。另外，来自天馈系统的射频信号和天馈系统监控信号由ANT端口输入，分路到BTS/Node B端口和DC/OOK端口，并分别送给基站相应设备。

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。这样可以共享资源，降低系统设备成本。适应于共天馈系统或多系统共站址的要求，需要满足800MHz至2170MHz的频率带宽，方能涵盖目前所有的移动通信频段。而当前绝大部分馈电器均基于上述结构原理实现，相应的馈电器产品的工作频段只适于某一个移动通信系统(如GSM，CDMA，DCS或WCDMA)，属于窄带微波器件。窄带馈电器已不能满足具有电倾角控制功能的多系统共站址、共天馈系统的要求。

此外，由于现有技术的馈电器常采用介质基片用微带电路的形式实现，导致产品体积大、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工作在800MHz至2170MHz频率之间的宽频带馈电器，使其小型化，并且达到插入损耗小、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：

本发明宽频带馈电器，用于塔顶放大器和基站之间进行馈电，包括：

射频端口，为基站的射频信号的输入与输出提供接口；

直流端口，为直流电源和天馈系统控制信号的输入和输出提供接口；

合路端口，为射频和直流端口的信号合路后输出至天馈系统或逆向工作提供接口；

直流通路，限定通过较高频带信号且进行防雷处理；

射频通路，耦合射频端口与合路端口之间的射频信号；

盒体，容置所述射频通路和直流通路；

所述射频端口、直流端口和合路端口均固定在盒体上。

所述直流通路包括在合路端口抑制特定频率范围内的高频信号的低通滤波器和进行防雷处理防雷电路，低通滤波器与防雷处理电路串联。

所述射频通路具有隔直电容，优选地，所述隔直电容为分布参数式电容。

为形成所述隔直电容，所述合路端口和射频之间由同轴线电性连接，该同轴线局部区段的内外导体之间增设介质套筒，且内外导体对应该套筒之处均被断开。为使设计更合理，所述内导体与外导体的断开位置相互错开。

此外，所述直流通路中的低通滤波器由电容和电感组成。所述防雷电路则包括：

级联的气体放电管和限压二极管，用于逐级放电，中间接地；

金属模电阻，于气体放电管和限压二极管之间作为退耦用；

两个快速二极管，并联于金属模电阻与限压二极管之间，两者极性相反设置。

在物理结构上，所述盒体被隔板在物理上分为两个腔体，分别容置所述直流通路和射频通路。所述直流通路集成于电路板上，该电路板被固定在所属的腔体内，所述隔板预留有通孔供直流通路与合路端口电性连接。

更具体地，所述盒体包括本体和盖体，盖体与本体之间垫设胶圈。所述盒体中用于容置射频通路的腔体包括呈圆柱形的通孔，一体贯通所述盒体设置，此外还增设矩形槽，与所述呈圆柱形通孔连通。所述合路端口与射频端口对应容置射频通路的腔体设置在盒体外表面，分别提供插孔连接器和插针连接器。所述直流端口对应容置直流通路的腔体设置在盒体外表面，提供插孔连接器。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、通过在射频通路中采用分布参数式电容隔直通交，在直流通路中采用低通滤波器抑制高频信号，让低于3MHz的信号通过，使工作频带展宽，涵盖了从800MHz-2170MHz所有移动通信频段；

2、通过物理上对射频通路和直流通路进行分隔，形成独特的高频、低频信号分路结构，使射频端口和直流端口间高低频信号具有高隔离度，其数值不小于70dB；

3、合理的物理结构，使馈电器产品的体积进一步小型化，有利于批量生产；

4、对应宽频带的特点，改进了产品的防雷功能，将雷电脉冲残余部分限制在安全的范围内，该防雷通路不仅可以通DC信号，也对2.176MHz表现出很小的通路插损。

附图说明

图1是本发明的原理框图；

图2是本发明的防雷电路的电路原理图；

图3是本发明的盒体所形成的第一腔体和第二腔体的示意图，由盒体所属的本体纵中剖视所得；

图4是本发明产品的组合结构立体图。

具体实施方式

请参阅图1，在电路原理上，本发明宽频带馈电器基于由射频端口BTS/Node B至合路端口ANT组成射频通路，中间串接了一个电容C，其主要作用是抑制低频信号、隔断直流电，同时频率在800MHz到2170MHz的射频信号通过电容C的耦合在这两个端口间实现传输。

从直流端口DC/OOK到合路端口ANT之间由低通滤波器21和防雷电路22组成直流通路，低通滤波器21的作用是抑制高频信号(特别是从800MHz到2170MHz的射频信号)，让频率低于3MHz的信号通过，防雷电路22卸载来自塔顶的雷电冲击电流，将残余电压控制在直流电路和射频电路的电子元器件可以承受的范围之内，达到保护基站设备的目的。

请参阅图2，所述防雷电路22包括级联的气体放电管UV1和限压二极管UV2，用于逐级放电，两者之间接地；金属模电阻R1，于气体放电管UV1和限压二极管UV2之间作为退耦用；两个快速二极管V1和V2，并联于金属模电阻R1与限压二极管UV2之间，两者极性相反设置。

此处的防雷电路22设计新颖的部分为用分立的常规过压保护器的级联来控制残余电压，使残余电压不致损坏电子元器件。通路的直流阻抗小于1Ω，2.176MHz的低频信号的衰减小于0.5dB。

所用的气体放电管UV1，残余电压为150V，由于此残余电压会对下层元器件造成致命性损坏，所以第二级采用了限压二极管UV2进一步降低残余电压。由于两个器件UV1和UV2的开关时间的问题，在两级之间加入金属模电阻R1做退耦，并且考虑到低频信号的插损和驻波等问题，在限压二极管UV2前面并联两个快速二极管V1和V2。

图4为本发明的一个具体产品的立体结构示意图，该图中，宽频带馈电器整体为一盒体，由本体3、和盖体4共同构成。

本体3内设凹槽，当本体3与盖体4盖合后，便形成一空腔，该空腔被一金属隔板分隔为物理上相互分开的两个腔体31和32，各自用于容置不同的通路的元器件。此外，盖体4与本体3之间垫设方形胶圈1，可起到防水、电磁屏蔽等作用。

关于本体3的内部结构请结合图3和图4观察，处于图4所示本体3的下方的第一腔体31包括两部分，一部分为贯通整个本体3的圆柱形通孔312，另一部分则为一矩形槽314，圆柱形通孔312、矩形槽314与第二腔体32均相连通，所述金属隔板33固定于第一腔体31的矩形槽314上方后，便形成所述的第一腔体31和第二腔体32，隔板33与本体3之间形成个别通孔(未图示)，通过该通孔的线缆或者相应的连接器件可使射频通路与直流通路之间实现电性连接。

在所述第二腔体32内，设有一电路板5，电路板5上集成了所述直流通路，包括其低通滤波器21和防雷电路22以及印刷电路(未图示)等，该电路板5固定在第二腔体32内，在所述隔板33之上，直流通路的低通滤波器21由电感212和电容214组成，低通滤波器21置于隔板33下方的矩形槽314中，一端通过与射频通路的合路端口6电性连接，一端则穿过所述隔板33的通孔电性连接在所述电路板5的直流通路上。本体3对应第二腔体32处开设有过孔320，所述直流端口7采用SMA型插孔连接器，插置于所述过孔320之中，其缆线深入第二腔体32与所述直流通路的防雷电路22实现电性连接。

所述第一腔体31内置所述射频通路，射频通路由一个分布参数式隔直电容C(参阅图2)构成，本发明的巧妙之处在于将该隔直电容C集成在同轴线9上。具体而言，在第一腔体31的圆柱形通孔312两端，分别插置并固定所述合路端口6和射频端口8，合路端口6采用7/16型插孔连接器，射频端口8则采用7/16型插针连接器，合路端口6与射频端口8之间则采用同轴线9实现其电性连接。

连接于合路端口6与射频端口8之间的同轴线9包括内导体91和外导体92，内、外导体91和92错开一定距离均被断开，如此，同轴线9分为两部分，一部分连接合路端口6，其外导体92较短，内导体91较长，形成外突部；另一部分则连接射频端口8，其内导体91较短，外导体92则较长，因此，形成空腔部。装设合路端口6和射频端口8时，所述合路端口6一端的外突部刚好插置于所述射频端口8一端的空腔部。但是，为了形成电容C，两侧的内导体91之间需保留一定的缝隙，相应的，两侧的外导体92之间也保留相应的缝隙，而在内导体91与外导体92重叠的部位，则增设介质套筒93，如此，内、外导体91和92在物理上不接触，直流电不能在射频端口8和合路端口6之间传输，而在电性上则形成了所述分布参数式隔直电容C，实现隔直通交的作用。

由于直流通路的低通滤波器21一端系连接在合路端口6上，因此，可考虑连接在合路端口6侧的同轴线9上。而为增强设备连接的可靠性，所述连接于合路端口6和射频端口8之间的同轴线9可以由硬度较强的金属导体代替，因系等同替换，因此不行详述。

综上所述，本发明宽频带馈电器，可实现射频信号、天线控制信号和直流电的合路，合路后的信号通过射频电缆输送给塔顶天馈系统，其工作频率拓宽至800MHz-2170MHz，涵盖了目前移动通信的所有领域，具有体积小、插入损耗小且隔离度较高等特点。

Claims (15)

1、一种宽频带馈电器，用于塔顶放大器和基站之间进行馈电，其特征在于其包括：

射频端口，为基站的射频信号的输入与输出提供接口；

直流端口，为直流电源和天馈系统控制信号的输入和输出提供接口；

合路端口，为射频和直流端口的信号合路后输出至天馈系统或逆向工作提供接口；

直流通路，限定通过较高频带信号且进行防雷处理；

射频通路，耦合射频端口与合路端口之间的射频信号；

盒体，容置所述射频通路和直流通路；

所述射频端口、直流端口和合路端口均固定在盒体上。

2、根据权利要求1所述的宽频带馈电器，其特征在于：所述直流通路包括在合路端口抑制特定频率范围内的高频信号的低通滤波器和进行防雷处理防雷电路，低通滤波器与防雷处理电路串联。

3、根据权利要求2所述的宽频带馈电器，其特征在于：所述射频通路具有隔直电容。

4、根据权利要求3所述的宽频带馈电器，其特征在于：所述隔直电容为分布参数式电容。

5、根据权利要求4所述的宽频带馈电器，其特征在于：所述合路端口和射频之间由同轴线电性连接，该同轴线局部区段的内外导体之间增设介质套筒，且内外导体对应该套筒之处均被断开，以形成所述隔直电容。

6、根据权利要求5所述的宽频带馈电器，其特征在于：所述内导体与外导体的断开位置相互错开。

7、根据权利要求6所述的宽频带馈电器，其特征在于：所述低通滤波器由电容和电感组成。

8、根据权利要求6中所述的宽频带馈电器，其特征在于所述防雷电路包括：

级联的气体放电管和限压二极管，用于逐级放电，中间接地；

金属模电阻，于气体放电管和限压二极管之间作为退耦用；

两个快速二极管，并联于金属模电阻与限压二极管之间，两者极性相反设置。

9、根据权利要求1至8中任意一项所述的宽频带馈电器，其特征在于：所述盒体被隔板在物理上分为两个腔体，分别容置所述直流通路和射频通路。

10、根据权利要求9所述的宽频带馈电器，其特征在于：所述直流通路集成于电路板上，该电路板被固定在所属的腔体内，所述隔板预留有通孔供直流通路与合路端口电性连接。

11、根据权利要求10所述的宽频带馈电器，其特征在于：所述盒体包括本体和盖体，盖体与本体之间垫设胶圈。

12、根据权利要求11所述的宽频带馈电器，其特征在于：所述盒体中用于容置射频通路的腔体包括呈圆柱形的通孔，一体贯通所述盒体设置。

13、根据权利要求12所述的宽频带馈电器，其特征在于：所述盒体中用于容置射频通路的腔体还包括矩形槽，与所述呈圆柱形的通孔连通。

14、根据权利要求13所述的宽频带馈电器，其特征在于：所述合路端口与射频端口对应容置射频通路的腔体设置在盒体外表面，分别提供插孔连接器和插针连接器。

15、根据权利要求14所述的宽频带馈电器，其特征在于：所述直流端口对应容置直流通路的腔体设置在盒体外表面，提供插孔连接器。

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