CN102763268A - 微波传输组件 - Google Patents

Abstract

一种微波传输组件，包括组合器，组合器包括第一和第二输入端口，以及内部和外部输出端口；组合器被适配为，将在第一输入端口以微波频率f₁接收的信号传送到外部输出端口，并且将以其他频率接收的信号传送到内部输出端口；组合器被进一步适配为，将在第二输入端口在微波频率f₂的信号传送到外部输出端口，并且以其他频率接收的信号传送到内部输出端口；连接至内部输出端口的电阻负载；以及与电阻负载串联的功率依赖反射负载，功率依赖反射负载包括电抗元件，电抗元件包括电感分量和电容分量，并且被适配为以负载频率谐振；电容分量的阻抗被适配为在由功率依赖反射负载接收的入射微波功率超过功率极限时下降，以将功率依赖负载从低阻抗状态切换到高阻抗状态。

Description

微波传输组件

技术领域

本发明涉及微波传输组件。更确切地说，但是非排他性地，本发明涉及包括连接到多个基站的组合器的微波传输组件，所述组合器用于将来自基站的信号合并并且将其传送到用于传输的天线，组合器还包括功率依赖反射负载，如果错误地将基站连接到组合器，则功率依赖反射负载将至少一个基站提供的功率反射回到基站，而不是天线。

背景技术

用于生成微波信号的基站在移动电话领域是已知的。将这种基站连接至天线，以便将通过基站生成的这些信号传输到移动电话。

通常将多个基站连接到单一天线。如本领域众所周知地，基站的每一个可以以不同频率和不同调制方案生成微波信号。在该情形下，多个基站的每一个被连接到组合器的相关联输入端口。组合器将来自输入端口的信号组合到一起，并且将其呈现在连接到天线的输出端口。

基站错误地连接到组合器是可能的。例如，适合在一个频率上生成信号的基站，可以偶尔地连接到适合在不同频率接收信号的组合器的输入端口。在这种情形下，组合器将功率从错误连接的基站递送到内部负荷。

发明内容

如果来自基站的功率的一些或所有被递送给组合器中的内部负荷，随后组件将不能正常地操作或可能根本就不能操作。利用所需要的复杂诊断系统，也难以确定问题的原因。

根据本发明的微波传输装置寻求克服现有技术的这些问题。

因此，本发明提供了一种微波传输组件，所述微波传输组件包括：含有第一和第二输入端口以及内部和外部输出端口的组合器；

组合器被适配成将在第一输入端口以微波频率f₁接收的信号传输到外部输出端口，并且将在其他频率接收的信号传输到内部输出端口；

组合器还被适配成将在第二输入端口以微波频率f₂的接收的信号传输到外部输出端口，并且将以其他频率接收的信号传输到内部输出端口。

电阻负载被连接到内部输出端口；以及

功率依赖反射负载与电阻负载串联，功率依赖反射负载包括电抗元件，电抗元件包括电感分量和电容分量，并且被适配为以负载频率谐振。

电容分量的阻抗被适配为当由功率依赖反射负载接收的入射微波功率超过功率极限时下降，从而将功率依赖负载从低阻抗状态切换到高阻抗状态。

如果将基站不正确地连接到组件的组合器，则传输到功率依赖负载的功率（入射微波功率）将增加。这导致电抗元件的电容分量的量级下降，从而将功率依赖反射负载从低阻抗状态切换至高阻抗状态。这导致功率被反射回到未正确连接的基站，以便立即提供基站已被不正确地连接至组合器的指示。

优选的是，当入射微波功率超过功率极限时，电容分量的阻抗量级被适配为至少下降一个数量级，优选的是，至少下降两个数量级。

优选的是，当入射微波功率超过功率极限时，电容分量的阻抗被适配为基本下降到零。

优选的是，微波传输组件进一步包括用于传输微波信号的天线，该天线被连接至外部输出端口。

优选的是，输入端口的至少之一具有连接至其的基站，该基站被适配为将微波信号提供至组合器。

优选的是，功率极限是由基站产生的微波信号功率的至少10%并且少于90%，优选的是，大于20%，并且小于75%。

基站可以包括用于检测从组合器反射的功率的检测器。

基站可以被适配为提供调制微波信号，优选的是，GSM、W-CDMA或者LTE调制信号。

优选的是，电抗元件可以被建模为串联的电容器和电感器，电容器的阻抗被适配为在高于功率极限的功率处，值下降，优选的是，变成短路。

电抗元件可以包括串联的电感器和电容器，电容器的阻抗被适配为在高于功率极限的功率处，值下降，优选的是，变成短路。

优选的是，电抗元件包括气体放电管。

优选的是，功率依赖反射负载进一步包括与电抗元件串联的调谐电感器。

微波传输组件可以进一步包括与功率依赖反射负载并联的额外电容器。

额外电容器能够与电抗元件和调谐电感器并联。

功率依赖反射负载可以包括半导体器件。

功率依赖反射负载可以进一步包括阶跃恢复二极管。

优选的是，功率依赖反射负载的电感比电阻负载的电阻大至少一个数量级，优选的是，不电阻负载的电阻大至少两个数量级。

附图说明

现将参考附图仅通过示例的方式对本发明进行描述，并且其不用于限制本发明，在附图中：

图1示出了已知的微波传输组件；

图2示出了根据本发明的微波传输组件；

图3（a）和3（b）示出了根据本发明的组件的功率依赖反射负载以及用于测试这种负载的装置；

图4（a）和图4（b）示出了对图3（a）的负载的第一测试；

图5（a）和图5（b）示出了对图3（a）的负载的又一测试结果；

图6（a）和图6（b）示出了对图3（a）的负载的又一测试结果；

图7示出了对图3（a）的负载的又一测试结果；以及

图8示出了根据本发明的组件的又一实施例。

具体实施方式

图1中示出的是已知的微波传输组件1。微波传输组件1包括具有第一和第二输入端口3、4，以及内部和外部输出端口5、6的组合器。连接到外部输入端口5的是适合传输微波信号的天线7。连接到内部输入端口6的是电阻负载8。

连接到第一输入端口3的是第一基站9。在使用中，第一基站9以频率f₁生成微波信号。通常，通过根据例如技术领域已知的W-CDMA调制的调制方案，对其进行调制。组合器2接收调制信号，并且将其传输到天线7。连接到第二输入端口4的是第二基站10。第二基站10也生成通过组合器2接收的微波信号，与第一信号合并，并且传送到天线7。由第二基站10产生的微波信号通常是与第一微波信号不同的频率f₂并且根据不同调制方案来调制。

组合器2期望在每个输入端口3、4接收特定频率信号。如果基站9、10被连接到错误端口3、4，或者被设置成提供错误的微波频率，则组合器2将不会将微波信号传送到天线7。相反，组合器2将信号传送到其被消耗的内部电阻负载8。组合器2可以被设计成生成警报，以指示该发生，虽然用于此的已知方法一般较为复杂并且难以实施。尤其是因为该警报必须在温度较宽范围可靠地操作，以获取温度补偿电子装置。

图2中所示出的是根据本发明的微波传输组件1。除了包括与电子负载8串联的电源依靠反射负载11之外，装置1与图1的相似，在该实施例中，功率依赖反射负载11包括电抗元件12。电抗元件12包括电感分量和电容分量（也就是说，电抗元件的复数阻抗包括电感和电容项）。在该实施例中，电抗元件12是气体放电管（用虚线示例性示出），气体放电管在等价的电路中可以被建模成串联的电容器14和电感器13。电抗元件12以负载频率自然谐振。功率依赖反射负载11还包括与电抗元件12串联连接的调谐电感器15。使用调谐电感器15以确保功率依赖反射负载11在与频率f₁和f₂接近的频率处谐振。

与之前相似，当基站9、10被正确地连接到组合器2时，通过组合器2将信号从基站9、10传输到天线7。即使在正确的操作中，组合器2也可以以频率f₁或f₂或在频率f₁或f₂附近将少量功率传送到内部输入端口6。在这些低功率处，功率依赖反射负载11处于低阻抗状态。在这种状态中，在电抗元件12的电感分量13和调谐电感器15两端的电压基本上与在电容分量14两端的电压相位差180度。串联的功率依赖反射负载11和电阻负载8的有效阻抗因此基本上仅是电阻负载8。电阻负载8的值被选择，以便在电阻负载8中消耗该小量的功耗。

如果基站9、10被不正确地连接到组合器，则将通过基站9、10生成的信号传送到内部输出端口6，以及因此传送到功率依赖反射负载11和电阻负载8。如果通过功率依赖反射负载11接收的由基站9、10生成的功率超过功率极限，则气体放电管12的电容分量14的有效阻抗基本降到零，所以将功率依赖反射负载11切换成高阻抗状态，在高阻抗状态中，其阻抗基本是与电感器15串联的管12的电感分量13的阻抗。功率依赖反射负载11的电感值优选的比电阻负载8的值大至少一个数量级，更优选地是，比电阻负载8的值大至少两个数量级。串联的功率依赖反射负载11和电阻负载8的有效阻抗因此基本上是功率依赖反射负载11的电感分量13、15的阻抗。因此该功率反射回组合器2，并且因此反射回被错误地连接的基站9、10。

在该实施例中，功率依赖反射负载11被适配为使得功率电平小于由至少一个正确连接的基站9、10生成的功率。因此，将其从较低阻抗状态切换成较高阻抗状态，或者接收通过被错误连接的基站9、10生成的功率。优选的是，功率电平是通过基站9、10生成的微波信号中的功率的多于10%和少于90%。更优选地是，其多于20%和小于75%。

典型基站9、10生成100W量级的平均功率。因此，在其处功率依赖反射负载11从低阻抗状态更改为高阻抗状态的功率电平一般是10-90W的范围，优选地，用于错误连接的基站9、10的范围为20至75W。

不必严格需要电容分量14的阻抗基本降为零。仅仅需要较之电感分量13，其量级下降。例如，电容分量14的阻抗的量级能够降低一个数量级，优选的，降低两个数量级。

在图3（a）和图3（b）中示出的是根据本发明的组件的功率依赖反射负载11。电抗元件12是气体放电管。功率依赖反射负载11还包括与气体放电管串联的调谐电感器15。功率依赖放射负载11与电阻负载8串联连接。

在常规的低频率操作中，管12用作1G.Ohm电阻器。在微波频率处，气体放电管2是与电感器串联的约0.7pF的电容器。

具有剪短的引线的自谐振频率是1.979GHz。在fc=1.979GHz=13处，大致为Q b/w=0.153GHz。

在实验中，需要设置调谐电感器15，以将功率依赖反射负载调谐成正确的频率。

网络的中心频率=1.9GHz。50Ohm负载被额定为150W。

图4（a）和4（b）中示出的是第一测试的结果。CW RF功率被注入，并且前向和反向功率电平被监测。Fc=1.9GHz CW。

如所示，随着功率电平增加，所以气体放电管12根据需要从低阻抗状态变成高阻抗状态。

在图5（a）和图5（b）是又一测试的结果。在该测试中，W-CDMA信号被使用。在该测试中，使用1935MHz的8.5dB PAR1音调（tone）W-CDMA信号。如所示，器件在输入信号的平均功率电平上触发，而非瞬时峰值功率电平上触发。

在图6（a）和图6（b）中示出的是环境持续测试的结果。其包括：在环境条件下，在具有W-CDMA单音8.5dB PAR信号的周末期间，高于放电管以其来每20秒改变状态的阈值，来对输入信号进行5秒的脉冲。

开始时间=星期五18:00

停止时间=星期一上午10：00

时间总量=64小时

脉冲总量=11，520。

在持续测试之后，器件被重新测试。利用1935MHz的8.5dB PAR1音调W-CDMA信号进行重新测试。

通过将一些并联电容添加到网络的输入，能够实现回波损耗的显著改善。添加的1.2pF电容器在1.91GHz处将回波损耗改善至30dB。以当前设置（未针对中心频率优化），在超过70MHz处，能够实现好于18db回波损耗。

图7中示出的结果是在温度上的性能的测试结果。测试的详情描述如下-

环境1：

在切换时ESG输入功率=+3.10dBm（任意）

在切换阈值的输入功率=6.46W

在切换之前标量回波损耗=29.3dB

切换之后标量回波损耗=4.03dB

在1.877GHz的SS回波损耗=18.2dB

在1.984GHz的SS回波损耗=18.2dB

冷(-40C)

在切换时的ESG输入功率=+3.10dBm

在切换阈值的输入功率=6.36W

切换之前的标量回波损耗=30.4dB

在切换之后的标量回波损耗=4.3dB

在1.877GHz的SS回波损耗=18.5dB

在1.984GHz的SS回波损耗=19.8dB

热（+55C）

在切换时的ESG输入功率=+3.26dBm

在切换阈值的输入功率=6.88W

在切换之前的标量回波损耗=28dB

在切换之后的标量回波损耗=4.3dB

在1.877GHz的SS回波损耗=20.3dB

在1.984GHz的SS回波损耗=18.0dB

可以看出在温度上仅存在触发点的轻微依赖。

使得更苛刻的持续测试保持通宵运行，以进一步测试系统的稳健性。

·温度=+70C（高于最高单位温度15C）

·高于用于该特别器件额定的输入功率+6dB

·“接通”持续时间=15秒，在+6dB过驱，即，在Pin=+43dBm(20W)的情况下

·重复周期=30秒

·即，接通为15秒；关闭为15秒

·入射功率=+21W，反射功率=+6.95W（RL=4.8dB）

·网络中消耗的功率=21-6.95=14W（没有散热-如此进行特定的苛刻测试）

·单音W-CDMA 8.5dB PAR

估算周期~对于15.5小时而言为1860

开始时间=17:35

停止时间=08:30

总共时间=1790

在苛刻测试之后重新测试环境触发点-Fc=1900MHz

之前：

切换时ESG输入功率  +3.10dBm（任意）

在切换阈值处的输入功率    6.46W

切换之前的标量回波损耗    29.3dB

切换之后的标量回波损耗    4.03dB

1.877GHz的SS回波损耗      18.2dB

在1.984GHz的SS回波损耗    18.2dB

之后：

切换时ESG输入功率  +3.10dBm（任意）

在切换阈值处的输入功率  6.72W

切换之前的标量回波损耗  16.4dB

切换之后标量回波损耗  3.5dB

1.877GHz的SS回波损耗  14.3dB

1.984GHz的SS回波损耗  16.5dB

在上述实施例中，功率依赖反射负载11包括调谐电感器15。在可选的实施例中，电抗元件12自然地以正确的频率振荡，并且可以不需要调谐电感器15。

在本发明的一种可选实施例中，电抗元件12包括串联的电感器13和电容器14。在这个实施例中，可以进一步不需要调谐电感器15。将电容器14适配为，当入射功率超过功率极限时，阻抗下降，优选的是，基本下降到零。

在本发明的进一步实施例中，电抗元件12包括商业电容器。电容将不是理想的组件，因此将具有小的电感分量。在本实施例中，可能需要调谐电感器15。

在图8示出了根据本发明的组件1的进一步实施例。在这个实施例中，将额外的电容16与功率依赖反射负载11并联，具体而言，与电抗元件12和调谐电感器15并联。

在低功率处，在如上所述的谐振频率处，功率依赖反射负载11本质上为短路。因此，将这个额外的电容器16与功率依赖反射负载11跨接，对于电路的行为没有影响。

在高功率处，功率依赖反射负载11本质上为电感器。这与额外的电容器16平行，形成了谐振电路。通过正确地选择额外的电容器16，在大约f₁和f₂，这是开路。额外电容器16的添加，减少了在高于功率极限的功率的回波损耗。

在图8的实施例中，电抗元件12包括串联的电容器14和电感器13。如与先前描述的其他实施例一样，可选的是，电抗元件能够包括气体放电管。

Claims (17)

1.一种微波传输组件，包括：

组合器，所述组合器包括第一和第二输入端口，以及内部和外部输出端口；

所述组合器被适配为，将在所述第一输入端口以微波频率f1接收的信号传送到所述外部输出端口，以及将以其他频率接收的信号传送到所述内部输出端口；

所述组合器被进一步适配为，将在所述第二输入端口的处于微波频率f2的信号，传送到所述外部输出端口，以及将以其他频率接收的信号传送到所述内部输出端口；

连接至所述内部输出端口的电阻负载；以及

与电阻负载串联的功率依赖反射负载，所述功率依赖反射负载包括电抗元件，所述电抗元件包括电感分量和电容分量，并且被适配为以负载频率谐振，

所述电容分量的阻抗被适配为在由所述功率依赖反射负载接收的入射微波功率超过功率极限时下降，从而将所述功率依赖负载从低阻抗状态切换到高阻抗状态。

2.根据权利要求1所述的微波传输组件，其中，当所述入射微波功率超过所述功率极限时，所述电容分量的所述阻抗的量级被适配为至少下降一个数量级，优选的是，至少下降两个数量级。

3.根据权利要求1或2的任意一项所述的微波传输组件，其中，当所述入射微波功率超过所述功率极限时，所述电容分量的所述阻抗被适配为基本下降到零。

4.根据权利要求1至3的任何一项所述的微波传输组件，进一步包括用于传输微波信号的天线，所述天线被连接至所述外部输出端口。

5.根据权利要求1至4的任何一项所述的微波传输组件，其中，所述输入端口的至少一个具有连接至其的基站，所述基站被适配为，将微波信号提供至所述组合器。

6.根据权利要求5所述的微波传输组件，其中，所述功率极限为由所述基站产生的所述微波信号的所述功率的至少10%，并且少于90%，优选的是，大于20%并且少于75%。

7.根据权利要求5或6的任意一项所述的微波传输组件，其中，所述基站包括用于检测从所述组合器反射的功率的检测器。

8.根据权利要求5至7的任意一项所述的微波传输组件，其中，所述基站被适配为，提供调制的微波信号，优选的是，GSM、W-CDMA或LTE调制信号。

9.根据权利要求1至8的任意一项所述的微波传输组件，其中，所述电抗元件可以被建模为串联的电容器和电感器，所述电容器的所述阻抗被适配为，在高于所述功率极限的功率处，值下降，优选的是，变成短路。

10.根据权利要求1至9的任意一项所述的微波传输组件，其中，所述电抗元件包括串联的电感器和电容器，所述电容器的所述阻抗被适配为，在高于所述功率极限的功率处，值下降，优选的是，变成短路。

11.根据权利要求1至9的任意一项所述的微波传输组件，其中，所述电抗元件包括气体放电管。

12.根据权利要求1至11的任意一项所述的微波传输组件，其中，所述功率依赖反射负载进一步包括与所述电抗元件串联的调谐电感器。

13.根据权利要求1至12的任意一项所述的微波传输组件，进一步包括与所述功率依赖反射负载并联的额外电容器。

14.根据权利要求13所述的微波传输组件，当从属于权利要求12时，其中，所述额外电容器与所述电抗元件和所述调谐电感器并联。

15.根据权利要求1至14的任意一项所述的微波传输组件，其中，所述功率依赖反射负载包括半导体器件。

16.根据权利要求1至14的任意一项所述的微波传输组件，其中，所述功率依赖反射负载进一步包括阶跃恢复二极管。

17.根据权利要求1至16的任意一项所述的微波传输组件，其中，所述功率依赖反射负载的所述电感比所述电阻负载的所述电阻大至少一个数量级，优选的是，比所述电阻负载的所述电阻大至少两个数量级。

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