CN103840851A - 一种多工器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种多工器，该多工器设置在一收发天线与接收通道、发送通道之间；收发天线、接收通道和发送通道为至少两种模式信号共享；多工器包括合路模块，以及与各模式信号一一对应的发射滤波模块、接收滤波模块和放大模块；各发射滤波模块用于从发送通道待发射的信号中选择相应模式信号传递至收发天线；各接收滤波模块用于从收发天线接收的信号中选择相应模式信号传递至与其连接的放大模块；经放大模块放大后传递至合路模块；合路模块进行合路处理，并传递给接收通道。本发明通过以上技术方案，解决多模信号如何共享发射通道、接收通道及收发天线的问题。

Description

一种多工器
技术领域
本发明涉及通讯领域，尤其涉及一种多工器。
背景技术
目前，无线通讯系统中，FDD（Frequency Division Duplexing，频分双工）模式和TDD（Time Division Duplexing，时分双工）模式已经成为主流的两种通讯模式，由于许多运营商都拥有FDD和TDD两种牌照，所以有迫切需求来部署两种系统，对于部署的射频单元的简单性，统一性以及体积和重量方面都提出了很高的要求。目前，对于双模系统的部署，已经有两种方案，一种是通过外置器件实现共天馈方案，如图1，01、04为FDD频段的接收滤波器，02、05为FDD频段的发射滤波器，03、06为TDD频段的滤波器，此方案将两种独立的FDD射频单元和TDD射频单元通过外置多工器，将两个系统连接在一起，此方案工程安装困难，造价高；另一种是通道独立模式，如图2，FDD频段的接收滤波器01′、FDD频段的发射滤波器02′、TDD频段的滤波器03′组合在一起，此方案仅仅是在TDD电路与FDD电路物理上拼接在一起（如一个电路板上），没有共享发射和接收通道，仅将两套系统放置在同一个壳体内，对外的体现形式是一个射频单元，但是本质上仍是两套独立系统。
发明内容
本发明提供一种多工器，解决多模信号如何共享发射通道、接收通道及收发天线的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案:
一种多工器，所述多工器设置在一收发天线与接收通道、发送通道之间；所述收发天线、接收通道和发送通道为至少两种模式信号共享；所述多工器包括合路模块，以及与各模式信号一一对应的发射滤波模块、接收滤波模块和放大模块；各发射滤波模块用于从所述发送通道待发射的信号中选择相应模式信号，传递至所述收发天线；各接收滤波模块用于从所述收发天线接收的信号中选择相应模式信号，传递至与其连接的放大模块；各放大模块用于将与其连接的接收滤波模块选择得到的相应模式信号进行放大后传递至所述合路模块；所述合路模块接收经各放大模块放大后的信号，并进行合路处理，将合路后的信号传递给所述接收通道。
进一步的，所述至少两种模式信号为两种模式信号，分别是频分双工模式和时分双工模式。
进一步的，所述多工器还包括时分双工装置，用于连接和隔离与所述时分双工模式信号对应的发射滤波模块和接收滤波模块，也就是说，用于连接和隔离与所述时分双工模式信号对应的发射通道和接收通道。
进一步的，与所述时分双工模式信号对应的发射滤波模块和接收滤波模块为相同的两个滤波模块，所述时分双工装置的一端连接所述两个滤波模块中的一个；所述时分双工装置的另一端分别与所述两个滤波模块中的另一个滤波模块和所述发送通道连接，或者所述另一端分别与所述另一个滤波模块和与所述时分双工模式信号对应的放大模块连接。
进一步的，所述时分双工装置包括两个射频开关和一双路射频开关；所述双路射频开关的一端连接所述两个滤波模块中的一个；所述双路射频开关的另一端分别与所述两个射频开关连接；所述两个射频开关分别与所述另一个滤波模块和所述发送通道连接，或者所述两个射频开关分别与所述另一个滤波模块和与所述时分双工模式信号对应的放大模块连接。
进一步的，所述时分双工装置包括两个射频开关和一环形器；所述环形器的一端连接所述两个滤波模块中的一个；所述环形器的另一端分别与所述两个射频开关连接；所述两个射频开关分别与所述另一个滤波模块和所述发送通道连接，或者所述两个射频开关分别与所述另一个滤波模块和与所述时分双工模式信号对应的放大模块连接。
进一步的，各接收滤波模块、各发射滤波模块包括至少一个滤波器。
本发明提供的多工器，使得收发天线、接收通道和发送通道为至少两种模式信号共享，以设置于射频单元内部的多工器为例，可以实现对FDD和TDD模式对射频单元的收发天线、接收通道和发送通道的共享，使得射频单元中模拟部分和数字部分共享成为了现实。
附图说明
图1为现有技术中提供的一种多工器的示意图；
图2为现有技术中提供的另一种多工器的示意图
图3为本发明一实施例提供的多工器的示意图
图4为本发明另一实施例提供的多工器的示意图；
图5为本发明另一实施例提供的多工器的示意图。
具体实施方式
本发明的主要构思是：本发明提供的多工器可支持至少两种模式信号，包括但不局限于FDD模式和TDD模式信号。多工器所在设备的收发天线、接收通道和发送通道为至少两种模式信号共享，也就是说，多工器所在设备的发送通道待发射的信号，以及收发天线、接收通道接收的信号是至少两种模式信号；发送通道待发射的信号经过与各模式信号对应各发射滤波模块选择后，可以选择出相应模式信号，再通过收发天线发送出去；收发天线接收的信号经过与各模式信号对应各接收滤波模块选择后，可以选择出相应模式信号，再经过合路模块合路后输送至接收通道。
本发明用到的滤波模块根据双工器所支持的模式来进行选择。本发明的各接收滤波模块、发射滤波模块包括至少一个滤波器，各滤波模块中的滤波器数量，可根据滤波器的指标要求和电路板的空间及摆放要求进行选择，各滤波器包括是但不限于声表滤波器、介质滤波器、腔体滤波器等。合路模块包括但不局限于合路器。放大模块包括但不局限于放大器，放大器可以为低噪声放大器，主要用于对于对所接收的信号进行放大，有利于后面电路对于接收信号进行解调。各滤波器、放大器、时分双工装置、合路器的材质根据指标要求、电路板的空间及摆放要求进行选择。
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。
图3为本发明一实施例提供的多工器的示意图，请参考图3：本实施例提供的多工器10用于发射和接收FDD模式和TDD模式信号，其包括：合路器101、与FDD模式信号对应的第一接收滤波器102、连接在第一接收滤波器102与合路器101之间的第一放大器103、与FDD模式信号对应的第一发射滤波器104、与TDD模式信号对应的滤波器105、与TDD模式信号对应的第二发射滤波器106、一端与滤波器105连接，另一端分别与第二发射滤波器106、第二放大器107连接的时分双工装置108、连接在时分双工装置108与合路器101之间的第二放大器107。与TDD模式信号对应的滤波器105与第二发射滤波器106可以为相同的滤波器，由于与TDD模式信号对应的滤波器105设置在时分双工装置108与收发天线之间，所以它在本实施例中还起到对TDD模式信号的发射作用。
该多工器10对外有三个端口：P_Tx、P_Rx和P_ANT，其中，P_Tx接共享的发射通道,发射通道上待发送的FDD模式和TDD模式信号，通过该端口输入到多工器10；P_ANT接收发天线；P_Rx接共享的接收通道,通过收发天线接收到信号，各自抗阻塞滤波以及低噪放大后，通过该端口输入到接收通道，是多工器10的上行接收输出端。
本实施例提供的多工器10可以内置于射频单元中，也可以独立在射频单元之外。本实施例提供的多工器10，可以单独工作在TDD模式，也可以单独工作在FDD模式，也可以工作在TDD/FDD双模模式。具体工作方式如下：
1）单独工作在TDD模式下
下行发射过程：共享的发射通道上待发送的为TDD下行发射信号，时分双工装置108连通TDD下行发射链路（即连通第二发射滤波器106与滤波器105之间的链路），并断开TDD上行接收链路（即断开滤波器105与第二放大器107之间的链路），TDD下行发射信号通过P_Tx端口进入多工器10，经过第二发射滤波器106、时分双工装置108、滤波器105传递到P_ANT端口，传递到收发天线。
上行接收过程：收发天线接收的为TDD上行接收信号，时分双工装置108连通TDD上行接收链路（即连通滤波器105与第二放大器107之间的链路），并断开TDD下行发射链路（即断开第二发射滤波器106与滤波器105之间的链路），TDD上行接收信号通过P_ANT端口进入多工器10，然后经过滤波器105、时分双工装置108、第二放大器107、合路器101输入到P_Rx端口，进入共享的接收通道。
2）单独工作在FDD模式下
下行发射过程：共享的发射通道上待发送的为FDD下行发射信号，时分双工装置108断开TDD上行接收链路和TDD下行发射链路，FDD下行发射信号通过P_Tx端口进入多工器10，然后通过第一发射滤波器104传递到P_ANT端口，传递到收发天线。
上行接收过程：收发天线接收的为FDD上行接收信号，时分双工装置108断开TDD上行接收链路和TDD下行发射链路，FDD上行接收信号通过P_ANT端口进入多工器10，然后通过第一接收滤波器102、经过第一放大器103、合路器101输入到P_Rx端口，进入共享的接收通道。
3）工作在TDD/FDD双模模式下
下行发射过程：共享的发射通道上待发送的为TDD/FDD下行发射双模信号，时分双工装置108连通TDD下行发射链路（即连通第二发射滤波器106与滤波器105之间的链路），并断开TDD上行接收链路（即断开滤波器105与第二放大器107之间的链路），TDD/FDD下行发射双模信号通过P_Tx端口进入多工器10，分别进入第一发射滤波器104和第二发射滤波器106，第一发射滤波器104滤波后，选择出FDD模式信号，传递到P_ANT端口，传递到收发天线；第二发射滤波器106滤波后，选择出TDD模式信号，再经过时分双工装置108、滤波器105传递到P_ANT端口，传递到收发天线。
上行接收过程：收发天线接收的为TDD/FDD上行接收双模信号，时分双工装置108连通TDD上行接收链路（即连通滤波器105与第二放大器107之间的链路），并断开TDD下行发射链路（即断开第二发射滤波器106与滤波器105之间的链路），TDD/FDD上行接收双模信号通过P_ANT端口进入多工器10，然后分别进入第一接收滤波器102和滤波器105，第一接收滤波器102滤波后，选择出FDD模式信号，传递至第一放大器103进行放大，再传递至合路器101进行合路，输入到P_Rx端口，进入共享的接收通道；滤波器105滤波后，选择出TDD模式信号，经过时分双工装置108、第二放大器107、合路器101输入到P_Rx端口，进入共享的接收通道。
其中，合路器101的作用是将FDD上行接收信号与TDD上行接收信号进行合路，送入共享的接收通道。
第一接收滤波器102的作用是在上行接收方向选择出FDD模式信号，让上行接收方向上的FDD模式信号通过，全反射TDD模式信号和下行发射方向上的FDD模式信号，抗阻塞滤波。
第一放大器103的作用是对上行接收方向选择出的FDD模式信号进行放大。
第一发射滤波器104的作用是在下行发射方向选择出FDD模式信号，让下行发射方向上FDD模式信号通过，滤除带外杂散，防止杂散通过P_ANT端口影响FDD UL接收以及TDD UL接收；对TDD模式信号全反射。
第二发射滤波器106的作用是在下行发射方向选择出TDD模式信号，让在下行发射方向TDD模式信号通过，同时对FDD模式信号进行全反射。
滤波器105的作用是选择出TDD模式信号，抑制TDD模式信号以外的信号。在上行接收方向选择出TDD模式信号，让TDD模式信号通过，全反射FDD模式信号；在下行发射方向，进一步加强TDD发射带外杂散滤波作用，分担第二发射滤波模块106带外抑制要求。
第二放大器107的作用是对上行接收方向选择出的TDD模式信号进行放大。
时分双工装置108的作用是：用于连接和隔离滤波器105与第二发射滤波器106，满足TDD的时分分离要求，同时还用于保证TDD链路和FDD链路间的干扰隔离，当FDD下行发射与TDD上行接收同时进行时，增强隔离作用，以防止：FDD下行发射信号阻塞TDD上行接收信号、FDD下行发射信号在TDD频段杂散干扰TDD上行接收，以及当TDD上行接收进行时，加强P_Tx端口与P_Rx端口的隔离度。
该实施例中，第一接收滤波器102的接收频段可以为2500MHz-2570MHz，第一发射滤波器104的发射频段可以为2620MHz-2690MHz，滤波器105的接收频段、第二发射滤波器106的发射频段可以为2575MHz-2615MHz，各滤波器可以全部采用介质滤波器。
在另一实施例中，将滤波器105与第二发射滤波器106互换位置。
在另一实施例中，将时分双工装置108设置于滤波器105、第二发射滤波器106与P_ANT端口之间，即时分双工装置108一端连接P_ANT端口，另一端分别连接滤波器105、第二发射滤波器106。
时分双工装置108的具体结构可以根据开关切换频率、电路间隔离度、功率等要求，选用单子开关、PIN管开关等，开关数量可根据电路间隔离度要求来选择。
图4为本发明另一实施例提供的多工器的示意图，请参考图4：本实施例提供的多工器与图3所示多工器的不同之处在于：时分双工装置108包括两个射频开关108a、108b，还包括一双路射频开关108c，射频开关108a、108b分别设置于TDD下行发射链路和TDD上行接收链路，双路射频开关108c设置在射频开关108a、108b与滤波器15之间。具体工作方式如下：
1）单独工作在TDD模式下
下行发射过程：共享的发射通道上待发送的为TDD下行发射信号，射频开关108a闭合，108b断开，双路射频开关108c连通位置1，TDD下行发射信号通过P_Tx端口、第二发射滤波器106、射频开关108a、双路射频开关108c的位置1、滤波器105传递到P_ANT端口，传递到收发天线。
上行接收过程：收发天线接收的为TDD上行接收信号，射频开关108b闭合，108a断开，双路射频开关108c连通位置2，TDD上行接收信号通过P_ANT端口、滤波器105、射频开关108b、双路射频开关108c的位置2、第二放大器107、合路器101输入到P_Rx端口，进入共享的接收通道。
2）单独工作在FDD模式下
下行发射过程：共享的发射通道上待发送的为FDD下行发射信号，射频开关108a、108b、双路射频开关108c均断开，FDD下行发射信号通过P_Tx端口、第一发射滤波器104传递到P_ANT端口，传递到收发天线。
上行接收过程：收发天线接收的为FDD上行接收信号，射频开关108a、108b、双路射频开关108c均断开，FDD上行接收信号通过P_ANT端口、第一接收滤波器102、经过第一放大器103、合路器101输入到P_Rx端口，进入共享的接收通道。
3）工作在TDD/FDD双模模式下
下行发射过程：共享的发射通道上待发送的为TDD/FDD下行发射双模信号，射频开关108a闭合，108b断开，双路射频开关108c连通位置1，TDD/FDD下行发射双模信号通过P_Tx端口分别进入第一发射滤波器104和第二发射滤波器106，第一发射滤波器104滤波后，选择出FDD模式信号，传递到P_ANT端口，传递到收发天线；第二发射滤波器106滤波后，选择出TDD模式信号，再经过时分双工装置108、滤波器105传递到P_ANT端口，传递到收发天线。
上行接收过程：收发天线接收的为TDD/FDD上行接收双模信号，射频开关108b闭合，108a断开，双路射频开关108c连通位置2，TDD/FDD上行接收双模信号通过P_ANT端口分别进入第一接收滤波器102和滤波器105，第一接收滤波器102滤波后，传递至第一放大器103进行放大，再传递至合路器101进行合路，输入到P_Rx端口，进入共享的接收通道；滤波器105滤波后，经过时分双工装置108、第二放大器107、合路器101输入到P_Rx端口，进入共享的接收通道。
在另一实施例中，将滤波器105与第二发射滤波器106互换位置。
在另一实施例中，将滤波器105设置在第二放大器107与射频开关108b之间，第二发射滤波器106指标性能相应调整。
图5为本发明另一实施例提供的多工器的示意图，请参考图5：本实施例提供的多工器与图4所示多工器的不同之处在于：时分双工装置108包括两个射频开关108a、108b，还包括一环形器108c′，射频开关108a、108b分别设置于TDD下行发射链路和TDD上行接收链路，环形器108c′设置在射频开关108a、108b与滤波器15之间。其工作如同上述图2所示的多工器。
本发明提供的多工器，使得收发天线、接收通道和发送通道为至少两种模式信号共享，例如FDD和TDD模式共享，使得射频单元中模拟部分和数字部分共享成为了现实。
以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种多工器，其特征在于，所述多工器设置在一收发天线与接收通道、发送通道之间；所述收发天线、接收通道和发送通道为至少两种模式信号共享；所述多工器包括合路模块，以及与各模式信号一一对应的发射滤波模块、接收滤波模块和放大模块；各发射滤波模块用于从所述发送通道待发射的信号中选择相应模式信号，传递至所述收发天线；各接收滤波模块用于从所述收发天线接收的信号中选择相应模式信号，传递至与其连接的放大模块；各放大模块用于将与其连接的接收滤波模块选择得到的相应模式信号进行放大后传递至所述合路模块；所述合路模块接收经各放大模块放大后的信号，并进行合路处理，将合路后的信号传递给所述接收通道。
2.如权利要求1所述的多工器，其特征在于，所述至少两种模式信号为两种模式信号，分别是频分双工模式和时分双工模式。
3.如权利要求2所述的多工器，其特征在于，还包括时分双工装置，用于连接和隔离与所述时分双工模式信号对应的发射滤波模块和接收滤波模块。
4.如权利要求3所述的多工器，其特征在于，与所述时分双工模式信号对应的发射滤波模块和接收滤波模块为相同的两个滤波模块，所述时分双工装置的一端连接所述两个滤波模块中的一个；所述时分双工装置的另一端分别与所述两个滤波模块中的另一个滤波模块和所述发送通道连接，或者所述另一端分别与所述另一个滤波模块和与所述时分双工模式信号对应的放大模块连接。
5.如权利要求4所述的多工器，其特征在于，所述时分双工装置包括两个射频开关和一双路射频开关；所述双路射频开关的一端连接所述两个滤波模块中的一个；所述双路射频开关的另一端分别与所述两个射频开关连接；所述两个射频开关分别与所述另一个滤波模块和所述发送通道连接，或者所述两个射频开关分别与所述另一个滤波模块和与所述时分双工模式信号对应的放大模块连接。
6.如权利要求4所述的多工器，其特征在于，所述时分双工装置包括两个射频开关和一环形器；所述环形器的一端连接所述两个滤波模块中的一个；所述环形器的另一端分别与所述两个射频开关连接；所述两个射频开关分别与所述另一个滤波模块和所述发送通道连接，或者所述两个射频开关分别与所述另一个滤波模块和与所述时分双工模式信号对应的放大模块连接。
7.如权利要求1至6任一项所述的多工器，其特征在于，各接收滤波模块、各发射滤波模块包括至少一个滤波器。
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