CN104702330B - 一种应急通信移频转发器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了应急通信移频转发器，包括：低噪声放大电路、双平衡移频电路和功率放大电路；双平衡混频器的输入端与低噪声放大电路的输出端相连，双平衡混频器的输出端与功率放大电路的输入端相连；低噪声放大电路包括低噪声平衡放大器、第一带通滤波器和第一平衡放大组件，双平衡移频电路包括第二平衡放大组件、耦合器和双平衡混频器；功率放大模块包括第三平衡放大组件、第二带通滤波器和第四平衡放大组件；低噪声放大电路和双平衡移频电路通过超微细微带薄膜工艺制作在陶瓷基片上。通过该应急通信移频转发器，可以增加移动台的通信距离，使得移动台在相距距离较远时仍能得到很好的通信效果。

Description

一种应急通信移频转发器

技术领域

本发明涉及通信领域中应急通信技术领域，具体地，涉及一种应急通信移频转发器。

背景技术

社会公共安全已成为国家安全战略的重点，它引发着应急通信的变革。近年来，我国灾害频发、灾害面广、灾害损失严重，随着国民经济的快速发展，生产规模的持续扩大和社会财富的不断增长，灾害造成的损失也在逐年上升，对社会安全构成严重威胁。特别自2001年美国纽约“9.11”恐怖袭击，2003年美国、加拿大大面积停电等一系列严重事件之后，我国已经把社会公共安全应对体系作为事关国家安危的重要课题来抓。通信行业作为国民经济中举足轻重的基础产业，直接影响到国家各项工作的顺利执行。因此通信行业应急通信是国家突发事件应急体系的一个有机组成部分，也是国家突发事件应急处理的重要保障。

应急通信保障就是当通信网设施遭受破坏、性能降低或急需特殊通信保障任务情况下，使用应急通信方式恢复国际、国家、地区或本地的通信能力。数字集群移动通信就是应急通信保障的一种好方式。900MHz数字无中心自集群通信系统无须架设基站，不采用基站控制中心的集中控制，而由各移动台或固定台分别设定无线通信链路的分散控制方式，特别适用于应急通信保障。

900MHz数字无中心专网通信系统是一种全新体制的移动通信系统，旨在解决服务区域内密集的、无缝的个人话音，数据通信的需求，可以方便地实现点对点、点对多点(即组呼、群呼、广播)专网通信。

所谓“无中心”，是指不采用基站控制中心的集中控制，而由各移动台或固定台分别设定无线通信链路的分散控制方式。无中心通信系统采用多信道共用、数字选呼方式来建立业务信道：即在160个可用信道中设置2个专用控制信道，当主呼用户置入被呼用户地址码后，启动呼叫系统，主呼台在整个频段内以随机方式搜索空闲信道，当找到空闲信道后，将该空闲信道的频率数据注入信令格式中，并在控制信道把数据发射出去，然后返回所寻到的空闲信道上等待被呼用户的应答，从而建立主呼至被呼用户的业务信道。

无中心协议把集中控制转化为分散控制，充分发挥频谱资源的潜能；所组成的单区网络，既可以是几户至几十户的小容量，也可以是几百户至几千户的中容量，如果作为调度专用，还可以上万户，而且投资特别节省，建网简便，接续快捷。

现有应急通信数字无中心自集群通信系统的通信范围较小，一般只有3-5公里，当移动台相距较远时，移动台的通信效果较差。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中当移动台相距较远时，移动台的通信效果差的缺陷，根据本发明的一个方面，提出一种应急通信移频转发器。

本发明实施例提供的一种应急通信移频转发器，包括：低噪声放大电路、双平衡移频电路和功率放大电路；双平衡混频器的输入端与低噪声放大电路的输出端相连，双平衡混频器的输出端与功率放大电路的输入端相连；低噪声放大电路包括低噪声平衡放大器、第一带通滤波器和第一平衡放大组件，且低噪声平衡放大器通过第一带通滤波器与第一平衡放大组件串联相连；双平衡移频电路包括第二平衡放大组件、耦合器和双平衡混频器；第二平衡放大组件的输入端与低噪声放大电路的输出端相连，输出端与耦合器的输入端相连；耦合器的主输出端与双平衡混频器输入端相连，耦合输出端与第二平衡放大组件的输入端相连；双平衡混频器的输出端与功率放大电路的输入端相连；双平衡混频器的本振信号输入端用于接收外部提供的本振信号；功率放大模块包括第三平衡放大组件、第二带通滤波器和第四平衡放大组件；第三平衡放大组件通过第二带通滤波器与第四平衡放大组件相连；第三平衡放大组件的输入端为功率放大模块的输入端，第四平衡放大组件的输出端为功率放大模块的输出端；低噪声放大电路和双平衡移频电路通过超微细微带薄膜工艺制作在陶瓷基片上。

在上述技术方案中，双平衡混频器为双平衡上变频混频器，包括：第一3dB电桥、第二3dB电桥、第三3dB电桥、第四3dB电桥、第一阻抗匹配电路、第二阻抗匹配电路、第三阻抗匹配电路、第四阻抗匹配电路、第一混频二极管、第二混频二极管、第三混频二极管、第四混频二极管、第一滤波电路、第二滤波电路；第一3dB电桥的直通端与第三3dB电桥的输入端相连，第一3dB电桥的耦合端与第四3dB电桥的隔离端相连；第二3dB电桥的直通端与第三3dB电桥的隔离端相连，第二3dB电桥的耦合端与第四3dB电桥的输入端相连；第一3dB电桥的隔离端与第一3dB电桥的隔离端均接地；第三3dB电桥的直通端通过第一阻抗匹配电路后与第一混频二极管的阳极相连，第一混频二极管的阴极与第一滤波电路相连；第四3dB电桥的耦合端通过第二阻抗匹配电路后与第二混频二极管的阴极相连，第二混频二极管的阳极与第二滤波电路相连；第三3dB电桥的耦合端通过第三阻抗匹配电路后与第三混频二极管的阳极相连，第三混频二极管的阴极与第一滤波电路相连；第四3dB电桥的直通端通过第四阻抗匹配电路后与第四混频二极管的阴极相连，第四混频二极管的阳极与第二滤波电路相连；第一滤波电路还与第二滤波电路相连，第一滤波电路与第二滤波电路之间的公共节点为双平衡混频器的本振信号输入端；第一3dB电桥的输入端为双平衡混频器的输入端，第二3dB电桥的输入端为双平衡混频器的输出端。

在上述技术方案中，第一阻抗匹配电路包括第一电容和第一电感，第一电容一端与第三3dB电桥的直通端相连，另一端与第一混频二极管的阳极相连；第一电感的一端与第一混频二极管的阳极相连，另一端接地；第二阻抗匹配电路包括第二电容和第二电感，第二电容一端与第四3dB电桥的耦合端相连，另一端与第二混频二极管的阴极相连；第二电感的一端与第二混频二极管的阴极相连，另一端接地；第三阻抗匹配电路包括第三电容和第三电感，第三电容一端与第三3dB电桥的耦合端相连，另一端与第三混频二极管的阳极相连；第三电感的一端与第三混频二极管的阳极相连，另一端接地；第四阻抗匹配电路包括第四电容和第四电感，第四电容一端与第四3dB电桥的直通端相连，另一端与第四混频二极管的阴极相连；第四电感的一端与第四混频二极管的阴极相连，另一端接地。

在上述技术方案中，第一滤波电路包括第五电容、第五电感、第七电容和第七电感；第五电容的一端接地，另一端依次通过第五电感、第七电感后与第七电容的一端相连，第七电容的另一端接地；第五电容与第五电感的公共节点与第一混频二极管的阴极相连，第七电容与第七电感的公共节点与第三混频二极管的阴极相连；第二滤波电路包括第六电容、第六电感、第八电容和第八电感；第六电容的一端接地，另一端依次通过第六电感、第八电感后与第八电容的一端相连，第八电容的另一端接地；第六电容与第六电感的公共节点与第二混频二极管的阳极相连，第八电容与第八电感的公共节点与第四混频二极管的阳极相连；第五电感和第七电感之间的公共节点与第六电感和第八电感之间的公共节点相连，即为传输信号端口。

在上述技术方案中，双平衡移频电路还包括：第三带通滤波器；第二平衡放大组件的输入端与低噪声放大电路的输出端相连，具体包括：低噪声放大电路的输出端通过第三带通滤波器与第二平衡放大组件的输入端相连；第一带通滤波器、第二带通滤波器和第三带通滤波器为结构相同的超窄带腔体滤波器。

在上述技术方案中，超窄带腔体滤波器为超窄带高稳定性多腔滤波器；超窄带高稳定性多腔滤波器包括：具有平行矩形腔组成的主体、盖板、谐振腔内导体、谐振频率调节螺钉、腔间耦合强度调节螺钉、输入接口、输出接口，主体中排列有谐振腔，平行矩形腔处设置有M列互相平行排列的腔体，且每列腔体包括N个谐振腔，所有的谐振腔依次按“S”型排列或按“U”型排列，腔间耦合强度调节螺钉置于每排相邻的谐振腔之间，且每列中相邻两个谐振腔之间设置有短路棒；当谐振腔依次按“S”型排列时，M≥3，N≥2；当谐振腔依次按“U”型排列时，M＝2，N≥2；或

超窄带腔体滤波器为超窄带高稳定性多腔滤波器；超窄带高稳定性多腔滤波器包括：具有平行矩形腔组成的主体、盖板、谐振腔内导体、谐振频率调节螺钉、输入接口、输出接口，主体中排列有谐振腔，平行矩形腔处设置有一列排列的腔体，且每列腔体包括N个谐振腔，所有的谐振腔依次按“一”字型排列，且每列中相邻两个谐振腔之间设置有短路棒，其中，N≥2。

在上述技术方案中，应急通信移频转发器还包括：放大电路，放大电路包括第四带通滤波器、一个或多个串联相连的平衡放大器，且第四带通滤波器与平衡放大器串联相连；放大电路通过超微细微带薄膜工艺制作在陶瓷基片上；双平衡混频器的输出端与功率放大电路的输入端相连，具体包括：双平衡移频电路的输出端通过放大电路与功率放大电路的输入端相连。

在上述技术方案中，第一平衡放大组件、第二平衡放大组件均包括一个或多个串联相连的平衡放大器；平衡放大器包括：第一3dB正交电桥、第二3dB正交电桥、IC放大器件、第一电阻和第二电阻；第一3dB正交电桥的耦合端和直通端分别与IC放大器件的两个输入端相连；第二3dB正交电桥的耦合端和直通端分别与IC放大器件的两个输出端相连；第一3dB正交电桥的隔离端通过第一电阻后接地，第二3dB正交电桥的隔离端通过第二电阻后接地；第一3dB正交电桥的输入端为平衡放大器的输入端，第二3dB正交电桥的输出端为平衡放大器的输出端；IC放大器件的外围电路和第一3dB正交电桥、第二3dB正交电桥通过超微细微带薄膜工艺制作在陶瓷基片上。

在上述技术方案中，第三平衡放大组件包括一个或多个串联相连的平衡放大器；第四平衡放大组件包括串联相连的非平衡放大电路和平衡放大器。

在上述技术方案中，陶瓷基片的介电常数大于3.5。

在上述技术方案中，陶瓷基片为介电常数9.9、厚度0.5mm的三氧化二铝陶瓷基片。

本发明实施例提供的一种应急通信移频转发器具有高灵敏度、窄带大功率发射等特性，该应急通信移频转发器接收来自移动台的信号，将该信号进行放大、窄带滤波、变频、功率放大后再发射给相应的另一移动台，使得移动台在相距10公里以上仍能得到很好的通信效果。低噪声放大电路和双平衡移频电路通过超微细微带薄膜工艺制作在陶瓷基片上，微带线条陡直性高、微带线宽和微带线条间距细、精度高；电路结构简单紧凑、体积小；且生产效率高、成本低。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明实施例中应急通信移频转发器的第一结构图；

图2为本发明实施例中应急通信移频转发器的第一详细结构图；

图3为本发明实施例中平衡放大器的电路图；

图4为本发明实施例中双平衡混频器的结构图；

图5为本发明实施例中S型弯曲兰格电桥的结构图；

图6为本发明实施例中双平衡混频器的电路图；

图7为本发明实施例中双平衡混频器的结构版图；

图8为本发明实施例中双平衡混频器的详细结构图；

图9为本发明实施例中S型超窄带高稳定性多腔滤波器的结构图；

图10为本发明实施例中U型超窄带高稳定性多腔滤波器的结构图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

根据本发明实施例，提供了一种应急通信移频转发器，图1为该应急通信移频转发器的结构图，具体包括：低噪声放大电路10、双平衡移频电路20和功率放大电路30；双平衡混频器20的输入端与低噪声放大电路10的输出端相连，双平衡混频器20的输出端与功率放大电路30的输入端相连。

具体的，低噪声放大电路10包括低噪声平衡放大器101、第一带通滤波器102和第一平衡放大组件103，且低噪声平衡放大器101通过第一带通滤波器102与第一平衡放大组件103串联相连。低噪声平衡放大器101的输入端为低噪声放大电路10的输入端，第一平衡放大组件103的输出端为低噪声放大电路10的输出端。

双平衡移频电路20包括第二平衡放大组件201、耦合器202和双平衡混频器203；第二平衡放大组件201的输入端与低噪声放大电路10的输出端相连，第二平衡放大组件201的输出端与耦合器202的输入端相连；耦合器202的主输出端与双平衡混频器203输入端相连，耦合输出端与第二平衡放大组件201的输入端相连；双平衡混频器203的输出端与功率放大电路30的输入端相连；此外，双平衡混频器203的本振信号输入端用于接收外部提供的本振信号。

功率放大模块30包括第三平衡放大组件301、第二带通滤波器302和第四平衡放大组件303；第三平衡放大组件301通过第二带通滤波器302与第四平衡放大组件303相连。第三平衡放大组件301的输入端为功率放大模块30的输入端，第四平衡放大组件303的输出端为功率放大模块30的输出端。

其中，低噪声放大电路10和双平衡移频电路20通过超微细微带薄膜工艺制作在陶瓷基片上。

本发明实施例提供的一种应急通信移频转发器具有高灵敏度、窄带大功率发射等特性，该应急通信移频转发器接收来自移动台的信号，将该信号进行放大、窄带滤波、变频、功率放大后再发射给相应的另一移动台，使得移动台在相距10公里以上仍能得到很好的通信效果。低噪声放大电路和双平衡移频电路通过超微细微带薄膜工艺制作在陶瓷基片上，微带线条陡直性高、微带线宽和微带线条间距细、精度高；电路结构简单紧凑、体积小；且生产效率高、成本低。

优选的，本发明实施例提供的应急通信移频转发器还包括：放大电路40，放大电路40包括第四带通滤波器401、一个或多个串联相连的平衡放大器，且该第四带通滤波器401与上述串联的平衡放大器串联相连。其中，上述的双平衡混频器203的输出端与功率放大电路30的输入端相连，具体包括：双平衡移频电路203的输出端通过放大电路40与功率放大电路30的输入端相连，具体参见图2所示。图2以放大电路40包括两个平衡放大器为例，即包括平衡放大器A6和A7，该第四带通滤波器401设置于双平衡移频电路20与平衡放大器A6之间。

优选的，双平衡移频电路20还包括：第三带通滤波器204。上述的第二平衡放大组件201的输入端与低噪声放大电路10的输出端相连，具体包括：低噪声放大电路10的输出端通过第三带通滤波器204与第二平衡放大组件201的输入端相连，具体参见图2所示。

优选的，第一平衡放大组件103、第二平衡放大组件201均包括一个或多个串联相连的平衡放大器；具体参见图2所示，其中，第一平衡放大组件103包括平衡放大器A2和A3，第一带通滤波器102设置于低噪声平衡放大器A1与平衡放大器A2之间；第二平衡放大组件201包括平衡放大器A4、A5。

第三平衡放大组件301包括一个或多个串联相连的平衡放大器；第四平衡放大组件303包括串联相连的非平衡放大电路和平衡放大器。具体的，如图2所示，第三平衡放大组件301包括平衡放大器A8、A9，第四平衡放大组件303包括非平衡放大器A10和平衡放大器A11。

其中，上述平衡放大器A1-A7为结构相似的平衡放大器，均通过超微细微带薄膜工艺制作在陶瓷基片上。参见图3所示，该类平衡放大器具体包括：第一3dB正交电桥B1、第二3dB正交电桥B2、IC放大器件PA、第一电阻R1和第二电阻R2。

具体的，第一3dB正交电桥B1的耦合端OH和直通端ZT分别与IC放大器件PA的两个输入端S1和S2相连；第二3dB正交电桥B2的耦合端OH和直通端ZT分别与IC放大器件PA的两个输出端C1和C2相连；第一3dB正交电桥B1的隔离端ISO通过第一电阻R1后接地，第二3dB正交电桥B2的隔离端ISO通过第二电阻R2后接地；第一3dB正交电桥B1的输入端in为平衡放大器的输入端，第二3dB正交电桥B2的输出端out为平衡放大器的输出端。

其中，IC放大器件PA的外围电路和第一3dB正交电桥B1、第二3dB正交电桥B2通过超微细微带薄膜工艺制作在陶瓷基片上，该陶瓷基片的介电常数大于3.5。

在本发明实施例中，低噪声平衡放大器A1中的IC放大器件可以采用低噪声放大管，低噪声平衡放大器A1具有低噪声特性，体现了对微弱信号的接收能力。此外，平衡放大器A2-A7具体可根据具体实际情况选择合适的IC放大器件。

优选的，双平衡移频电路20中的双平衡混频器203具体为双平衡上变频混频器。如图4所示，该双平衡上变频混频器包括：第一3dB电桥、第二3dB电桥、第三3dB电桥、第四3dB电桥、第一阻抗匹配电路、第二阻抗匹配电路、第三阻抗匹配电路、第四阻抗匹配电路、第一混频二极管D1、第二混频二极管D2、第三混频二极管D3、第四混频二极管D4、第一滤波电路、第二滤波电路。

其中，如图4所示，第一3dB电桥的直通端DIR1与第三3dB电桥的输入端IN3相连，第一3dB电桥的耦合端COU1与第四3dB电桥的隔离端ISO4相连；第二3dB电桥的直通端DIR2与第三3dB电桥的隔离端ISO3相连，第二3dB电桥的耦合端COU2与第四3dB电桥的输入端IN4相连；第一3dB电桥的隔离端ISO1与第一3dB电桥的隔离端ISO2均接地。

第三3dB电桥的直通端DIR3通过第一阻抗匹配电路后与第一混频二极管D1的阳极相连，第一混频二极管D1的阴极与第一滤波电路相连。第四3dB电桥的耦合端COU4通过第二阻抗匹配电路后与第二混频二极管D2的阴极相连，第二混频二极管D2的阳极与第二滤波电路相连。第三3dB电桥的耦合端COU3通过第三阻抗匹配电路后与第三混频二极管D3的阳极相连，第三混频二极管D3的阴极与第一滤波电路相连。第四3dB电桥的直通端DIR4通过第四阻抗匹配电路后与第四混频二极管D4的阴极相连，第四混频二极管D4的阳极与第二滤波电路相连。

此外，第一滤波电路还与第二滤波电路相连，第一滤波电路与第二滤波电路之间的公共节点为双平衡混频器的本振信号输入端，该本振信号输入端用于接收外部输入的本振信号。第一3dB电桥的输入端为双平衡混频器的输入端，第二3dB电桥的输入端为双平衡混频器的输出端。

上述第一3dB电桥、第二3dB电桥、第三3dB电桥、第四3dB电桥为结构相同的3dB电桥，该3dB电桥通过超微细微带薄膜工艺制作在陶瓷基片上。该陶瓷基片具体可以为厚度不大于0.5mm的三氧化二铝陶瓷基片。

优选的，在本发明实施例中，3dB电桥具体可以为S型弯曲的3dB兰格电桥，频率越高，桥路的体积越小；3dB电桥的结构图具体参见图5所示。通过对兰格电桥进行S型弯曲处理，有利于缩小整个电路的体积，弯曲处理后的兰格电桥的尺寸可以缩小一半。

优选的，该双平衡上变频混频器具体电路图参见图6所示，其中，第一阻抗匹配电路包括第一电容C1和第一电感L1，第一电容C1一端与第三3dB电桥的直通端DIR3相连，另一端与第一混频二极管D1的阳极相连；第一电感L1的一端与第一混频二极管D1的阳极相连，另一端接地。第二阻抗匹配电路包括第二电容C2和第二电感L2，第二电容C2一端与第四3dB电桥的耦合端COU4相连，另一端与第二混频二极管D2的阴极相连；第二电感L2的一端与第二混频二极管D2的阴极相连，另一端接地。

第三阻抗匹配电路包括第三电容C3和第三电感L3，第三电容C3一端与第三3dB电桥的耦合端COU3相连，另一端与第三混频二极管D3的阳极相连；第三电感L3的一端与第三混频二极管D3的阳极相连，另一端接地。第四阻抗匹配电路包括第四电容C4和第四电感L4，第四电容C4一端与第四3dB电桥的直通端DIR4相连，另一端与第四混频二极管D4的阴极相连；第四电感L4的一端与第四混频二极管D4的阴极相连，另一端接地。

如图6所示，第一滤波电路包括第五电容C5、第五电感L5、第七电容C7和第七电感L7；第五电容C5的一端接地，另一端依次通过第五电感L5、第七电感L7后与第七电容C7的一端相连，且第七电容C7的另一端接地；第五电容C5与第五电感L5的公共节点与第一混频二极管D1的阴极相连，第七电容C7与第七电感L7的公共节点与第三混频二极管D3的阴极相连。

第二滤波电路包括第六电容C6、第六电感L6、第八电容C8和第八电感L8；第六电容C6的一端接地，另一端依次通过第六电感L6、第八电感L8后与第八电容C8的一端相连，且第八电容C8的另一端接地；第六电容C6与第六电感L6的公共节点与第二混频二极管D2的阳极相连，第八电容C8与第八电感L8的公共节点与第四混频二极管D4的阳极相连。

第五电感和第七电感之间的公共节点与第六电感和第八电感之间的公共节点相连，该节点为本振信号输入端，即图6中的PORT3。具体的，PORT1、PORT3端口分别接输入中频信号和本振信号，PORT2端口输出频率上移的射频信号。例如，PORT1端口的输入频率为915.25MHz，PORT3端口的输入频率为1.5MHz，则PORT2端口的输出频率为916.75MHz。

在制作本发明实施例提供的上述双平衡上变频混频器时，首先利用超微细微带薄膜工艺制作基板。在将四个3dB电桥通过超微细微带薄膜工艺制作在陶瓷基片上的同时，第一3dB电桥、第二3dB电桥、第三3dB电桥、第四3dB电桥、第一电容C1、第一电感L1、第二电容C2、第二电感L2、第三电容C3、第三电感L3、第四电容C4、第四电感L4、第五电容C5、第五电感L5、第六电容C6、第六电感L6、第七电容C7、第七电感L7、第八电容C8、第八电感L8、第一混频二极管D1、第二混频二极管D2、第三混频二极管D3、第四混频二极管D4之间的连接线也均通过超微细微带薄膜工艺制作在陶瓷基片上。基板电路结构图参见图7所示。

进一步的，第一电容C1、第一电感L1、第二电容C2、第二电感L2、第三电容C3、第三电感L3、第四电容C4、第四电感L4、第五电容C5、第五电感L5、第六电容C6、第六电感L6、第七电容C7、第七电感L7、第八电容C8、第八电感L8、第一混频二极管D1、第二混频二极管D2、第三混频二极管D3、第四混频二极管D4均以表面贴片工艺设置于相应的连接线之间。

该双平衡混频器本振功率高、本振隔离度好、动态范围大、变频损耗小、对RF的偶次产物有抑制作用；采用弯曲兰格电桥，可以进一步缩小双平衡混频器的体积，更有利于微型化。兰格电桥以及各个器件之间的连接线通过超微细微带薄膜工艺制作在陶瓷基片上，微带线条陡直性高、微带线宽和微带线条间距细、精度高；电路结构简单紧凑、体积小；且生产效率高、成本低。

优选的，在本发明实施例中，第一带通滤波器102、第二带通滤波器302、第三带通滤波器204和第四带通滤波器401为结构相同的超窄带腔体滤波器。

具体的，超窄带腔体滤波器可以为S型超窄带高稳定性多腔滤波器或U型超窄带高稳定性多腔滤波器或“一”字型超窄带高稳定性多腔滤波器，平行矩形腔处设置有M列腔体，且每列腔体包括N个谐振腔。其中，S型超窄带高稳定性多腔滤波器的结构参见图9所示。图9以6腔滤波器为例，其也可以采用8腔滤波器或10腔滤波器等等。

具体的，该超窄带高稳定性多腔滤波器具有平行矩形腔组成的主体1、盖板2、谐振腔内导体31、谐振频率调节螺钉41、腔间耦合强度调节螺钉42、输入接口4、输出接口5，短路棒61、62。主体1中排列有谐振腔3，平行矩形腔处设置有M列互相平行排列的腔体，且每列腔体包括N个谐振腔，所有的谐振腔依次按“S”型排列，其中，M≥3，N≥2。腔间耦合强度调节螺钉置于每排相邻的谐振腔之间，且每列中相邻两个谐振腔之间设置有短路棒。

如图9所示，从输入接口端至输出接口端，谐振腔依次标号为A1、A2、...、A6(即M＝3，N＝2)，腔间耦合强度调节螺钉42置于相邻的谐振腔之间，每列中相邻两个谐振腔之间设置有短路棒。本发明实施例中，每列中相邻两个谐振腔之间设置两个短路棒，例如谐振腔A1、A2之间设置短路棒61、62，短路棒61、62位于相应腔间耦合强度调节螺钉42的两侧。本发明实施例中每列相邻两个谐振腔之间设置有两个短路棒，大大减小了腔间的距离，在实现耦合系数改变的同时，也缩减了滤波器的体积。如采用一根短路棒也可实现，可将短路棒置于谐振腔A1和A2连线中点处，腔间耦合强度调节螺杆置于短路棒的左侧或右侧，短路棒的尺寸、数量、安装位置等是根据腔间耦合强度及带宽、腔体尺寸等实际情况来确定。

如图9所示的实施例中，主体1中具有排列有两排三列共6个谐振腔，输入接口端4、输出接口端5的谐振腔A1、A6和与之同行且位于隔墙对面的谐振腔A4、A3之间具有开路隔腔耦合装置71、72。对于主体中具有排列有两排四列共8个谐振腔的滤波器而言，开路隔腔耦合装置还可以安装在从输入接口端起第三个和第六个的谐振腔之间，第一个和第四个的谐振腔之间，或第五个和第八个的谐振腔之间。

本发明实施例中，U型超窄带高稳定性多腔滤波器的结构参见图10所示。图10仍以6腔滤波器为例，其也可以采用4腔滤波器、8腔滤波器或10腔滤波器等等。

具体的，U型超窄带高稳定性多腔滤波器具有平行矩形腔组成的主体1、盖板2、谐振腔内导体31、谐振频率调节螺钉41、腔间耦合强度调节螺钉42、输入接口4、输出接口5，短路棒61、62。主体1中排列有谐振腔3，矩形腔处设置有两列排列的腔体(即M＝2)，且每列腔体包括不小于两个的谐振腔(即N≥2)，所有的谐振腔按“U”型排列。具体的，如图10所示，从输入接口端至输出接口端，谐振腔依次标号为A1、A2、...、A6(即M＝2，N＝3)，腔间耦合强度调节螺钉42置于相邻的谐振腔之间，每列中相邻两个谐振腔之间设置有短路棒。本发明实施例中，每列中相邻两个谐振腔之间设置两个短路棒，例如谐振腔A1、A2之间设置短路棒61、62，短路棒61、62位于相应腔间耦合强度调节螺钉42的两侧。

如图10所示的实施例中，主体1中具有排列有三排两列共6个谐振腔，谐振腔A2和与之同行且位于隔墙对面的谐振腔A5之间具有开路隔腔耦合装置71，输入接口端4的谐振腔A1和与之同行且位于隔墙对面的输出接口端5的谐振腔A6之间具有开路隔腔耦合微调装置72。

同样地，对于主体中具有排列有四排两列共8个谐振腔的U型滤波器而言，开路隔腔耦合装置还可以安装在从输入接口端起第三个和第六个谐振腔之间，以及第二个和第七个谐振腔之间。

其他排列方式和不同腔数组合的超窄带高稳定性多腔滤波器的实施方式略同。比如，对于“一”字型超窄带高稳定性多腔滤波器，“一”字型超窄带高稳定性多腔滤波器包括：具有平行矩形腔组成的主体、盖板、谐振腔内导体、谐振频率调节螺钉、输入接口、输出接口，主体中排列有谐振腔，所述平行矩形腔处设置有一列排列的腔体，且每列腔体包括N个谐振腔，所有的谐振腔依次按“一”字型排列，且每列中相邻两个谐振腔之间设置有短路棒，其中，N≥2。“一”字型超窄带高稳定性多腔滤波器的其余结构与S型或U型略同，此处不做赘述。

本发明实施例提供的多腔滤波器在每列中相邻两个谐振腔之间布置有短路棒，缩减了腔间体积，相当于在每列中相邻两个谐振腔之间设置了一个调节(减小)耦合强度的装置，使原有的耦合方式由分布参数式耦合变为集中参数式耦合，缩减了腔间距离，从而减小了滤波器的体积。本超窄带滤波器性能优越、可靠性高，不会受到外界环境剧烈变化而产生频带漂移和信号干扰，用途广泛，可以设计出系列多腔滤波器，以其为基础可以设计出移动通信、微波中继通信、数字集群通信及无线接入基站的收发滤波器等，为无线通信工程提供了一种理想的核心滤波器件，特别是在紧缺频谱范围内的邻频、异频滤波优势更加明显；滤波器结构简单、紧凑、巧妙，体积小，调试工作量减小，加工工艺大大简化，其主体可通过成熟的铝型材挤压工艺一次成型，同一类型的滤波器只需要开一种模具，模具数量少，彻底改变传统集中式耦合滤波器的加工工艺，且产品重复一致性好，不需表面镀覆，耗材少，生产效率高，生产成本可降低80％，易于实现多品种的规模化生产，适应通信技术快速发展的要求。

下面通过实施例详细介绍该应急通信移频转发器的性能。

实施例一

实施例一提供的应急通信移频转发器具体结构参见图2所示，其中，低噪声放大电路10和双平衡移频电路20和放大电路40均通过超微细微带薄膜工艺制作在陶瓷基片上，该陶瓷基片为介电常数9.9、厚度0.5mm的三氧化二铝陶瓷基片。双平衡混频器具体采用图8所示的双平衡上变频混频器，带通滤波器采用图10所示的U型超窄带高稳定性多腔滤波器。

功率放大电路30制作在印刷板上。具体的，平衡放大器A8采用531p8平衡放大器，A9采用RF3807平衡放大器，A11采用RF3800平衡放大器，A10采用RF3809放大电路(非平衡)。对于不同的板材，在保证微带线50欧姆传输线的条件下，线宽越宽最大承受的功率越大。在实施例一种，最后面的功率放大电路30需要传输10W的功率。其微带线宽度是1.675mm。而陶瓷基片50欧姆的线宽是0.49mm。

对该应急通信移频转发器进行测试后，指标具体表1所示：

表1

实施例一提供的应急通信移频转发器在武警水电部队糯扎渡项目部应急救援通信中取得良好效果。糯扎渡镇位于澜沧县东部，地处横断山脉怒山山系南段，境内山峰绵延纵横，仅海拔2000米以上的山峰就有十余座，最高海拔2429.7米，最低海拔578米，相对高差1850米，山区、半山区占国土面积的98％以上。在该地段架设一套转发系统，能够覆盖以东13公里，以西10公里，总20余平方公里的范围。实现无中心调度组呼、点对点通信、短信等功能使用覆盖，语音清晰，效果良好。

本发明实施例提供的应急通信移频转发器具有高灵敏度、窄带大功率发射等特性，该应急通信移频转发器接收来自移动台的信号，将该信号进行放大、窄带滤波、变频、功率放大后再发射给相应的另一移动台，使得移动台在相距10公里以上仍能得到很好的通信效果。低噪声放大电路和双平衡移频电路通过超微细微带薄膜工艺制作在陶瓷基片上，微带线条陡直性高、微带线宽和微带线条间距细、精度高；电路结构简单紧凑、体积小；且生产效率高、成本低。该应急通信移频转发器不仅可应用于应急通信数字无中心自集群通信系统，也适用于移动通信专用系统，可解决服务区域内密集、无缝的个人话音、数据通信的需求，方便实现点对点、点对多点(即组呼、群呼、广播)专网通信。随着专网通信的发展，应急通信数字无中心自集群通信系统异频转发器的产业化前景十分良好，将产生较大的经济社会效益。

本发明能有多种不同形式的具体实施方式，上面以图1-图9为例结合附图对本发明的技术方案作举例说明，这并不意味着本发明所应用的具体实例只能局限在特定的流程或实施例结构中，本领域的普通技术人员应当了解，上文所提供的具体实施方案只是多种优选用法中的一些示例，任何体现本发明权利要求的实施方式均应在本发明技术方案所要求保护的范围之内。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种应急通信移频转发器，其特征在于，包括：低噪声放大电路、双平衡移频电路和功率放大电路；所述双平衡移频电路的输入端与所述低噪声放大电路的输出端相连，所述双平衡移频电路的输出端与所述功率放大电路的输入端相连；

所述低噪声放大电路包括低噪声平衡放大器、第一带通滤波器和第一平衡放大组件，且所述低噪声平衡放大器通过所述第一带通滤波器与所述第一平衡放大组件串联相连；

所述双平衡移频电路包括第二平衡放大组件、耦合器和双平衡混频器；所述第二平衡放大组件的输入端与所述低噪声放大电路的输出端相连，输出端与所述耦合器的输入端相连；所述耦合器的主输出端与所述双平衡混频器输入端相连，耦合输出端与所述第二平衡放大组件的输入端相连；所述双平衡混频器的输出端与所述功率放大电路的输入端相连；所述双平衡混频器的本振信号输入端用于接收外部提供的本振信号；

所述功率放大模块包括第三平衡放大组件、第二带通滤波器和第四平衡放大组件；所述第三平衡放大组件通过所述第二带通滤波器与所述第四平衡放大组件相连；所述第三平衡放大组件的输入端为所述功率放大模块的输入端，所述第四平衡放大组件的输出端为所述功率放大模块的输出端；

所述低噪声放大电路和所述双平衡移频电路通过超微细微带薄膜工艺制作在陶瓷基片上。

2.根据权利要求1所述的应急通信移频转发器，其特征在于，所述双平衡混频器为双平衡上变频混频器，包括：第一3dB电桥、第二3dB电桥、第三3dB电桥、第四3dB电桥、第一阻抗匹配电路、第二阻抗匹配电路、第三阻抗匹配电路、第四阻抗匹配电路、第一混频二极管、第二混频二极管、第三混频二极管、第四混频二极管、第一滤波电路、第二滤波电路；

所述第一3dB电桥的直通端与所述第三3dB电桥的输入端相连，所述第一3dB电桥的耦合端与所述第四3dB电桥的隔离端相连；所述第二3dB电桥的直通端与所述第三3dB电桥的隔离端相连，所述第二3dB电桥的耦合端与所述第四3dB电桥的输入端相连；所述第一3dB电桥的隔离端与所述第一3dB电桥的隔离端均接地；

所述第三3dB电桥的直通端通过所述第一阻抗匹配电路后与所述第一混频二极管的阳极相连，所述第一混频二极管的阴极与所述第一滤波电路相连；

所述第四3dB电桥的耦合端通过所述第二阻抗匹配电路后与所述第二混频二极管的阴极相连，所述第二混频二极管的阳极与所述第二滤波电路相连；

所述第三3dB电桥的耦合端通过所述第三阻抗匹配电路后与所述第三混频二极管的阳极相连，所述第三混频二极管的阴极与所述第一滤波电路相连；

所述第四3dB电桥的直通端通过所述第四阻抗匹配电路后与所述第四混频二极管的阴极相连，所述第四混频二极管的阳极与所述第二滤波电路相连；

所述第一滤波电路还与所述第二滤波电路相连，所述第一滤波电路与所述第二滤波电路之间的公共节点为所述双平衡混频器的本振信号输入端；

所述第一3dB电桥的输入端为所述双平衡混频器的输入端，所述第二3dB电桥的输入端为所述双平衡混频器的输出端。

3.根据权利要求2所述的应急通信移频转发器，其特征在于，

所述第一阻抗匹配电路包括第一电容和第一电感，所述第一电容一端与所述第三3dB电桥的直通端相连，另一端与所述第一混频二极管的阳极相连；所述第一电感的一端与所述第一混频二极管的阳极相连，另一端接地；

第二阻抗匹配电路包括第二电容和第二电感，所述第二电容一端与所述第四3dB电桥的耦合端相连，另一端与所述第二混频二极管的阴极相连；所述第二电感的一端与所述第二混频二极管的阴极相连，另一端接地；

第三阻抗匹配电路包括第三电容和第三电感，所述第三电容一端与所述第三3dB电桥的耦合端相连，另一端与所述第三混频二极管的阳极相连；所述第三电感的一端与所述第三混频二极管的阳极相连，另一端接地；

第四阻抗匹配电路包括第四电容和第四电感，所述第四电容一端与所述第四3dB电桥的直通端相连，另一端与所述第四混频二极管的阴极相连；所述第四电感的一端与所述第四混频二极管的阴极相连，另一端接地。

4.根据权利要求2所述的应急通信移频转发器，其特征在于，

所述第一滤波电路包括第五电容、第五电感、第七电容和第七电感；所述第五电容的一端接地，另一端依次通过所述第五电感、所述第七电感后与所述第七电容的一端相连，所述第七电容的另一端接地；所述第五电容与所述第五电感的公共节点与所述第一混频二极管的阴极相连，所述第七电容与所述第七电感的公共节点与所述第三混频二极管的阴极相连；

所述第二滤波电路包括第六电容、第六电感、第八电容和第八电感；所述第六电容的一端接地，另一端依次通过所述第六电感、所述第八电感后与所述第八电容的一端相连，所述第八电容的另一端接地；所述第六电容与所述第六电感的公共节点与所述第二混频二极管的阳极相连，所述第八电容与所述第八电感的公共节点与所述第四混频二极管的阳极相连；

所述第五电感和所述第七电感之间的公共节点与所述第六电感和所述第八电感之间的公共节点相连，即为传输信号端口。

5.根据权利要求1所述的应急通信移频转发器，其特征在于，所述双平衡移频电路还包括：第三带通滤波器；

所述第二平衡放大组件的输入端与所述低噪声放大电路的输出端相连，具体包括：所述低噪声放大电路的输出端通过所述第三带通滤波器与所述第二平衡放大组件的输入端相连；

所述第一带通滤波器、所述第二带通滤波器和所述第三带通滤波器为结构相同的超窄带腔体滤波器。

6.根据权利要求5所述的应急通信移频转发器，其特征在于，所述超窄带腔体滤波器为超窄带高稳定性多腔滤波器；所述超窄带高稳定性多腔滤波器包括：具有平行矩形腔组成的主体、盖板、谐振腔内导体、谐振频率调节螺钉、腔间耦合强度调节螺钉、输入接口、输出接口，主体中排列有谐振腔，所述平行矩形腔处设置有M列互相平行排列的腔体，且每列腔体包括N个谐振腔，所有的谐振腔依次按“S”型排列或按“U”型排列，所述腔间耦合强度调节螺钉置于每排相邻的谐振腔之间，且每列中相邻两个谐振腔之间设置有短路棒；当所述谐振腔依次按“S”型排列时，M≥3，N≥2；当所述谐振腔依次按“U”型排列时，M＝2，N≥2；或

所述超窄带腔体滤波器为超窄带高稳定性多腔滤波器；所述超窄带高稳定性多腔滤波器包括：具有平行矩形腔组成的主体、盖板、谐振腔内导体、谐振频率调节螺钉、输入接口、输出接口，主体中排列有谐振腔，所述平行矩形腔处设置有一列排列的腔体，且每列腔体包括N个谐振腔，所有的谐振腔依次按“一”字型排列，且每列中相邻两个谐振腔之间设置有短路棒，其中，N≥2。

7.根据权利要求1所述的应急通信移频转发器，其特征在于，还包括：放大电路，所述放大电路包括第四带通滤波器、一个或多个串联相连的平衡放大器，且所述第四带通滤波器与所述平衡放大器串联相连；所述放大电路通过超微细微带薄膜工艺制作在陶瓷基片上；

所述双平衡混频器的输出端与所述功率放大电路的输入端相连，具体包括：所述双平衡移频电路的输出端通过所述放大电路与所述功率放大电路的输入端相连。

8.根据权利要求1所述的应急通信移频转发器，其特征在于，所述第一平衡放大组件、第二平衡放大组件均包括一个或多个串联相连的平衡放大器；

所述平衡放大器包括：第一3dB正交电桥、第二3dB正交电桥、IC放大器件、第一电阻和第二电阻；

所述第一3dB正交电桥的耦合端和直通端分别与所述IC放大器件的两个输入端相连；所述第二3dB正交电桥的耦合端和直通端分别与所述IC放大器件的两个输出端相连；

所述第一3dB正交电桥的隔离端通过第一电阻后接地，所述第二3dB正交电桥的隔离端通过第二电阻后接地；

所述第一3dB正交电桥的输入端为所述平衡放大器的输入端，所述第二3dB正交电桥的输出端为所述平衡放大器的输出端；

所述IC放大器件的外围电路和所述第一3dB正交电桥、所述第二3dB正交电桥通过超微细微带薄膜工艺制作在陶瓷基片上。

9.根据权利要求8所述的应急通信移频转发器，其特征在于，所述第三平衡放大组件包括一个或多个串联相连的平衡放大器；

所述第四平衡放大组件包括串联相连的非平衡放大电路和平衡放大器。

10.根据权利要求1-9任一所述的应急通信移频转发器，其特征在于，所述陶瓷基片的介电常数大于3.5。

11.根据权利要求10所述的应急通信移频转发器，其特征在于，所述陶瓷基片为介电常数9.9、厚度0.5mm的三氧化二铝陶瓷基片。