CN106058393A - 一种应用于数字直放站的小型化腔体双工器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用于数字直放站的小型化腔体双工器，它包括腔体和设置于腔体前面板上的信号公共端口，所述的腔体包括上行带通滤波单元、下行带通滤波单元，上行带通滤波单元和下行带通滤波单元上下重叠放置，中间通过隔离筋分隔开，采用耦合同轴谐振腔结构；上行带通滤波单元和下行带通滤波单元均与信号公共端口连通，腔体的前面板还设置有与上行带通滤波单元对应的上行带通信号输入端口和与下行带通滤波单元对应的下行带通信号输入端口；腔体前面板上还设置有耦合端口，耦合端口用于耦合双工器内的射频信号并传输给modem用于远程监控。上下2个滤波单元上下重叠放置，节约了空间尺寸，长度方向减小了一半尺寸，有利于直放站系统小型化。

Description

一种应用于数字直放站的小型化腔体双工器

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，特别是一种应用于数字直放站的小型化腔体双工器。

背景技术

数字直放站是利用数字中频技术将模拟信号数字化后进行光传输的直放站类设备，其核心技术为数字化中频技术，作为室内分布系统产品中技术含量较高，系统指标较高的新一代产品已经替代了模拟直放站等设备在行业内得到广泛的应用。目前数字直放站作为解决通信网络延伸覆盖能力的一种优选方案。它与宏站相比有结构简单、投资较少和安装方便等优点，可广泛用于难于覆盖的盲区和弱区，如商场、宾馆、机场、码头、车站、体育馆、娱乐厅、地铁、隧道、高速公路、海岛等各种场所，提高通信质量，解决掉话等问题，具有补盲和延伸覆盖等优点。数字直放站同时具有噪声低，组网方式灵活，设备稳定性更高等优点，因此在网络建设中具有广泛的应用前景，双工器作为数字直放站的重要模块之一，其作用是将上行和下行信号相隔离，保证接收和发射都能同时正常工作。它是由两组不同频率的带通滤波器组成。在数字直放站中，要求系统噪声低，隔离度更高，因而要求双工器具有更高的带外抑制，这通常需要增加谐振腔的级数来达到，这样会增加双工器的尺寸及成本，但同时数字直放站系统的小型化也是产品发展的趋势之一，因此这里提出一种体积小，带外抑制高，成本低的数字直放站用双工器。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种应用于数字直放站的小型化腔体双工器, 在结构方面，上下2个滤波单元上下重叠放置，而不是常规的平行放置，节约了空间尺寸，长度方向减小了一半尺寸，有利于直放站系统小型化。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种应用于数字直放站的小型化腔体双工器，它包括腔体和设置于腔体前面板上的信号公共端口，所述的腔体包括上行带通滤波单元、下行带通滤波单元，上行带通滤波单元和下行带通滤波单元上下重叠放置，中间通过隔离筋分隔开，采用耦合同轴谐振腔结构；上行带通滤波单元和下行带通滤波单元均与信号公共端口连通，腔体的前面板还设置有与上行带通滤波单元对应的上行带通信号输入端口和与下行带通滤波单元对应的下行带通信号输入端口；腔体前面板上还设置有耦合端口，耦合端口用于耦合双工器内的射频信号并传输给modem用于远程监控；上行带通滤波单元和下行带通滤波单元均包括多个带通滤波腔，所述的各带通滤波腔内均设有一个或多个谐振杆,同一带通滤波腔内相邻两个谐振杆之间设置有耦合窗口。

所述的上行带通滤波单元为CDMA800上行带通滤波单元，内设八根上行谐振杆，信号公共端口至上行信号输入端口依次通过第一上行谐振杆、第二上行谐振杆、第三上行谐振杆、第四上行谐振杆、第五上行谐振杆、第六上行谐振杆、第七上行谐振杆和第八上行谐振杆。

所述的下行带通滤波单元为CDMA800下行带通滤波单元，内设八根下行谐振杆，信号公共端口至下行信号输入端口依次通过第一下行谐振杆、第二下行谐振杆、第三下行谐振杆、第四下行谐振杆、第五下行谐振杆、第六下行谐振杆、第七下行谐振杆和第八下行谐振杆。

所述的下行带通滤波单元的第六谐振杆和第八谐振杆之间设置有一个交叉耦合。

所述的耦合窗口之间设置有耦合螺钉。

所述的上行谐振杆的尺寸为高度43.5mm、外径10mm、内径8mm、谐振杆圆盘直径为25mm。

所述的下行谐振杆的尺寸为高度43mm、外径10mm、内径8mm、谐振杆圆盘直径为25mm。

所述的上行带通滤波单元中，信号由信号公共端口至上行信号输入端口依次通过的耦合窗口的尺寸依次为：10.5mm、8.5mm、7.5mm、7mm、7.5mm、8.5mm和10.5mm；

所述的下行带通滤波单元中，信号由信号公共端口至下行信号输入端口依次通过的耦合窗口的尺寸依次为：10mm、8mm、7mm、6.5mm、7mm、8mm和10mm。

本发明的有益效果是：本发明提供了一种应用于数字直放站的小型化腔体双工器,通过将腔体分隔为上下重叠的CDMA双工器上行带通滤波腔、CDMA双工器下行带通滤波腔，腔体前端设置的信号公共端口，腔体前端设置的信号耦合端口，腔体后端设置有与所述的两种滤波腔相对应的CDMA上行信号输入端口、CDMA下行信号输入端口，带通滤波腔内设有一个或多个谐振杆，实现上下行信号共用天线端，并且接收和发射信号互不干扰，可大大减小双工器的尺寸，有利于数字直放站系统的小型化。内部布局合理，结构紧凑。

CDMA800双工器上行带通滤波腔内设有高度43.5mm、外径10mm、内径8mm和谐振杆圆盘直径为25mm的谐振杆，下行带通滤波腔内设有高度435mm、外径10mm、内径8mm和谐振杆圆盘直径为25mm的谐振杆，上行带通滤波单元的耦合窗口尺寸分别为: 10.5mm、8.5mm、7.5mm、7mm、7.5mm、8.5mm和10.5mm；下行带通滤波单元的耦合窗口尺寸分别为: 10mm、8mm、7mm、6.5mm、7mm、8mm和10mm；分别实现对CDMA上行信号即通带825-835MHz和CDMA下行信号即通带870-880MHz的带通滤波。

附图说明

图1为双工器整体结构示意图；

图2为双工器隔筋示意图；

图3为双工器上行带通滤波单元示意图；

图4为双工器下行带通滤波单元示意图；

图中，1-腔体，2-信号公共端口，3-上行带通信号输入端口，4-下行带通信号输入端口，5-耦合端口，6-上行带通滤波单元，7-下行带通滤波单元，8-耦合窗口，9-谐振杆，9.1-上行谐振杆，9.2-下行谐振杆，10-耦合螺钉，11-交叉耦合，12-隔离筋。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

如图1到图4所示，一种应用于数字直放站的小型化腔体双工器，它包括腔体和设置于腔体1前面板上的信号公共端口，所述的腔体1包括上行带通滤波单元6、下行带通滤波单元7，上行带通滤波单元6和下行带通滤波单元7 上下重叠放置，中间通过隔离筋分隔开，采用耦合同轴谐振腔结构；上行带通滤波单元6和下行带通滤波单元7均与信号公共端口连通，腔体的前面板还设置有与上行带通滤波单元6对应的上行带通信号输入端口3和与下行带通滤波单元7对应的下行带通信号输入端口4；腔体前面板上还设置有耦合端口，耦合端口用于耦合双工器内的射频信号并传输给modem用于远程监控；上行带通滤波单元6和下行带通滤波单元7均包括多个带通滤波腔，所述的各带通滤波腔内均设有一个或多个谐振杆,同一带通滤波腔内相邻两个谐振杆之间设置有耦合窗口8。

所述的上行带通滤波单元为CDMA800上行带通滤波单元，内设八根上行谐振杆9.1，信号公共端口至上行信号输入端口3依次通过第一上行谐振杆、第二上行谐振杆、第三上行谐振杆、第四上行谐振杆、第五上行谐振杆、第六上行谐振杆、第七上行谐振杆和第八上行谐振杆。

所述的下行带通滤波单元为CDMA800下行带通滤波单元，内设八根下行谐振杆9.2，信号公共端口至下行信号输入端口4依次通过第一下行谐振杆、第二下行谐振杆、第三下行谐振杆、第四下行谐振杆、第五下行谐振杆、第六下行谐振杆、第七下行谐振杆和第八下行谐振杆。

带通滤波腔内的谐振杆数量即带通滤波器的阶数,阶数增加时,带外抑制增加,但插入损耗变差；带宽增加时,通带附近抑制减小,但插入损耗变好。所以上行带通滤波腔的阶数是八阶，下行带通滤波腔的阶数是八阶。谐振杆的尺寸决定了滤波器的通带中心频率，在本发明中,由于腔体盖板和调谐螺杆与谐振杆开路端形成加载电容,这种电容加载同轴谐振腔结构能有效缩短同轴谐振腔及谐振杆的尺寸，考虑同轴谐振腔的品质因数,功率容量等具体因素,经过三维电磁仿真软件HFSS仿真优化后得出各谐振杆的尺寸。

所述的上行谐振杆9.1的尺寸为高度43.5mm、外径10mm、内径8mm、谐振杆圆盘直径为25mm。

所述的下行谐振杆9.2的尺寸为高度43mm、外径10mm、内径8mm、谐振杆圆盘直径为25mm。

所述的下行带通滤波单元的第六谐振杆和第八谐振杆之间设置有一个交叉耦合。从而在高频段产生一个传输零点，提高了带外抑制度。减少了谐振杆数量，降低了装配和调试难度，提高了生产效率和产品电性能指标。

上行带通滤波单元6和下行带通滤波单元7 上下重叠放置，采用耦合同轴谐振腔结构，从低通原型滤波器出发,通过频率变换,用阻抗变换器实现各个谐振腔之间的相互级联,从而获得带通滤波器的各个性能指标。带通滤波腔基于直接耦合空腔滤波器理论,级联多级同轴谐振腔来实现切比雪夫函数响应的传输曲线。同轴谐振腔是一段一端短路的四分之一波长同轴线，其等效电路为一并联谐振回路，这种谐振回路由于其电磁场能量几乎全部封闭在腔体内，几乎没有辐射损耗，因此能达到较高的品质因数，同轴谐振腔滤波器具有插入损耗小、带外抑制高和承受功率高等特点。

所述的耦合窗口8之间设置有耦合螺钉，从盖板穿下深入到腔体里面，用于调节耦合强度,增强耦合螺钉的深度与螺钉的直径能够增加谐振腔之间的耦合强度。各谐振杆的耦合强弱决定了滤波通带的带宽，本发明中的带通滤波腔采用同轴谐振腔之间开窗形成磁性耦合, 隔离筋在各滤波腔中凸出的部分即为谐振腔之间耦合开窗部分,窗口越大,耦合度越强，利用HFSS仿真软件仿真确认相应的耦合系数,方法是对于相互耦合的双腔结构,对耦合结构尺寸扫描参数,得到了一组随耦合开窗尺寸变化时对应的耦合窗口尺寸曲线,通过对应耦合系数的点选取耦合窗口尺寸。

所述的上行带通滤波单元6中，信号由信号公共端口至上行信号输入端口3依次通过的耦合窗口8的尺寸依次为：10.5mm、8.5mm、7.5mm、7mm、7.5mm、8.5mm和10.5mm；

所述的下行带通滤波单元7中，信号由信号公共端口至下行信号输入端口4依次通过的耦合窗口8的尺寸依次为：10mm、8mm、7mm、6.5mm、7mm、8mm和10mm。

本发明工作原理为：当同时接入上行和下行两种信号时，上行信号经CDMA上行带通信号输入端口输入由八根CDMA上行谐振杆组成的上行CDMA带通滤波腔，所述的上行CDMA带通滤波腔滤除CDMA上行信号中的带外信号，然后从信号公共端口2输出；下行信号经CDMA下行信号输入端口输入由8根CDMA上行谐振杆组成的下行CDMA带通滤波腔，所述的下行CDMA带通滤波腔滤除CDMA下行信号中的带外信号，然后从信号公共端口2输出；两种信号形成共用天线端口输出，实现上行信号，下行信号两种信号的合路且互不干扰的输出，满足数字直放站系统上下行系统共用天线端并且互不干扰的需求。

Claims (8)

1.一种应用于数字直放站的小型化腔体双工器，它包括腔体（1）和设置于腔体(1)前面板上的信号公共端口（2），其特征在于：所述的腔体(1)包括上行带通滤波单元(6)、下行带通滤波单元(7)，上行带通滤波单元(6)和下行带通滤波单元(7) 上下重叠放置，中间通过隔离筋（12）分隔开，采用耦合同轴谐振腔结构；上行带通滤波单元(6)和下行带通滤波单元(7)均与信号公共端口（2）连通，腔体（1）的前面板还设置有与上行带通滤波单元(6)对应的上行带通信号输入端口(3)和与下行带通滤波单元(7)对应的下行带通信号输入端口(4)；腔体（1）前面板上还设置有耦合端口（5），耦合端口（5）用于耦合双工器内的射频信号并传输给modem用于远程监控；上行带通滤波单元(6)和下行带通滤波单元(7)均包括多个带通滤波腔，所述的各带通滤波腔内均设有一个或多个谐振杆（9）,同一带通滤波腔内相邻两个谐振杆（9）之间设置有耦合窗口(8)。

2.根据权利要求1所述的一种应用于数字直放站的小型化腔体双工器，其特征在于：所述的上行带通滤波单元（6）为CDMA800上行带通滤波单元，内设八根上行谐振杆（9.1），信号公共端口（2）至上行信号输入端口(3 )依次通过第一上行谐振杆、第二上行谐振杆、第三上行谐振杆、第四上行谐振杆、第五上行谐振杆、第六上行谐振杆、第七上行谐振杆和第八上行谐振杆。

3.根据权利要求1所述的一种应用于数字直放站的小型化腔体双工器，其特征在于：所述的下行带通滤波单元（7）为CDMA800下行带通滤波单元，内设八根下行谐振杆（9.2），信号公共端口（2）至下行信号输入端口(4 )依次通过第一下行谐振杆、第二下行谐振杆、第三下行谐振杆、第四下行谐振杆、第五下行谐振杆、第六下行谐振杆、第七下行谐振杆和第八下行谐振杆。

4.根据权利要求1所述的一种应用于数字直放站的小型化腔体双工器，其特征在于：所述的下行带通滤波单元（7）的第六谐振杆和第八谐振杆之间设置有一个交叉耦合（11）。

5.根据权利要求1所述的一种应用于数字直放站的小型化腔体双工器，其特征在于：所述的耦合窗口(8)之间设置有耦合螺钉（10）。

6.根据权利要求2所述的一种应用于数字直放站的小型化腔体双工器，其特征在于：所述的上行谐振杆（9.1）的尺寸为高度43.5mm、外径10mm、内径8mm、谐振杆圆盘直径为25mm。

7.根据权利要求3所述的一种应用于数字直放站的小型化腔体双工器，其特征在于：所述的下行谐振杆（9.2）的尺寸为高度43mm、外径10mm、内径8mm、谐振杆圆盘直径为25mm。

8.根据权利要求1所述的一种应用于数字直放站的小型化腔体双工器，其特征在于：所述的上行带通滤波单元(6)中，信号由信号公共端口（2）至上行信号输入端口(3)依次通过的耦合窗口(8)的尺寸依次为：10.5mm、8.5mm、7.5mm、7mm、7.5mm、8.5mm和10.5mm；

所述的下行带通滤波单元(7)中，信号由信号公共端口（2）至下行信号输入端口(4)依次通过的耦合窗口(8)的尺寸依次为：10mm、8mm、7mm、6.5mm、7mm、8mm和10mm。