CN106159398A - 宽频合路器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种种宽频合路器，其包括线路板，该线路板上设有至少一个合路器单元，该合路器单元有输入端和输出端，该合路器单元包括有第一滤波器和第二滤波器，该第一滤波器的输入端口为第一输入端口，第二滤波器的输入端口为第二输入端口，该第一输入端口和第二输入端口背向相对设置并沿轴向分布，不同频段信号经第一输入端口和第二输入端口输入经过滤波后合成由该合路器单元的输出端输出，该输出端设置在第一输入端口和第二输入端口的一侧。本发明宽频带微带线合路器。该合路器体积小，有较宽的工作频带，在工作频带内具有较低的回波损耗、插入损耗，带外抑制性能好，三阶交调好，功率容量大。降低了设计成本，为其他馈电网络期间布局提供了更多空间，便于组装。

Description

宽频合路器

【技术领域】

本发明涉及通信领域，尤其是涉及一种宽频合路器。

【背景技术】

移动通信建设进入站址共享时代，基站天线直接决定通信网络信号覆盖和通信质量，目前移动通信网络建设面临站址资源匮乏，天面资源紧张。随着多网融合，促使同一面基站天线支持多个不同频段，比如说1710-2690MHz超宽带天线，节约了建设资金，减少了占用天面资源。

在实际网络覆盖中，不同的制式频段有时会需要不同覆盖效果，比如1880-2025MHz需要下倾2度，2575-2635MHz需要下倾8度，但是1710-2690MHz超宽频基站天线只能整个频段一起调整到相同的覆盖倾角，无法达到两个频段都是最优覆盖。目前有两种方案，一种是采用两幅天线并排或者上下排列，每一列只工作在一个频段，这种方案使得天线占用更多天面资源，造价更高，重量重，天线罩成倍的加宽或者加长，迎风面积更大，给结构上的风载设计带来更大挑战。另外一种方案是不改变天线的体积，基站天线内置合路器，将两个不同频段信号合并，共用1710-2690MHz宽频振子，以及部分馈电网络，两个频段采用不同的电调系统调整各自的电下倾角度，这种设计节省开支，节能减排。

采用第二种内置合路器基站天线方案时，那么合路器成为制约基站天线性能的关键器件，合路器的物理尺寸与性能。目前一些常用的合路器采用空气腔体带状线结构，功率容量大，但是组装较复杂、生产成本高、体积大，并且墙体盖板需要用螺丝打紧，当组装工艺不良时导致三阶交调不良。另外一种设计方案采用印制电路板技术，采用高介电常数介质板缩小合路器尺寸，结构简单，便于装配，一致性高。但是当这种合路器器件没有设计好会给整个天线馈电网络带来较大的回波损耗、插入损耗，导致增益低，隔离度差，功率容量低，无法满足使用要求。

因此，提供一种造价成本低、组装简单、体积小、损耗低、隔离度高、宽频合路器实为必要。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种体积小、损耗低、功率容量大的宽频合路器。

为实现本发明目的，提供以下技术方案：

本发明提供一种宽频合路器，其包括线路板，该线路板上设有至少一个合路器单元，该合路器单元有输入端和输出端，该合路器单元包括有第一滤波器和第二滤波器，该第一滤波器的输入端口为第一输入端口，第二滤波器的输入端口为第二输入端口，该第一输入端口和第二输入端口背向相对设置并沿轴向分布，不同频段信号经第一输入端口和第二输入端口输入经过滤波后合成由该合路器单元的输出端输出，该输出端设置在第一输入端口和第二输入端口的一侧。

优选的，该第一滤波器、第二滤波器具有开路枝节，这些开路枝节弯折设置。

优选的，该第一滤波器具有两个开路枝节，这些开路枝节弯折设置。

优选的，该第一滤波器的两个开路枝节其中靠近第一输入端口开路枝节为第一开路枝节，该第一开路枝节向第二输入端口方向弯折，远离第一输入端口开路枝节为第二开路枝节，该第二开路枝节向第一输入端口方向弯折。

优选的，该第二滤波器具有三个开路枝节，这些开路枝节弯折设置。

优选的，该第二滤波器的三个开路枝节分别为第三开路枝节、第四开路枝节、第五开路枝节，其中该第三开路枝节放置在合路器单元输出端一侧，并向第二输入端口方向弯折，该第四开路枝节和第五开路枝节放置在合路器单元另一侧，并向与第一滤波器输入端口方向弯折。

优选的，该开路枝节长度约为对应的带阻频段1/4λ波长。

优选的，第一滤波器与第二滤波器相靠近的开路枝节之间的空隙设有短路金属化过孔条带。

优选的，该合路器单元的输出端具有一个或多个输出端口。

优选的，该合路器单元输出端还设有一分二功分器单元，一分二功分器单元采用T形结构，在该合路器单元的输出端分出两个输出端口，该两个输出端口沿轴向分布分接两个辐射单元。

优选的，其还设有第三输入端口，三个输入端口成“h”形结构。

优选的，该线路板上设有两个或以上并列放置的所述合路器单元。

优选的，其中两个并列放置的合路器单元镜像设置。

优选的，相邻的合路器单元之间具有短路金属化过孔条带。

优选的，该合路器单元表面具有阻焊油墨。

优选的，该线路板上设有至少一个合路器单元，该合路器单元有输入端和输出端，该合路器单元包括有第一滤波器、第二滤波器、第三滤波器、第四滤波器，分别对应有第一输入端口、第二输入端口、第三输入端口、第四输入端口，第一滤波器、第二滤波器设置在同一纵线，第三滤波器、第四滤波器设置在同一纵线，输出端设置在中间，该第一输入端口和第二输入端口背向相对设置并沿轴向分布，该第三输入端口、第四输入端口背向相对设置并沿轴向分布，不同频段信号经第一输入端口、第二输入端口、第三输入端口、第四输入端口输入经过滤波后合成由该合路器单元的输出端输出。

优选的，该输出端设置有两个沿轴向分布的输出端口，与四个输入端口构成“王”字形结构。

优选的，该线路板上设有两个或以上并列放置的所述合路器单元。

优选的，其中两个并列放置的合路器单元镜像设置。

优选的，相邻的合路器单元之间具有短路金属化过孔条带。

优选的，该合路器单元表面具有阻焊油墨。

对比现有技术，本发明具有以下优点：

(1)本发明将两个合路器并列放置，分别接双极化天线不同的极化端口，提高了基站天线整机装配效率。当天线背面空点网络空间有限时候可以选择只加工单个单元，双极化天线分接不同的合路器单元，根据实际要求灵活布局馈电网络。当需要做单极化天线时候，可以选择只加工单个单元。

(2)基站天线一般都是狭长型，宽度有限，长度空间并没有得到充分利用，本发明将两个输入端口轴向放置，在不改变合路器长度尺寸的情况下，缩小合路器宽度尺寸，充分利用基站天线轴向长度空间，并且输出端口放置在两个输入端口侧边，便于与辐射单元焊接。

(3)本发明合路器单元采用两个滤波器单元，第一滤波器单元仅采用两个开路枝节便可实现对高频段信号滤波，常规滤波器采用三个或三个以上开路枝节，增大了合路器尺寸，并且使得合路器损耗增大。

(4)本发明合路器单元在两个输入端口另一侧，即背向输出端口的另一侧的合路器开路枝节收缩靠近主枝节，这种设计可缩小合路器宽度，使合路器小型化，为基站天线的内部其他部件留出更多空间余量，便于布局。

(5)由于合路器结构紧凑，使得第一滤波器与第二滤波器枝节没有太多布局空间，当互相距离太近时候，直造成合路器异频隔离恶化，直接影响基站天线性能指标。常规方式是只能将合路器加长，让使得第一滤波器与第二滤波器两个枝节尽量远离，但是这种设计方法使得合路器变大。本发明宽频带合路器在缩小合路器尺寸的前提下，在第一滤波器与第二滤波器相靠近的枝节之间的空隙加有短路金属化过孔条带，去耦合，将高低频两个频段耦合干扰信号直接导入到合路器背面的地板，提高带外抑制性能。天线输入大功率时，当两个枝节靠的太近，耦合能量太强，会导致电荷堆积，引起线路板“烧黑”现象，并且也不利于散热。这种金属化过孔条带能够去耦合，减少电荷堆积，金属化过孔也能够将枝节热量导入到线路板背面地板，增大散热面积，从而提高功率容量。

(6)本发明合路器单元相比现有技术，具有尺寸小，具有较宽的工作频带，较低的回波损耗与插入损耗，具有很高的带外抑制性能，功率容量高，一致性高，降低了生产成本。

本发明宽频带微带线合路器。该合路器体积小，有较宽的工作频带，在工作频带内具有较低的回波损耗、插入损耗，带外抑制性能好，三阶交调好，功率容量大。降低了设计成本，为其他馈电网络期间布局提供了更多空间，便于组装。

【附图说明】

图1为本发明立体图；

图2为本发明结构图；

图3为本发明加工实物的测试结果图；

图4为本发明另一实施方案合路器单元结构图；

图5为本发明一个输出端口的合路器单元结构图；

图6为本发明三个输出端口的合路器单元结构图；

图7为本发明三个输入端口的合路器单元结构图；

图8为本发明四个输入端口的合路器单元结构图。

【具体实施方式】

如图1和图2本发明提供了宽频微带合路器。所述线路板1采用高介电常数、低损耗的介质板材料。所述线路板采用一体化设计，具有两个合路器单元2，所述两个合路器单元并列，并且镜像排列，输出端口放在线路板两侧，合路器背面是整块敷铜地板5。每个合路器单元具有两个输入端口201和202，两个滤波器的射频信号合成之后通过两个输出端口输出203和204。每一个合路器单元具有四个焊接点，焊接点与同轴线缆焊接，对应两个输入端口与两个输出端口。

在本发明上述实施实例中，两个合路器单元之间加有短路金属化过孔条带3，减少合路器单元之间的电磁耦合，提高合路器单元之间的隔离度。在本实施例中合路器单元可分为：第一滤波器单元、第二滤波器单元与一分二功分器单元，其中第一滤波器为低通滤波器，第二滤波器为高通滤波器。

第一滤波器单元仅采用两个开路枝节221和222便可实现对高频段信号滤波，采用更少的合路器枝节可减小合路器尺寸，并且减少合路器路径损耗。开路枝节221和222长度约为2500-2700MHz中心频率的1/4λ，靠近输入端口202开路枝节线222向远离端口方向弯折，远离输入端口202开路枝节线221向输入端口方向弯折，这样充分利用第一滤波器单元主枝节变换段的周围空间，结构紧凑，通过调整第一滤波器两个开路枝节线可调整合路器带外抑制性能。

在本发明上述实施实例中，第二滤波器单元201采用三个开路枝节211、212和213实现对低频段抑制，三个开路枝节线211、212和213长度约为1700-2200MHz中心频率的1/4λ，其中212、213两个开路枝节放置在合路器的另一侧，两个开路枝节与第一滤波器输入端口201同向，并且贴近第二滤波器单元201主枝节变换段周围，折弯段小，缩小了合路器宽度，211开路枝节放置在合路器靠近输出端一侧，开路枝节211指向第二滤波器输入端口201，留出一分二功分器单元焊接空间位置，三个开路枝节线极大地改善了低频段带外抑制性能。

进一步的，由于第一滤波器单元与第二滤波器单元由于弯折段太短，靠近主枝节变换段太近，导致异频耦合太强，为了提高异频隔离度，在第一滤波器与第二滤波器相靠近的枝节之间的空隙加有短路金属化过孔条带205和206，去耦合，提高异频隔离度，减少两个分支线因为互相耦合太强导致电荷堆积，并且这种设计利于散热，具有更大的功率容量。

进一步的，一分二功分器单元采用“T”形结构203和204，直接在第一滤波器单元与第二滤波器单元的合路输出端采用两段微带线实现匹配，这种“T”形结构，便于当合路器放置在两个辐射单元之间时候，与轴向相邻的两个辐射单元或者网络焊接。特别是当使用在双极化基站天线馈电网络中，这种两个合路器单元镜像并列，将输出端口放置在线路板两侧，便于实际装配，提高安装效率，有利于馈电网络布局。

进一步的，在本发明实施实例中，在线路板上的微带线周围空白位置开有8个通孔4，该通孔专门供使用一些塑料柱等绝缘材料将合路器固定在反射板上，可根据实际网络布局和空间限制，采用不同高度的柱子将合路器固定。

在本实施中，图3为加工实物测试结果图，合路器工作频段为1700-2200MHz和2500-2700MHz两种系统，合路器在工作频段内驻波小于1.18，低频带外抑制优于-28dB，高频带外抑制优于-24dB，满足使用要求。

图4为本发明另一实施方案结构图，在合路器开路枝节处加入更多的短路金属化过孔条带207，进一步改善合路器带外抑制性能，并且利于减少干扰。

图5为本发明一个输出端口的结构图。当辐射单元个数为奇数2N+1时，可将这种一个输出端口的合路器与两个输出端口合路器结合使用。

图6为本发明三个输出端口的结构图。这种三个输出端口的合路器可以与三个辐射单元连接，减少合路器使用数量。

图7为本发明三个输入端口的结构图，三个输入端口成“h”形结构，这种合路器可支持三个频段独立电调。

图8为本发明四个输入端口的合路器单元结构图，整个合路器单元为“王”字形结构，这种合路器可支持四个频段独立电调。其中401、402、403、404分别为四个不同频段的输入端口，405和406分别为两个输出端口

在本发明中，两个合路器单元一体化设计，实现了合路器的小型化设计。单个合路器单元驻波损耗小，带外抑制高，功率容量高。两个合路器单元采用镜像布置，充分利用合路器空间，在设计双极化基站天线时候有利于馈电网络布局。特别的开路枝节线弯折结构使得合路器布局结构简单紧凑，在保证性能优良、尺寸缩小的前提下，提高了PCB线路板的面积利用率，一致性高，降低了合路器成本，组装方便，给基站天线内部其他器件留出更多的布局空间，为基站天线小型化的实现提供了保证。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，本发明的保护范围并不局限于此，任何基于本发明技术方案上的等效变换均属于本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种宽频合路器，其包括线路板，其特征在于，该线路板上设有至少一个合路器单元，该合路器单元有输入端和输出端，该合路器单元包括有第一滤波器和第二滤波器，该第一滤波器的输入端口为第一输入端口，第二滤波器的输入端口为第二输入端口，该第一输入端口和第二输入端口背向相对设置并沿轴向分布，不同频段信号经第一输入端口和第二输入端口输入经过滤波后合成由该合路器单元的输出端输出，该输出端设置在第一输入端口和第二输入端口的一侧。

2.如权利要求1所述的宽频合路器，其特征在于，该第一滤波器、第二滤波器具有开路枝节，这些开路枝节弯折设置。

3.如权利要求2所述的宽频合路器，其特征在于，该第一滤波器具有两个开路枝节，该第二滤波器具有三个开路枝节，这些开路枝节弯折设置。

4.如权利要求3所述的宽频合路器，其特征在于，该第一滤波器的两个开路枝节其中靠近第一输入端口开路枝节为第一开路枝节，该第一开路枝节向第二输入端口方向弯折，远离第一输入端口开路枝节为第二开路枝节，该第二开路枝节向第一输入端口方向弯折，该第二滤波器的三个开路枝节分别为第三开路枝节、第四开路枝节、第五开路枝节，其中该第三开路枝节放置在合路器单元输出端一侧，并向第二输入端口方向弯折，该第四开路枝节和第五开路枝节放置在合路器单元另一侧，并向与第一滤波器输入端口方向弯折。

5.如权利要求4任一项所述的宽频合路器，其特征在于，该开路枝节长度约为对应的带阻频段1/4λ波长。

6.如权利要求1所述的宽频合路器，其特征在于，该合路器单元的输出端具有一个或多个输出端口。

7.如权利要求6所述的宽频合路器，其特征在于，该合路器单元输出端还设有一分二功分器单元，一分二功分器单元采用T形结构，在该合路器单元的输出端分出两个输出端口，该两个输出端口沿轴向分布分接两个辐射单元。

8.如权利要求1所述的宽频合路器，其特征在于，其还设有第三输入端口，三个输入端口成“h”形结构。

9.如权利要求1所述的宽频合路器，其特征在于，该合路器单元还包括有第三滤波器、第四滤波器，分别对应有第三输入端口、第四输入端口，第一滤波器、第二滤波器设置在同一纵线，第三滤波器、第四滤波器设置在同一纵线，输出端设置在中间，该第一输入端口和第二输入端口背向相对设置并沿轴向分布，该第三输入端口、第四输入端口背向相对设置并沿轴向分布，不同频段信号经第一输入端口、第二输入端口、第三输入端口、第四输入端口输入经过滤波后合成由该合路器单元的输出端输出，该输出端设置有两个沿轴向分布的输出端口，与四个输入端口构成“王”字形结构。

10.如权利要求1～9任一项所述的宽频合路器，其特征在于，该线路板上设有两个或以上并列放置的所述合路器单元，其中两两并列放置的合路器单元镜像设置。