CN107196676B - Fdd多制式高温超导射频前端适配器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了FDD多制式高温超导射频前端适配器，适用于指定频率范围内的任一通信制式，只有通过本发明的适配作用才能将BL无损加装在天线和FDD制式的无线收发信机之间，本发明包括第一接收腔体滤波器、第二接收腔体滤波器和发射腔体滤波器，高速微波开关通过内置焊接的方式进一步减少系统的插损。本发明具有以下效果：适配器与BL联合工作，大大减少了插损，极大地改善了带外抑制能力，提高了收发隔离度，对接收频段在825～945MHz内、发射频段在870～990MHz内，并且相对带宽为0.1％～1.5％、对应工作带宽为1～15MHz的FDD通信系统可以实现BL与FDD制式的无线收发信机的无损加装适配。

Description

FDD多制式高温超导射频前端适配器
技术领域
本发明应用于频分双工(Frequency Division Duplexing，以下简称FDD)接入方式的超导链路系统(商品名为Beyond Link System，下简称BL)，对接收频段在825～945MHz内、发射频段在870～990MHz内，并且相对带宽为0.1％～1.5％、对应工作带宽为1～15MHz的FDD通信系统可以实现BL与FDD制式的无线收发信机的无损加装适配。比如说用于BL与CDMA 2000(Code Division Multiple Access，码分多址)、GSM-R(GSM-Railway，铁路专用GSM通信系统)及GSM900(GSM 900MHz，900MHz GSM通信系统)系统设备接口适配。
背景技术
传统技术手段和设备不能从根本上消除带外干扰和互调干扰、降低系统自身底噪声、有效地提高对有用信号的增益和灵敏度，导致现有的无线通信网络存在着广覆盖不足、深覆盖信号渗透率低、通信质量差、频率和系统容量及设备利用率低、投资回报率及用户满意度下降、高碳低能无线设备破坏环保环境等问题。
发明内容
将BL与FDD多制式高温超导射频前端适配器联合工作可以解决上述问题。本发明对接收频段在825～945MHz内、发射频段在870～990MHz内，并且相对带宽为0.1％～1.5％、对应工作带宽为1～15MHz的FDD通信系统可以实现BL与FDD制式的无线收发信机的无损加装适配。解决BL与这些系统无线收发信机的适配。比如说用于BL与CDMA2000、GSM-R及GSM900系统设备接口适配。
本发明采用的技术方案是：构造FDD多制式高温超导射频前端适配器，适用于指定频率范围内的任一通信制式，只有通过所述FDD多制式高温超导射频前端适配器的适配作用才能将BL无损加装在天线和FDD制式的无线收发信机之间，所述FDD多制式高温超导射频前端适配器包括外壳以及设置在所述外壳中的第一接收腔体滤波器、第二接收腔体滤波器和发射腔体滤波器，还内置焊接有2个高速微波开关，能进一步减少射频连接器的插损，所述FDD多制式高温超导射频前端适配器和BL联合工作，用于将同一根射频电缆的收发信号分开，降低系统的插入损耗，并增强带外抑制能力，所述第一接收腔体滤波器的信号输入端与所述发射腔体滤波器的信号输出端一起通过耦合连接器连接至天线接口，所述第二接收腔体滤波器的信号输出端与所述发射腔体滤波器的信号输入端一起通过耦合连接器连接至无线收发信机的无线接口，所述第一接收腔体滤波器、第二接收腔体滤波器和发射腔体滤波器均设有调谐螺丝，通过调整所述调谐螺丝对接收频段在825～945MHz内、发射频段在870～990MHz内，并且相对带宽为0.1％～1.5％、对应工作带宽为1～15MHz的FDD通信系统可以实现所述BL与FDD制式的无线收发信机的无损加装适配；所述第一接收腔体滤波器的信号输出端通过其中一个高速微波开关连接所述BL的信号输入端，所述BL的信号输出端经过另一个高速微波开关连接所述第二接收腔体滤波器的信号输入端。
在本发明所述的FDD多制式高温超导射频前端适配器中，所述第一接收腔体滤波器的信号输出端和第二接收腔体滤波器的信号输入端通过SMA或SMB或SMP连接器与外部设备连接；所述第一接收腔体滤波器、第二接收腔体滤波器和发射腔体滤波器的金属实体均使用铝合金材料制成，所述第一接收腔体滤波器、第二接收腔体滤波器和发射腔体滤波器的腔体内壁均镀银。
在本发明所述的FDD多制式高温超导射频前端适配器中，所述第一接收腔体滤波器的内部按田字形排布设有第一谐振腔、第二谐振腔、第三谐振腔和第四谐振腔，所述第一谐振腔、第二谐振腔、第三谐振腔和第四谐振腔内部各个折弯处均为圆弧转角；所述第一谐振腔与第二谐振腔之间、第二谐振腔与第三谐振腔之间、第三谐振腔与第四谐振腔之间均设有全开式空气窗；所述第四谐振腔与第一谐振腔之间设有上开式空气窗；所述第一谐振腔与第三谐振腔之间设有电感性金属脊；所述第一谐振腔、第二谐振腔、第三谐振腔和第四谐振腔的几何中间位置均设有同轴谐振管，所述同轴谐振管的正中间设有调谐螺丝；所述第一谐振腔内的同轴谐振管上设有输出端连接器，所述第四谐振腔内的同轴谐振管上设有输入端连接器。
在本发明所述的FDD多制式高温超导射频前端适配器中，所述发射腔体滤波器的内部按田字形排布设有第五谐振腔、第六谐振腔、第七谐振腔和第八谐振腔；所述第五谐振腔、第六谐振腔、第七谐振腔和第八谐振腔内部各个折弯处均为圆弧转角；所述第五谐振腔与第六谐振腔之间、第六谐振腔与第七谐振腔之间、第七谐振腔与第八谐振腔之间均设有全开式空气窗；所述第五谐振腔与第八谐振腔之间设有上开式空气窗；所述第五谐振腔与第七谐振腔之间设有电容性金属探针；所述第五谐振腔、第六谐振腔、第七谐振腔和第八谐振腔的几何中间位置均设有同轴谐振管，所述同轴谐振管的正中间设有调谐螺丝；所述第五谐振腔内的同轴谐振管上设有输入端连接器，所述第八谐振腔内的同轴谐振管上设有输出端连接器。
在本发明所述的FDD多制式高温超导射频前端适配器中，所述第二接收腔体滤波器的内部按田字形排布设有第九谐振腔、第十谐振腔、第十一谐振腔和第十二谐振腔；所述第九谐振腔、第十谐振腔、第十一谐振腔和第十二谐振腔内部各个折弯处均为圆弧转角；所述第九谐振腔与第十谐振腔之间、第十谐振腔与第十一谐振腔之间、第十一谐振腔与第十二谐振腔之间均设有全开式空气窗；所述第十二谐振腔与第九谐振腔之间设有上开式空气窗；所述第九谐振腔与第十一谐振腔之间设有电感性金属脊；所述第九谐振腔、第十谐振腔、第十一谐振腔和第十二谐振腔的几何中间位置均设有同轴谐振管，所述同轴谐振管的正中间有调谐螺丝；所述第九谐振腔内的同轴谐振管上设有输入端连接器，所述第十二谐振腔内的同轴谐振管上设有输出连接器。
实施本发明的FDD多制式高温超导射频前端适配器，具有以下有益效果:在没有适配器的情况下，BL无法与已经集成化的无线收发信机进行无损连接，就无法使用BL，就不能解决现有技术和设备存在的问题；本发明可以解决BL与已经集成化的无线收发信机进行无损连接，与BL联合工作，大大减少了插损，极大地改善了带外抑制能力，提高了收发隔离度。对接收频段在825～945MHz内、发射频段在870～990MHz内，并且相对带宽为0.1％～1.5％、对应工作带宽为1～15MHz的FDD通信系统可以实现BL与FDD制式的无线收发信机的无损加装适配。从而解决了背景技术中所提起的现有技术和设备不能解决的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为FDD多制式高温超导射频前端适配器的原理图；
图2为FDD多制式高温超导射频前端适配器的结构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提出了一套全新的网络规划、建设、优化和运维的思路和技术方案：在无线接收机前端加装一种利用超导射频前端技术来改善接收信号的BL。BL具有极强抗带外干扰和互调干扰的能力，同时能有效地降低系统底噪声并对有用信号带来增益，从而解决现有技术和设备解决不了的问题，极大地改善无线网络通信覆盖、通信质量、通信速率和容量。
FDD通信系统中，许多设备收发信号共用一根线缆与天线连接。BL只处理接收信号，所以需要在天线与无线收发信机之间增加一个设备将收发信号分开，仅将接收信号输入到BL，这个设备就是本发明“FDD多制式高温超导射频前端适配器”(以下简称适配器)。
本发明置于无线收发信机的最前端，其性能直接影响系统插入损耗和噪声性能，要求该适配器具有最小插入损耗。插入损耗和带外抑制指标是矛盾的，小的插入损耗将使收发隔离度降低。由于适配器和BL联合工作，BL具有比适配器高达50dB以上的带外抑制能力，所以系统的带外抑制主要靠BL来实现，在保证适配器插入损耗较小的情况下，可以适当降低对收发隔离度要求。
本发明包括第一接收腔体滤波器1、第二接收腔体滤波器3和发射腔体滤波器2，具有低插入损耗、集成微波高速旁路开关(高速微波开关)切换功能和小型化的特点。高速微波开关直接集成到适配器，目的是减少射频电缆和连接器带来的插损。
适配器第一接收腔体滤波器1的插入损耗≤0.4dB；第二接收腔体滤波器3的插入损耗≤0.4dB；发射腔体滤波器2的插入损耗≤0.3dB；适配器的每个腔体滤波器的Q(Quality Factor，品质因数)值≥4500。目前市场化的腔体滤波器插入损耗普遍在1～1.5dB左右，不能满足系统降低插损的要求。
图1为FDD多制式高温超导射频前端适配器的原理图。
FDD多制式高温超导射频前端适配器实际为一种多制式可调谐的低插入损耗分路合路器，在外壳中设置有包括第一接收腔体滤波器1、第二接收腔体滤波器3和发射腔体滤波器2，其中第一接收腔体滤波器1的信号输入端与发射腔体滤波器2的信号输出端一起通过耦合连接器连接至天线接口ANT，第二接收腔体滤波器3的信号输出端与发射腔体滤波器2的信号输入端一起通过耦合连接器连接至无线收发信机无线接口BTS，第一接收腔体滤波器1的信号输出端通过其中一个高速微波开关连接BL的信号输入端BL in，BL的信号输出端BL out经过另一个高速微波开关连接第二接收腔体滤波器3的信号输入端。通过调整调谐螺丝，对接收频段在825～945MHz内、发射频段在870～990MHz内，并且相对带宽为0.1％～1.5％、对应工作带宽为1～15MHz的FDD通信系统可以实现BL与FDD制式的无线收发信机的无损加装适配。比如应用于现有的CDMA2000、GSM-R和GSM900系统。FDD多制式高温超导射频前端适配器内置2个高速微波开关，在异常状况，比如超导射频前端系统低噪声放大器电流过大，功率告警等状况，快速切换到旁路状态，上行信号由第一接收腔体滤波器1直接通过第二接收腔体滤波器3到无线收发信机设备，保证通信不中断。
图2为FDD多制式高温超导射频前端适配器的结构图。
第一接收腔体滤波器1内部按“田”字形排布设有第一谐振腔11、第二谐振腔12、第三谐振腔13和第四谐振腔14；每个谐振腔内部各个折弯处均为圆弧转角；第一谐振腔11与第二谐振腔12、第二谐振腔12与第三谐振腔13、第三谐振腔13与第四谐振腔14之间都设有全开式空气窗；第四谐振腔14与第一谐振腔11之间设有上开式空气窗；第一谐振腔11与第三谐振腔13之间设有电感性金属脊；各个谐振腔的几何中间位置均设有同轴谐振管，该同轴谐振管正中间有调谐螺丝；第一谐振腔11内的同轴谐振管上设有输出端连接器，第四谐振腔14内的同轴谐振管上设有输入端连接器。
发射腔体滤波器2内部按“田”字形排布设有第五谐振腔21、第六谐振腔22、第七谐振腔23和第八谐振腔24；每个谐振腔内部各个折弯处均为圆弧转角；第五谐振腔21与第六谐振腔22、第六谐振腔22与第七谐振腔23、第七谐振腔23与第八谐振腔24之间设有全开式空气窗；第五谐振腔21与第八谐振腔24之间设有上开式空气窗；第五谐振腔21与第七谐振腔23之间设有电容性金属探针；各个谐振腔的几何中间位置均设有同轴谐振管，谐振管正中间有调谐螺丝；第五谐振腔21内的谐振管上设有输入端连接器，第八谐振腔24内的谐振管上设有输出端连接器。
第二接收腔体滤波器3内部按“田”字形排布设有第九谐振腔31、第十谐振腔32、第十一谐振腔33和第十二谐振腔34；每个谐振腔内部各个折弯处均为圆弧转角；第九谐振腔31与第十谐振腔32、第十谐振腔32与第十一谐振腔33、第十一谐振腔33与第十二谐振腔34之间设有全开式空气窗；第十二谐振腔34与第九谐振腔31之间设有上开式空气窗；第九谐振腔31与第十一谐振腔33之间设有电感性金属脊；各个谐振腔的几何中间位置均设有同轴谐振管，同轴谐振管正中间有调谐螺丝；第九谐振腔31内的谐振管上设有输入端连接器，第十二谐振腔34内的同轴谐振管上设有输出连接器。
第一接收腔体滤波器1的输出端和第二接收腔体滤波器3的输入端通过SMA或SMB或SMP连接器与外部设备连接；第一接收腔体滤波器1、第二接收腔体滤波器3和发射腔体滤波器2的金属实体均使用铝合金材料制成，各腔体内壁镀银。
表1为FDD多制式高温超导射频前端适配器主要技术指标
表1列出CDMA2000、GSM-R和GSM900三种制式的适配器主要技术指标。适配器工作频段不仅限于上述三种制式，通过调谐，对接收频段在825～945MHz内、发射频段在870～990MHz内，并且相对带宽为0.1％～1.5％、对应工作带宽为1～15MHz的FDD通信系统可以实现BL与FDD制式的无线收发信机的无损加装适配。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (4)

1.FDD多制式高温超导射频前端适配器，其特征在于，置于无线收发信机的最前端，适用于指定频率范围内的任一通信制式，只有通过所述FDD多制式高温超导射频前端适配器的适配作用才能将BL无损加装在天线和FDD制式的无线收发信机之间，所述FDD多制式高温超导射频前端适配器包括外壳以及设置在所述外壳中的第一接收腔体滤波器、第二接收腔体滤波器和发射腔体滤波器，还内置焊接有2个高速微波开关，能进一步减少射频连接器的插损，所述FDD多制式高温超导射频前端适配器和BL联合工作，用于将同一根射频电缆的收发信号分开，降低系统的插入损耗，并增强带外抑制能力，所述第一接收腔体滤波器的信号输入端与所述发射腔体滤波器的信号输出端一起通过耦合连接器连接至天线接口，所述第二接收腔体滤波器的信号输出端与所述发射腔体滤波器的信号输入端一起通过耦合连接器连接至无线收发信机的无线接口，所述第一接收腔体滤波器、第二接收腔体滤波器和发射腔体滤波器均设有调谐螺丝，通过调整所述调谐螺丝对接收频段在825～945MHz内、发射频段在870～990MHz内，并且相对带宽为0.1％～1.5％、对应工作带宽为1～15MHz的FDD通信系统可以实现所述BL与FDD制式的无线收发信机的无损加装适配；所述第一接收腔体滤波器的信号输出端通过其中一个高速微波开关连接所述BL的信号输入端，所述BL的信号输出端经过另一个高速微波开关连接所述第二接收腔体滤波器的信号输入端；
BL加装在无线接收机前端，利用超导射频前端技术来改善接收信号；所述FDD多制式高温超导射频前端适配器置于无线收发信机的最前端；所述FDD多制式高温超导射频前端适配器的每个腔体滤波器的Q值≥4500；所述FDD多制式高温超导射频前端适配器为一种多制式可调谐的低插入损耗分路合路器；2个高速微波开关在异常状况，快速切换到旁路状态，上行信号由第一接收腔体滤波器直接通过第二接收腔体滤波器到无线收发信机设备；
所述第一接收腔体滤波器1的插入损耗≤0.4dB；第二接收腔体滤波器3的插入损耗≤0.4dB；发射腔体滤波器2的插入损耗≤0.3dB；
所述第一接收腔体滤波器的内部按田字形排布设有第一谐振腔、第二谐振腔、第三谐振腔和第四谐振腔，所述第一谐振腔、第二谐振腔、第三谐振腔和第四谐振腔内部各个折弯处均为圆弧转角；所述第一谐振腔与第二谐振腔之间、第二谐振腔与第三谐振腔之间、第三谐振腔与第四谐振腔之间均设有全开式空气窗；所述第四谐振腔与第一谐振腔之间设有上开式空气窗；所述第一谐振腔与第三谐振腔之间设有电感性金属脊；所述第一谐振腔、第二谐振腔、第三谐振腔和第四谐振腔的几何中间位置均设有同轴谐振管，所述同轴谐振管的正中间设有调谐螺丝；所述第一谐振腔内的同轴谐振管上设有输出端连接器，所述第四谐振腔内的同轴谐振管上设有输入端连接器。
2.根据权利要求1所述的FDD多制式高温超导射频前端适配器，其特征在于，所述第一接收腔体滤波器的信号输出端和第二接收腔体滤波器的信号输入端通过SMA或SMB或SMP连接器与外部设备连接；所述第一接收腔体滤波器、第二接收腔体滤波器和发射腔体滤波器的金属实体均使用铝合金材料制成，所述第一接收腔体滤波器、第二接收腔体滤波器和发射腔体滤波器的腔体内壁均镀银。
3.根据权利要求1所述的FDD多制式高温超导射频前端适配器，其特征在于，所述发射腔体滤波器的内部按田字形排布设有第五谐振腔、第六谐振腔、第七谐振腔和第八谐振腔；所述第五谐振腔、第六谐振腔、第七谐振腔和第八谐振腔内部各个折弯处均为圆弧转角；所述第五谐振腔与第六谐振腔之间、第六谐振腔与第七谐振腔之间、第七谐振腔与第八谐振腔之间均设有全开式空气窗；所述第五谐振腔与第八谐振腔之间设有上开式空气窗；所述第五谐振腔与第七谐振腔之间设有电容性金属探针；所述第五谐振腔、第六谐振腔、第七谐振腔和第八谐振腔的几何中间位置均设有同轴谐振管，所述同轴谐振管的正中间设有调谐螺丝；所述第五谐振腔内的同轴谐振管上设有输入端连接器，所述第八谐振腔内的同轴谐振管上设有输出端连接器。
4.根据权利要求3所述的FDD多制式高温超导射频前端适配器，其特征在于，所述第二接收腔体滤波器的内部按田字形排布设有第九谐振腔、第十谐振腔、第十一谐振腔和第十二谐振腔；所述第九谐振腔、第十谐振腔、第十一谐振腔和第十二谐振腔内部各个折弯处均为圆弧转角；所述第九谐振腔与第十谐振腔之间、第十谐振腔与第十一谐振腔之间、第十一谐振腔与第十二谐振腔之间均设有全开式空气窗；所述第十二谐振腔与第九谐振腔之间设有上开式空气窗；所述第九谐振腔与第十一谐振腔之间设有电感性金属脊；所述第九谐振腔、第十谐振腔、第十一谐振腔和第十二谐振腔的几何中间位置均设有同轴谐振管，所述同轴谐振管的正中间有调谐螺丝；所述第九谐振腔内的同轴谐振管上设有输入端连接器，所述第十二谐振腔内的同轴谐振管上设有输出连接器。
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