CN107231165A - 用于去除无源互调失真的端接装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用于去除无源互调失真的端接装置。公开的装置为设置于RF装备的端接装置，其特征在于，包括：混合耦合器，其具有至少两个输出端子及输入端子，所述输入端子结合于所述RF装备；以及，终端电阻，其分别结合于所述至少两个输出端子，其中，所述至少两个输出端子中，从输入端子到第一输出端子的信号路径使相位滞后90度，从输入端子到第二输出端子的信号路径使相位滞后180度。公开的端接装置能够最小化PIMD引起的寄生信号。

Description

用于去除无源互调失真的端接装置
技术领域
本发明涉及用于去除无源互调失真的端接装置，尤其涉及一种设置在混合耦合器之类的RF装备的终端部用于最小化PIMD(Passive IntermodulationDistortion)的端接装置。
背景技术
移动通信发展的重要因素是增大服务容量、提高通话品质。对于这种服务容量的增大及通话品质的提高来讲，信道之间的干涉一直都是个重要问题，该干涉问题中重要因素之一为互调失真(IMD；Intermodulation Distortion)。
IMD是指两个以上的信号频率引起相互干扰现象，导致发生不必要的寄生信号，当无源元件出现这种现象的情况下称为无源互调失真(PIMD；Passive Intermodulation Distortion)。PIMD不同于发生于有源元件的IMD，直至不久之前仅有卫星通信等高电力通信系统考虑该现象，商用移动通信则几乎忽略了该现象。然而，随着移动通信服务的扩张，相邻基站之间的干扰增大，与此相关的IMD问题也在增多，不仅出现了有源元件的IMD，还出现了关于PIMD的问题。由于关于有源元件的IMD的研究一直都未间断，因此不会有太大问题，而PIMD是构建通信系统时至今都没有考虑过的因素，因此引起的问题更大。
RF部件发生PIMD的原因大体可以分为接触非线性(Contact Nonlinearity)与材料非线性(Material Nonlinearity)。接触非线性的原因有导体之间的薄氧化层引起的结电容、金属接触时导体之间的半导体作用引起的隧道效应、金属之间的空隙与微裂引起的微放电(Micro-discharge)、与金属表面的灰尘与金属粒子相关的非线性、金属结合时发生的收缩电阻(Constriction resistance)等，材料非线性的原因有镍、铁、钴等磁滞(Hysteresis)效应、内部肖特基效应(Internal Shottkey Fffect)、导体的有限导电率引起的热效应(Thermal heating)等。
这种PIMD能够造成移动通信系统的各阶段出现问题，尤其成为造成基站系统内发生预料不到的噪声的主要原因。
图1为显示PIMD引起寄生信号的一个例子的示意图。
图1显示当具有f1、f2两个单音信号(tone signal)的情况下致使PIMD引起寄生信号成分的情况。
如图1所示，与信号的原频率相近的频带发生的寄生信号成分能够在收发信号的移动通信系统的前端部引起很大问题。
图2为显示移动通信系统的前端部构成的示意图。
参照图2，移动通信系统的前端部包括发送滤波器200、接收滤波器202、低噪音放大器(Low Noise Amplifier；LNA)204、信号处理部206及天线208。
发送滤波器200的功能是过滤移动通信系统向移动通信终端传输的发送信号频带，接收滤波器202的功能是过滤移动通信终端向移动通信系统传输的接收信号频带。
低噪音放大器204的功能是去除从移动通信终端接收并通过接收滤波器202过滤的信号的噪音并放大。
通常，移动通信系统的接收信号与发送信号使用不同频带，该频带一般相近。例如，CDMA移动通信系统中发送频带为1930MHz～1990MHz带宽，接收频带具有1850MHz～1910MHz带宽的信号。
这种情况下，发送信号中因PIMD发生的寄生信号成分可具有接收信号频带。虽然寄生信号成分的大小非常微弱，但该寄生信号通过接收滤波器202并输入到低噪音放大器204的情况下能够引发严重错误。
因此，抑制移动通信系统前端部因PIMD产生的寄生信号是关系到通话品质的极其重要的因素。
如上所述，PIMD引起的寄生信号成分是基于多种原因发生的，但在移动通信系统的前端部，目前已知尤其当电阻之类的无源元件连接到RF装备的终端部时PIMD引起寄生信号成分，因此需要能够最小化其引起寄生信号成分的装置。
发明内容
技术问题
为解决上述技术问题，本发明提供一种结合于RF装备的终端部用于最小化终端部发生的PIMD影响的端接装置。
并且，本发明提供一种最小化端接于混合耦合器的端子发生的PIMD的端接装置。
并且，本发明提供一种通过小型尺寸最小化无源元件引起的PIMD影响的端接装置。
本领域普通技术人员可通过以下实施例导出本发明的其他目的。
技术方案
根据本发明的一个优选实施例，提供一种用于去除无源互调失真的端接装置，设置于RF装备，其特征在于，包括：混合耦合器，其具有至少两个输出端子及输入端子，所述输入端子结合于所述RF装备；以及，终端电阻，其分别结合于所述至少两个输出端子，其中，所述至少两个输出端子中，从输入端子到第一输出端子的信号路径使相位滞后90度，从输入端子到第二输出端子的信号路径使相位滞后180度。
本发明的特征在于，在所述RF装备发生并被终端电阻反射后输入到RF装备的PIMD引起的寄生信号相抵消。
本发明的特征在于，终端电阻结合于未与所述RF装备结合的输入端子。
并且，根据本发明的另一实施例，用于去除无源互调失真的端接装置，设置于RF装备，其特征在于，包括：混合耦合器，其具有至少两个输出端子及输入端子，所述输入端子结合于所述RF装备；以及，多个终端电阻，其分别结合于所述至少两个输出端子，其中，所述至少两个输出端子与多个终端电阻之间具有分支电路，所述至少两个输出端子中，从输入端子到第一输出端子的信号路径使相位滞后90度，从输入端子到第二输出端子的信号路径使相位滞后180度。
本发明的特征在于，在所述RF装备发生并被终端电阻反射后输入到RF装备的PIMD引起的寄生信号相抵消。
本发明的特征在于，终端电阻结合于未与所述RF装备结合的输入端子。
并且，根据本发明的又一实施例，提供一种用于去除无源互调失真的混合耦合器装置，其特征在于，包括：第一混合耦合器，其具有第一输入端子、第二输入端子、第一输出端子及第二输出端子，输入到所述第一输入端子的信号从所述第一输出端子及第二输出端子输出；以及，第二混合耦合器，其具有第三输入端子、第四输入端子、第三输出端子及第四输出端子，所述第三输入端子与所述第一混合耦合器的第二输入端子结合，第一终端电阻结合于所述第三输出端子，第二终端电阻结合于所述第四输出端子。
技术效果
本发明的端接装置能够结合于RF装备的终端部，最小化终端部发生的PIMD影响。
并且，本发明的端接装置能够通过小型尺寸最小化无源元件引起的PIMD影响，尤其可以有效去除端接于混合耦合器的端子发生的PIMD。
附图说明
图1为显示PIMD引起寄生信号的一个例子的示意图；
图2为显示移动通信系统的前端部构成的示意图；
图3为显示一般混合耦合器的连接结构的示意图；
图4为显示根据本发明一个实施例的端接装置的构成的示意图；
图5为显示图4所示端接装置适用于混合耦合器的情况的示意图；
图6为显示根据本发明另一实施例的端接装置的构成的示意图；
图7为显示图6所示端接装置适用于混合耦合器的情况的示意图。
具体实施方式
本发明可做多种变更，可具有多种形态，以下在附图中显示特定实施例并在说明书中进行具体说明。但是，这并非使本发明限定于特定的公开形态，本领域的普通技术人员应当理解：还包括不脱离本发明的思想及技术范围的所有变更、等同物及替代物。在说明各附图时对类似的构成要素添加类似的附图标记。
第一、第二等用语可用于说明多种构成要素，但所述构成要素不限定于所述用语。所述用语仅用于使一个构成要素区别于其他构成要素。例如，在不脱离本发明技术方案的前提下，可以把第一构成要素命名为第二构成要素，类似地，也可以把第二构成要素命名为第一构成要素。以下参照附图具体说明本发明的实施例。
以下参照附图具体说明本发明的用于去除PIMD的端接装置的优选实施例。
在对本发明进行说明之前，首先说明用于目前的移动通信系统及各种RF装置的混合耦合器的连接结构及其引起的无源互调失真(Passive Intermodulation Distortion，以下简称‘PIMD’)。
图3为显示一般混合耦合器的连接结构的示意图。
参照图3，一般混合耦合器具有A、B、C、D四个端子。其中，A端子及B端子作为输入信号的输入端子，C端子及D端子作为输出信号的输出端子。
向混合耦合器的输入端子A端子及B端子中任意一个端子输入信号的情况下，C端子及D端子分别输出大小为其一半的信号。
例如，向A端子输入大小为M的信号的情况下，混合耦合器的C端子及D端子分别输出大小为M/2的信号。从A端子输入的信号从C端子及D端子输出的情况下，由于到C端子的输出路径的长度与到D端子的输出路径的长度不同，因此从C端子及D端子输出的信号虽然具有相同大小，但具有不同的相位。
通常，向A端子输入信号的情况下，C端子的输出信号的相位比原信号滞后-90度，D端子的输出信号的相位比原信号滞后-180度。相反，向B端子输入信号的情况下，C端子的输出信号的相位比原信号滞后-180度，D端子的输出信号的相位比原信号滞后-90度。
仅利用混合耦合器的两个输入端子中的一个输入端子，另一个输入端子与端接电阻连接。参照图3，B端子连接有端接电阻。
此处，B端子因PIMD发生寄生信号成分。这种因PIMD发生的寄生信号成分能够被终端电阻反射并重新传递到输入端子，这是信号不良的主要原因。
没有能够从根本上去除这种因PIMD发生的寄生信号的方法。因此，可利用本发明的端接装置大幅减小因PIMD发生的寄生信号，解决信号不良。
图4为显示根据本发明一个实施例的端接装置的构成的示意图。
参照图4，根据本发明一个实施例的端接装置可包括混合耦合器400及多个终端电阻402、404、406。
根据本发明一个实施例的端接装置可设置在混合耦合器之类的RF装备起到弱化PIMD引起的寄生信号成分的功能。
混合耦合器400具有E、F、G、H四个端子，其中作为输入端子的E端子与作为对象的RF装备结合。输入端子中任何端子都可以与作为对象的RF装备结合，不同于图4，可以使F端子与RF装备结合，这对本领域技术人员来讲是显而易见的。
输入端子中任意一个与RF装备结合的情况下，其余输入端子通过终端电阻端接，图4显示F端子通过终端电阻406端接的情况。
通过E端子输入的信号从G端子及H端子分开输出。G端子与H端子均连接有终端电阻，通过E端子输入的信号通过终端电阻端接。
端接过程中，作为与RF装备的终端部之间的结合部的E端子能够因PIMD发生寄生信号成分，这种寄生信号成分能够在G端子及H端子被终端电阻402、404反射并重新输入到RF装备。
根据本发明的优选实施例，提供一种利用混合耦合器的特性，通过相位反转进行抵消以去除这种PIMD引起的寄生信号成分的方式。
与G端子及H端子结合的终端电阻402、404均为具有相同特性的元件，因此可以视为终端电阻的反射特性基本相同。
将作为与终端部之间的结合部的E端子发生的PIMD引起的寄生信号设为IMcos(wt)。
混合耦合器是具有可逆性的装置，信号从G端子及H端子传递到E端子时也按相同方式工作。
根据上述混合耦合器的特性，E端子发生的PIMD引起的寄生信号中传递到G端子的寄生信号为(IM/2)cos(wt-90°)，传递到H端子的寄生信号为(IM/2)cos(wt-180°)。
此处，通过终端电阻402、404传递到G端子及H端子的PIMD引起的寄生信号重新向E端子方向反射。
因此，被结合于G端子的终端电阻402反射的信号输出到E端子的情况下，输出的是大小为一半且相位滞后-90度的信号。假设反射系数为r的情况下，传递到G端子后被终端电阻402反射并重新输出到E端子的信号为(rIM/4)cos(wt-180°)。
另外，被结合于H端子的终端电阻404反射的信号输出到E端子的情况下，输出的是大小为一半且相位滞后-180度的信号。假设反射系数为r的情况下，传递到H端子后被终端电阻404反射并重新输出到E端子的信号为(rIM/4)cos(wt-360°)，这可以视为(rIM/4)cos(wt)。
因此，在作为与终端部之间的结合部的E端子发生并被G端子及H端子的终端电阻反射后重新输入的PIMD引起的寄生信号分别为(rIM/4)cos(wt-180°)及(rIM/4)cos(wt)，该两个信号是大小相同且相位相差180度的信号，因此相互抵消。
即，PIMD引起并向RF装备方向输入的寄生信号在图4所示的E端子被抵消，因此PIMD引起的寄生信号不会输入到作为对象的RF装备。
另外，F端子也因PIMD发生寄生信号，但比E端子发生的信号微弱，因此不会对作为对象的RF装备造成很大影响。
图4所示的根据本发明一个实施例的端接装置可适用于要求端接特定端子的多种RF装备，能够最小化端接导致的PIMD的发生。
图5为显示图4所示端接装置适用于混合耦合器的情况的示意图。
参照图5，根据本发明一个实施例的端接装置的E端子结合到具有A、B、C、D四个端子的混合耦合器中端接的B端子，以替代现有的端接电阻。
向A端子输入信号的情况下，信号从C端子及D端子输出，现有的B端子发生的PIMD引起的寄生信号被根据本发明一个实施例的端接装置去除。
图6为显示根据本发明另一实施例的端接装置的构成的示意图。
参照图6，根据本发明一个实施例的端接装置可包括混合耦合器600及多个终端电阻602、603、604、605、606。
根据本发明另一实施例的端接装置可设置在混合耦合器之类的RF装备起到弱化PIMD引起的寄生信号成分的功能。
混合耦合器600具有E、F、G、H四个端子，其中作为输入端子的E端子与作为对象的RF装备结合。输入端子中任何端子都可以与作为对象的RF装备结合，不同于图6，可以使F端子与RF装备结合，这对本领域技术人员来讲是显而易见的。
输入端子中任意一个与RF装备结合的情况下，其余输入端子通过终端电阻端接，图6显示F端子通过终端电阻606端接的情况。
通过E端子输入的信号从G端子及H端子分开输出。G端子与H端子均连接有终端电阻，通过E端子输入的信号通过终端电阻端接。
端接过程中，作为与RF装备的终端部之间的结合部的E端子能够因PIMD发生寄生信号成分，这种寄生信号成分能够在G端子及H端子被终端电阻602、603、604、605反射并重新输入到RF装备。
根据本发明的一个实施例，提供了一种利用混合耦合器的特性，通过相位反转进行抵消以去除这种PIMD引起的寄生信号成分的方式。
根据本发明另一实施例的端接装置也采用相同的方法，进一步地，还包括能够通过降低寄生信号的功率水平(power level)进行处理的分支电路。用于降低PIMD引起的寄生信号的功率水平的分支电路可用多种方法构成。例如，本发明的另一实施例增加了λ/43dB分支电路610。可通过增加λ/43dB分支电路610将功率水平减半。
与G端子及H端子结合的终端电阻602、603、604、605均为具有相同特性的元件，因此可以视为终端电阻的反射特性基本相同。
将作为与终端部之间的结合部的E端子发生的PIMD引起的寄生信号设为IMcos(wt)。
混合耦合器是具有可逆性的装置，信号从G端子及H端子传递到E端子时也按相同方式工作。
根据上述混合耦合器的特性，在E端子发生的PIMD引起的寄生信号中传递到G端子的寄生信号为(IM/2)cos(wt-90°)，传递到H端子的寄生信号为(IM/2)cos(wt-180°)。
此处，通过终端电阻602、603、604、605传递到G端子及H端子的PIMD引起的寄生信号重新向E端子方向反射。
因此，被结合于G端子的终端电阻602、603反射的信号输出到E端子的情况下，输出的是大小为一半且相位滞后-90度的信号。假设反射系数为r的情况下，传递到G端子后被终端电阻602、603反射并重新输出到E端子的信号为(rIM/4)cos(wt-180°)。
另外，被结合于H端子的终端电阻604、605反射的信号输出到E端子的情况下，输出的是大小为一半且相位滞后-180度的信号。假设反射系数为r的情况下，传递到H端子后被终端电阻604、605反射并重新输出到E端子的信号为(rIM/4)cos(wt-360°)，这可以视为(rIM/4)cos(wt)。
因此，在作为与终端部之间的结合部的E端子发生并被G端子及H端子的终端电阻反射后重新输入的PIMD引起的寄生信号分别为(rIM/4)cos(wt-180°)及(rIM/4)cos(wt)，该两个信号是大小相同且相位相差180度的信号，因此相互抵消。
即，PIMD引起并向RF装备方向输入的寄生信号在图6所示的E端子被抵消，因此PIMD引起的寄生信号不会输入到作为对象的RF装备。
另外，F端子也因PIMD发生寄生信号，但比E端子发生的信号微弱，因此不会对作为对象的RF装备造成很大影响。
图6所示根据本发明一个实施例的端接装置可适用于要求端接特定端子的多种RF装备，能够最小化端接导致的PIMD的发生。
图7为显示图6所示端接装置适用于混合耦合器的情况的示意图。
参照图7，根据本发明另一实施例的端接装置的E端子结合到具有A、B、C、D四个端子的混合耦合器中端接的B端子，以替代现有的端接电阻。
向A端子输入信号的情况下，信号从C端子及D端子输出，现有的B端子发生的PIMD引起的寄生信号被根据本发明另一实施例的端接装置去除。
如上所述，本发明通过具体的构成要素等特定事项与限定的实施例及附图进行了说明，但是其目的仅在于帮助理解，本发明并非限定于上述的实施例，本发明所属领域的普通技术人员可根据以上记载做多种修改及变形。因此，本发明的思想不得限定于说明的实施例，而是应该理解为包括技术方案范围及与该技术方案范围等同或有等价变换的所有方案。

Claims (7)

1.一种用于去除无源互调失真的端接装置，设置于RF装备，其特征在于，包括：
混合耦合器，其具有至少两个输出端子及输入端子，所述输入端子结合于所述RF装备；以及
终端电阻，其分别结合于所述至少两个输出端子，
其中，所述至少两个输出端子中，从输入端子到第一输出端子的信号路径使相位滞后90度，从输入端子到第二输出端子的信号路径使相位滞后180度。
2.根据权利要求1所述的用于去除无源互调失真的端接装置，其特征在于：
在所述RF装备发生并被终端电阻反射后输入到RF装备的无源互调失真引起的寄生信号相抵消。
3.根据权利要求2所述的用于去除无源互调失真的端接装置，其特征在于：
终端电阻结合于未与所述RF装备结合的输入端子。
4.一种用于去除无源互调失真的端接装置，设置于RF装备，其特征在于，包括：
混合耦合器，其具有至少两个输出端子及输入端子，所述输入端子结合于所述RF装备；以及
多个终端电阻，其分别结合于所述至少两个输出端子，
其中，所述至少两个输出端子与多个终端电阻之间具有分支电路，所述至少两个输出端子中，从输入端子到第一输出端子的信号路径使相位滞后90度，从输入端子到第二输出端子的信号路径使相位滞后180度。
5.根据权利要求4所述的用于去除无源互调失真的端接装置，其特征在于：
在所述RF装备发生并被终端电阻反射后输入到RF装备的无源互调失真引起的寄生信号相抵消。
6.根据权利要求5所述的用于去除无源互调失真的端接装置，其特征在于：
终端电阻结合于未与所述RF装备结合的输入端子。
7.一种用于去除无源互调失真的混合耦合器装置，其特征在于，包括：
第一混合耦合器，其具有第一输入端子、第二输入端子、第一输出端子及第二输出端子，输入到所述第一输入端子的信号从所述第一输出端子及第二输出端子输出；以及
第二混合耦合器，其具有第三输入端子、第四输入端子、第三输出端子及第四输出端子，所述第三输入端子与所述第一混合耦合器的第二输入端子结合，第一终端电阻结合于所述第三输出端子，第二终端电阻结合于所述第四输出端子。
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