CN109546279B - 功分/合路器 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及一种功分/合路器。功分/合路器包括:公共端口、多个分路端口、与多个分路端口一一对应的分支、按照预设连接关系设置于功分/合路器中的至少一个相位补偿装置以及至少一个隔离电阻。通过在功分/合路器中设置至少一个相位补偿装置,不但可提升功分/合路器的端口隔离度、插入损耗性能,而且可抵消各分路端口之间的辐射耦合,进一步提升端口隔离度。此外,通过相位补偿装置即可简单方便地补偿各类干扰引入的相位不平衡,大大减少调试和投板次数,缩短了开发周期。并且,该功分/合路器可适用于不同的安装环境,且能够保证高隔离度,便于开发、生产,更利于量产和推广应用。
Description
技术领域
本公开涉及通信技术领域,尤其涉及一种功分/合路器。
背景技术
功率分配器是将一路射频信号分成2路或多路、等分或不等分的射频器件,它也可以将多路射频信号合成为一路信号,此时可称为功率合路器。它广泛用于信号分配与信号合路应用场合,例如,多天线系统、多基站系统、多路信号系统、家用有线电视分配网络。端口隔离度、插入损耗、相位平衡度等指标对整个功率分配器的性能产生重要影响。
目前的功率分配器在设计时因尺寸缺陷、辐射耦合、周围介质和金属干扰引入的相位不平衡,导致端口隔离度下降(一般为20DB~25DB),需要反复调试和投板,开发周期长。并且,目前的功率分配器在设计和调试完成后,安装位置、屏蔽结构的变化均可能引起相位不平衡,导致端口隔离度下降。因此,需要针对不同的安装环境设计不同的功率分配器,使得功率分配器开发、生产以及管理比较繁琐。
发明内容
为克服相关技术中存在的问题,本公开提供一种功分/合路器。
所述功分/合路器,包括:
公共端口、多个分路端口、与所述多个分路端口一一对应的分支、按照预设连接关系设置于功分/合路器中的至少一个相位补偿装置、以及至少一个隔离电阻;
其中,所述分支,一端与所述公共端口连接,另一端与对应的分路端口连接;
当所述功分/合路器包括一个所述隔离电阻时,所述隔离电阻跨接于任意两条所述分支之间;
当所述功分/合路器包括多个所述隔离电阻时,所述隔离电阻,一端与相应分支连接,另一端与其余隔离电阻分别连接。
可选地,所述相位补偿装置包括至少一个补偿电抗器。
可选地,所述补偿电抗器包括以下中的至少一者:
感抗器、容抗器、印刷电路板、引线、微带、金属结构件、寄生电抗。
可选地,至少一个所述补偿电抗器为可调式补偿电抗器。
可选地,所述相位补偿装置包括至少一个相移器。
可选地,所述预设连接关系包括以下中的至少一者:
至少一个所述隔离电阻串联有所述相位补偿装置;
至少一个所述隔离电阻并联有所述相位补偿装置;
至少一条所述分支上串联有所述相位补偿装置;
至少一条所述分支上并联有所述相位补偿装置。
可选地,所述分支为微带线、同轴线、带状线、变压器绕组、微波谐振腔体、集总器件中的任一者。
可选地,当所述分支为分支传输线时,所述分支的规格为1/4波长传输支线。
可选地,所述隔离电阻为薄膜电阻。
可选地,所述隔离电阻包括一个或多个电阻。
本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果:通过在功分/合路器中设置至少一个相位补偿装置,可以在奇模激励时,通过一个分路端口输入的功率通过各分支后到达另一分路端口时,因相位补偿装置的补偿,达到精确相位相反,功率几乎完全消耗在隔离电阻上,使得端口隔离度大大提高。并且,可以在偶模激励时,因相位补偿装置的补偿,达到隔离电阻上的信号相位精确相同,功率基本不会在隔离电阻上消耗,提高了功分/合路器的插入损耗性能。另外,该功分/合路器还可以抵消各个分路端口之间的辐射耦合,进一步提升了端口隔离度。此外,通过相位补偿装置即可简单方便地补偿各类干扰引入的相位不平衡,大大减少调试和投板次数,缩短了开发周期。并且,该功分/合路器可以适用于不同的安装环境,且能够保证高隔离度,便于开发、生产,更利于量产和推广应用。
应当理解的是,以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的,并不能限制本公开。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分,示出了符合本公开的实施例,并与说明书一起用于解释本公开的原理。
图1是相关技术中2路等分微带功率分配器的一种示例性的示意图。
图2是根据一示例性实施例示出的一种2路功分/合路器的电路图。
图3是根据另一示例性实施例示出的一种2路功分/合路器的电路图。
图4A是根据另一示例性实施例示出的一种2路功分/合路器的电路图。
图4B是根据另一示例性实施例示出的一种2路功分/合路器的电路图。
图5A是根据另一示例性实施例示出的一种2路功分/合路器的电路图。
图5B是根据另一示例性实施例示出的一种2路功分/合路器的电路图。
图6是根据一示例性实施例示出的一种多路功分/合路器的电路图。
图7是根据另一示例性实施例示出的一种多路功分/合路器的电路图。
图8是根据另一示例性实施例示出的一种多路功分/合路器的电路图。
图9是根据另一示例性实施例示出的一种多路功分/合路器的电路图。
图10是根据另一示例性实施例示出的一种2路功分/合路器的电路图。
图11是根据一示例性实施例示出的一种同轴功分/合路器的电路图。
图12是根据一示例性实施例示出的一种4路功分/合路器的电路图。
图13是相关技术中同轴功分/合路器的一种示例性的示意图。
图14是相关技术中4路功分/合路器的一种示例性的示意图。
附图标记说明
1 公共端口 2 分路端口
3 分支 4 相位补偿装置
5 隔离电阻
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明,其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时,除非另有表示,不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反,它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
图1是相关技术中2路等分微带功率分配器的一种示例性的电路图。如图1所示,在理想状态下:偶模激励时,公共端口1输入的功率经过两个完全相等的分支31、分支32后相位相同,不在隔离电阻5两端产生电压差,功率完全传递到分路端口21和分路端口22;奇模激励时,分路端口21输入的功率通过两段分支31、分支32后到达另一分路端口22时相位相反,功率完全消耗在隔离电阻5上,使得分路端口21和分路端口22之间完全隔离。
而在实际应用中,因设计偏差、介质和周围环境、辐射耦合、屏蔽结构、器件寄生参数的影响,无法做到相位平衡。具体来说,偶模激励时难免在隔离电阻5两端产生相位差,从而在隔离电阻5上产生损耗功率,使得插入损耗劣化。奇模激励时,分路端口21输入的功率通过两段分支31、分支32后到达另一分路端口22时相位达不到准确相反,功率无法完全消耗在隔离电阻5上,使得分路端口21输入的功率有相当一部分泄露到分路端口22,使得分路端口21和分路端口22之间的隔离度明显下降。另外,由于分路端口21和分路端口22之间的辐射耦合,进一步降低了端口隔离度。
为克服相关技术中存在的问题,本公开提供一种功分/合路器,如图2-图11所示,在功分/合路器中设置至少一个相位补偿装置4,以补偿因设计偏差、介质和周围环境、辐射耦合、屏蔽结构、器件寄生参数引入的相位不平衡,使得偶模激励因相位补偿装置4的补偿,达到隔离电阻5上的信号相位精确相同,功率基本不会在隔离电阻5上消耗,提高了功分/合路器的插入损耗性能。并且,可以使得奇模激励时,通过一个分路端口输入的功率通过各分支后到达另一分路端口时,因相位补偿装置4的补偿,达到精确相位相反,功率几乎完全消耗在隔离电阻5上,使得端口隔离度大大提高。
具体来说,如图2-图11所示,本公开提供的功分/合路器可以包括:公共端口1、多个分路端口2(即,分路端口21、分路端口22、…、分路端口2n等)、与该多个分路端口2一一对应的分支3(即,分支31、分支32、…、分支3n等)、按照预设连接关系设置于功分/合路器中的至少一个相位补偿装置4以及至少一个隔离电阻5。其中,该功分/合路器既可以作为功率分配器,也可以作为功率合路器。即,当公共端口1作为功率输入端口、多个分路端口2作为功率输出端口时,该功分/合路器可以作为功率分配器,以进行功率分配,并且,它可以是2路功率分配器、也可以是多路功率分配器,可以是等分功率分配器、也可以是不等分功率分配器,在本公开中均不作具体限定。而当多个分路端口2作为功率输入端口、公共端口1作为功率输出端口时,该功分/合路器可以作为功率合路器,以进行功率合成。
示例地,如图2-图5B所示,当公共端口1为功率输入端口、分路端口21和分路端口22为功率输出端口时,功分/合路器可以作为功率分配器;而当分路端口21和分路端口22为功率输入端口、公共端口1为功率输出端口时,功分/合路器又可以作为功率合路器。
如图2-图11所示,分支3,一端与公共端口1连接,另一端与对应的分路端口2连接。并且,该分支3可以例如是微带线、同轴线(例如,图11中所示的分支31、分支32、分支33、分支34均为同轴线)、带状线等具有特性阻抗的分支传输线,也可以是变压器绕组、微波谐振腔体、集总器件等。即本公开提供的功分/合路器可以是微带功率分配器、同轴功率分配器、带状线功率分配器、变压器型功率分配器、微波谐振腔功率分配器、多层陶瓷功率分配器、集总参数型功率分配器等。
并且,当上述分支3为分支传输线时,该分支3的规格可以为1/4波长传输支线。
另外,上述隔离电阻5,可以用于隔离相邻分路端口2,其中,它可以由一个电阻组成,也可以由多个电阻组成,在本公开中不作具体限定。并且,在一种实施方式中,该隔离电阻5可以为普通电阻,例如,引线式电阻、贴片式电阻等。
在另一种实施方式中,该隔离电阻5可以为薄膜电阻。由于薄膜电阻具有良好的散热效率,因此,可以大大提升功分/合路器工作的可靠性。
并且,本公开提供的功分合路器可以包括一个或者多个隔离电阻5。在一种实施方式中,上述功分合路器可以包括一个隔离电阻5,它跨接于任意两条分支3之间。
示例地,如图2-图5B所示,功分/合路器包括一个隔离电阻5和两条分支(即分支31和分支32),其中,隔离电阻5跨接于分支31和分支32之间。
另外,特殊地,如图11所示,当上述功分合路器为同轴功分/合路器时,同轴功分/合路器中的一个隔离电阻5可以一端与相应分支3连接,另一端接地。
在另一种实施方式中,上述功分合路器可以包括多个隔离电阻5。其中,针对每个隔离电阻5,一端与相应分支3连接,另一端与其余隔离电阻5分别连接。
示例地,如图6-图9所示,上述功分合路器可以包括n(其中,n为大于或等于3的整数)个隔离电阻5(即隔离电阻51、隔离电阻52、隔离电阻53、…、隔离电阻5n)。其中,隔离电阻51的一端与相应分支31连接,另一端与隔离电阻52、隔离电阻53、…、隔离电阻5n分别连接;隔离电阻52的一端与相应分支32连接,另一端与隔离电阻51、隔离电阻53、…、隔离电阻5n分别连接;隔离电阻53的一端与相应分支33连接,另一端与隔离电阻51、隔离电阻52、隔离电阻54…、隔离电阻5n分别连接;…;隔离电阻5n的一端与相应分支3n连接,另一端与隔离电阻51、隔离电阻52、隔离电阻53、…、隔离电阻5n-1分别连接。
上述相位补偿装置4,可以用于对功分/合路器的相位进行补偿。在一种实施方式中,该相位补偿装置4可以包括至少一个补偿电抗器,即,上述相位补偿装置4可以是一个补偿电抗器,也可以是多个补偿电抗器的组合。并且,该补偿电抗器可以是感抗器、容抗器、印刷电路板、引线(例如,图11中所示的相位补偿装置41和相位补偿装置42均为引线)、微带、金属结构件(具备一定形状和体积的空腔体,例如波导)、寄生电抗(其可以是由隔离电阻、引线等引入的寄生电抗)等,也可以是感抗器、容抗器、印刷电路板、引线、微带、金属结构件、寄生电抗中的任意两者或者更多者的组合,在本公开中不作具体限定。
另外,至少一个上述补偿电抗器可以为可调式补偿电抗器,这样,可以调节该可调式补偿电抗器的电抗值,以使其适用于不同的安装环境,方便快捷。
在另一种实施方式中,上述相位补偿装置4可以包括至少一个相移器,即,上述相位补偿装置4可以是一个相移器,也可以是多个相移器的组合。
并且,上述至少一个相位补偿装置4可以按照以下任一预设连接关系设置在功分/合路器中:
(1)至少一个隔离电阻5串联有相位补偿装置4。
示例地,如图2所示,上述功分/合路器包括一个相位补偿装置4和一个隔离电阻5,其中,该相位补偿装置4与隔离电阻5串联。
其中,相位补偿装置4补偿了因设计偏差、介质和周围环境、辐射耦合、屏蔽结构、器件寄生参数引入的相位不平衡,使得偶模激励时,公共端口1输入的功率经过两个分支31、32后产生的相位差得到补偿,几乎不在隔离电阻5两端产生电压差,功率几乎全部传递到分路端口21和分路端口22,提高了插入损耗性能。并且,使得奇模激励时分路端口21输入的功率通过两段分支31、32后到达另一分路端口22时,通过相位补偿装置4的补偿,达到精确相位相反,功率几乎完全消耗在隔离电阻5上,使得分路端口21和分路端口22之间的隔离度大大提高。此外,还也可以抵消分路端口21和分路端口22之间因辐射耦合造成的隔离度下降。
又示例地,如图6所示,上述功分/合路器包括n(n为大于或等于3的整数)个分路端口2(即分路端口21、分路端口22、…、分路端口2n)、与该n个分路端口2一一对应的n条分支3(即分支31、分支32、…、分支3n)、n个隔离电阻5(即隔离电阻51、隔离电阻52、…、隔离电阻5n)以及n个相位补偿装置4(即相位补偿装置41、相位补偿装置42、…、相位补偿装置4n),其中,每个隔离电阻5的一端与相应分支3连接,另一端与其余隔离电阻5分别连接,并且,每个隔离电阻5串联有相位补偿装置4。
(2)至少一个隔离电阻5并联有相位补偿装置4。
示例地,如图3所示,上述功分/合路器包括一个相位补偿装置4和一个隔离电阻5,其中,该相位补偿装置4与隔离电阻5并联。
又示例地,如图7所示,上述功分/合路器包括n(n为大于或等于3的整数)个分路端口2(即分路端口21、分路端口22、…、分路端口2n)、与该n个分路端口2一一对应的n条分支3(即分支31、分支32、…、分支3n)、n个隔离电阻5(即隔离电阻51、隔离电阻52、…、隔离电阻5n)以及n个相位补偿装置4(即相位补偿装置41、相位补偿装置42、…、相位补偿装置4n),其中,每个隔离电阻5的一端与相应分支3连接,另一端与其余隔离电阻5分别连接,并且,每个隔离电阻5并联有相位补偿装置4。
(3)至少一个分支3上串联有相位补偿装置4。
示例地,如图4A所示,上述功分/合路器包括两条分支3(即分支31和分支32)和一个相位补偿装置4,其中,分支31上串联有相位补偿装置4。
又示例地,如图4B所示,上述功分/合路器包括两条分支3(即分支31和分支32)和两个相位补偿装置4(即相位补偿装置41和相位补偿装置42),其中,分支31、分支32上分别串联有相位补偿装置41、相位补偿装置42。
又示例地,如图8所示,上述功分/合路器包括n(n为大于或等于3的整数)条分支3(即分支31、分支32、…、分支3n)和n个相位补偿装置4(即相位补偿装置41、相位补偿装置42、…、相位补偿装置4n),其中,分支31上串联有相位补偿装置41、分支32上串联有相位补偿装置42、…、分支3n上串联有相位补偿装置4n。
(4)至少一个分支3上并联有相位补偿装置4。
示例地,如图5A所示,上述功分/合路器包括两条分支3(即分支31和分支32)和一个相位补偿装置4,其中,分支32上并联有相位补偿装置4。
又示例地,如图5B所示,上述功分/合路器包括两条分支3(即分支31和分支32)和两个相位补偿装置4(即相位补偿装置41和相位补偿装置42),其中,分支31、分支32上分别并联有相位补偿装置41、相位补偿装置42。
又示例地,如图9所示,上述功分/合路器包括n(n为大于或等于3的整数)条分支3(即分支31、分支32、…、分支3n)和n个相位补偿装置4(即相位补偿装置41、相位补偿装置42、…、相位补偿装置4n),其中,分支31上并联有相位补偿装置41、分支32上并联有相位补偿装置42、…、分支3n上并联有相位补偿装置4n。
另外,需要说明的是,上述至少一个相位补偿装置4除了可以按照上述四种预设连接关系中的任一者设置在功分/合路器中外,还可以按照上述四种预设关系中的任意两个、任意三个、甚至四个的组合方式设置在功分/合路器中。
示例地,如图10所示,上述功分/合路器包括两条分支3(即分支31和分支32)和两个相位补偿装置4(即相位补偿装置41和相位补偿装置42),其中,分支31上串联有相位补偿装置41、分支32上并联有相位补偿装置42。
此外,本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构,并且可以在不脱离其范围进行各种组合,示例地,可以将三个图2中所示的2路功分/合路器进行组合,得到图12中所示的4路功分/合路器。如图12所示,该4路功分/合路器包括公共端口1、四个分路端口(分路端口21、分路端口22、分路端口23、分路端口24)、六条分支(分支31、分支32、分支33、分支34、分支35、分支36)。其中,分支31、分支32之间跨接有串联的隔离电阻51和相位补偿装置41,分支33、分支34之间跨接有串联的隔离电阻52和相位补偿装置42,分支35、分支36之间跨接有串联的隔离电阻53和相位补偿装置43。
以实际应用的特高频(Ultra High Frequency,UHF)频段基站用同轴功分/合路器为例(如图13中所示),某品牌同轴功分/合路器的隔离度规格为25DB。在常温25度和高温50度时,使用3台网络分析仪进行实测,其分路端口21和分路端口22之间的隔离度在通带内的平均值为28DB~38DB。
而本公开提供的UHF频段基站用同轴功分/合路器(如图11中所示)比图13中所示的同轴功分/合路器多设置了两个相位补偿装置4(即分别与隔离电阻5串联的相位补偿装置41和相位补偿装置42,其中,它们均由引线构成),在常温25度和高温50度时,使用3台网络分析仪进行实测,其分路端口21和分路端口22之间的隔离度在通带内的平均值为40DB~50DB。由此可见,本公开提供的同轴功分/合路器大大提升了端口隔离度,降低了基站系统的滤波要求,提高了基站系统功放的互调输出指标。
以实际应用的UHF频段基站用4路功分/合路器为例(如图14中所示),某品牌4路功分/合路器的隔离度规格为25DB。在常温25度时,使用3台网络分析仪进行实测,其四个分路端口(分路端口21、分路端口22、分路端口23和分路端口24)之间的隔离度在通带内的平均值为25DB~34DB。
而本公开提供的UHF频段基站用4路功分/合路器(如图12中所示)比图14中所示的4路功分/合路器多设置了三个相位补偿装置4(即分别与隔离电阻51、52、53串联的相位补偿装置41、42、43,其中,该三个相位补偿装置均为感抗,其感抗值均小于10nH)。在常温25度时,使用3台网络分析仪进行实测,其四个分路端口(分路端口21、分路端口22、分路端口23和分路端口24)之间的隔离度在通带内的平均值为42DB~50DB,窄带隔离度达到50DB以上。由此可见,本公开提供的4路功分/合路器大大提升了端口隔离度。
本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果:通过在功分/合路器中设置至少一个相位补偿装置,可以在奇模激励时,通过一个分路端口输入的功率通过各分支后到达另一分路端口时,因相位补偿装置的补偿,达到精确相位相反,功率几乎完全消耗在隔离电阻上,使得端口隔离度大大提高。并且,可以在偶模激励时,因相位补偿装置的补偿,达到隔离电阻上的信号相位精确相同,功率基本不会在隔离电阻上消耗,提高了功分/合路器的插入损耗性能。另外,该功分/合路器还可以抵消各个分路端口之间的辐射耦合,进一步提升了端口隔离度。此外,通过相位补偿装置即可简单方便地补偿各类干扰引入的相位不平衡,大大减少调试和投板次数,缩短了开发周期。并且,该功分/合路器可以适用于不同的安装环境,且能够保证高隔离度,便于开发、生产,更利于量产和推广应用。
本领域技术人员在考虑说明书及实践本公开后,将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化,这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的,本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是,本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构,并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变,例如,可以将三个图2中所示的2路功分/合路器进行组合,得到图12中所示的4路功分/合路器。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。
另外需要说明的是,在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征,在不矛盾的情况下,可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复,本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
Claims (10)
1.一种功分/合路器,其特征在于,包括:
公共端口(1)、多个分路端口(2)、与所述多个分路端口(2)一一对应的分支(3)、按照预设连接关系设置于功分/合路器中的至少一个相位补偿装置(4)、以及至少一个隔离电阻(5),其中,所述相位补偿装置(4)用于补偿因设计偏差、介质和周围环境、辐射耦合、屏蔽结构、器件寄生参数引入的相位不平衡;
其中,所述分支(3),一端与所述公共端口(1)连接,另一端与对应的分路端口(2)连接;
当所述功分/合路器包括一个所述隔离电阻(5)时,所述隔离电阻(5)跨接于任意两条所述分支(3)之间;
当所述功分/合路器包括多个所述隔离电阻(5)时,所述隔离电阻(5),一端与相应分支(3)连接,另一端与其余隔离电阻(5)分别连接;
其中,当所述公共端口(1)作为功率输入端口、所述多个分路端口(2)作为功率输出端口时,所述功分/合路器作为功率分配器,以进行功率分配,当所述多个分路端口(2)作为功率输入端口、所述公共端口(1)作为功率输出端口时,所述功分/合路器作为功率合路器,以进行功率合成。
2.根据权利要求1所述的功分/合路器,其特征在于,所述相位补偿装置(4)包括至少一个补偿电抗器。
3.根据权利要求2所述的功分/合路器,其特征在于,所述补偿电抗器包括以下中的至少一者:
感抗器、容抗器、印刷电路板、引线、微带、金属结构件、寄生电抗。
4.根据权利要求2所述的功分/合路器,其特征在于,至少一个所述补偿电抗器为可调式补偿电抗器。
5.根据权利要求1所述的功分/合路器,其特征在于,所述相位补偿装置(4)包括至少一个相移器。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的功分/合路器,其特征在于,所述预设连接关系包括以下中的至少一者:
至少一个所述隔离电阻(5)串联有所述相位补偿装置(4);
至少一个所述隔离电阻(5)并联有所述相位补偿装置(4);
至少一条所述分支(3)上串联有所述相位补偿装置(4);
至少一条所述分支(3)上并联有所述相位补偿装置(4)。
7.根据权利要求1-5中任一项所述的功分/合路器,其特征在于,所述分支(3)为微带线、同轴线、带状线、变压器绕组、微波谐振腔体、集总器件中的任一者。
8.根据权利要求1-5中任一项所述的功分/合路器,其特征在于,当所述分支(3)为分支传输线时,所述分支(3)的规格为1/4波长传输支线。
9.根据权利要求1-5中任一项所述的功分/合路器,其特征在于,所述隔离电阻(5)为薄膜电阻。
10.根据权利要求1-5中任一项所述的功分/合路器,其特征在于,所述隔离电阻(5)包括一个或多个电阻。
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