CN109687073B - 一种数字电视邻频道星型双工器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数字电视邻频道星型双工器，包括两个平行设置的带通滤波器及一个星型结点，两个所述带通滤波器的输出端口分别通过传输线连接至所述星型结点，所述带通滤波器包括多个谐振腔，所述谐振腔内设有谐振棒，两个相邻所述谐振腔腔间的主耦合采用磁耦合，两个相邻所述谐振腔腔间的交叉耦合采用混合耦合，所述混合耦合包括电耦合和磁耦合。本发明的优点是由于设有两个带通滤波器及一个星型结点，形成星型双工器，相对定阻抗型双工器而言结构较简单，另外，不存在环形器，在插入损耗指标上，明显优于设有环形器的邻频道双工器，从而形成一种结构简单、生产成本较低、插入损耗较低的邻频道星型双工器。

Description

一种数字电视邻频道星型双工器

技术领域

本发明涉及双工器领域，特别是涉及一种数字电视邻频道星型双工器。

背景技术

多频道合成器(也简称为多工器)是广播电视无线发射系统中的重要设备，它可以将多个频率或工作频道的射频功率信号互不干扰的合成在一起，通过一副宽频带天线共塔发射。应用多工器，可以有效的降低塔顶空间占用、改善覆盖效果、降低系统建设成本，被越来越多的应用在各广播电视发射台站中。

多工器各输入端口间的隔离度指标，是多工器最为重要的技术指标之一，它表征多工器各输入端口间相互影响的程度，隔离度越大，各端口之间相互影响的程度越小。多工器的额定功率等级越高，对其隔离度指标的要求也会越高。一般的，对于数字1kW及以上功率等级的电视多工器，隔离度指标要求大于40dB。

依照国内分米波频段电视频道的划分标准，国内每个电视频道的带宽为8MHz。而根据中国地面数字电视传输标准的要求，一个数字电视频道的有效带宽为7.6MHz，即相邻两个数字电视频道之间只有400kHz的过渡带。因此，数字电视邻频道双工器必须在这400kHz过渡带中提供满足使用要求的端口间隔离度。

按照结构划分，电视多工器可分为定阻抗型(或称桥式)、星点型(或称星型)、延时线型(相敏型)等结构，以及由基本结构足够构成的混合式结构。

目前，市场上常见的数字电视邻频道双工器有两种结构。一种是定阻抗型双工器，它由两个带通滤波器和两个3dB耦合器构成。为了满足多工器的技术指标要求，数字电视邻频道定阻抗型双工器一般采用6腔带2个交叉耦合结构的带通滤波器。定阻抗型双工器输入端口的隔离度由3dB耦合器的隔离度和带通滤波器带外衰减共同提供。定阻抗型双工器的指标虽佳，但其结构相对复杂，如果要求双工器两个通道都具备足够的带外衰减，双工器需要采用两个桥式单元的结构，整个双工器包含4个带通滤波器和4个3dB耦合器，双工器的复杂性和造价都很高。

另一种数字电视邻频道双工器的结构是带有环形器的星点型或Manifold结构。这种结构的双工器通过环形器本身的隔离度，来增加双工器输入端口间的隔离度。这种结构的双工器虽然在结构上较定阻抗型要简单，但由于在双工器中使用了环形器，这种结构的插入损耗比较差。比如，额定功率为数字1kW的环形器，其插入损耗一般不小于0.3dB，而双工器的插入损耗还要再加上带通滤波器本身的插入损耗。另外，环形器的价格也增加了制作此类邻频道双工器的成本。

发明内容

发明目的：针对上述问题，本发明的目的是提供一种数字电视邻频道星型双工器，以解决双工器复杂性高、插入损耗高的技术问题。

技术方案：

一种数字电视邻频道星型双工器，包括两个平行设置的带通滤波器及一个星型结点，两个所述带通滤波器的输出端口分别通过传输线连接至所述星型结点，所述带通滤波器包括多个谐振腔，所述谐振腔内设有谐振棒，两个相邻所述谐振腔腔间的主耦合采用磁耦合，两个相邻所述谐振腔腔间的交叉耦合采用混合耦合，所述混合耦合包括电耦合和磁耦合。由于设有两个带通滤波器及一个星型结点，形成星型双工器，相对定阻抗型双工器而言结构较简单，另外，不存在环形器，在插入损耗指标上，明显优于设有环形器的邻频道双工器，从而形成一种结构简单、生产成本较低、插入损耗较低的邻频道星型双工器。

在其中一个实施例中，还包括框架，所述带通滤波器及所述星型结点都安装在所述框架内。

在其中一个实施例中，所述磁耦合为窗口耦合或环耦合。

在其中一个实施例中，所述环耦合通过环耦合组件实现，所述环耦合组件为耦合环，在两个相邻所述谐振腔上部插入所述耦合环，两个相邻所述谐振腔的对应隔板上设有矩形槽，所述耦合环的下部插入所述矩形槽中。

在其中一个实施例中，所述电耦合通过电耦合组件实现，在两个相邻所述谐振腔的对应隔板上设有窗口，所述电耦合组件包括交叉耦合杆、两个耦合盘及介质环，两个所述耦合盘分别位于所述交叉耦合杆的两端，所述介质环位于所述交叉耦合杆中部，所述介质环安装在所述窗口上，所述交叉耦合杆两端分别位于两个相邻所述谐振腔内。

在其中一个实施例中，所述谐振腔的数量为六个，所述谐振腔的横截面为正六边形。

在其中一个实施例中，六个所述谐振腔呈三行两列结构排列。

在其中一个实施例中，六个所述谐振腔分别为谐振腔一、谐振腔二、谐振腔三、谐振腔四、谐振腔五及谐振腔六，所述谐振腔六上设有输入端口，所述谐振腔一上设有输出端口，所述谐振腔一分别与所述谐振腔二、所述谐振腔五及所述谐振腔六共用对应隔板，所述谐振腔二分别与所述谐振腔三、所述谐振腔四及所述谐振腔五共用对应隔板。

在其中一个实施例中，所述谐振棒为可调节谐振棒。由于谐振棒可调节，谐振棒长度可调，从而调整谐振腔的频率。

有益效果：与现有技术相比，本发明的优点是由于设有两个带通滤波器及一个星型结点，形成星型双工器，相对定阻抗型双工器而言结构较简单，另外，不存在环形器，在插入损耗指标上，明显优于设有环形器的邻频道双工器，从而形成一种结构简单、生产成本较低、插入损耗较低的邻频道星型双工器。

附图说明

图1为本发明的数字电视邻频道星型双工器的结构示意图；

图2为本发明的数字电视邻频道星型双工器的耦合关系示意图；

图3为本发明的一个带通滤波器的谐振腔之间的耦合关系示意图，其中，在带通滤波器通带的低端带有4个有限传输零点；

图4为本发明的另一个带通滤波器的谐振腔之间的耦合关系示意图，其中，在带通滤波器通带的高端带有4个有限传输零点；

图5为本发明的带通滤波器的谐振腔之间的耦合关系示意图，图中，○表示谐振腔之间的主腔间耦合，×表示谐振腔之间的交叉耦合；

图6为本发明的带通滤波器的结构示意图；

图7为图6的俯视图；

图8为图7的A-A截面图；

图9为图7的B-B截面图；

图10为图7的C-C截面图。

具体实施方式

请参阅图1、图2、图6及图8，一种数字电视邻频道星型双工器，包括两个平行设置的带通滤波器100、一个星型结点200及框架300，两个带通滤波器100及星型结点200都安装在框架300内，两个带通滤波器100的输出端口110分别通过同轴传输线连接至星型结点200，星型结点200汇总成总输出端口，将信号输出；带通滤波器100包括多个谐振腔120，谐振腔120内设有谐振棒130，两个相邻谐振腔120腔间的主耦合采用磁耦合，两个相邻谐振腔120腔间的交叉耦合采用混合耦合，混合耦合包括电耦合和磁耦合。其中，磁耦合为窗口耦合或环耦合。谐振棒130为可调节谐振棒，谐振棒130可采用长度可调的谐振棒，以调整谐振腔120的频率。

具体的，两个带通滤波器100的输出端口110分别通过同轴传输线与星型结点200下部的两个端口连接，星型结点200上部的端口形成总输出端口。

请参阅图5～图7，本实施例中，带通滤波器100包括六个谐振腔120，谐振腔120的横截面为六边形。六个谐振腔120呈三行两列结构排列。六个谐振腔120分别为谐振腔一、谐振腔二、谐振腔三、谐振腔四、谐振腔五及谐振腔六，谐振腔六上设有输入端口，谐振腔一上设有输出端口110，谐振腔一分别与谐振腔二、谐振腔五及谐振腔六共用对应隔板，谐振腔二分别与谐振腔三、谐振腔四及谐振腔五共用对应隔板。谐振腔一与谐振腔二之间、谐振腔二与谐振腔三之间、谐振腔三与谐振腔四之间、谐振腔四与谐振腔五之间、谐振腔五和谐振腔六之间分别采用磁耦合；谐振腔一和谐振腔五之间、谐振腔一与谐振腔六之间、谐振腔二与谐振腔四之间、谐振腔二与谐振腔五之间分别采用混合耦合。图5中，①、②、③、④、⑤、⑥分别代表谐振腔一、谐振腔二、谐振腔三、谐振腔四、谐振腔五、谐振腔六。本实施例中，磁耦合为环耦合。

在其他实施例中，谐振腔120的数量可以根据需要进行设定，不局限于本实施例中的六个谐振腔，即使是六个谐振腔，也不局限于本实施例中的具体结构，磁耦合也可以采用其他耦合结构。

带通滤波器100设计的要点，是通过增加合适数量和合适位置的有限传输零点，使得带通滤波器100在400kHz的邻频道过渡带之外的带外衰减大于37dB。这样，再加上星型结点200本身可以提供的3dB隔离度，可以保证星型双工器的输入端口间隔离度大于40dB。本实施例需要设计两种频率响应的带通滤波器100，一种是在带通滤波器100通带的低端带有4个有限传输零点，另一种是在带通滤波器100通带的高端带有4个有限传输零点，两种带通滤波器100的拓扑结构示意图如图3及图4所示。本发明通过主耦合和交叉耦合的不同设计，通过分别调节混合耦合中电耦合和磁耦合的大小，可以方便调节混合耦合的大小，同时调节腔间的主耦合的大小，从而可以实现上述两种带通滤波器100的频率响应，实现一种结构的带通滤波器100可以调试出上述两种滤波器响应。得到的数字电视邻频道星型双工器的拓扑结构图如图2所示。

请参阅图8及图10，环耦合通过环耦合组件实现，环耦合组件为耦合环140，在两个相邻谐振腔120上部插入耦合环140，两个相邻谐振腔120的对应隔板上设有矩形槽121，耦合环140的下部插入矩形槽121中。通过调整耦合环140伸入两个矩形槽121内的深度，从而调整耦合量的大小。

请参阅图9，电耦合通过电耦合组件150实现，在两个相邻谐振腔120的对应隔板上设有窗口122，电耦合组件150包括交叉耦合杆151、两个耦合盘152及介质环153，两个耦合盘152分别位于交叉耦合杆151的两端，交叉耦合杆151的中部设有介质环153，介质环153固定安装在窗口122上，交叉耦合杆151两端分别位于两个相邻谐振腔120内。通过调节耦合盘152伸入谐振腔120内的长度或选择匹配的耦合盘152直径，从而调节耦合量的大小。

上述数字电视邻频段星型双工器，由于为邻频道的双工器，且频道间过渡带为400KHz，端口输入输出间隔密度大于40dB，可以满足双工器的技术指标要求，从而适用于隔离度指标较高且为邻频道的双工器需求。

Claims (6)

1.一种数字电视邻频道星型双工器，其特征在于，用于相邻数字电视频道之间400kHz的过渡带，隔离度指标大于40dB，包括两个平行设置的带通滤波器(100)及一个星型结点(200)，两个所述带通滤波器(100)的输出端口(110)分别通过传输线连接至所述星型结点(200)，所述带通滤波器(100)包括谐振腔(120)，所述谐振腔(120)内设有谐振棒(130)，两个相邻所述谐振腔(120)腔间的主耦合采用磁耦合，两个相邻所述谐振腔(120)腔间的交叉耦合采用混合耦合，所述混合耦合包括电耦合和磁耦合；

所述谐振腔(120)的数量为六个，所述谐振腔(120)的横截面为正六边形；六个所述谐振腔(120)呈三行两列结构排列；

六个所述谐振腔(120)分别为谐振腔一、谐振腔二、谐振腔三、谐振腔四、谐振腔五及谐振腔六，所述谐振腔六上设有输入端口，所述谐振腔一上设有所述输出端口(110)，所述谐振腔一分别与所述谐振腔二、所述谐振腔五及所述谐振腔六共用对应隔板，所述谐振腔二分别与所述谐振腔三、所述谐振腔四及所述谐振腔五共用对应隔板；振腔一与谐振腔二之间、谐振腔二与谐振腔三之间、谐振腔三与谐振腔四之间、谐振腔四与谐振腔五之间、谐振腔五和谐振腔六之间分别采用磁耦合；谐振腔一和谐振腔五之间、谐振腔一与谐振腔六之间、谐振腔二与谐振腔四之间、谐振腔二与谐振腔五之间分别采用混合耦合；带通滤波器(100)通带的低端带或者高端带有四个有限传输零点。

2.根据权利要求1所述的一种数字电视邻频道星型双工器，其特征在于，还包括框架(300)，所述带通滤波器(100)及所述星型结点(200)都安装在所述框架(300)内。

3.根据权利要求1所述的一种数字电视邻频道星型双工器，其特征在于，所述磁耦合为窗口耦合或环耦合。

4.根据权利要求3所述的一种数字电视邻频道星型双工器，其特征在于，所述环耦合通过环耦合组件实现，所述环耦合组件为耦合环(140)，在两个相邻所述谐振腔(120)上部插入所述耦合环(140)，两个相邻所述谐振腔(120)的对应隔板上设有矩形槽(121)，所述耦合环(140)的下部插入所述矩形槽(121)中。

5.根据权利要求1所述的一种数字电视邻频道星型双工器，其特征在于，所述电耦合通过电耦合组件(150)实现，在两个相邻所述谐振腔(120)的对应隔板上设有窗口(122)，所述电耦合组件(150)包括交叉耦合杆(151)、两个耦合盘(152)及介质环(153)，两个所述耦合盘(152)分别位于所述交叉耦合杆(151)的两端，所述介质环(153)位于所述交叉耦合杆(151)中部，所述介质环(153)安装在所述窗口(122)上，所述交叉耦合杆(151)两端分别位于两个相邻所述谐振腔(120)内。

6.根据权利要求1所述的一种数字电视邻频道星型双工器，其特征在于，所述谐振棒(130)为可调节谐振棒。