CN110061757A - 一种微波宽带双工器及微波收发信装置 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种微波宽带双工器及微波收发信装置；上述微波收发信装置，包括：微波宽带双工器、微波发信单元以及微波收信单元；微波宽带双工器包括环形器、宽带发分支滤波器以及宽带收分支滤波器；环形器连接宽带发分支滤波器以及宽带收分支滤波器；宽带发分支滤波器连接微波发信单元，宽带收分支滤波器连接微波收信单元；微波发信单元包括微波发信带通滤波器组，微波发信带通滤波器组包括选路模块以及至少两个带通滤波器，选路模块分别连接至少两个带通滤波器，并选择其中一个带通滤波器进行工作。

Description

一种微波宽带双工器及微波收发信装置
技术领域
本申请涉及但不限于通信技术领域，尤其涉及一种微波宽带双工器及微波收发信装置。
背景技术
微波频段主要指由国际电联针对固定无线系统(fixed wireless system)给出的各种微波频率范围划分(ITU-R(国际电信联盟无线电通信组)F系列建议，以及基于这些建议的其他微波频率范围划分，例如欧洲标准ETSI EN302 217中参考引用的各种频率划分)，或者其他相似的固定无线系统频率划分。这些微波频段主要包括6GHz(千兆赫兹)以上直到毫米波段，主要用于点对点微波通信等固定无线系统。在这些微波频段内基于ITU-R F建议又进一步划分出多个更小带宽的通道(channel)。例如：ITU-R F.636给出一种15GHz微波频段的划分为14.4GHz至15.35GHz(即14400MHz(兆赫兹)至15350MHz)，其内部可以按照56MHz、40MHz、28MHz或者14MHz等不同的带宽连续划分出多个更小的通道。
为了实现频分双工(FDD，Frequency Division Duplexing)，每个微波频段被ITU-R划分成收信频段(RX band)和发信频段(TX band)，以便一台设备收、发以不同的频率同时双向工作(需要注意的是：由于通信是双向的，该微波频段必然存在另一种收、发信频段相反的划分和它匹配，即一台设备的发信频段和收信频段是它的通信对象(另一台设备)的收信频段和发信频段，两台设备的收信频段和发信频段互换)。一台设备内部收、发通道之间的频率间隔叫做双工间隔(TR space)，在ITU-R建议中给出。例如：ITU-R F.636给出一种15GHz微波频段划分：发信频段为14.4GHz至14.860GHz，收信频段为14.890GHz至15.350GHz，双工间隔为490MHz(既等于14.890GHz-14.4GHz，也等于15.350GHz-14.860GHz)；与之匹配地，ITU-R F.636一定存在另一种相反的15GHz微波频段划分：发信频段为14.890GHz至15.350GHz，收信频段为14.4GHz至14.860GHz，双工间隔为490MHz。
在微波频段的收信频段、发信频段内设备制造商自行划分出多对收、发子带(subband)，每对收、发子带能覆盖若干对(不是全部)收、发通道。每对收、发子带对应于一个双工器的收、发分支滤波器的通带(pass band)，则称这个双工器为子带双工器；一台微波收发信机仅包含一个子带双工器。相对于收、发信频段，划分出的收、发子带是窄带的。微波收发信机工作时，只能在当前收、发子带内选择一对收、发通道，如果想选择其他子带内的通道，只能更换设备。如此，导致收发信机的种类较多，生产和管理复杂。另外，虽然目前可以采用软件全子带微波收发信机实现完整覆盖收、发信频段，但是此类收发信机的制造复杂、可靠性低、性价比较低。
发明内容
以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。
本申请实施例提供一种微波宽带双工器及微波收发信装置，能够减少微波收发信设备的种类，并保证微波收发信设备的可生产性、可靠性及性能指标。
第一方面，本申请实施例提供一种微波宽带双工器，包括：环形器、宽带发分支滤波器以及宽带收分支滤波器；所述环形器连接所述宽带发分支滤波器以及所述宽带收分支滤波器；所述宽带发分支滤波器连接微波收信单元，所述宽带收分支滤波器连接微波收信单元；
其中，所述微波发信单元包括微波发信带通滤波器组，所述微波发信带通滤波器组包括选路模块以及至少两个带通滤波器，所述选路模块分别连接所述至少两个带通滤波器，并选择其中一个带通滤波器进行工作。
第二方面，本申请实施例提供一种微波收发信装置，包括：微波宽带双工器、微波发信单元以及微波收信单元；
所述微波宽带双工器包括环形器、宽带发分支滤波器以及宽带收分支滤波器；所述环形器连接所述宽带发分支滤波器以及所述宽带收分支滤波器；所述宽带发分支滤波器连接所述微波发信单元，所述宽带收分支滤波器连接所述微波收信单元；
所述微波发信单元包括微波发信带通滤波器组，所述微波发信带通滤波器组包括选路模块以及至少两个带通滤波器，所述选路模块分别连接所述至少两个带通滤波器，并选择其中一个带通滤波器进行工作。
在本申请实施例中，微波收发信装置包括微波宽带双工器、微波发信单元以及微波收信单元；微波宽带双工器包括环形器、宽带发分支滤波器以及宽带收分支滤波器；环形器连接宽带发分支滤波器以及宽带收分支滤波器；宽带发分支滤波器连接微波发信单元，宽带收分支滤波器连接微波收信单元；微波发信单元包括微波发信带通滤波器组，微波发信带通滤波器组包括选路模块以及至少两个带通滤波器，选路模块分别连接至少两个带通滤波器，并选择其中一个带通滤波器进行工作。本实施例提供的微波收发信装置在工作的微波频段内可以覆盖完整的收、发信频段下的大部分或全部通道，从而可以大大减少微波收发信机的设备种类。而且，保证了微波收发信装置的可生产性、可靠性以及性能指标。
在阅读并理解了附图和详细描述后，可以明白其他方面。
附图说明
图1为使用子带双工器的经典微波收发信机的结构示意图；
图2为图1中子带双工器的结构示意图；
图3为多个子带双工器的覆盖频段示意图；
图4为软件全子带微波收发信机的结构示意图；
图5为图4中软件全子带双工器的结构示意图；
图6为一个软件全子带双工器的覆盖频段示意图；
图7为本申请实施例提供的微波收发信机的示意图；
图8为本申请实施例提供的微波收发信机的信号流动示意图；
图9为本申请实施例提供的微波宽带双工器的结构示意图；
图10为本申请实施例提供的微波宽带双工器的环形器与宽带分支滤波器的连接结构示例图；
图11为本申请实施例提供的一个微波宽带双工器的覆盖频段示意图；
图12为窄带双工器和宽带双工器的收发隔离度的对比图；
图13为本申请实施例提供的微波发信带通滤波器组的示意图；
图14为本申请实施例的微波发信带通滤波器组覆盖的发信频段的示意图；
图15为本申请示例一的示意图；
图16为本申请示例二的示意图；
图17为本申请示例三的示意图；
图18为本申请示例三中的微波发信带通滤波器组的示意图；
图19为本申请示例三中的微波发信带通滤波器组覆盖的发信频段的示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本申请实施例进行详细说明，应当理解，以下所说明的实施例仅用于说明和解释本申请，并不用于限定本申请。
在微波收发信机中双工器的选择受制于以下两个因素：
第一、双工器的收分支滤波器，对于从该双工器的发分支通带内泄露过来的发射微波信号(发射主信号，传送给远端的接收机)有足够的抑制，减小落入本机的收信机内；
第二、双工器的发分支滤波器，减少发信机带外的无用杂散发射，尤其对频率会落入该双工器的收分支滤波器的通带内的无用杂散发射有足够的抑制。
上述两个要求体现了微波收发信机内部收、发信机之间的隔离度要求和对外杂散发射要求。
为了实现上述两个要求，图1所示的经典微波收发信机和图4所示的软件全子带微波收发信机都使用了窄带双工器，原因如下：第一、降低滤波器通带的相对带宽，能够提高通带外固定频率位置处的带外抑制度，增强收、发信机间的收发隔离度；第二、能够减少发信机的设计难度，窄带双工器良好的带外抑制能有效降低发信机杂散发射。
如图1所示，经典微波收发信机至少包括以下部分：子带双工器101、微波功率放大器(以下简称为微波功放)102、微波发信宽带滤波器103、微波上变频器104、微波发信本机振荡器(以下简称为微波发信本振)105、发信中频滤波器106、收信中频滤波器107、微波下变频器108、微波收信本机振荡器(以下简称为微波收信本振)109以及微波低噪声放大器110。
其中，发信中频滤波器106可以在微波收发信机的发信机部分存在中频时使用。微波发信本振105适于给微波上变频器104提供发信微波本振信号。微波上变频器104适于将低频的发射信号变到天线发射所需的微波信号上。微波功放102适于放大经过微波发信宽带滤波器103滤波后的发信微波信号，将发信微波信号经子带双工器101送至天线。微波低噪声放大器110适于把天线的接收微波信号放大后送至微波下变频器108。微波收信本振109适于给微波下变频器108提供收信微波本振信号。微波下变频器108适于将天线收到的微波信号下变频为低频信号。收信中频滤波器107适于对微波下变频后的中频信号进行滤波。
图1所示的经典微波收发信机使用子带双工器101。其中，在微波频段的收、发信频段内划分出的每对收、发子带能覆盖若干对(不是全部)收、发通道。相对于收、发信频段，划分出的收、发子带是窄带的。微波收发信机工作时，只能在当前收、发子带内选择一对收、发通道，如果想选择其他子带内的通道，只能更换设备。因此，一个微波频段需要多台不同子带的微波收发信机才能实现全频段覆盖。需要注意的是：与微波频段(microwave band)，收、发信频段(Tx/Rx band)，收、发通道(Tx/Rx channel)这三者均由ITU-R统一划分不同，子带(sub band)是由收发信机制造商自行设计的，设计者都希望每一个子带能尽量多得包含通道(channel)，以减少子带的数量和收发信机的种类。
如图2所示，经典微波收发信机的子带双工器可以包括：窄带合路机构、窄带发分支滤波器以及窄带收分支滤波器；其中，窄带合路机构通过天线口连接天线，窄带发分支滤波器通过发射口连接发信机部分，窄带收分支滤波器通过接收口连接收信机部分。其中，窄带发分支滤波器的中心频率为发子带中心，窄带收分支滤波器的中心频率为收子带中心。
图3描述了多个子带双工器覆盖收、发信频段的情况。如图3所示，ITU-R.F规定的每一个微波频段(从频段起始(band start)到频段结束(band stop))都可以划分为发信频段(Tx band，从发信频段起始(Ftx-start)到发信频段结束(Ftx-stop))和收信频段(Rxband，从收信频段起始(Frx-start)到收信频段结束(Frx-stop))。收、发信频段都包含很多ITU-R.F规定的更小带宽的通道(channel)。设备制造商自行在收、发信频段划分出N对子带(sub-band)，对应着N个双工器(即N个微波收发信机)，每个子带(sub-band)包含若干个通道。
其中，子带就是子带双工器的收、发分支滤波器的通带，子带成对使用。任何一对子带中心频率(比如，fc1和fc1’、fc2和fc2’、…、fcN和fcN’)之间的间隔(比如，fc1’-fc1，fc2’-fc2，...，fcN’-fcN)必须满足ITU-R.F规定的微波频段的一种双工间隔。
举例而言，ITU-R建议的18GHz(17.7GHz至19.7GHz)微波频段中，ITU-R F.595规定了一种双工间隔为1010MHz，即要求收、发子带的频率间隔必须满足1010MHz，即，fc1’-fc1＝fc2’-fc2＝...＝fcN’-fcN＝1010MHz；fc1，fc2，...，fcN处于发信频段17.7GHz至18.7GHz中；fc1’，fc2’，...，fcN’处于收信频段18.7GHz至19.7GHz中。如果设备制造商将子带划分带宽设为250MHz，则意味着在收、发信频段的每1GHz的带宽中至少需要四对子带(带宽1GHz，N＝4)，即四个子带双工器。
如图4所示，软件全子带微波收发信机至少包括以下部分：软件全子带双工器201、控制电路211、微波功率放大器(以下简称为微波功放)202、微波发信宽带滤波器203、微波上变频器204、微波发信本机振荡器(以下简称为微波发信本振)205、发信中频滤波器206、收信中频滤波器207、微波下变频器208、微波收信本机振荡器(以下简称为微波收信本振)209以及微波低噪声放大器210。其中，关于微波功放202、微波发信宽带滤波器203、微波上变频器204、微波发信本振205、发信中频滤波器206、收信中频滤波器207、微波下变频器208、微波收信本振209以及微波低噪声放大器210的说明同经典微波收发信机中的相应器件，故于此不再赘述。
如图4所示，软件全子带微波收发信机使用的软件全子带双工器201为一个软件电调谐双工器，其收、发分支滤波器的通带仍然是窄带的，但是通过对滤波器中心频率的电动调谐，使得收、发通带能够在整个收、发信频段内移动。虽然一台软件全子带收发信机能够完整覆盖收、发信频段，但是电调谐双工器的制造复杂、可靠性低、价格提升且性能指标相对下降。
如图5所示，软件全子带微波收发信机的软件全子带双工器可以包括：宽带合路机构、窄带发分支滤波器以及窄带收分支滤波器；其中，宽带合路机构通过天线口连接天线，窄带发分支滤波器通过发射口连接发信机部分，窄带收分支滤波器通过接收口连接收信机部分。其中，窄带发分支滤波器和窄带收分支滤波器的中心频率分别可调谐。
图6描述了一个软件全子带(窄带且含电调谐马达)双工器覆盖收、发信频段的情况。如图6所示，使用一个窄带双工器通过移动通带的频率就可以覆盖到图3中的全部子带，这是由于窄带双工器的收、发子带的中心频率可以通过软件设置，使用马达对该窄带双工器进行电动调谐，使其中心频率可以在收、发信频段内任意移动。因此，软件全子带双工器无需子带划分。
本申请实施例提供一种微波收发信装置，包括：微波宽带双工器、微波发信单元以及微波收信单元；其中，微波宽带双工器包括环形器、宽带发分支滤波器以及宽带收分支滤波器；环形器连接宽带发分支滤波器以及宽带收分支滤波器；宽带发分支滤波器连接微波发信单元，宽带收分支滤波器连接微波收信单元；微波发信单元包括微波发信带通滤波器组，微波发信带通滤波器组包括选路模块以及至少两个带通滤波器，选路模块分别连接至少两个带通滤波器，并选择其中一个带通滤波器进行工作。
本实施例提供的微波收发信装置可以单独成为整机设备。然而，本申请对此并不限定。在其他实现方式中，可以如收发模块或单元等形式部署在设备中。
其中，微波发信单元还可以包括：微波上变频器以及微波功率放大器，微波上变频器的输出端连接微波发信带通滤波器组的输入端，微波发信带通滤波器组的输出端连接微波功率放大器的输入端，微波功率放大器的输出端连接宽带发分支滤波器。然而，本申请对此并不限定。在其他实现方式中，也允许在这三者的任意两者之间再插入其他的微波器件，但是这三者之间的前后顺序不变。
在示例性实施方式中，微波宽带双工器可以包括一体化组装的环形器、宽带发分支滤波器以及宽带收分支滤波器；或者，微波宽带双工器可以包括：单独设置的环形器、宽带发分支滤波器以及宽带收分支滤波器，其中，环形器可以通过端口或者传输线分别连接宽带发分支滤波器以及宽带收分支滤波器。
在示例性实施方式中，环形器可以包括第一端口、第二端口以及第三端口，其中，第一端口连接宽带发分支滤波器，第二端口连接天线，第三端口连接宽带收分支滤波器；从第一端口输出的信号传送到第二端口输出，从第二端口输入的信号传送到第三端口输出。其中，环形器的信号传送方向为：信号只能从第一端口传送到第二端口，从第二端口传送到第三端口，反向传输具有隔离度，即无法反向传送信号。如此，通过设置环形器，能够增加收、发分支之间的隔离度。
在示例性实施方式中，宽带发分支滤波器的通带可以覆盖微波频段的发信频段内第一比例以上的带宽，宽带收分支滤波器的通带可以覆盖微波频段的收信频段内第一比例以上的带宽。示例性地，第一比例的取值可以大于或等于60％且小于100％；比如，第一比例为可以为60％、70％、99％等等。如此，本实施例提供的一台微波收发信装置可以取代微波频段的收、发信频段内的采用子带双工器的多台经典微波收发信机，从而减少子带的数量和收发信机的种类。需要说明的是，本实施例中，“第一比例以上”可以包括第一比例。
在示例性实施方式中，宽带发分支滤波器的通带可以覆盖微波频段的发信频段，宽带收分支滤波器的通带可以覆盖微波频段的收信频段。本实施例提供的一台微波收发信装置为全子带微波收发信装置，可以覆盖完整的收、发信频段。如此，本实施例提供的一台微波收发信装置可以替代微波频段的收、发信频段内的所有采用子带双工器的经典微波收发信机，从而大大减少设备类型。
在示例性实施方式中，选路模块可以包括：第一选路单元以及第二选路单元，第一选路单元连接至少两个带通滤波器的输入端，第二选路单元连接至少两个带通滤波器的输出端。
在示例性实施方式中，第一选路单元可以包括以下之一：多选一开关、单刀双掷开关的组合、分路器；第二选路单元可以包括以下之一：多选一开关、单刀双掷开关的组合。
示例性地，第一选路单元可以为多选一开关，第二选路单元可以为多选一开关，第一选路单元和第二选路单元配合选中同一个带通滤波器实现正常工作。示例性地，第一选路单元可以为分路器，第二选路单元可以为多选一开关，第二选路单元选择一个带通滤波器进行正常工作。然而，本申请对此并不限定。
在示例性实施方式中，每个带通滤波器的通带分别覆盖微波频段的发信频段内的一个或多个通道，微波发信带通滤波器组的通带覆盖微波频段的发信频段。其中，微波发信带通滤波器组的所有带通滤波器可以同时出现在一台整机设备中，从而可以与非调谐的微波宽带双工器配合实现覆盖微波频段内的完整收、发信频段，或者覆盖收、发信频段内第一比例以上的带宽。
在本实施例中，可以实现每个子带能尽可能多地包含通道，减少子带的数量和微波收发信机的种类。示例性地，在工作的微波频段内一台设备可以覆盖完整的收、发信频段，即覆盖收、发信频段下的所有ITU-R规定的通道，此时，可以认为微波收发信装置只有一对子带划分，或者说没有子带划分(即收、发子带等于收、发信频段)；如此，每种收、发信频段只有一个型号的设备，对于简化产品复杂的原材料采购、工艺流程、组装测试、订货、发货、工程安装、备品备件和维护维修，都具有重大的意义。示例性地，在工作的微波频段内一台设备可以覆盖收、发信频段内第一比例以上的带宽，比如覆盖多个子带，而非全部的子带，即不覆盖完整的收、发信频段，但是相较于经典微波收发信机减少了子带的数量和收发信机的种类。
下面以微波收发信装置单独为整机为例进行说明。即以微波收发信装置为微波收发信机为例进行说明。
图7为本申请实施例提供的微波收发信机的示意图。图8为本申请实施例提供的微波收发信机的信号流动示意图。如图7和图8所示，本实施例提供的微波收发信机包括以下部分：微波宽带双工器301、微波发信机(对应于前述的微波发信单元)以及微波收信机(对应于前述的微波收信单元)。
其中，如图7所示，微波发信机可以至少包括以下部分：微波功放302、微波发信带通滤波器组303、微波上变频器304、微波发信本振305以及发信中频滤波器306；微波收信机可以至少包括以下部分：收信中频滤波器307、微波下变频器308、微波收信本振309以及微波低噪声放大器310。
如图8和图9所示，微波宽带双工器包括环形器、宽带发分支滤波器以及宽带收分支滤波器。微波宽带双工器为一个三端口器件，一端用于和天线对接，另两端分别与微波发信机和微波收信机连接。
本实施例中，微波宽带双工器可以为一个全子带双工器，即宽带发分支滤波器的通带可以覆盖(大于或等于)发信频段，宽带收分支滤波器的通带可以覆盖(大于或等于)收信频段。然而，本申请对此并不限定。在其他实现方式中，宽带发分支滤波器的通带可以覆盖发信频段内第一比例以上的带宽，宽带收分支滤波器的通带可以覆盖收信频段内第一比例以上的带宽。示例性地，第一比例的取值可以大于或等于60％且小于100％；此时，相较于经典微波收发信机，本实施例提供的微波收发信机可以取代多台经典微波收发信机，从而减少子带的数量和收发信机的种类。
本实施例中，环形器、宽带发分支滤波器以及宽带收分支滤波器可以采用一体化方式进行组装，即，三者可以先行组装、合并调试，以一个双工器实体的形式出现；或者，三者可以直接通过端口连接；或者，也可以以三个实体的形式灵活地分散设计在微波收发信机的不同位置，通过微带、同轴线或波导等传输线把它们连接起来实现双工器的功能，以带来整机结构设计上的便利。
本实施例中，环形器为一个三端口器件，一端用于作为天线口，另外两端分别连接宽带发分支滤波器和宽带收分支滤波器。如图10所示，环形器包括三个端口；其中，端口2为天线口，用于和天线对接，端口1用于连接宽带发分支滤波器，端口3用于连接宽带收分支滤波器。其中，环形器的信号传送方向为顺时针方向，信号只能从端口1传送到端口2输出，从端口2传送到端口3输出。环形器端口间具有反向隔离，即从端口1到端口3，从端口2到端口1，从端口3到端口2不能传送信号。如此，在图10中，环形器的端口2定义为天线口时，端口1只能用在发信机一侧，端口3只能用在收信机一侧。
本实施例中，环形器端口间的反向隔离度为微波宽带双工器的收、发分支之间提供了额外的20dB以上的隔离度(双工器的收、发隔离度通常依靠收、发分支滤波器的带外抑制度)；相较于子带双工器，本实施例的微波宽带双工器使用了环形器，增加了收、发分支之间的隔离度，这使得收、发分支滤波器提供的隔离度指标要求降低，即带外抑制度指标允许相应的降低，有利于拓宽收、发分支滤波器的通带带宽，增加双工器的频率覆盖范围。环形器的隔离度越大越有利。
本实施例中，微波宽带双工器可以包括但不限于波导双工器。
图11描述了图7所用的一个微波宽带双工器一次性覆盖收、发信频段的情况。如图11所示，微波宽带双工器的收、发分支滤波器为宽带，可以覆盖全部子带。收、发信频段内按照所选的通道(channel)和双工间隔设置发信频率和收信频率(channel X’与channel X的频率间隔等于双工间隔)。图11使用的微波宽带双工器只有一个，不需要软件调谐，简单因而可靠。然而，由于使用宽带滤波器，造成了带外抑制度即收发隔离度的下降。图12描述了由于窄带双工器变成宽带双工器而引起的带外抑制(收发隔离度)的恶化情况。当双工器通带由窄变宽时，收、发两个通带的边缘距离拉近，使得双工器的收、发支路的滤波器相互之间的隔离度(带外抑制)大幅度减低。由图12(a)可见，窄带双工器的收、发分支滤波器的隔离度高；由图12(b)可见，宽带双工器的收、发分支滤波器的隔离度低。
本实施例中，为了弥补宽带双工器采用宽带滤波器所带来的收发隔离度下降，在微波发信机中，使用由多个窄带的带通滤波器组成的微波发信带通滤波器组，从而提高带外抑制度。
本实施例中，如图8所示，微波发信带通滤波器组可以包括：至少两个并行放置的带通滤波器以及两个多选一开关，由两个多选一开关选择其中一个带通滤波器进行工作。微波发信带通滤波器组处于微波发信机的微波上变频器和微波功放之间。每个带通滤波器的通带覆盖的频率不同，每个带通滤波器覆盖多个发信通道(channel)，全部的带通滤波器可以共同覆盖整个发信频段。在微波收发信机工作时，可以由软件根据用户设置的发信通道(channel)控制两个多选一开关选择一个带通滤波器。在经典微波收发信机中的微波发信宽带滤波器的带宽不小于发信频段，本实施例中，将微波发信带通滤波器由宽带变成窄带，意味着发信机带外抑制度的提高、带外杂散发射的减小，进一步降低了对微波双工器带外抑制的要求。
本实施例的微波发信带通滤波器组的多选一方式使发信机的带宽从原来的整个发信频段缩小为一个新定义的类似的子带(包含较多的发信通道(channel))；微波发信带通滤波器组的所有带通滤波器可同时出现在一台整机中，然而图1中的子带双工器不可以。因此，本实施例提供的微波收发信机通过微波宽带双工器和微波发信带通滤波器组的组合可以实现覆盖微波频段的完整收、发信频段。
本实施例中，微波发信带通滤波器组中的带通滤波器可以包含但不限于常规使用的微带滤波器。
图13描述了微波发信带通滤波器组的示意图。如图13所示，n(n为大于或等于2的整数)个并行的带通滤波器的输入端和输出端都使用了多选一开关，这两个多选一开关必须同时选中同一个带通滤波器，微波发信机才能正常工作。本示例中，n个带通滤波器可以覆盖整个发信频段。本示例中，根据用户输入的发信通道(channel)频率，微波收发信机内部软件可以控制多选一开关选择某个唯一的带通滤波器，只要发信频率不变，带通滤波器就不会被重新选择。本实施例对于多选一开关的触发方式并不限定。
示例性地，如图13的右侧图可见，在n大于2时，多选一开关也可以是为单刀双掷开关(SPDT，Single Pole Double Throw)的组合。示例性地，当n为2时，可以采用单刀双掷开关(SPDT)。示例性地，带通滤波器可以为PCB(Printed Circuit Board，印制电路板)微带形式的滤波器。
图14描述了n个带通滤波器覆盖的发信频段的情况。如图14所示，每两个带通滤波器的通带之间必须有重叠部分，以保证无缝覆盖。本实施例中，设置多个窄带的发信滤波器，且使用其中一个，可以使发信机的带宽变窄，从而提高带外抑制。
如图7和图8所示，本实施例中，微波功放用于在微波发信机末端放大经微波发信带通滤波器组滤波后的发信微波信号，然后将发信微波信号经微波宽带双工器送至天线。微波上变频器用于将低频的发射信号变到天线发射所需的发信微波频率上。微波发信本振用于设置发信微波本振频率，输出发信微波本振信号到微波上变频器中。在微波上变频器之前可以包含至少一处的发信中频滤波器。当微波发信机存在中频时使用发信中频滤波器，零中频时可以采用基带滤波器。发信中频滤波器可以包含但不限于经典应用的介质(陶瓷)滤波器。发信中频滤波器可以用来进一步提供对发信机带外杂散发射信号的抑制，减小对双工器隔离度的要求，降低发信机对收信机的干扰。另外，发信机中可以使用更低噪声的器件来减少噪声输出。
如图7和图8所示，本实施例中，微波低噪声放大器用于把天线的接收微波信号放大后送至微波下变频器。微波下变频器用于将天线接收到的微波信号变到低频信号上。微波收信本振用于设置收信微波本振频率，输出收信微波本振信号到微波下变频器中。在微波下变频器之后可以包含至少一处的收信中频滤波器。收信中频滤波器用于对微波下变频后的中频信号进行滤波。收信中频滤波器可以包含但不限于常规使用的介质(陶瓷)滤波器。收信中频滤波器可以用来进一步提供对泄露进来的发信机微波信号的抑制，减小对双工器隔离度的要求。
需要说明的是，不论是使用一中频还是多中频的微波收发信机，在中频电路中不同的部分可以根据需要增加中频滤波器，中频滤波器的带宽可以设计的很窄，这样带外抑制可以设计得较高，典型的中频滤波器可以包括陶瓷滤波器、晶体滤波器、LC(无源)滤波器等。
本实施例中，通过非调谐的微波宽带双工器和微波发信带通滤波器组的组合结构，实现覆盖收、发信频段。尽管工作时，微波发信带通滤波器组中的带通滤波器是一个窄带的，但是多个带通滤波器可以出现在一台整机中，从而不用更换设备，只通过选路模块(比如，多选一开关)选择带通滤波器即可，仍可以使发信机工作于发信频段的任何频率位置，并未改变其原有的宽带内选频工作的特征。微波宽带双工器中收、分支滤波器的带宽拓宽使得收信机能够在完整的收信频段宽带内选频接收信号。
本实施例中，使用含环形器的宽带双工器取代子带(窄带)双工器，其中发挥隔离度补偿作用的是环形器，它至少提供20至30dB的隔离度；在发信机通道中，使用多选一的微波发信带通滤波器组，其中由多个把单通道的微波发信宽带滤波器的带宽变窄后的带通滤波器组成，变窄的带通滤波器的带外抑制度得到提升。由于拓宽了整机收发信带宽，使得在设计微波收发信机时，可以实现每一个子带能尽量多得包含通道(channel)，可以把子带数量(相应地，收发信机种类)在该种收、发信频段下减少为一种。每种收、发信频段只有一个型号的设备，对于简化产品复杂的原材料采购、工艺流程、组装测试、订货、发货、工程安装、备品备件和维护维修，都具有重大的意义。
下面通过多个示例对本申请的方案进行说明。
示例一
图15所示为在Ku至Ka频段内实现的点对点二次变频微波全子带收发信机的示意图。在经典微波收发信机的基础上，通过对双工器和发信通道滤波器的改造，在部分频段(比如，15G、18G、23G)上，实现该频段的一台微波收发信机取代收、发信频段上的全部子带型经典微波收发信机。
如图15所示，全子带双工器相当于图7中的微波宽带双工器，本示例中，全子带双工器包含环形器，环形器的隔离度为30dB，微波发信带通滤波器组为四选一的结构，即包括四个带通滤波器。关于微波功效、微波低噪声放大器、微波上变频器、微波发信本振、微波下变频器以及微波收信本振的说明可以参照上述实施例中的描述，故于此不再赘述。
本示例中，发信机中的第一发信中频放大器、第一发信中频滤波器、中频上变频器、发信中频本振、第二发信中频滤波器、第二发信中频放大器用于发信信号的两次变频，收信机中的第一收信中频放大器、第一收信中频滤波器、中频下变频器、收信中频本振、第二收信中频滤波器以及第二收信中频放大器用于接收信号的二次变频。其中，发信机中的第一发信中频滤波器和第二发信中频滤波器可以被视为上述实施例中的发信中频滤波器，收信机中的第一收信中频滤波器和第二收信中频滤波器可以被视为上述实施例中的收信中频滤波器。
示例二
图16所示为在微波低频段内实现的点对点微波全子带收发信机的示意图。本示例是常见的在低频段容易被点对点微波采用的一次中频架构，一般用于Ku波段以下的微波频段。
如图16所示，全子带双工器相当于图7中的微波宽带双工器，本示例中，全子带双工器包含环形器，环形器的隔离度为30dB，微波发信带通滤波器组为四选一的结构，即包括四个带通滤波器。关于微波功效、微波低噪声放大器、微波上变频器、微波发信本振、微波下变频器、微波收信本振、发信中频滤波器以及收信中频滤波器的说明可以参照上述实施例中的描述，故于此不再赘述。
示例三
图17所示为零中频/数字中频微波全子带收发信机的示意图。本示例的收发信机没有中频部分，其中，发信基带滤波器和收信抗混叠滤波器相当于上述实施例中的发信中频滤波器和收信中频滤波器的功能。
如图17所示，全子带双工器相当于图7中的微波宽带双工器，本示例中，全子带双工器包含环形器，环形器的隔离度为20dB，微波发信带通滤波器组为二选一的结构，即包括两个带通滤波器。关于微波功效、微波低噪声放大器、微波上变频器、微波发信本振、微波下变频器以及微波收信本振的说明可以参照上述实施例中的描述，故于此不再赘述。
在本示例中，如图18所示，微波发信带通滤波器组中的带通滤波器(BPF，Band-Pass Filter)的个数为二，通过两个单刀双掷开关(SPDT)在软件控制下进行二选一。
在本示例中，如图19所示，微波发信带通滤波器组中的两个带通滤波器的通带覆盖整个发信频段；相较于经典微波发信机中的单通道的微波发信宽带滤波器，由一个原带宽等于发信频段的宽带单通道带通滤波器变成了两个带宽略大于二分之一发信频段并且有重叠区域的窄带带通滤波器。
上述示例中的微波收发信机在生产、销售物流过程中，针对某收、发信频段只需要管理一种型号(与之通信的对端设备(发信频段和收信频段互换)，也只需要一种型号)，从而大大提升了效率。相较于经典子带微波收发信机，本实施例提供的一台微波收发信机可以替代该收、发频段内的各种经典子带微波收发信机，从而可以应对各种变化或不确定的情况。典型地，世界各地的用户即使在同一收发信频段内去申请和被批准使用的频点差异很大，也可以适于本实施例提供的微波收发信机。
此外，本申请实施例还提供一种微波宽带双工器，包括：
环形器、宽带发分支滤波器以及宽带收分支滤波器；环形器连接宽带发分支滤波器以及宽带收分支滤波器；宽带发分支滤波器连接微波收信单元，宽带收分支滤波器连接微波收信单元；
其中，微波发信单元包括微波发信带通滤波器组，微波发信带通滤波器组包括选路模块以及至少两个带通滤波器，选路模块分别连接至少两个带通滤波器，并选择其中一个带通滤波器进行工作。
在示例性实施方式中，微波宽带双工器可以包括一体化组装的环形器、宽带发分支滤波器以及宽带收分支滤波器；或者，微波宽带双工器可以包括：单独设置的环形器、宽带发分支滤波器以及宽带收分支滤波器，其中，环形器通过端口或者传输线分别连接宽带发分支滤波器以及宽带收分支滤波器。
在示例性实施方式中，环形器可以包括第一端口、第二端口以及第三端口，其中，第一端口连接宽带发分支滤波器，第二端口连接天线，第三端口连接宽带收分支滤波器；从第一端口输出的信号传送到第二端口输出，从第二端口输入的信号传送到第三端口输出。
在示例性实施方式中，宽带发分支滤波器的通带可以覆盖微波频段的发信频段内第一比例以上的带宽，宽带收分支滤波器的通带可以覆盖微波频段内的收信频段内第一比例以上的带宽。示例性地，第一比例的取值可以大于或等于60％且小于100％。然而，本申请对此并不限定。
在示例性实施方式中，宽带发分支滤波器的通带可以覆盖微波频段的发信频段，宽带收分支滤波器的通带可以覆盖微波频段的收信频段。
关于本实施例提供的微波宽带双工器的说明可以参照上述实施例的描述，故于此不再赘述。
虽然本申请所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本申请而采用的实施方式，并非用以限定本申请。任何本申请所属领域内的技术人员，在不脱离本申请所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本申请的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (14)

1.一种微波宽带双工器，其特征在于，包括：
环形器、宽带发分支滤波器以及宽带收分支滤波器；
所述环形器连接所述宽带发分支滤波器以及所述宽带收分支滤波器；所述宽带发分支滤波器连接微波收信单元，所述宽带收分支滤波器连接微波收信单元；
其中，所述微波发信单元包括微波发信带通滤波器组，所述微波发信带通滤波器组包括选路模块以及至少两个带通滤波器，所述选路模块分别连接所述至少两个带通滤波器，并选择其中一个带通滤波器进行工作。
2.根据权利要求1所述的微波宽带双工器，其特征在于，所述微波宽带双工器包括一体化组装的环形器、宽带发分支滤波器以及宽带收分支滤波器；
或者，所述微波宽带双工器包括：单独设置的环形器、宽带发分支滤波器以及宽带收分支滤波器，其中，所述环形器通过端口或者传输线分别连接所述宽带发分支滤波器以及所述宽带收分支滤波器。
3.根据权利要求1所述的微波宽带双工器，其特征在于，所述宽带发分支滤波器的通带覆盖微波频段的发信频段内第一比例以上的带宽，所述宽带收分支滤波器的通带覆盖所述微波频段内的收信频段内第一比例以上的带宽。
4.根据权利要求3所述的微波宽带双工器，其特征在于，所述第一比例的取值大于或等于60％且小于100％。
5.根据权利要求1所述的微波宽带双工器，其特征在于，所述宽带发分支滤波器的通带覆盖微波频段的发信频段，所述宽带收分支滤波器的通带覆盖所述微波频段的收信频段。
6.一种微波收发信装置，其特征在于，包括：
微波宽带双工器、微波发信单元以及微波收信单元；
所述微波宽带双工器包括环形器、宽带发分支滤波器以及宽带收分支滤波器；所述环形器连接所述宽带发分支滤波器以及所述宽带收分支滤波器；所述宽带发分支滤波器连接所述微波发信单元，所述宽带收分支滤波器连接所述微波收信单元；
所述微波发信单元包括微波发信带通滤波器组，所述微波发信带通滤波器组包括选路模块以及至少两个带通滤波器，所述选路模块分别连接所述至少两个带通滤波器，并选择其中一个带通滤波器进行工作。
7.根据权利要求6所述的微波收发信装置，其特征在于，所述微波宽带双工器包括一体化组装的环形器、宽带发分支滤波器以及宽带收分支滤波器；
或者，所述微波宽带双工器包括：单独设置的环形器、宽带发分支滤波器以及宽带收分支滤波器，其中，所述环形器通过端口或者传输线分别连接所述宽带发分支滤波器以及所述宽带收分支滤波器。
8.根据权利要求6所述的微波收发信装置，其特征在于，所述宽带发分支滤波器的通带覆盖微波频段的发信频段内第一比例以上的带宽，所述宽带收分支滤波器的通带覆盖所述微波频段的收信频段内第一比例以上的带宽。
9.根据权利要求8所述的微波收发信装置，其特征在于，所述第一比例的取值大于或等于60％且小于100％。
10.根据权利要求6所述的微波收发信装置，其特征在于，所述宽带发分支滤波器的通带覆盖微波频段的发信频段，所述宽带收分支滤波器的通带覆盖所述微波频段的收信频段。
11.根据权利要求6所述的微波收发信装置，其特征在于，所述选路模块包括：第一选路单元以及第二选路单元；
所述第一选路单元连接所述至少两个带通滤波器的输入端，所述第二选路单元连接所述至少两个带通滤波器的输出端。
12.根据权利要求11所述的微波收发信装置，其特征在于，所述第一选路单元包括以下之一：多选一开关、单刀双掷开关的组合、分路器；
所述第二选路单元包括以下之一：多选一开关、单刀双掷开关的组合。
13.根据权利要求6所述的微波收发信装置，其特征在于，所述每个带通滤波器的通带分别覆盖微波频段的发信频段内的一个或多个通道，所述微波发信带通滤波器组的通带覆盖所述微波频段的所述发信频段。
14.根据权利要求6所述的微波收发信装置，其特征在于，所述微波发信单元还包括：微波上变频器以及微波功率放大器；
所述微波上变频器的输出端连接所述微波发信带通滤波器组的输入端，所述微波发信带通滤波器组的输出端连接所述微波功率放大器的输入端，所述微波功率放大器的输出端连接所述宽带发分支滤波器。
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