CN1395751A - 调谐加法网络的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种加法网络，包括：加法点(P)，它具有使加法网络分支和加法点耦接的接口，以及使加法点(P)和天线(ANT)耦接的接口，和布置在分支中的信道单元(TX1～TX3)，以及其通过频率对应于相应信道单元的频率的信道单元专用带通滤波器(1～3)。为了简化加法网络的调谐，在加法点(P)和天线(ANT)之间，把补偿部件(7)耦接在加法网络上，所述补偿部件的负载影响基本上对应于由与加法点耦接的分支给加法点(P)带来的负载。

Description

调谐加法网络的方法

本发明涉及加法网络，更具体地说涉及确定加法网络的尺寸以优化性能的方法。

在移动系统中的基站中，加法网络被用于把基站的发射机分支合并到共用发射天线。下面将具体参考基站的加法网络举例说明本发明，不过本发明也适用于其它加法网络。

在基站加法网络中，每个发射机分支包含一个发射机和一个窄带带通滤波器，其通过频率对应于发射机使用的发射频率。带通滤波器，即组合滤波器防止发射机相互干扰。实际上，通常以这样的方式把各个带通滤波器调谐到相应发射机的中间频率，使其在加法网络的最小损耗的情况下传递由相应的发射机发出的信号，并且同时防止不同频率的其它发射机的信号传到所述相应发射机。

为了把发射机的绝大部分发射功率传送给天线，必须根据基站发射机使用的频道调谐加法网络。加法网络的最佳电学长度取决于要传送信号的载波波长。严格地说，这样只在一个频率下调谐加法网络。加法网络一般被调谐到可用频带的中间，即M-频率。这种情况下，加法网络的电缆通常被选择成使它们的长度为λ/2，其中λ是M-频率下的波长，发射机分支的带通滤波器通过所述电缆与加法点耦接。

当从最佳频率，即通常是M-频率，移动到B-频率的可用频带的下端或者T频率的上端时，所使用的电缆的电学长度不再对应于数值λ/2，即，电缆的电学长度是错误的。这会给加法点带来负载，即电抗性失谐。这种负载导致受抑反射损耗和传送损耗，并且缩小组合滤波器的带宽。

实际上，加法网络的最佳频带太窄，以致不能在不涉及加法网络的调谐的情况下极大地改变基站发射机的频道。但是，实际上，移动系统中基站的频道需要在B-频率和T-频率之间变化。自动(通过遥控)可调谐组合滤波器正在变得越来越普通，需要简化加法网络的调谐。一种已知的解决方案是工程师视察基站现场，并且利用调谐到新的频带的电缆线路代替加法网络的电缆线路，但是这种方案费用过高并且费时。

其它已知的解决方案是加法网络配备能够重新调谐加法网络的遥控调节部件。但是，这些调节部件相对复杂，并且它们的制造和管理增大了成本。

本发明的目的是解决上述问题，并提供简化加法网络的调谐的解决方案。该目的由根据本发明的调谐加法网络的方法实现。本发明的方法的特征在于确定由加法网络分支给加法点带来的负载，选择其负载影响基本上对应于由加法网络分支给加法点带来的负载的补偿部件，并且在加法点和天线之间把所述补偿部件耦接到加法网络上。

如果加法点通过导线直接与天线耦接，则通过使补偿部件和连接加法点和天线的导线耦接，可把补偿部件耦接到加法点和天线之间。但是如果在加法网络中加法点通过另一组件(或者其它多个组件)与天线耦接，则补偿部件在加法点和下一组件之间被耦接到连接加法点和下一组件的导线。术语导线指的是在组件之间传送信号的传送线路。它可以是例如同轴电缆、微带导线等等。

本发明还涉及一种加法网络，包括：具有使加法网络分支和加法点耦接的接口，以及使加法点和天线耦接的接口的加法点，布置在分支中的信道单元和其通过频率对应于对应信道单元的频率的信道单元专用带通滤波器。本发明的加法网络的特征在于在加法点和天线之间，补偿部件被耦接到加法网络上，所述补偿部件的负载影响基本上对应于由与加法点耦接的分支给加法点带来的负载。

本发明以在加法网络中在加法点和天线之间布置补偿部件的思想为基础，所述补偿部件的负载影响和由加法网络分支给加法点带来的负载基本相同。这种补偿部件的使用消除了当信道单元的频道被改变时，重新调谐加法网络的需要。其原因在于补偿部件补偿了由在新的频带中不再是最佳的加法网络分支的电学长度导致的失谐。

在这方面，概念信道单元指的是发射机、接收机或者它们的组合。本发明的解决方案既适用于处于发射状态的加法网络，又适用于处于接收状态的加法网络。处于发射状态的加法网络被用于组合发射机信号并且把这些信号提供给共用发射天线。处于接收状态的加法网络被用于把利用共用天线接收的信号分流到不同的接收机。根据本发明，加法点可直接通过导线和天线耦接，或者另一方面通过另一组件(或者其它多个组件)与天线耦接。关于加法点的一种备选方案是通过另一加法点与天线耦接。

因此本发明的方法和加法网络的最显著的优点在于不必替换连接加法网络分支和加法点的电缆，并且即使基站中信道单元的频率被改变，加法网络也不需要任何其它类型的调谐。

根据本发明，就其最简单形式而言，补偿部件可以是其长度基本上对应于连接带通滤波器和加法点的导线的总长的导线。这种解决方案所获得的另一重要优点在于一个温度补偿的加法网络。其原因在于由连接分支和加法点的导线的温度变化和补偿部件的导线的温度变化所引起的变化相互抵消。

如果加法网络的传送损耗要小于当把导线用作补偿部件时获得的传送损耗，则补偿部件可以是包括例如电容和线圈的振荡电路(resonator)。这种情况下，电容和线圈的第一极与加法点和天线之间的连接器相连，第二极被接地。

在从属权利要求2-3和5-12中公开了本发明的优选实施例。

下面将参考附图举例说明本发明，其中：

图1是本发明的加法网络的第一优选实施例的方框图；

图2是本发明的加法网络的第二优选实施例的方框图；

图3是本发明的加法网络的第三优选实施例的方框图；

图4是本发明的方法的第一优选实施例的流程图；

图5是本发明的加法网络的第四优选实施例的方框图；

图6是本发明的加法网络的第五优选实施例的方框图；

图1是本发明的加法网络的第一优选实施例的方框图。图1的加法网络可以是例如移动系统中基站的加法网络，网络用作使不同加法网络分支的信道单元TX1～TX3耦合到共用天线ANT的装置。信道单元TX1～TX3可以是接收机、发射机或者它们的组合。但是下面举例假定信道单元TX1～TX3是其信号由加法网络组合并且被提供给共用发射天线的发射机。

在图1的情况下，基站的加法网络包括三个分支，每个分支包括一个信道单元TX1～TX3和一个带通滤波器1～3。实际上，分支的数目当然可以不同于图1的包括三个分支的例证情况。各个带通滤波器1～3的通过频率被调谐到与对应的信道单元所使用的频率相对应。这意味着带通滤波器1把由信道单元TX1产生的发射频率信号传到加法网络，同时防止由其它信道单元TX2和TX3产生的信号传到信道单元TX1。带通滤波器1～3通过导线4-6和加法点P相连。在这里，导线指的是把信号从一个组件传送到另一组件的传送线路，例如同轴电缆或者微带导线。在加法点P，不同发射机产生的信号被组合并且被提供给共用天线ANT。

图1的情况下的假设是基站发射机可被调谐到属于三个不同频率范围，即B-范围(最低频率)、M-范围(中间频率)和T-范围(最高频率)的频率。当改变基站的频率时，为了发射机的使用，给出选择的频率范围内的一个频道。在基站加法网络的制造过程中，这样确定导线4～6的尺寸，以致给定分支不会对其它分支的信道单元施加负载。当导线的长度为D＝λ/2时可实现这一点，其中λ是M-频率的波长。因此，最好在M-频率范围内调谐加法网络。

为了在频率改变过程中不必重新调谐加法网络，在加法网络中添加一个补偿部件7。在图1的实施例中，补偿部件7由其长度对应于导线4～6的总长，并且其电特性对应于导线4～6的电特性的导线构成。在图1的情况下，补偿部件7被布置与加法点相距L的位置。距离L为L＝λ/4+n*λ/2，其中λ是基站频带中间频率下的波长，n是正整数或者零。

如果基站发射机频率被降低，即改变到B-波段，则信号波长发生变化，以致信号波长不再对应于导线4～6的长度。频率变化引起的电缆长度误差会影响加法点P，给其带来感应负载。当从加法点P移动距离L时，在加法点可见的电抗性阻抗采取相反的符号。利用导致对应量值的感应负载的补偿部件7可补偿这种转变成容抗的加法网络阻抗变化。

类似地，当基站发射机频率升高，即改变到T-波段时，信号波长发生变化，以致信号波长不再对应于导线4～6的长度。频率变化引起的导线长度误差会影响加法点P，给其带来电容负载，当从加法点P移动距离L时，所述电容负载转变成电感。由于补偿部件导致的负载对应于由分支给加法点带来的负载，因此这种电容负载补偿转变成电感的分支阻抗变化。

如果如上使用的补偿部件7是其电特性和长度对应于导线4～6的长度的导线，同时带通滤波器1～3与加法点耦接，则该解决方案同时实现加法网络的温度补偿。这是因为在加法点的不同侧面均衡了温度变化造成的电特性的变化。

图2是本发明的加法网络的第二优选实施例的方框图。除了使用不同的补偿部件之外，图2的实施例在其它方面都对应于图1的情况。在图2的情况下，使用的补偿部件是线圈9和电容10，其第一极与加法点P和天线ANT之间的导线耦接，第二极接地。补偿部件8从而用作所使用频带的中间频率的振荡电路。

图3是本发明的加法网络的第三优选实施例的方框图。除了使用不同的补偿部件之外，图3的实施例在其它方面也都对应于图1的情况。在图3的实施例中，补偿部件11包括例如类似于加法点P的加法部件12。实际的信号直接通过加法部件12。在图3的情况下，起电容作用的开路短截线14和起电感作用的长截线13与加法部件12相连。实际上，截线13和14可由给定长度的导线构成，并且尺寸被确定成使这些导线在M-频率下并行谐振(parallel resonance)。在B-频率下，耦接可被看成横向电感，在T-频率下，耦接可被看成横向电容。

截线13和14的长度确定它们是作为电感还是作为电容。如果截线在其端部被关闭(接地)，则如果其长度在(0～λ/4)+n*λ/2之间，则作为电感，如果其长度为(λ/4～λ/2)+n*λ/2，则作为电容。同样如果截线未被封闭(其端部未被接地)，则如果其长度在(λ/4～λ/2)+n*λ/2之间，就作为电感，如果其长度为(0～λ/4)+n*λ/2，就作为电容。

代替作为电容的一个截线和作为电感的一个截线与加法部件12相连，作为电容的几个并联截线和/或作为电感的几个并联截线可与加法部件12耦接。在某些情况下，这可提供和前面相比损耗更小的解决方案。

图4是本发明的方法的第一优选实施例的流程图。

图4中，在方框A中，确定加法网络分支给加法点带来的负载。这可通过例如计算出由分支导致的感抗和容抗来实现。

在方框B中，选择具有与由分支给加法点带来的负载相对应的负载的补偿部件。合适的补偿组件是，例如其横向负载是电抗性负载，并且当从B-范围移动到M-范围时从感应负载增大到无穷大，并且当从M-范围移动到T-范围时，从无穷大降低到电容性负载的振荡电路。在其最简单的情况下，可选择具有和把分支的带通滤波器和加法点相连的导线相应相同长度，并且其电特性对应于连接带通滤波器和加法点的导线的电特性的导线。

在方框C中，补偿部件被耦接到加法点和天线之间的加法网络上。这种情况下，到加法点的距离L最好被选择成L＝λ/4+n*λ/2，这里λ是波长，n是正整数或零。

图5是本发明的加法网络的第四优选实施例。图5的实施例大部分对应于图2的实施例。但是就图5来说，加法网络包括均有两个分支与之耦接的两个对应加法点P。例如，如果假设图5表示加法网络处于发射状态，则加法点P组合分别由各个分支包含的信道单元TX1～TX2和TX3～TX4产生的信号。

就图5来说，和图2中加法点P的情况一样，加法点P并不直接和天线ANT耦接。相反，加法点P通过第二加法点P2和天线ANT耦接。换句话说，加法点的补偿部件8被布置在加法点P和第二加法点P2之间。另外，第二补偿部件15被布置在第二加法点P2和天线ANT之间。第二补偿部件15补偿从分支的方向对第二加法点P2造成的负载。连接加法点P和P2的导线的电学长度(electric length)为λ/2+n*λ/2。

第二补偿部件15被耦接在距离第二加法点P2的距离为L＝λ/4+n*λ/2的位置，λ是基站频带的中间频率下的波长，n为正整数或者零。虽然图5举例说明第二补偿部件由线圈和电容的组合构成，但是另一类型的补偿部件也可用作第二补偿部件，以替代这一备选方案。

图6是本发明的加法网络的第五优选实施例的方框图。在图6的实施例中，加法网络分支包含加法点P3，分支的带通滤波器通过加法点P3和加法点P耦接。和图6的情况不同，一个或多个信道单元也可通过信道单元专用带通滤波器直接和加法点P耦接，即不存在通过加法点P3与加法点P耦接的分支。

连接加法点P3和P的导线的电学长度为λ/2+n*λ/2。补偿部件16被布置在加法点P和天线ANT之间，补偿分支给加法点P带来的负载。这样确定补偿部件16的尺寸，使得它给加法点带来的负载对应于从分支的方向给加法点P带来的总负载，并且包括由导线和加法点P3导致的负载。

虽然图6的描述举例说明补偿部件16由线圈和电容组合构成，不过另一类型的补偿部件也可用作补偿部件16，以替代这一备选方案。

要明白上述说明书和相关附图只是对本发明的举例说明。在不脱离附加权利要求中公开的本发明的范围和精神的情况下，对于本领域的技术人员来说，本发明的各种不同变化和修改是显而易见的。

Claims (12)

1、一种调谐加法网络的方法，其特征在于：

确定由加法网络分支给加法点带来的负载，

选择其负载影响基本对应于由加法网络分支给加法点带来的负载的补偿部件，和

在加法点和天线之间把所述补偿部件耦接到加法网络上。

2、按照权利要求1所述的方法，其特征在于选择其感抗和容抗基本对应于由分支给加法点带来的感抗和容抗的补偿部件。

3、按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于在距离加法点的电距离L＝λ/4+n*λ/2的位置，在加法点和天线之间把所述补偿部件耦接到加法网络上，其中λ是基站的频带的中间频率下的波长，n是正整数或者零。

4、一种加法网络，包括：

加法点(P)，它具有使加法网络分支和加法点耦接的接口，以及使加法点(P)和天线(ANT)耦接的接口，和

布置在分支中的信道单元(TX1～TX3)，以及其通过频率对应于相应信道单元的频率的信道单元专用带通滤波器(1～3)，其特征在于在加法点(P)和天线(ANT)之间，把补偿部件(7、8、11、16)耦接在加法网络上，所述补偿部件的负载影响基本上对应于由与加法点耦接的分支给加法点(P)带来的负载。

5、按照权利要求4所述的加法网络，其特征在于补偿部件(7、8、11、16)的感抗和容抗基本对应于由分支给加法点带来的感抗和容抗。

6、按照权利要求4或5所述的加法网络，其特征在于在距离加法点的电距离L＝λ/4+n*λ/2的位置，补偿部件(7、8、11、16)被耦接在加法点(P)和天线(ANT)之间，其中λ是基站的频带的中间频率下的波长，n是正整数或者零。

7、按照权利要求4-6任一所述的加法网络，其特征在于补偿部件(7)由其长度基本对应于连接带通滤波器和加法点(P)的导线(4～6)的总电学长度的导线构成。

8、按照权利要求4-6任一所述的加法网络，其特征在于补偿部件(8)由其第一极耦接到加法点和天线之间的连接器上，第二极被接地的电容(10)和线圈(9)构成。

9、按照权利要求4-6任一所述的加法网络，其特征在于补偿部件由振荡电路构成。

10、按照权利要求4-6任一所述的加法网络，其特征在于补偿部件(11)由其接口被耦接到作为电感的至少一个截线(13)和作为电容的至少一个截线(14)上的加法部件(12)构成，所述截线的尺寸使得它们在基站频带的中间频率下谐振。

11、按照权利要求4-10任一所述的加法网络，其特征在于所述加法点(P)通过第二加法点(P2)与所述天线(ANT)耦接，第二补偿部件(15)耦接在第二加法点(P2)和天线(ANT)之间，第二补偿部件的负载基本对应于从分支的方向给第二加法点(P2)带来的负载。

12、按照权利要求4-10任一所述的加法网络，其特征在于加法网络的分支包括加法点(P3)，带通滤波器通过加法点(P3)耦接到所述加法点(P)上。

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