CN201118870Y - 多通道射频无源矩阵结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种应用在移动通信基站或相关测试系统中的多通道射频无源矩阵结构，包括接入公共端COM的发射通道Tx、接收通道Rx和滤波器BPF，将各个发射通道Tx和各个接收通道Rx分别串接到各个独立的腔体滤波器BPF上，再将各个腔体滤波器BPF的另一端全部汇接到一个公共端COM上并加以匹配，使公共端COM作为合路信号的输出端和接收信号的输入端，能有效地提高射频信号的传输效率和性能，使功率传输效率达到95％以上且不发热；矩阵是互易的，节省了空间和成本；各通道之间的干扰影响降低到最低程度，改善残留的互调噪声并提高可靠性。

Description

多通道射频无源矩阵结构

技术领域

本实用新型涉及射频无源矩阵结构，具体涉及一种应用在移动通信基站或相关测试系统中的射频无源矩阵结构。

背景技术

由于移动通讯系统的容量日益增加，机柜空间尺寸的限制以及对零部件能源消耗的限制等，系统运营商和设备制造商对用于系统设备的射频无源矩阵的尺寸限制和效率要求越来越高。

射频无源矩阵有许多用途，但目前多用在移动通信设备上，通常多部不同频率的发射机和接收机用一个矩阵连接，可以实现共享一副天线，这样不仅节约了铁塔空间和天线的数目，而且大大节省昂贵的射频同轴电缆的开支。传统的无源矩阵的结构连接如图1所示，是由许多个无源器件如3dB电桥、双工器以及大功率负载等组成，各个发射通道Tx1～Tx4通过两级3dB电桥D1、D2、D3、接收通道Rx1～Rx4通过双工器/合路器DUP2和带通滤波器BPF连接到公共端口COM。这种结构的无源矩阵其每一个3dB电桥在合路时自身要消耗掉通过信号的一半功率，例如4路信号要合并，通常要用3个3dB电桥，这时到达输出口COM的功率就变成只有原来4个输入口总功率的1/4，内部消耗高达75％以上，因此传统的无源矩阵成本高、体积大，而且传输效率低下。不仅如此，传统的无源矩阵还因为散热问题需要一个较大的独立空间，这个问题在今天狭小的机房内和能源紧张以及降低运营成本的压力下是十分突出的。

发明内容

本实用新型的目的是为了解决上述背景技术的不足，提出一种既可以实现高效率信号传送、减少发热量，又可以节省空间的多通道射频无源矩阵结构。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：包括接入公共端COM的发射通道Tx、接收通道Rx和滤波器BPF，将各个发射通道Tx和各个接收通道Rx分别串接到各个独立的腔体滤波器BPF上，再将各个腔体滤波器BPF的另一端全部汇接到一个公共端COM上并加以匹配，使公共端COM作为合路信号的输出端和接收信号的输入端。

发射通道Tx、接收通道Rx和公共端COM在一个腔体上呈正反双面排列。

将高、低不同频段的各发射通道Tx分开排列在所述腔体的正反两个面上，而不同频段的接收通道Rx则与不同频段的发射通道Tx共面。

与现有技术作比较，本实用新型的优点是：①把现有技术中原有的多个为了合并功率的3dB电桥和功率负载取消，省去3dB电桥的能量消耗，能有效地提高射频信号的传输效率和性能，使功率传输效率达到95％以上而且不发热；②以多个腔体滤波器通道组合成一体化多通道矩阵。在这个矩阵中，各个通道均由射频腔体滤波器构成，所有通道全部汇接到一个公共端，这个矩阵是互易的，各路信号通过各自特定频带的通道，全部汇集到公共端COM，然后经同轴电缆传输至天线，既省去多组传输电缆和天线，又节省了空间和成本；③公共端COM上由天线传下来的一路或多路信号也可以经过各个特定带宽的通道下传。各个通道之间的隔离度，可通过电结构的设计而得到保证，从而将各通道之间的干扰影响降低到最低程度。此外内部连接处数目的减少，有助于残留互调噪声的改善和提高可靠性。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明：

图1是现有技术的结构连接图；

图1中D1～D3：3dB电桥；R1～R3：大功率负载；D4～D5：双工器；D6：带通滤波器；Tx1～Tx4：第1～4发射通道；Rx1～Rx4：第1～4接收通道。

图2是本实用新型的方框原理结构图。

图3是图2的内部等效结构图；

图3中BPF1～BPF4：发射带通滤波器；BPF5～BPF6：接收带通滤波器。

图4是本实用新型外型结构的正视图；

图4中a1～a5：900M Tx1；b1～b6：1800M Rx；c1～c5：900M Tx2；J1：天线；J2/J4：900M输入端；J3：1800M Rx输出端；A：圆孔；B/C/D：45度斜槽。

图5是图4的后视面；

图5中A1～A5：1800M Tx1；B1～B6：900M Rx；C1～C5：1800M Tx2；J5/J7：1800M Tx输入端；J6：900M Rx输入端；A：圆孔；E/F/G：45度斜槽。

图6是图4的仰视图。

图7是图4的俯视图。

具体实施方式

如图2～3所示，本实用新型的无源矩阵由发射通道、接收通道和腔体滤波器组成。其中的发射通道Tx1、Tx2、Tx3、Tx4以及起合路和滤波作用的接收通道Rx1、Rx2、Rx3、Rx4，全部汇接至公共端COM，使其作为合路信号的输出端和接收信号的输入端，整体功能相当于一个大型双工器。此外可以根据通带和信号隔离度的需要，可以在适当的腔体之间开槽设置电容性或电感性耦合线以改善各通带两侧的陡度，实现合适的衰减或抑制的目的。

为了缩小安装尺寸和减小互调的水平，本实用新型采用如图4～7所示的双面腔体的结构排列，将各频段的接收通道Rx错开安放在另一频段的发射通道Tx所在的一面，避免同一频段的Rx通道靠近Tx通道。公共端COM的中心导体延伸至腔体上的圆孔A的位置，令两面的六组腔体可以实现与公共端COM之间的最短连接。

本实用新型矩阵上的腔体滤波器做成双面排列，其中高、低两个不同频段的各发射通道Tx分开排列在腔体的正反两个面上，而两个不同频段的接收通道Rx则与不同频段的发射通道Tx共面；所有通道除各自入口外，全部汇接到一个公共端口COM并进行阻抗匹配。腔体上在B、C、D、E、F、G位置开六个45°斜槽，用于安放感性或容性耦合线，调整线的长度、深度或位置可以影响通带两侧零点的深度和宽度。为了增加通道间的隔离度，最好避免同一频段的Rx通道靠近Tx通道(即同在一面排放)，本实用新型中900M Rx通道与1800MTx共面，也可采用800MHz和900MHz共面、1800MHz和1900MHz共面、以及1800MHz和2100MHz共面等。

本实用新型经过防水处理，可以在户外使用；经过降低残留互调电平的技术处理，可以应用在专门的无源互调测量设备之中，也可以把各相关通道中的腔体谐振结构部分或全部改成介质谐振器结构，这样做会对一些技术指标有所改善，但并未改变基本结构和性质。

下表是现有技术结构与本实用新型结构的实测数据效果比较：

项目	现有技术	本实用新型
			插入损耗	≥7dB	≤1dB
隔离度(Tx之间)	≤28dB	≥50dB
			隔离度(Tx-Rx)	≥70dB	≥95dB
体积(mm)	550×400×150	270×270×85
			散热方式	自带散热器或风冷	不考虑
信号功率传输效率	≤25％	≥95％

Claims (7)

1.一种多通道射频无源矩阵结构，包括接入公共端(COM)的发射通道(Tx)、接收通道(Rx)和滤波器(BPF)，其特征是：将各个发射通道(Tx)和各个接收通道(Rx)分别串接到各个独立的腔体滤波器(BPF)上，再将各个腔体滤波器(BPF)的另一端全部汇接到一个公共端(COM)上并加以匹配，使公共端(COM)作为合路信号的输出端和接收信号的输入端。

2.根据权利要求1所述的多通道射频无源矩阵结构，其特征是：共有4个发射通道(Tx1、Tx2、Tx3、Tx4)和共有4个接收通道(Rx1、Rx2、Rx3、Rx4)分别串接到4个独立的腔体滤波器(BPF1、BPF2、BPF3、BPF4)上，再将4个腔体滤波器(BPF1、BPF2、BPF3、BPF4)的另一端全部汇接到所述公共端(COM)上并加以匹配，使公共端(COM)作为合路信号的输出端和接收信号的输入端。

3.根据权利要求1或2所述的多通道射频无源矩阵结构，其特征是：发射通道(Tx)、接收通道(Rx)和公共端(COM)在一个腔体上呈正反双面排列。

4.根据权利要求3所述的多通道射频无源矩阵结构，其特征是：将高、低不同频段的各发射通道(Tx)分开排列在所述腔体的正反两个面上，而不同频段的接收通道(Rx)则与不同频段的发射通道(Tx)共面。

5.根据权利要求4所述的多通道射频无源矩阵结构，其特征是：所述发射通道(Tx)和接收通道(Rx)的频段分别是：800MHz和900MHz，900MHz和1800MHz，1800MHz和1900MHz以及1800MHz和2100MHz。

6.根据权利要求1所述的多通道射频无源矩阵结构，其特征是：至少有3个以上的通道共同汇集到所述公共端(COM)，所有通道对于公共端在内部都是阻抗匹配的。

7.根据权利要求1所述的多通道射频无源矩阵结构，其特征是：可将各个通道的腔体谐振结构部分或全部改成介质谐振器结构。

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