CN203457154U - 天馈系统接入装置及天馈系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种天馈系统接入装置，包括第一滤波装置、第二滤波装置及反相电桥。第一滤波装置包括第一发射滤波器、第二发射滤波器和第一接收滤波器；第二滤波装置包括第三发射滤波器、第四发射滤波器和第二接收滤波器；反相电桥分别连接于第一发射滤波器、第二发射滤波器、第三发射滤波器和第四发射滤波器。本实用新型还公开一种天馈系统，包括天线、天馈系统接入装置及基站收发台。通过上述结构，本实用新型能够简化天馈系统接入装置的实现方案，减小体积，同时降低功分信号的幅度不平衡度和相位不平衡度，并改善其它各项性能指标。

Description

天馈系统接入装置及天馈系统

技术领域

本实用新型涉及通信领域，特别是涉及一种天馈系统接入装置及天馈系统。

背景技术

在±45°交叉极化天馈系统的某些应用场景中，除需要保证分集接收外，还需要将发射信号在空间叠加成垂直极化信号或水平极化信号，实现此功能的系统应用框图如图1所示，包括：基站收发台（BaseTransceiver Station，BTS）、天馈系统接入装置、±45°交叉极化天线及电缆。其中，天馈系统接入装置包括天线端口ANT1、ANT2、发射1/接收1端口（Transmit1/Receive1，TX1/RX1）及发射2/接收2端口（Transmit2/Receive2，TX2/RX2）端口。天线端口ANT1、ANT2用于与±45°交叉极化天线连接，TX1/RX1端口和TX2/RX2端口与BTS连接。

BTS有两个发射信号源（发射信号1和发射信号2），首先BTS将发射信号1和发射信号2分别通过天馈系统接入装置的TX1/RX1端口和TX2/RX2端口发射至天馈系统接入装置，该装置将发射信号1二等功分成发射信号11和发射信号12，并将发射信号11和发射信号12接入±45°交叉极化天线，使其在空间叠加成垂直极化信号。同时天馈系统接入装置将发射信号2二等功分成发射信号21和发射信号22，并将发射信号21和发射信号22接入±45°交叉极化天线，使其在空间叠加成水平极化信号。其中，发射信号11和发射信号12的幅度和相位相同，发射信号21和发射信号22的幅度相同、相位相反。

同时，天馈系统接入装置也可通过其天线端口ANT1和ANT2将±45°交叉极化天线接收的接收信号1和接收信号2接入，并传输到BTS，完成信号的接收分集。

其中，天馈系统接入装置与±45°交叉极化天线之间的两条连接电缆电长度相同。

现有技术天馈系统接入装置的工作原理框图如图2所示，包括：双工器1、双工器2、双工器3、双工器4、电桥、90°移相器、电缆1、电缆2、电缆3、电缆4、电缆5、电缆6、ANT1端口、ANT2端口、TX1/RX1端口及TX2/RX2端口。其中，双工器1包括发射滤波器1（TX1）、接收滤波器1（RX1）；双工器2包括TX2滤波器、RX2滤波器；双工器3包括TX3滤波器、RX3滤波器；双工器4包括TX4滤波器、RX4滤波器。

天馈系统接入装置具体工作原理如下：

来自BTS的发射信号1从TX1/RX1端口进入，经过双工器3的TX3滤波器和电缆3进入电桥，分路后的发射信号11经过电缆1和双工器1的TX1滤波器从ANT1端口输出，发射信号12经过90°移相器、电缆2和双工器2的TX2滤波器从ANT2端口输出；同理，发射信号2从TX2/RX2端口进入，经过双工器4的TX4滤波器和电缆4进入电桥，分路后的发射信号21经过电缆1和双工器1的TX1滤波器从ANT1端口输出，发射信号22经过90°移相器、电缆2和双工器2的TX2滤波器从ANT2端口输出。经过电桥与90°移相器共同对相位的作用，发射信号1在ANT1端口和ANT2端口获得的发射信号11和发射信号12的相位相同，发射信号2在ANT1端口和ANT2端口获得的发射信号21和发射信号22的相位相反。因此，在分别保证接入±45°交叉极化天线的发射信号11和发射信号12、发射信号21和发射信号22的幅度相同的情况下，发射信号11和发射信号12在空间叠加成垂直极化信号，发射信号21和发射信号22在空间叠加成水平极化信号。

另外，天线接收到的接收信号1可经双工器1的RX1滤波器、电缆5和双工器3的RX3滤波器，接收信号2可经双工器2的RX2滤波器、电缆6和双工器4的RX4滤波器进入BTS的相应接收机，达到分集接收的目的。

但是，图2所示天馈系统接入装置的功能实现需要4个双工器、1个普通电桥、1个90°移相器、6根电缆，连接复杂，调试难度大，相位难以控制（例如：在GSM900频段，电缆1和电缆2的长度相差0.9mm，其相位差就有1°，频率越高对两根电缆长度差的要求就越高），同时还存在插入损耗大、无源互调差、系统驻波比大、体积大、成本高等缺点。

实用新型内容

本实用新型主要解决的技术问题是提供一种天馈系统接入装置及天馈系统，能够减小天馈系统接入装置的体积，简化天馈系统接入装置的实现方案，同时降低功分信号的幅度不平衡度和相位不平衡度，并改善其它各项性能指标。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：提供一种天馈系统接入装置，包括第一滤波装置、第二滤波装置及反相电桥；其中，第一滤波装置包括第一发射滤波器、第二发射滤波器和第一接收滤波器；第二滤波装置包括第三发射滤波器、第四发射滤波器和第二接收滤波器；反相电桥分别连接于第一发射滤波器、第二发射滤波器、第三发射滤波器和第四发射滤波器。

其中，天馈系统接入装置还包括：第一天线端口、第二天线端口、第一接收/发射端口及第二接收/发射端口；其中，第一天线端口、第一接收/发射端口分别连接于第一滤波装置；第二天线端口、第二接收/发射端口分别连接于第二滤波装置。

其中，反相电桥具有第一端口、第二端口、第三端口及第四端口，用于将来自第三端口的信号功分后从第一端口和第二端口输出，将来自第四端口的信号功分后从第一端口和第二端口输出。

其中，反相电桥的第一端口、第二端口、第三端口及第四端口分别与第一发射滤波器、第三发射滤波器、第二发射滤波器和第四发射滤波器相连接，其中，经第二发射滤波器馈入反相电桥第三端口的信号，被反相电桥功分为相位差为0°的两路信号后分别从反相电桥的第一端口和第二端口输出，继而分别经由第一发射滤波器和第三发射滤波器输出；经第四发射滤波器馈入反相电桥第四端口的信号，被反相电桥功分为相位差为180°的两路信号后分别从反相电桥的第一端口和第二端口输出，继而分别经由第一发射滤波器和第三发射滤波器输出。

其中，反相电桥、第一发射滤波器和第一天线端口之间信号传输路径的拓扑结构与反相电桥、第三发射滤波器和第二天线端口之间信号传输路径的拓扑结构相同。

其中，第一发射滤波器和第三发射滤波器的物理结构相同。

其中，第一发射滤波器、第二发射滤波器、第三发射滤波器和第四发射滤波器频段相同，为第一滤波装置和第二滤波装置的发射频段。

其中，第一接收滤波器和第二接收滤波器的频段相同，为第一滤波装置和第二滤波装置的接收频段。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：提供一种天馈系统，包括：天线、天馈系统接入装置及基站收发台，天馈系统接入装置分别连接于天线和基站收发台；其中，天馈系统接入装置包括第一滤波装置、第二滤波装置及反相电桥；第一滤波装置包括第一发射滤波器、第二发射滤波器和第一接收滤波器；第二滤波装置包括第三发射滤波器、第四发射滤波器和第二接收滤波器；反相电桥分别连接于第一发射滤波器、第二发射滤波器、第三发射滤波器和第四发射滤波器。

其中，天馈系统用于将基站收发台发射的信号经过天馈系统接入装置、天线，使发射信号在空间叠加成垂直极化信号或水平极化信号；其中，发射信号为基站收发台中多个信号源发射的信号。

其中，天馈系统用于将天线接收的信号经过天馈系统接入装置、基站收发台，使接收信号实现分集接收；其中，接收信号为多路接收信号。

本实用新型的有益效果是：区别于现有技术的情况，本实用新型的天馈系统接入装置利用反相电桥取代现有技术的一般电桥和90°移相器，同时接入装置只需两个接收滤波器，且在各器件的连接过程中，取消电缆的连接方式。通过上述结构，本实用新型能够减小天馈系统接入装置的体积，简化天馈系统接入装置的实现方案，同时降低功分信号的幅度不平衡度和相位不平衡度，并改善其它各项性能指标。

附图说明

图1是现有技术天馈系统应用框图；

图2是现有技术天馈系统接入装置工作原理框图；

图3是本实用新型天馈系统接入装置一实施例的结构示意图；

图4是本实用新型天馈系统一实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细说明。

请参阅图3，本实用新型天馈系统接入装置一实施例包括：第一滤波装置、第二滤波装置及反相电桥。

其中，第一滤波装置包括第一发射滤波器（Transmit，TX1）、第二发射滤波器（Transmit，TX2）和第一接收滤波器（Receive，RX1）；第二滤波装置包括第三发射滤波器（Transmit，TX3）、第四发射滤波器（Transmit，TX4）和第二接收滤波器（Receive，RX2）；反相电桥分别连接于第一发射滤波器、第二发射滤波器、第三发射滤波器和第四发射滤波器。

在本实施例中，天馈系统接入装置还包括：第一天线端口（ANT1）、第二天线端口（ANT2）、第一接收/发射端口（TX1/RX1）及第二接收/发射端口（TX2/RX2）；其中，第一天线端口、第一接收/发射端口分别连接于第一滤波装置；第二天线端口、第二接收/发射端口分别连接于第二滤波装置。

在本实施例中，反相电桥具有第一端口B1、第二端口B2、第三端口B3及第四端口B4，用于将来自第三端口B3的信号功分后从第一端口B1和第二端口B2输出，将来自第四端口B4的信号功分后从第一端口B1和第二端口输出B2。

进一步，反相电桥的第一端口B1、第二端口B2、第三端口B3及第四端口B4分别与第一发射滤波器、第三发射滤波器、第二发射滤波器和第四发射滤波器相连接，其中，经第二发射滤波器馈入反相电桥第三端口B3的信号，被反相电桥功分为相位差为0°的两路信号后分别从反相电桥的第一端口B1和第二端口B2输出，继而分别经由第一发射滤波器和第三发射滤波器输出；经第四发射滤波器馈入反相电桥第四端口B4的信号，被反相电桥功分为相位差为180°的两路信号后分别从反相电桥的第一端口B1和第二端口B2输出，继而分别经由第一发射滤波器和第三发射滤波器输出。

其中，反相电桥的结构为，反相电桥包括同相功分器及与同相功分器共用输出端口B1、B2的宽带巴伦。

同相功分器包括两条导线，分别用于连接第三端口B3与第一端口B1、第二端口B2。同相功分器将其第三端口B3馈入的信号功分为两路相位相同的信号后分别从第一端口B1、第二端口B2输出。

宽带巴伦包括三条导线，导线1连接于第四端口B4和开路端口，导线2、3分别与导线1的前半部分、后半部分正对，以分别形成两段λ/4耦合线，其耦合度均为3dB，且导线2连接于第一端口B1和接地端口，导线3连接于第二端口B2和接地端口。宽带巴伦将从其第四端口B4输入的信号处理后分别从第一端口B1、第二端口B2输出两路相位相反的信号。

同相功分器还包括介质板及构成地的腔体。同相功分器中，导线、介质板及腔体构成微带传输线，其特性阻抗为70.7欧姆。

宽带巴伦还包括构成地的两个腔体。在宽带巴伦中，导线及腔体构成平行耦合线。

在本实施例中，第一发射滤波器、第二发射滤波器、第三发射滤波器和第四发射滤波器频段相同，为第一滤波装置和第二滤波装置的发射频段。第一接收滤波器和第二接收滤波器的频段相同，为第一滤波装置和第二滤波装置的接收频段。

在本实施例中，反相电桥用于对输入其中的信号进行功分，可使功分后输出的信号相位相同或相反，具体为输入反相电桥内的两路信号完全隔离，如图3所示，从反相电桥左下方输入的信号功分后相位相同，相位差为0°；从反相电桥右下方输入的信号功分后相位相反，相位差为180°。

下面详细阐述本实施例天馈系统接入装置的工作原理。

本实施例的天馈系统接入装置应用于天馈系统，首先TX1/RX1端口和TX2/RX2端口分别输入BTS发射的发射信号1和发射信号2，发射信号1经过TX2滤波器进入反相电桥，发射信号2经过TX4滤波器进入反相电桥。

然后，反相电桥分别将输入的发射信号1和发射信号2二等功分输出，其中，发射信号1功分成发射信号11和发射信号12，发射信号2功分成发射信号21和发射信号22。反相电桥输出的发射信号11经过TX1滤波器从ANT1端口输出，发射信号12经过TX3滤波器从ANT2端口输出。同理，反相电桥输出的发射信号21经过TX1滤波器从ANT1端口输出，发射信号22经过TX3滤波器从ANT2端口输出。利用反相电桥使输出的发射信号11和发射信号12相位相同，发射信号21和发射信号22相位相反。

ANT1端口和ANT2端口分别与±45°交叉极化天线之一相连接，因此接入±45°交叉极化天线的发射信号11和发射信号12在空间叠加成垂直极化信号。接入±45°交叉极化天线的发射信号21和发射信号22在空间叠加成水平极化信号。

本实施例的天馈系统接入装置具有如下特点：

A.连接天线与ANT1端口、ANT2端口的两根电缆的电长度相同；

B.发射信号11和发射信号12所经过路径的拓扑结构相同，发射信号21和发射信号22所经过路径的拓扑结构相同。即反相电桥、第一发射滤波器和第一天线端口之间信号传输路径的拓扑结构与反相电桥、第三发射滤波器和第二天线端口之间信号传输路径的拓扑结构相同。

C.TX1滤波器和TX3滤波器的拓扑结构，及其与反相电桥连接的结构相同。更优地，TX1滤波器和TX3滤波器的物理结构相同。

通过上述特点，信号的相位不平衡度与幅度不平衡度可同时得以保证。在本实施例中，考虑到反相电桥本身的相位波动和分配损耗波动的影响，天馈系统接入装置的相位不平衡度可做到≤4°（同相或反相），幅度不平衡度可做到≤0.2dB。

在本实施例中，反相电桥为180°3dB电桥。

本实施例的天馈系统接入装置还可应用于信号的分集接收，其工作原理如下：

首先ANT1端口和ANT2端口分别输入天线接收的接收信号1和接收信号2。然后，接收信号1经过RX1滤波器从TX1/RX1端口输出，接收信号2经过RX2滤波器从TX2/RX2端口输出。最后进入BTS，完成信号的接收分集。

与现有技术相比，接收信号1或接收信号2经过天馈系统接入装置时只需一个接收滤波器，从而可降低损耗，简化天馈系统接入装置的电路设计。

其中，在本实施例天馈系统接入装置中，通过TX1、TX2、TX3、TX4滤波器可对分路前后的发射信号进行滤波并提供足够高的收发隔离；通过RX1滤波器和RX2滤波器，可分别对接收信号1和接收信号2进行滤波并提供足够高的收发隔离，从而达到分集接收的目的。

请参阅图4，本实用新型天馈系统一实施例包括：天线41、天馈系统接入装置42和基站收发台43。

其中，天馈系统接入装置42分别连接于天线41和基站收发台43。

其中，天馈系统接入装置42的结构与图3所示天馈系统接入装置相同，在此不再赘述。

其中，天线41为±45°交叉极化天线。

在本实施例中，天馈系统功能如下：

A.天馈系统用于将基站收发台43发射的信号经过天馈系统接入装置42、天线41，使发射信号在空间叠加成垂直极化信号或水平极化信号；其中，发射信号为基站收发台43中多个信号源发射的信号。

B.天馈系统用于将天线41接收的信号经过天馈系统接入装置42、基站收发台43，使接收信号实现分集接收；其中，接收信号为多路接收信号。

与现有技术相比，本实用新型天馈系统接入装置采用同轴腔体滤波装置和内置反相电桥的方式，将现有技术中普通电桥、90°移相器和滤波器的功能合而为一，省去现有技术中的电桥、90°移相器和电缆。同时，本实用新型天馈系统接入装置只包含两个接收滤波器。通过上述结构，本实用新型的天馈系统接入装置除分配损耗外，每个发射通路的插入损耗只有相应两个TX滤波器的插入损耗，每个接收通路的插入损耗只有一个RX滤波器的插入损耗。同时，利用本实用新型同轴腔体滤波装置便于调试的优点，其幅度不平衡度和相位不平衡度均易调易控。另外，由于本实用新型接入装置避免了复杂的连接，可大幅减小装置体积、降低成本，适于大批量生产。同时，还可改善多项重要指标，如改善后系统驻波比小、插入损耗小、无源互调低、端口隔离度高、功率容量大等。

综上所述，本实用新型的天馈系统接入装置利用反相电桥取代现有技术的一般电桥和90°移相器，同时接入装置只需两个接收滤波器，且在各器件的连接过程中，取消电缆的连接方式。通过上述结构，本实用新型能够减小天馈系统接入装置的体积，简化天馈系统接入装置的实现方案，同时降低功分信号的幅度不平衡度和相位不平衡度，并改善其它各项性能指标。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (11)

1.一种天馈系统接入装置，其特征在于，包括第一滤波装置、第二滤波装置及反相电桥；

其中，所述第一滤波装置包括第一发射滤波器、第二发射滤波器和第一接收滤波器；所述第二滤波装置包括第三发射滤波器、第四发射滤波器和第二接收滤波器；所述反相电桥分别连接于所述第一发射滤波器、第二发射滤波器、第三发射滤波器和第四发射滤波器。

2.根据权利要求1所述的天馈系统接入装置，其特征在于，所述天馈系统接入装置还包括：第一天线端口、第二天线端口、第一接收/发射端口及第二接收/发射端口；

其中，所述第一天线端口、第一接收/发射端口分别连接于第一滤波装置；所述第二天线端口、第二接收/发射端口分别连接于第二滤波装置。

3.根据权利要求2所述的天馈系统接入装置，其特征在于，所述反相电桥具有第一端口、第二端口、第三端口及第四端口，用于将来自第三端口的信号功分后从所述第一端口和第二端口输出，将来自第四端口的信号功分后从所述第一端口和第二端口输出。

4.根据权利要求3所述的天馈系统接入装置，其特征在于，所述反相电桥的第一端口、第二端口、第三端口及第四端口分别与所述第一发射滤波器、第三发射滤波器、第二发射滤波器和第四发射滤波器相连接，其中，经所述第二发射滤波器馈入反相电桥第三端口的信号，被所述反相电桥功分为相位差为0°的两路信号后分别从反相电桥的第一端口和第二端口输出，继而分别经由第一发射滤波器和第三发射滤波器输出；经所述第四发射滤波器馈入反相电桥第四端口的信号，被所述反相电桥功分为相位差为180°的两路信号后分别从反相电桥的第一端口和第二端口输出，继而分别经由第一发射滤波器和第三发射滤波器输出。

5.根据权利要求4所述的天馈系统接入装置，其特征在于，所述反相电桥、第一发射滤波器和第一天线端口之间信号传输路径的拓扑结构与所述反相电桥、第三发射滤波器和第二天线端口之间信号传输路径的拓扑结构相同。

6.根据权利要求5所述的天馈系统接入装置，其特征在于，所述第一发射滤波器和第三发射滤波器的物理结构相同。

7.根据权利要求6所述的天馈系统接入装置，其特征在于，所述第一发射滤波器、第二发射滤波器、第三发射滤波器和第四发射滤波器频段相同，为所述第一滤波装置和第二滤波装置的发射频段。

8.根据权利要求7所述的天馈系统接入装置，其特征在于，所述第一接收滤波器和第二接收滤波器的频段相同，为所述第一滤波装置和第二滤波装置的接收频段。

9.一种天馈系统，其特征在于，包括：天线、天馈系统接入装置及基站收发台，所述天馈系统接入装置分别连接于天线和基站收发台；

其中，所述天馈系统接入装置包括第一滤波装置、第二滤波装置及反相电桥；所述第一滤波装置包括第一发射滤波器、第二发射滤波器和第一接收滤波器；所述第二滤波装置包括第三发射滤波器、第四发射滤波器和第二接收滤波器；所述反相电桥分别连接于所述第一发射滤波器、第二发射滤波器、第三发射滤波器和第四发射滤波器。

10.根据权利要求9所述的天馈系统，其特征在于，所述天馈系统用于将所述基站收发台发射的信号经过所述天馈系统接入装置、天线，使所述发射信号在空间叠加成垂直极化信号或水平极化信号；

其中，所述发射信号为基站收发台中多个信号源发射的信号。

11.根据权利要求10所述的天馈系统，其特征在于，所述天馈系统用于将所述天线接收的信号经过所述天馈系统接入装置、基站收发台，使所述接收信号实现分集接收；

其中，所述接收信号为多路接收信号。

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