CN212571308U

CN212571308U - 一种定向耦合器、合路器及通信设备

Info

Publication number: CN212571308U
Application number: CN202021399091.8U
Authority: CN
Inventors: 黄剑; 陈毅; 成好
Original assignee: Anhui Tatfook Technology Co Ltd
Current assignee: Anhui Tatfook Technology Co Ltd
Priority date: 2020-07-15
Filing date: 2020-07-15
Publication date: 2021-02-19
Anticipated expiration: 2030-07-15

Abstract

本申请公开了一种定向耦合器、合路器及通信设备，该定向耦合器至少包括：电阻可变元件，该电阻可变元件与定向耦合器的隔离端连接，该电阻可变元件的阻值随着流经该元件的电流变化而变化。控制模块，控制模块的输出端与电阻可变元件连接并输出控制电流，控制模块通过控制电流调整电阻可变元件的阻值。通过此种方式，本申请提供的定向耦合器能够通过控制模块输出的控制电流来调节定向耦合器隔离端所连接的可变电阻元件的阻值，进而提高对于定向耦合器方向性调节的可靠性。

Description

一种定向耦合器、合路器及通信设备

技术领域

本申请涉及通信技术领域，特别是涉及一种定向耦合器、合路器及通信设备。

背景技术

在通讯系统中，基站RRU(Remote Radio Unit，射频拉远单元)组件需要放置定向耦合器功能模块，用以监控下行链路工作状态及对天线进行校准工作。随着移动5G移动网络的正式商用，我国移动通信频段日益丰富，无线环境也日趋复杂，天线校准功能在移动基站中使用越来越频繁，因此定向耦合器发挥着越来越重要的功能。

在定向耦合器的工作过程中，需要对其方向性进行调节以使得方向性达到最佳。现有技术中，定向耦合器隔离端口使用一个机械可调电位器来调试方向性，机械可调电位器一般通过滑动结构来调节其电阻，进而调整隔离端口的阻值，进而调整定向耦合器的方向性。

但是，如上述的机械调节会存在如下问题：一方面，一定条件的振动可能导致滑动调节的接触点出现位移、松动，从而使定向耦合器的指标失效；另一方面；随着时间的推移，滑动结构与电阻体接触点会出现氧化的现象，也会导致电阻值偏大，从而使定向耦合器的指标失效。再一方面，通过滑动结构来调节电阻值的调节方式精度较低，往往需要反复调节才能达到指标需求。由于上述三方面的因素存在会导致对于定向耦合器方向性调节可靠性低的问题。

实用新型内容

本申请提供一种定向耦合器、合路器及通信设备，以解决上述技术问题。

为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种定向耦合器，该定向耦合器至少包括：电阻可变元件，该电阻可变元件与定向耦合器的隔离端连接，电阻可变元件的阻值随着流经该元件的电流变化而变化；

控制模块，控制模块的输出端与电阻可变元件连接并输出控制电流，控制模块通过控制电流调整电阻可变元件的阻值。

进一步，电阻可变元件为二极管，二极管的正极与定向耦合器的隔离端以及控制模块的输出端连接，二极管的负极接地；控制模块通过控制电流调整二极管的导通阻值。

进一步，控制模块包括微控制模块、滤波模块、缓冲模块以及电阻器；微控制模块、滤波模块以及缓冲模块依次串联，缓冲模块通过电阻器与电阻可变元件连接。微控制模块用于产生波形控制信号，滤波模块用于对波形控制信号进行滤波以得到第一电压，缓冲模块用于对第一电压进行缓冲。

进一步，微控制模块为单片机，用于执行波形发生程序并产生PWM 方波信号。

进一步，波形控制信号为PWM方波信号，单片机调整PWM方波信号的频率和占空比，进而调整第一电压。

进一步，滤波模块为低通滤波器，用于对PWM方波信号进行过滤，以得到第一电压。

进一步，缓冲模块为电压跟随器，电压跟随器用于对第一电压进行缓冲，以输出缓冲后的第一电压。

进一步，定向耦合器进一步包括第一电阻、第二电阻和第三电阻，定向耦合器的输入端通过第一电阻接地，定向耦合器的直通输出端通过第二电阻接地，定向耦合器的耦合端通过第三电阻接地。

为解决上述技术问题，本申请还提供一种合路器，该合路器包括如上任一项的定向耦合器。

为解决上述技术问题，本申请还提供一种通信设备，该通信设备包括如上任一项的定向耦合器。

本申请至少具备如下有益效果：本申请提供的定向耦合器能够通过控制模块输出的控制电流来调节定向耦合器隔离端所连接的可变电阻元件的阻值，进而提高对于定向耦合器方向性调节的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是机械可调电位器的结构示意图；

图2是本申请提供的定向耦合器的第一实施例的结构示意图；

图3是本申请提供的定向耦合器的第二实施例的结构示意图；

图4是本申请提供的定向耦合器的二极管的电流-导通电阻关系示意图；

图5是本申请提供的合路器的一实施例的示意图；

图6是本申请提供的通信设备的一实施例的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本申请作进一步的详细描述。特别指出的是，以下实施例仅用于说明本申请，但不对本申请的范围进行限定。同样的，以下实施例仅为本申请的部分实施例而非全部实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例，例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

请参阅图1，图1是机械可调电位器的结构示意图。

其中，该机械可调电位器连接于定向耦合器的隔离端口，该机械可调电位器包括：滑动片101、碳膜电阻片102、动片引脚103、定片引脚 104。

该机械可调电位器通过调整滑动片101在碳膜电阻片102上的位置来改变动片引脚103到两个定片引脚104的电阻，以改变与定向耦合器隔离端口所连接的电阻阻值的大小，进而改变定向耦合器的方向性。

因机械可调电位器的滑动片101与碳膜电阻片102是靠滑动片的弹力接触在一起的，一方面，一定条件的振动可能导致接触点出现位移、松动，使动片引脚103与定片引脚104之间的电阻值漂移，从而使定向耦合器的指标失效；另一方面；随着时间的推移，滑动片与电阻体接触点会出现氧化的现象，也会导致电阻值偏大，从而使定向耦合器的指标失效。再一方面，通过滑动片来调节电阻值的调节方式精度较低，往往需要反复调节才能达到指标需求。

请参阅图2，是本申请提供的定向耦合器10的第一实施例的结构示意图。

本实施例提供的定向耦合器10包括：输入端21、直通输出端22、隔离端23以及耦合端24。其中，定向耦合器20具有方向性，定向耦合器20的方向性是指耦合端24的输出功率与隔离端23的输出功率之比。定向耦合器20的隔离端23连接的电阻的阻值改变，即会改变耦合端24 的输出功率与隔离端23的输出功率的比值，即改变定向耦合器20的方向性。

其中，定向耦合器10还包括：电阻可变元件12，电阻可变元件12 与定向耦合器10的隔离端23连接，电阻可变元件12的阻值随着流经该电阻可变元件12的电流变化而变化。

电阻可变元件12是一种能够通过改变其流经电流来改变其电阻的元件，其中，该流经电流值可以在某一具体的范围内，也可以是任意值的电流。其中，电阻可变元件12可以直接与定向耦合器10的隔离端23 连接，也可以通过其他元件进而与定向耦合器10的隔离端23连接。例如，电阻可变元件12通过另外一电阻与定向耦合器10的隔离端23连接。

其中，定向耦合器还包括控制模块11，控制模块11的输出端与电阻可变元件12连接并输出控制电流，控制模块11通过该控制电流调整电阻可变元件12的阻值。

控制模块11可以输出变化的控制电流进而改变可变电阻器件12的阻值，进而实现对定向耦合器10隔离端所连接的电阻的阻值大小进行调节，进而实现对定向耦合器10的方向性的调节。

具体的，控制模块11包括微控制模块、滤波模块、缓冲模块以及电阻器r。其中，电阻器r用于调节控制模块11的电阻值。

其中，微控制模块、滤波模块以及缓冲模块依次串联，缓冲模块通过电阻器与可变电阻元件12连接。微控制模块用于产生波形控制信号，滤波模块用于对波形控制信号进行滤波以得到第一电压，缓冲模块用于对第一电压进行缓冲。其中，微控制模块可以产生不同的波形控制信号，滤波模块通过不同的波形控制信号得到不同的第一电压，进而使得控制模块11输出不同输出电流。

本实施例至少具备的有益效果是:本申请提供的定向耦合器10能够通过控制模块11输出的控制电流来调节定向耦合器10隔离端23所连接的可变电阻元件12的阻值，进而提高对于定向耦合器10方向性调节的可靠性。

请参阅图3，是本申请提供的定向耦合器10的第二实施例的结构示意图。

在上述第一实施例的基础上，本实施例的定向耦合器10的可变电阻元件12是二极管12。其中，二极管12的正极与定向耦合器10的隔离端23以及控制模块11的输出端连接，二极管12的负极接地。控制模块11通过控制电流调整二极管12的导通阻值以调整定向耦合器10 的方向性。

其中，二极管12具有单向导电性能，在二极管12正极和负极施加正向电压时，二极管12导通。在给二极管12正极和负极施加反向电压时，二极管12截止。控制模块11输出控制电流时，二极管12导通。

其中，在二极管12导通时，二极管12的正极与负极之间具有一导通电阻，导通电阻的阻值在几欧到几十欧之间。

请参阅图4，图4为本申请提供的定向耦合器10的二极管12的电流-导通电阻关系示意图。

如图4，流经二极管12的电流I_f使用横坐标表示，二极管12的导通电阻r_f使用纵坐标表示，曲线31为流经二极管12的电流I_f与二极管 12的导通电阻r_f之间的关系曲线。从曲线31可以知道的是，二极管12 的导通电阻r_f随着流经二极管12的电流I_f的变化而变化。即，改变流经二极管12的电流I_f会改变二极管12的导通电阻r_f。

所以，当控制模块11改变输出电流时，会改变流经二极管12的电流，即会相应的改变二极管12的导通电阻，进而改变定向耦合器10的方向性。

其中，控制模块11包括单片机、低通滤波器、电压跟随器以及电阻器r。其中，单片机、低通滤波器以及电压跟随器依次串联，电压跟随器通过电阻器r与二极管12的正极连接。

其中，单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统。通过将单片机作为微控制模块，能够满足上述微控制器所需要的控制功能，且单片机轻便小巧，能够适应当前电子产品小型化的需求。

其中，单片机用于产生波形控制信号，该波形控制信号是PWM方波，也就是占空比以及频率可变的脉冲波形。具体的，单片机通过调整 PWM方波信号的频率和占空比，进而调整第一电压。

具体的，单片机接收到程序，根据程序调整PWM方波信号的频率和占空比。其中，该程序为波形发生程序，该波形发生程序可以是预先存储在微控制器中，也可以通过从外部接收。其中，不同的波形发生程序对应于不同频率和占空比的PWM方波。

其中，单片机通过执行不同的波形控制程序得到不同频率以及占空比的PWM方波，进而控制第一电压的大小，进而控制二极管12的导通电阻。一方面，避免了现有技术中机械可调电位器滑动片松动以及氧化失效的问题；另一方面，通过单片机准确的控制PWM方波的频率以及占空比，可以获取准确的第一电压，避免了现有技术中机械可调电位器调节不准确的问题；因此，提高了对于定向耦合器10方向性调节的可靠性。

其中，低通滤波器用于对PWM方波进行过滤，以得到第一电压。低通滤波器的输入端从微控制器接收PWM方波，并进行滤波处理得到第一电压。

其中，电压跟随器用于接收第一电压，并对第一电压进行缓冲，以输出缓冲后的第一电压。更具体的，电压跟随器的输入端从低通滤波器接收第一电压，经过电压跟随器的缓冲作用后从其输出端输出该第一电压。

电压跟随器前级电路的阻抗比较高，若直接输出第一电压，那么会有相当部分的第一电压损耗在前级电路中。而电压跟随器的输入阻抗高，在几千欧到几十千欧之间，而输出阻抗低，用它连接前级电路以及第一电阻R1，能够起到缓冲作用，减少电路间直接相连对第一电压的损耗。

进一步，定向耦合器10进一步包括第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3，定向耦合器10的输入端21通过第一电阻R1接地，定向耦合器10的直通输出端22通过第二电阻R2接地，定向耦合器10的耦合端24通过第三电阻R3接地。

具体的，第一电阻R1的阻值、第二电阻R2的阻值以及第三电阻 R3的阻值均为50欧姆。

在一些其他的实施例中，可以由单片机以及数模转换器输出PWM 方波。具体的，单片机产生数字信号，数模转换器将数字信号转换为电压模拟信号即PWM方波。此种方式下，单片机可以通过控制数字信号来控制PWM方波的频率与占空比。

本实施例的有益效果至少有：本申请的提高定向耦合器10，能够通过单片机输出不同的PWM方波，低通滤波器通过对不同的PWM方波进行滤波得到不同第一电压，经过电压跟随器的缓冲后输出不同的第一电压，进而得到控制模块11输出不同的控制电流来调节定向耦合器10 隔离端23所连接的二极管12的阻值，进而提高对于定向耦合器10方向性调节的可靠性。

本申请还提供一种合路器40，如图5所示，图5是本申请提供的合路器40的一实施例的示意图。

合路器40用于信号发射装置的信号发射端，能够将两路或者多路从不同信号发射装置发出的射频信号合为一路送到天线发射的射频器件。其中，上述实施例所揭示的定向耦合器10设置于合路器40中，用于对射频信号校准。

本申请还提供一种通信设备50，如图6所示，图6是本申请的通信设备50一实施例的示意图。

如图6所示，本实施例的通信设备50包括天线52和射频单元51，该天线52与射频单元51连接，该射频单元51可以是RRU(Remote Radio Unit，遥控射频单元)。该射频单元51包括上述实施例所揭示的定向耦合器10，用于对射频信号校准。

以上仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请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，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims

1.一种定向耦合器，其特征在于，所述定向耦合器至少包括：

电阻可变元件，所述电阻可变元件与所述定向耦合器的隔离端连接，所述电阻可变元件的阻值随着流经该元件的电流变化而变化；

控制模块，所述控制模块的输出端与电阻可变元件连接并输出控制电流，所述控制模块通过所述控制电流调整所述电阻可变元件的阻值。

2.根据权利要求1所述的定向耦合器，其特征在于，

所述电阻可变元件为二极管，所述二极管的正极与所述定向耦合器的隔离端以及所述控制模块的输出端连接，所述二极管的负极接地；所述控制模块通过所述控制电流调整所述二极管的导通阻值。

3.根据权利要求1所述的定向耦合器，其特征在于，

所述控制模块包括微控制模块、滤波模块、缓冲模块以及电阻器；

所述微控制模块、所述滤波模块以及所述缓冲模块依次串联，所述缓冲模块通过所述电阻器与所述电阻可变元件连接；

所述微控制模块用于产生波形控制信号，所述滤波模块用于对所述波形控制信号进行滤波以得到第一电压，所述缓冲模块用于对所述第一电压进行缓冲。

4.根据权利要求3所述的定向耦合器，其特征在于，

所述微控制模块为单片机，用于执行波形发生程序并产生PWM方波信号。

5.根据权利要求4所述的定向耦合器，其特征在于，

所述波形控制信号为PWM方波信号，所述单片机调整所述PWM方波信号的频率和占空比，进而调整所述第一电压。

6.根据权利要求5所述的定向耦合器，其特征在于，

所述滤波模块为低通滤波器，用于对所述PWM方波信号进行过滤，以得到第一电压。

7.根据权利要求6所述的定向耦合器，其特征在于，

所述缓冲模块为电压跟随器，所述电压跟随器用于对所述第一电压进行缓冲，以输出缓冲后的第一电压。

8.根据权利要求1所述的定向耦合器，其特征在于，

所述定向耦合器进一步包括第一电阻、第二电阻和第三电阻，所述定向耦合器的输入端通过所述第一电阻接地，所述定向耦合器的直通输出端通过所述第二电阻接地，所述定向耦合器的耦合端通过所述第三电阻接地。

9.一种合路器，其特征在于，所述合路器包括如上述权利要求1-8任一项所述的定向耦合器。

10.一种通信设备，其特征在于，所述通信设备包括如上述权利要求1-8任一项所述的定向耦合器。