天線合路器

天線合路器是指允許兩台發射機共享一部天線而無相互不良影響的電路或器件。天線合路器是一種多無線電台共享同一負載天線的積體電路,本文主要對天線合路器的四種實現方案進行了介紹,對四種實現方案進行了原理和技術難點的分析,並總結出更適合在目前技術水平條件下實現大功率狀態的天線合路器方案。

中文名稱	天線合路器
英文名稱	antenna combiner;ACOM
定　　義	允許兩台發射機共享一部天線而無相互不良影響的電路或器件。
套用學科	通信科技（一級學科），通信原理與基本技術（二級學科）

基本介紹

• 中文名：天線合路器
• 外文名：antenna combiner;ACOM
• 套用學科：通信科技、通信原理與基本技術

在移動通信系統中，多信道工作的基地台集中了大量的收、發設備，若每台收、發信機都各使用一副天線，無論是同桿架設還是分桿設定，在經濟、技術或場地利用等方面都很不實用，因此，在移動通信中廣泛使用天線共用。幾部發信機共用一副發射天線，這種共用裝置稱為發信天線合路器。幾部收信機共用一副收信天線，稱之為收信機天線合路器。發信天線合路器與收信天線合路器的要求不同，因此兩種裝置各有特點，但現在的移動通信設備的收發信機基本上是一體的，如在收、發合路器加收發轉換開關就可以把兩個裝置做成一體，更有利於架設。

技術要求

由於發射天線合路器很多都是在大功率狀態下工作的，其研製難度較大。

合路器既要能有效地將每部發信機的輸出功率饋送到天線上，又要避免各發信機之間的相互影響，因此，對發信天線共用裝置的要求就是要有良好的匹配與足夠高的隔離。匹配能使功率有效地從發射機輸出端傳到天線上，隔離可使發信機在同時工作的過程中互不影響，避免發信端產生互調干擾。
發信天線合路器有很多種實現方式，下文介紹的有四種方案：使用3dB 定向耦合器構成天線合路器、使用寬頻多載波線性功放構成天線合路器、使用捷變頻濾波器構成天線合路器以及使用可切換不可調濾波器構成天線合路器。

技術方案介紹

可定向耦合器的方案

該方案中，系統組成非常簡單，即由定向耦合器和匯接網路組成。（見圖2）

來自功放的兩路信號首先經過定向耦合器。該定向耦合器是雙入雙出的模組。其中，最重要的也是必要的要求是，它能雙向耦合，且耦合度均為3dB。也就是說，當兩信道同時工作時，信道1 有一半通過的功率進入信道2，同時，原信道2 也有一半的通過功率進入信道1。這樣，實際上，兩信號經過定向耦合器後，在兩信道的含量是一致的這樣做的好處在於，兩信號在匯接前變成了同頻同相信號了。那么，在匯接網路的功率合成時就沒有什麼損耗，（理論上，如果不是同頻同相信號的兩路信號合成一路信號或者一路信號分成兩路信號均會有3dB 的固定損耗。此方案正好可以讓兩路信號合成前變成同頻同相信號。）直接合成，進入發射天線。從理論上說，這種方案是最簡單的。但是其中的技術難點是：目前市場上還沒有可以做到耦合度為3dB 的雙向的定向耦合器。實際上，現在市場上所說的定向耦合器均為耦合一小部分功率出來，根據耦合的比例進行測試原功率的大小。大功率的定向耦合器的實現也是目前定向耦合器的一個技術瓶頸。

運用多載波線性的方案

此種方案是從根本上改變了天線合路器的定義和性質，但是從根本上說，在後面出來到天線的信號是一樣的（不必使用匯接網路）。

寬頻多載波線性功放技術無疑是把天線合路器要實現的功能加到功放中實現了，換句話說，寬頻多載波線性功放完全可以實現天線合路器的功能。（見圖3）信道1 和信道2 的信號經寬頻功放里放大合成，但是不論功放的線性多么好（不可能做到絕對的線性），兩個信道之間都避免不了互調干擾。（在雙向無線電通信擁擠的區域裡，當兩個或更多個信號加到非線性器件中時，產生了互調干擾分量，發射機和接收機都能產生這些干擾分量，因而互調干擾就成了一個值得注意的問題。）

當系統有兩個或更多個發射機互相靠得很近時，每個發射機與其他發射機之間通常通過天線系統耦合，從每個發射機來的輻射信號進入其他發射機的末級放大器和傳輸系統，於是就形成了互調。而這些產物落到末級放大器的通帶內並被輻射出去，這種輻射可能落在除了已指配的發射機頻率之外的那些信道上。所以寬頻多載波線性功放的重要功能是如何清除兩個信道合成時產生的互調干擾。（當然也可能存在其它的干擾，但是在這裡，互調干擾是主要的干擾。）寬頻多載波線性功放要解決的關鍵技術就在這裡。

在功放的後端加了一級功率檢測，其主要的功能是檢測到非指定的頻率分量。比如兩個信道之間的頻率差是15MHz（30MHz—45MHz），把這個頻差從信道1 的載頻中減去，便產生了互調頻率分量15MHz，當兩個信道同時工作時，這個頻率和有用信號頻率30MHz 一起發射出去。同樣的，這個差頻加到信道2 的頻率上便產生一個輸出頻率60MHz。當信道同時工作時，這個分量和45MHz 一起發射出去。這樣在接收機上就會形成干擾。

功率檢測器可以通過DSP 檢測到15MHz 和60MHz 是非指定的頻率分量，同時形成多載波前饋，在功放形成對應的大小相等的，並且反相的頻率分量。即-180 度的15MHz和-180度60MHz 頻率分量，那樣在功放中就可以和產生的干擾分量相互抵消，達到消除干擾的目的。

目前DSP 的功率檢測完全可以實現，難點在於如何產生與干擾分量大小完全相等，並且正好相位相差180 度的頻率分量。更加困難的是，在高速跳頻通信系統使用時，功率檢測是否能實時跟蹤檢測到的干擾頻率，即使能檢測到，又是否能及時產生反相的頻率分量對干擾頻率加以抵消。所以，綜上所述，雖然此方案優越性很強，但是，對於目前的技術水平和技術條件來說，要完成寬頻多載波線性功放的研製還有一定的技術差距。

結束語

如果國內元器件廠商對大功率捷變頻濾波器器製成功，可考慮使用基於捷變頻濾波器的實現方案，可以從減少信號插損，縮短回響時間，提高通信的保密性等方面的到較大的改善。