超寬頻雙頻合路器

《超寬頻雙頻合路器》是京信通信系統（中國）有限公司、京信通信系統（廣州）有限公司於2007年3月12日申請的發明專利，該專利的申請號為2007100271107，公布號為CN101267219，授權公布日為2008年9月17日，發明人是邸英傑、何濤、賀斌、舒萌萌、黃景民。

《超寬頻雙頻合路器》包括合路連線埠、第一連線埠和第二連線埠，以及兩個同軸諧振子帶通濾波器和兩路直流通路，第一直流通路接入第一連線埠和合路連線埠之間；第二直流通路接入第二連線埠和合路連線埠之間，第一同軸諧振子帶通濾波器一端通過第一隔直電容與第一連線埠電性連線；第二同軸諧振子帶通濾波器一端通過第二隔直電容與第二連線埠電性連線；第一和第二同軸諧振子帶通濾波器的另一端共同通過第三隔直電容與合路連線埠電性連線，所述各隔直電容均為分布參數式電容。該發明通過套用分布參數式隔直電容，使合路器的體積大大縮小；由於對整體結構進行了重新布局，還帶來了差損小、功率容量大、通道間隔離度高等優點。

2016年12月7日，《超寬頻雙頻合路器》獲得第十八屆中國專利金獎。

（概述圖為《超寬頻雙頻合路器》摘要附圖）

基本介紹

• 中文名：超寬頻雙頻合路器
• 公布號：CN101267219
• 發明人：邸英傑、何濤、賀斌、舒萌萌、黃景民
• 授權日：2008年9月17日
• Int.Cl.：H04B1/52(2006.01)；H04B1/58(2006.01)；H04Q7/30(2006.01)；H01P1/213(2006.01)
• 申請號：2007100271107
• 代理機構：廣州三環專利代理有限公司
• 申請日：2007年3月12日
• 代理人：劉延喜
• 申請人：京信通信系統(中國)有限公司、京信通信系統（廣州）有限公司
• 類別：發明專利
• 地址：廣東省廣州市科學城神舟路10號

專利背景

隨著移動通信的迅速發展，多系統共站址、共天饋資源的套用方式得到越來越多的運營商青睞。通過這些方式可以達致共享資源，降低系統設備成本的效果。在2G/3G共天饋系統中，雙頻合路器是必不可少的微波器件，其主要作用是對不同系統的信號進行分合路，以達到節省饋電電纜，簡化系統和降低成本的目的。另外，基站塔上設備的供電是通過射頻電纜實現的，所以，與饋電電纜串接的合路器還要具有通直流電的功能。

參照圖1所示的原理圖，合路器是三連線埠微波器件，包括兩條直流饋電通路和兩條射頻信號通路，其中：直流饋電通路由集總參數低通濾波器、開關和防雷器件組成，低通濾波器用於抑制高頻射頻信號，以讓一定頻率（如3兆赫）的控制信號順利通過，開關用於選擇是否需要直流電通過；射頻信號通路由隔直流電容和帶通濾波器組成，兩條射頻信號通路中的帶通濾波器的通帶範圍適應所合路的兩路信號的頻率範圍設定。工作時，從公共連線埠Port1輸入的信號根據頻率範圍分路到連線埠Port2或連線埠Port3，相反，也可將從連線埠Port2和Port3輸入的信號經連線埠Port1合路輸出。

2G/3G共天饋系統的射頻信號頻率範圍是806兆赫-960兆赫和1710兆赫-2170兆赫，要實現如此超寬度的工作頻帶，並且具有通直流電功能，2007年3月前的大部分合路器產品採用介質基片用微帶電路的形式實現。這種結構形式的產品的缺點是體積大，功率容量小。而且，無源互調指標大大取決於介質基片材料的特性，在批量生產中難以控制。

發明內容

專利目的

《超寬頻雙頻合路器》的目的在於提供一種超寬頻雙頻合路器，使其小型化，並且達到差損小、功率容量大且直流饋電通路和射頻信號通路之間隔離度高等功效。

技術方案

《超寬頻雙頻合路器》包括合路連線埠、對應接收第一頻段的第一連線埠和對應接收第二頻段的第二連線埠，以及兩個同軸諧振子帶通濾波器和兩路直流通路，其中，第一直流通路接入第一連線埠和合路連線埠之間；第二直流通路接入第二連線埠和合路連線埠之間，第一同軸諧振子帶通濾波器一端通過第一隔直電容與第一連線埠電性連線；第二同軸諧振子帶通濾波器一端通過第二隔直電容與第二連線埠電性連線；第一和第二同軸諧振子帶通濾波器的另一端共同通過第三隔直電容與合路連線埠電性連線，所述各隔直電容均為分布參數式電容。

所述第一和第二同軸諧振子帶通濾波器均包括同軸腔體和順次排列在同軸腔體內的若干諧振柱。兩個同軸諧振子帶通濾波器中，相鄰兩個諧振柱之間設有用於加強耦合效果的脊柱。

所述各隔直電容均包括內導體、絕緣體和套筒，絕緣體套設在內導體外圍，套筒則套設在絕緣體外圍，所述套筒用於與第一和/或第二同軸諧振子帶通濾波器電性連線；所述內導體用於與第一和/或第二直流通路電性連線，並進而連線至其所鄰接的連線埠。

較佳地，所述第一同軸諧振子帶通濾波器的諧振柱個數為5個；所述第二同軸諧振子帶通濾波器的諧振柱個數為6個。

第一直流通路包括有與第一隔直電容的內導體電性連線的第一低通濾波器；第二直流通路包括有與第二隔直電容的內導體電性連線的第二低通濾波器；第一和第二直流通路還共同包括第三低通濾波器，該第三低通濾波器與第三隔直電容的內導體電性連線。

根據《超寬頻雙頻合路器》的實施例所揭示的內容，所述第一和第二同軸諧振子帶通濾波器設定於箱體中，該箱體包括本體、蓋板和蓋體，所述本體設有由金屬板分隔的所述兩個同軸諧振子帶通濾波器，本體側邊設定有所述合路連線埠、第一和第二連線埠，所述各隔直電容置於兩個同軸諧振子帶通濾波器的同軸腔體內；所述蓋板固定在本體上面；所述第一和第二直流通路設定在該蓋板上，其中，第一和第二直流通路的各低通濾波器分別通過支撐件固定在同軸腔體上表面的邊緣；所述蓋體與本體鎖固。

所述蓋板對應兩個同軸諧振子帶通濾波器設定有穿越蓋板深入其兩個同軸腔體的若干調諧螺桿，用於調節同軸諧振子的諧振頻率和耦合量。

較佳地，支撐件上表面與蓋板底面之間留有不小於0.2毫米的間隙，以保證射頻信號的良好電性能。蓋板還開設有通孔，該通孔覆蓋有戈爾透氣膜。

有益效果

《超寬頻雙頻合路器》用同軸諧振子帶通濾波器實現的2G/3G超寬頻雙頻合路器，利用獨特的方式，實現直流通路和射頻信號通路間的相互隔離。分布參數式隔直電容的套用，使套用該發明的產品能大大縮小體積，而且，該發明對整體結構進行了布局，通過結構的改進還帶來了差損小、功率容量大、通道間隔離度高等優點。

《超寬頻雙頻合路器》克服了2007年3月前技術的不足，帶來了如下積極效果：

體積小：《超寬頻雙頻合路器》的合路器大小可縮小至174毫米*105毫米*61毫米。套筒式耦合結構充分利用了合路連線埠Port1中內導體穿過本體內壁的空間，既實現了射頻信號的耦合，又不占用額外空間。在直流饋電通路和射頻信號通路添加集總參數低通濾波器，既保證了直流饋電通路和射頻信號通路間的隔離，又使蓋板的PCB電路板的尺寸大大減小。

隔離度高：由於每個射頻通路是封閉的波導腔體結構，這樣大大提高了通道間的隔離度。第一連線埠Port2對1710-2170兆赫頻段的射頻信號的隔離度大於85分貝，第二連線埠Port3對806-960兆赫頻段的射頻信號的隔離度大於65分貝，

功率容量大：同軸腔體內的諧振柱與同軸腔體壁間留有足夠的間隙，提高了器件射頻信號功率承受能力，每連線埠承受的平均功率高達250瓦。

附圖說明

圖1是《超寬頻雙頻合路器》的原理框圖；

圖2是該發明產品的組合結構立體圖；

圖3是圖2中A部分的放大圖；

圖4是圖2中第一同軸諧振子帶通濾波器的縱中剖視示意圖；

圖5是圖2中第二同軸諧振子帶通濾波器的縱中剖視示意圖；

圖6是圖2中蓋板的直流電通路電路板示意圖。

技術領域

《超寬頻雙頻合路器》涉及一種用於第二代和第三代通信系統之間進行合路的處理設備，尤其涉及超寬頻雙頻合路器。

權利要求

1.一種超寬頻雙頻合路器，包括合路連線埠、對應接收第一頻段的第一連線埠和對應接收第二頻段的第二連線埠，以及兩個同軸諧振子帶通濾波器和兩路直流通路，其特徵在於：第一直流通路接入第一連線埠和合路連線埠之間；第二直流通路接入第二連線埠和合路連線埠之間，第一同軸諧振子帶通濾波器一端通過第一隔直電容與第一連線埠電性連線；第二同軸諧振子帶通濾波器一端通過第二隔直電容與第二連線埠電性連線；第一和第二同軸諧振子帶通濾波器的另一端共同通過第三隔直電容與合路連線埠電性連線，所述各隔直電容均為分布參數式電容；所述各隔直電容均包括內導體、絕緣體和套筒，絕緣體套設在內導體外圍，套筒則套設在絕緣體外圍，所述套筒用於與第一和/或第二同軸諧振子帶通濾波器電性連線；所述內導體用於與第一和/或第二直流通路電性連線，並進而連線至其所鄰接的連線埠。

2.根據權利要求1所述的超寬頻雙頻合路器，其特徵在於：所述第一和第二同軸諧振子帶通濾波器均包括同軸腔體和順次排列在同軸腔體內的若干諧振柱。

3.根據權利要求2所述的超寬頻雙頻合路器，其特徵在於：兩個同軸諧振子帶通濾波器中，相鄰兩個諧振柱之間設有用於加強耦合效果的脊柱。

4.根據權利要求1所述的超寬頻雙頻合路器，其特徵在於：所述第一同軸諧振子帶通濾波器的諧振柱個數為5個；所述第二同軸諧振子帶通濾波器的諧振柱個數為6個。

5.根據權利要求1至4中任意一項所述的超寬頻雙頻合路器，其特徵在於：第一直流通路包括有與第一隔直電容的內導體電性連線的第一低通濾波器；第二直流通路包括有與第二隔直電容的內導體電性連線的第二低通濾波器；第一和第二直流通路還共同包括第三低通濾波器，該第三低通濾波器與第三隔直電容的內導體電性連線。

6.根據權利要求5所述的超寬頻雙頻合路器，其特徵在於：所述第一和第二同軸諧振子帶通濾波器設定於箱體中，該箱體包括本體、蓋板和蓋體，所述本體設有由金屬板分隔的所述兩個同軸諧振子帶通濾波器，本體側邊設定有所述合路連線埠、第一和第二連線埠，所述各隔直電容置於兩個同軸諧振子帶通濾波器的同軸腔體內；所述蓋板固定在本體上面；所述第一和第二直流通路設定在該蓋板上，其中，第一和第二直流通路的各低通濾波器分別通過支撐件固定在同軸腔體上表面的邊緣；所述蓋體與本體鎖固。

7.根據權利要求6所述的超寬頻雙頻合路器，其特徵在於：所述蓋板對應兩個同軸諧振子帶通濾波器設定有穿越蓋板深入其兩個同軸腔體的若干調諧螺桿，用於調節同軸諧振子的諧振頻率和耦合量。

8.根據權利要求7中所述的超寬頻雙頻合路器，其特徵在於：所述支撐件上表面與蓋板底面之間留有不小於0.2毫米的間隙。

9.根據權利要求8所述的超寬頻雙頻合路器，其特徵在於：所述蓋板開設有通孔，該通孔覆蓋有戈爾透氣膜。

實施方式

《超寬頻雙頻合路器》超寬頻雙頻合路器主要用於對2G和3G信號進行合路，具體參閱圖2所示的實物產品。

圖2中，合路器整體為一箱體，由本體6、蓋板2和蓋體4共同組成。

本體6的左側邊設定第一連線埠Port2和第二連線埠Port3，分別用於接收806-960兆赫和1710-2170兆赫的射頻信號，本體6右側邊則設定合路連線埠Port1，合路連線埠Port1可輸出第一和第二連線埠（Port2和Port3）合成後的射頻信號，或輸入信號分路到第一或第二連線埠（Port2和Port3）。

本體6上集成了兩個射頻通路，即第一射頻通路和第二射頻通路，第一射頻通路由第一連線埠Port2、第一隔直電容（圖中未示出，可參閱第三隔直電容68），同軸諧振子帶通濾波器（610和611）、第三隔直電容68、合路連線埠依次電性連線組成；第二射頻通路則由第二連線埠Port3、第二隔直電容（圖中未示出，可參閱第三隔直電容68），同軸諧振子帶通濾波器（620和621）、第三隔直電容68、合路連線埠依次電性連線組成。

可見，每個射頻通路均包括有同軸諧振子帶通濾波器（610和611；620和621），並且還共同包括所述第三隔直電容68。

每個同軸諧振子帶通濾波器（610和611；620和621）均包括同軸腔體610，620和若干諧振柱611，621，如圖2所示，本體6中部形成的空腔被一金屬板分隔為兩個同軸腔體610，620，對應第一射頻通路為第一同軸腔體610，對應第二射頻通路則為第二同軸腔體620。金屬板63的分隔使第一和第二射頻通路具有更高的隔離度。第一同軸腔體610中，順次並排設定有5根諧振柱611，其中，鄰近第一連線埠Port2的諧振柱通過導線與第一隔直電容（參閱68）進而與第一連線埠Port2電性連線，另外遠端的最後一根諧振柱則通過導線671與所述第三隔直電容68電性連線。同理，第二同軸腔體620順次並排設定6個諧振柱621，其鄰近第二連線埠Port3的諧振柱通過導線與第二隔直電容（參閱68）進而與第二連線埠Port3電性連線，另外一端的諧振柱同樣通過導線672與所述第三隔直電容68電性連線。

所述兩個同軸諧振子帶通濾波器（610和611；620和621）之間的金屬板63並未完全隔斷兩個同軸腔體610，620的聯繫。

所述第一、第二以及第三隔直電容，其結構均同第三隔直電容68，第三隔直電容68具體包括內導體683、絕緣體682和套筒681，絕緣體682套設在內導體683外圍，套筒681則套設在絕緣體682外圍，絕緣體682用介質薄膜實現。所述套筒681同時與所述第一和第二同軸諧振子帶通濾波器（610和611；620和621）的最後一根諧振柱電性連線，所述內導體683則直接連線至合路連線埠Port1。如此，套筒681與內導體683之間可由絕緣體682絕緣，形成分布參數式電容，對於兩個射頻通路而言，射頻信號通過內導體683與套筒681間的耦合實現信號的傳輸，而直流電流不能通過套筒681，這樣就實現了射頻通路隔斷直流電流的作用。

如前所述，第一和第二隔直電容採用如第三隔直電容68相同的結構，但第一隔直電容的套筒（未圖示）僅與第一同軸諧振子帶通濾波器的與第二隔直電容相鄰近的第一根諧振柱相連線，第二隔直電容的套筒（未圖示）則與第二同軸諧振子帶通濾波器的與第二隔直電容相鄰近的第一根諧振柱相連線。

所述各隔直電容的內導體自各連線埠Port1，Port2，Port3引出，因此，自然與各連線埠電性連線。

所述蓋板2上固定有一印刷電路板，印刷了如圖6所示的電路，蓋板2剛好覆蓋住本體6的兩個同軸腔體610，620上表面。關於雙頻合成器的直流通路已為公知技術，在此僅簡單概括如下：

結合圖1和圖6，蓋板2上集成了兩個直流通路，即第一直流通路和第二直流通路，直流通路主要由低通濾波器201，202，203、開關、防雷器件205等組成。第一/第二直流通路自第一/第二連線埠Port2/Port3接出信號後，通過第一/第二低通濾波器202/203進行濾波後，進行合成，並輸出至第三低通濾波器201，再輸出至合路連線埠Port1。低通濾波器201，202，203的作用主要用於抑制高頻信號而讓低於3兆赫的控制信號通過。此外，可以依據需要在兩個直流通路中設定開關，用於選擇是否需要直流電通過；還可以設定放電管之類的防雷器件205。

圖6的印刷電路圖中示出了3個低通濾波器201，202，203的接入點281，282，283，而所述3個低通濾波器201，202，203均獨立設定在3個支撐件上。如圖1中所示，靠近各個連線埠Port1，Port2，Port3，在兩個同軸腔體610，620的開口上緣，分別設定所述3個支撐件，每個支撐件上均設定有所述低通濾波器201，202，203。

所述低通濾波器201，202，203一端接與其相鄰近的連線埠Port1，Port2，Port3的隔直電容，具體而言，第三低通濾波器201的該端與第三隔直電容68的內導體683電性連線，第一低通濾波器202的該端與第一隔直電容（未圖示）的內導體電性連線，第二低通濾波器203的該端則與第二隔直電容（未圖示）的內導體電性連線。低通濾波器201，202，203的另一端則預留有與圖6所示印刷電路圖中接入點281，282，283相接觸的觸點26，而蓋板2上設有對應3個觸點26的3個開孔，如此，蓋板2的3個開孔套入3個觸點26，便可實現蓋板2與本體6的固設，此時，圖6所示印刷電路的3個接入點281，282，283剛好與3個支撐件上的3個低通濾波器201，202，203的觸點26接合，也使低通濾波器201，202，203成功接入所屬的直流通路，蓋板與支撐件上表面預留不小於0.2毫米的間隙，可保證射頻信號的良好電性能。

所述開關採用焊接到電路上的磁珠208實現，用於抑制高頻信號，去掉磁珠208即可斷開前後的連線，置入磁珠208則可恢復電路。

如圖2所示，所述第三低通濾波器201是通過導線272與所述第三隔直電容68的內導體683連線後與合路連線埠Port1實現電性連線的，第二、第三低通濾波器202，203也同理。如此便巧妙實現了直流通路與射頻通路共同接入合路連線埠Port1的技術問題。

再如圖1所示，蓋板2兩側對應本體6的兩個同軸諧振子帶通濾波器（610和611；620和621）還設定了若干調諧螺桿69，對應第一同軸諧振子帶通濾波器（610和611）的一側設定9個調諧螺桿69，另一側設定11個。調諧螺桿69穿過所述蓋板2，當蓋板2與本體6固設時可深入兩個同軸腔體610，620的內部，主要用於調節兩個同軸諧振子帶通濾波器（610和611；620和621）的諧振子的諧振頻率和耦合量。

參閱圖4，是圖1中第一同軸諧振子帶通濾波器（610和611）的縱中剖視示意圖，屬於第一連線埠Port2至合路連線埠Port1之間的第一射頻通路，為了實現諧振柱611之間的強耦合，相鄰兩個諧振柱611之間還設有脊柱616，各脊柱616的高度不等，可視實際情況進行調節，而且，諧振柱611頂部還加設圓盤，諧振柱與蓋板2間留有適當間隙，以不小於1.5毫米為宜。這些措施是為了使諧振柱611工作在806-960兆赫範圍的同時，同軸腔體的尺寸儘可能小。

參閱圖5，圖5是圖1中第二同軸諧振器（620和621）的縱中剖視示意圖，屬於第二連線埠Port3至合路連線埠Port1之間的第二射頻通路，同理，各諧振柱621之間也加設有不同高度的脊柱626以實現諧振柱621之間的強耦合，通帶頻率為1710-2170兆赫。

參閱圖2，該圖還示出了所述蓋體4，該蓋體4用於與本體6相蓋合，對內部零件進行保護，其周邊可加蓋膠圈，以便增強其防水性能，保護內部電路。在該蓋板2表面還設有通孔，並在該通孔上設定戈爾透氣膜40，用於保持本體6內外的壓力平衡。

此外，所述兩個同軸腔體610，620內表面鍍銀，可以減小了射頻信號在傳輸過程中的衰減，使通帶內信號的插入損耗小於0.2分貝。

榮譽表彰

2016年12月7日，《超寬頻雙頻合路器》獲得第十八屆中國專利金獎。