用於去除無源互調失真的端接裝置的製作方法
2024-01-24 08:13:15
本發明涉及用於去除無源互調失真的端接裝置，尤其涉及一種設置在混合耦合器之類的rf裝備的終端部用於最小化pimd(passiveintermodulationdistortion)的端接裝置。
背景技術：
移動通信發展的重要因素是增大服務容量、提高通話品質。對於這種服務容量的增大及通話品質的提高來講，信道之間的幹涉一直都是個重要問題，該幹涉問題中重要因素之一為互調失真(imd；intermodulationdistortion)。
imd是指兩個以上的信號頻率引起相互幹擾現象，導致發生不必要的寄生信號，當無源元件出現這種現象的情況下稱為無源互調失真(pimd；passiveintermodulationdistortion)。pimd不同於發生於有源元件的imd，直至不久之前僅有衛星通信等高電力通信系統考慮該現象，商用移動通信則幾乎忽略了該現象。然而，隨著移動通信服務的擴張，相鄰基站之間的幹擾增大，與此相關的imd問題也在增多，不僅出現了有源元件的imd，還出現了關於pimd的問題。由於關於有源元件的imd的研究一直都未間斷，因此不會有太大問題，而pimd是構建通信系統時至今都沒有考慮過的因素，因此引起的問題更大。
rf部件發生pimd的原因大體可以分為接觸非線性(contactnonlinearity)與材料非線性(materialnonlinearity)。接觸非線性的原因有導體之間的薄氧化層引起的結電容、金屬接觸時導體之間的半導體作用引起的隧道效應、金屬之間的空隙與微裂引起的微放電(micro-discharge)、與金屬表面的灰塵與金屬粒子相關的非線性、金屬結合時發生的收縮電阻(constrictionresistance)等，材料非線性的原因有鎳、鐵、鈷等磁滯(hysteresis)效應、內部肖特基效應(internalshottkeyff fect)、導體的有限導電率引起的熱效應(thermalheating)等。
這種pimd能夠造成移動通信系統的各階段出現問題，尤其成為造成基站系統內發生預料不到的噪聲的主要原因。
圖1為顯示pimd引起寄生信號的一個例子的示意圖。
圖1顯示當具有f1、f2兩個單音信號(tonesignal)的情況下致使pimd引起寄生信號成分的情況。
如圖1所示，與信號的原頻率相近的頻帶發生的寄生信號成分能夠在收發信號的移動通信系統的前端部引起很大問題。
圖2為顯示移動通信系統的前端部構成的示意圖。
參照圖2，移動通信系統的前端部包括發送濾波器200、接收濾波器202、低噪音放大器(lownoiseamplifier；lna)204、信號處理部206及天線208。
發送濾波器200的功能是過濾移動通信系統向移動通信終端傳輸的發送信號頻帶，接收濾波器202的功能是過濾移動通信終端向移動通信系統傳輸的接收信號頻帶。
低噪音放大器204的功能是去除從移動通信終端接收並通過接收濾波器202過濾的信號的噪音並放大。
通常，移動通信系統的接收信號與發送信號使用不同頻帶，該頻帶一般相近。例如，cdma移動通信系統中發送頻帶為1930mhz～1990mhz帶寬，接收頻帶具有1850mhz～1910mhz帶寬的信號。
這種情況下，發送信號中因pimd發生的寄生信號成分可具有接收信號頻帶。雖然寄生信號成分的大小非常微弱，但該寄生信號通過接收濾波器202並輸入到低噪音放大器204的情況下能夠引發嚴重錯誤。
因此，抑制移動通信系統前端部因pimd產生的寄生信號是關係到通話品質的極其重要的因素。
如上所述，pimd引起的寄生信號成分是基於多種原因發生的，但在移動通信系統的前端部，目前已知尤其當電阻之類的無源元件連接到rf裝備的終端部時pimd引起寄生信號成分，因此需要能夠最小化其引起寄生信號成分的裝置。
技術實現要素：
技術問題
為解決上述技術問題，本發明提供一種結合於rf裝備的終端部用於最小化終端部發生的pimd影響的端接裝置。
並且，本發明提供一種最小化端接於混合耦合器的端子發生的pimd的端接裝置。
並且，本發明提供一種通過小型尺寸最小化無源元件引起的pimd影響的端接裝置。
本領域普通技術人員可通過以下實施例導出本發明的其他目的。
技術方案
根據本發明的一個優選實施例，提供一種用於去除無源互調失真的端接裝置，設置於rf裝備，其特徵在於，包括：混合耦合器，其具有至少兩個輸出端子及輸入端子，所述輸入端子結合於所述rf裝備；以及，終端電阻，其分別結合於所述至少兩個輸出端子，其中，所述至少兩個輸出端子中，從輸入端子到第一輸出端子的信號路徑使相位滯後90度，從輸入端子到第二輸出端子的信號路徑使相位滯後180度。
本發明的特徵在於，在所述rf裝備發生並被終端電阻反射後輸入到rf裝備的pimd引起的寄生信號相抵消。
本發明的特徵在於，終端電阻結合於未與所述rf裝備結合的輸入端子。
並且，根據本發明的另一實施例，用於去除無源互調失真的端接裝置，設置於rf裝備，其特徵在於，包括：混合耦合器，其具有至少兩個輸出端子及輸入端子，所述輸入端子結合於所述rf裝備；以及，多個終端電阻，其分別結合於所述至少兩個輸出端子，其中，所述至少兩個輸出端子與多個終端電阻之間具有分支電路，所述至少兩個輸出端子中，從輸入端子到第一輸出端子的信號路徑使相位滯後90度，從輸入端子到第二輸出端子的信號路徑使相位滯後180度。
本發明的特徵在於，在所述rf裝備發生並被終端電阻反射後輸入到rf裝備的pimd引起的寄生信號相抵消。
本發明的特徵在於，終端電阻結合於未與所述rf裝備結合的輸入端 子。
並且，根據本發明的又一實施例，提供一種用於去除無源互調失真的混合耦合器裝置，其特徵在於，包括：第一混合耦合器，其具有第一輸入端子、第二輸入端子、第一輸出端子及第二輸出端子，輸入到所述第一輸入端子的信號從所述第一輸出端子及第二輸出端子輸出；以及，第二混合耦合器，其具有第三輸入端子、第四輸入端子、第三輸出端子及第四輸出端子，所述第三輸入端子與所述第一混合耦合器的第二輸入端子結合，第一終端電阻結合於所述第三輸出端子，第二終端電阻結合於所述第四輸出端子。
技術效果
本發明的端接裝置能夠結合於rf裝備的終端部，最小化終端部發生的pimd影響。
並且，本發明的端接裝置能夠通過小型尺寸最小化無源元件引起的pimd影響，尤其可以有效去除端接於混合耦合器的端子發生的pimd。
附圖說明
圖1為顯示pimd引起寄生信號的一個例子的示意圖；
圖2為顯示移動通信系統的前端部構成的示意圖；
圖3為顯示一般混合耦合器的連接結構的示意圖；
圖4為顯示根據本發明一個實施例的端接裝置的構成的示意圖；
圖5為顯示圖4所示端接裝置適用於混合耦合器的情況的示意圖；
圖6為顯示根據本發明另一實施例的端接裝置的構成的示意圖；
圖7為顯示圖6所示端接裝置適用於混合耦合器的情況的示意圖。
具體實施方式
本發明可做多種變更，可具有多種形態，以下在附圖中顯示特定實施例並在說明書中進行具體說明。但是，這並非使本發明限定於特定的公開形態，本領域的普通技術人員應當理解：還包括不脫離本發明的思想及技術範圍的所有變更、等同物及替代物。在說明各附圖時對類似的構成要素添加類似的附圖標記。
第一、第二等用語可用於說明多種構成要素，但所述構成要素不限定於所述用語。所述用語僅用於使一個構成要素區別於其他構成要素。例如，在不脫離本發明技術方案的前提下，可以把第一構成要素命名為第二構成要素，類似地，也可以把第二構成要素命名為第一構成要素。以下參照附圖具體說明本發明的實施例。
以下參照附圖具體說明本發明的用於去除pimd的端接裝置的優選實施例。
在對本發明進行說明之前，首先說明用於目前的移動通信系統及各種rf裝置的混合耦合器的連接結構及其引起的無源互調失真(passiveintermodulationdistortion，以下簡稱『pimd』)。
圖3為顯示一般混合耦合器的連接結構的示意圖。
參照圖3，一般混合耦合器具有a、b、c、d四個端子。其中，a端子及b端子作為輸入信號的輸入端子，c端子及d端子作為輸出信號的輸出端子。
向混合耦合器的輸入端子a端子及b端子中任意一個端子輸入信號的情況下，c端子及d端子分別輸出大小為其一半的信號。
例如，向a端子輸入大小為m的信號的情況下，混合耦合器的c端子及d端子分別輸出大小為m/2的信號。從a端子輸入的信號從c端子及d端子輸出的情況下，由於到c端子的輸出路徑的長度與到d端子的輸出路徑的長度不同，因此從c端子及d端子輸出的信號雖然具有相同大小，但具有不同的相位。
通常，向a端子輸入信號的情況下，c端子的輸出信號的相位比原信號滯後-90度，d端子的輸出信號的相位比原信號滯後-180度。相反，向b端子輸入信號的情況下，c端子的輸出信號的相位比原信號滯後-180度，d端子的輸出信號的相位比原信號滯後-90度。
僅利用混合耦合器的兩個輸入端子中的一個輸入端子，另一個輸入端子與端接電阻連接。參照圖3，b端子連接有端接電阻。
此處，b端子因pimd發生寄生信號成分。這種因pimd發生的寄生信號成分能夠被終端電阻反射並重新傳遞到輸入端子，這是信號不良的主要原因。
沒有能夠從根本上去除這種因pimd發生的寄生信號的方法。因此，可利用本發明的端接裝置大幅減小因pimd發生的寄生信號，解決信號不良。
圖4為顯示根據本發明一個實施例的端接裝置的構成的示意圖。
參照圖4，根據本發明一個實施例的端接裝置可包括混合耦合器400及多個終端電阻402、404、406。
根據本發明一個實施例的端接裝置可設置在混合耦合器之類的rf裝備起到弱化pimd引起的寄生信號成分的功能。
混合耦合器400具有e、f、g、h四個端子，其中作為輸入端子的e端子與作為對象的rf裝備結合。輸入端子中任何端子都可以與作為對象的rf裝備結合，不同於圖4，可以使f端子與rf裝備結合，這對本領域技術人員來講是顯而易見的。
輸入端子中任意一個與rf裝備結合的情況下，其餘輸入端子通過終端電阻端接，圖4顯示f端子通過終端電阻406端接的情況。
通過e端子輸入的信號從g端子及h端子分開輸出。g端子與h端子均連接有終端電阻，通過e端子輸入的信號通過終端電阻端接。
端接過程中，作為與rf裝備的終端部之間的結合部的e端子能夠因pimd發生寄生信號成分，這種寄生信號成分能夠在g端子及h端子被終端電阻402、404反射並重新輸入到rf裝備。
根據本發明的優選實施例，提供一種利用混合耦合器的特性，通過相位反轉進行抵消以去除這種pimd引起的寄生信號成分的方式。
與g端子及h端子結合的終端電阻402、404均為具有相同特性的元件，因此可以視為終端電阻的反射特性基本相同。
將作為與終端部之間的結合部的e端子發生的pimd引起的寄生信號設為imcos(wt)。
混合耦合器是具有可逆性的裝置，信號從g端子及h端子傳遞到e端子時也按相同方式工作。
根據上述混合耦合器的特性，e端子發生的pimd引起的寄生信號中傳遞到g端子的寄生信號為(im/2)cos(wt-90°)，傳遞到h端子的寄生信號為(im/2)cos(wt-180°)。
此處，通過終端電阻402、404傳遞到g端子及h端子的pimd引起的寄生信號重新向e端子方向反射。
因此，被結合於g端子的終端電阻402反射的信號輸出到e端子的情況下，輸出的是大小為一半且相位滯後-90度的信號。假設反射係數為r的情況下，傳遞到g端子後被終端電阻402反射並重新輸出到e端子的信號為(rim/4)cos(wt-180°)。
另外，被結合於h端子的終端電阻404反射的信號輸出到e端子的情況下，輸出的是大小為一半且相位滯後-180度的信號。假設反射係數為r的情況下，傳遞到h端子後被終端電阻404反射並重新輸出到e端子的信號為(rim/4)cos(wt-360°)，這可以視為(rim/4)cos(wt)。
因此，在作為與終端部之間的結合部的e端子發生並被g端子及h端子的終端電阻反射後重新輸入的pimd引起的寄生信號分別為(rim/4)cos(wt-180°)及(rim/4)cos(wt)，該兩個信號是大小相同且相位相差180度的信號，因此相互抵消。
即，pimd引起並向rf裝備方向輸入的寄生信號在圖4所示的e端子被抵消，因此pimd引起的寄生信號不會輸入到作為對象的rf裝備。
另外，f端子也因pimd發生寄生信號，但比e端子發生的信號微弱，因此不會對作為對象的rf裝備造成很大影響。
圖4所示的根據本發明一個實施例的端接裝置可適用於要求端接特定端子的多種rf裝備，能夠最小化端接導致的pimd的發生。
圖5為顯示圖4所示端接裝置適用於混合耦合器的情況的示意圖。
參照圖5，根據本發明一個實施例的端接裝置的e端子結合到具有a、b、c、d四個端子的混合耦合器中端接的b端子，以替代現有的端接電阻。
向a端子輸入信號的情況下，信號從c端子及d端子輸出，現有的b端子發生的pimd引起的寄生信號被根據本發明一個實施例的端接裝置去除。
圖6為顯示根據本發明另一實施例的端接裝置的構成的示意圖。
參照圖6，根據本發明一個實施例的端接裝置可包括混合耦合器600及多個終端電阻602、603、604、605、606。
根據本發明另一實施例的端接裝置可設置在混合耦合器之類的rf裝 備起到弱化pimd引起的寄生信號成分的功能。
混合耦合器600具有e、f、g、h四個端子，其中作為輸入端子的e端子與作為對象的rf裝備結合。輸入端子中任何端子都可以與作為對象的rf裝備結合，不同於圖6，可以使f端子與rf裝備結合，這對本領域技術人員來講是顯而易見的。
輸入端子中任意一個與rf裝備結合的情況下，其餘輸入端子通過終端電阻端接，圖6顯示f端子通過終端電阻606端接的情況。
通過e端子輸入的信號從g端子及h端子分開輸出。g端子與h端子均連接有終端電阻，通過e端子輸入的信號通過終端電阻端接。
端接過程中，作為與rf裝備的終端部之間的結合部的e端子能夠因pimd發生寄生信號成分，這種寄生信號成分能夠在g端子及h端子被終端電阻602、603、604、605反射並重新輸入到rf裝備。
根據本發明的一個實施例，提供了一種利用混合耦合器的特性，通過相位反轉進行抵消以去除這種pimd引起的寄生信號成分的方式。
根據本發明另一實施例的端接裝置也採用相同的方法，進一步地，還包括能夠通過降低寄生信號的功率水平(powerlevel)進行處理的分支電路。用於降低pimd引起的寄生信號的功率水平的分支電路可用多種方法構成。例如，本發明的另一實施例增加了λ/43db分支電路610。可通過增加λ/43db分支電路610將功率水平減半。
與g端子及h端子結合的終端電阻602、603、604、605均為具有相同特性的元件，因此可以視為終端電阻的反射特性基本相同。
將作為與終端部之間的結合部的e端子發生的pimd引起的寄生信號設為imcos(wt)。
混合耦合器是具有可逆性的裝置，信號從g端子及h端子傳遞到e端子時也按相同方式工作。
根據上述混合耦合器的特性，在e端子發生的pimd引起的寄生信號中傳遞到g端子的寄生信號為(im/2)cos(wt-90°)，傳遞到h端子的寄生信號為(im/2)cos(wt-180°)。
此處，通過終端電阻602、603、604、605傳遞到g端子及h端子的pimd引起的寄生信號重新向e端子方向反射。
因此，被結合於g端子的終端電阻602、603反射的信號輸出到e端子的情況下，輸出的是大小為一半且相位滯後-90度的信號。假設反射係數為r的情況下，傳遞到g端子後被終端電阻602、603反射並重新輸出到e端子的信號為(rim/4)cos(wt-180°)。
另外，被結合於h端子的終端電阻604、605反射的信號輸出到e端子的情況下，輸出的是大小為一半且相位滯後-180度的信號。假設反射係數為r的情況下，傳遞到h端子後被終端電阻604、605反射並重新輸出到e端子的信號為(rim/4)cos(wt-360°)，這可以視為(rim/4)cos(wt)。
因此，在作為與終端部之間的結合部的e端子發生並被g端子及h端子的終端電阻反射後重新輸入的pimd引起的寄生信號分別為(rim/4)cos(wt-180°)及(rim/4)cos(wt)，該兩個信號是大小相同且相位相差180度的信號，因此相互抵消。
即，pimd引起並向rf裝備方向輸入的寄生信號在圖6所示的e端子被抵消，因此pimd引起的寄生信號不會輸入到作為對象的rf裝備。
另外，f端子也因pimd發生寄生信號，但比e端子發生的信號微弱，因此不會對作為對象的rf裝備造成很大影響。
圖6所示根據本發明一個實施例的端接裝置可適用於要求端接特定端子的多種rf裝備，能夠最小化端接導致的pimd的發生。
圖7為顯示圖6所示端接裝置適用於混合耦合器的情況的示意圖。
參照圖7，根據本發明另一實施例的端接裝置的e端子結合到具有a、b、c、d四個端子的混合耦合器中端接的b端子，以替代現有的端接電阻。
向a端子輸入信號的情況下，信號從c端子及d端子輸出，現有的b端子發生的pimd引起的寄生信號被根據本發明另一實施例的端接裝置去除。
如上所述，本發明通過具體的構成要素等特定事項與限定的實施例及附圖進行了說明，但是其目的僅在於幫助理解，本發明並非限定於上述的實施例，本發明所屬領域的普通技術人員可根據以上記載做多種修改及變形。因此，本發明的思想不得限定於說明的實施例，而是應該理解為包括技術方案範圍及與該技術方案範圍等同或有等價變換的所有方案。