調諧一個基站的一個相加網絡的方法，和一個帶通濾波器的製作方法

2023-06-20 18:20:41

專利名稱：：調諧一個基站的一個相加網絡的方法，和一個帶通濾波器的製作方法
技術領域：
：本發明涉及一種調諧一個基站的一個相加網絡的方法，其中相加網絡包括連接器，導體和一個濾波裝置，該裝置包括接收基站射頻發射器所提供信號的輸入連接器，和將濾波後的信號傳輸給一個天線裝置的輸出連接器。本發明進一步涉及一個帶通濾波器，它包括一個輸入連接器，一個輸出連接器和一個諧振裝置。本發明尤其涉及用於一個蜂窩移動通信網絡的一個基站的組合濾波器的一個相加網絡。一個組合濾波器是一個窄帶濾波器，僅在與之耦合的一個發射器的載頻上諧振。組合器輸出的信號由相加網絡相加，然後傳輸給基站天線。相加網絡通常包括一個導向基站天線的同軸電纜，組合濾波器通常用T形分支耦合到該同軸電纜。為將儘可能多的發射器的發射功率傳輸給天線，必須根據基站發射器所用頻率通道來調諧相加網絡。因此，相加網絡的最優電長度依賴於被發射信號載波的波長。嚴格地說，一個相加網絡僅調諧在一個頻率，但頻率從最佳點漂移開時，失諧不會一開始就快速增長。因此，蜂窩移動通信系統的基站通常在這樣一個頻帶上利用相加網絡，它的帶寬大約是基站所用頻帶的中心頻率的1％-2％。這就對相加網絡的機械長度及其布線提出很高的要求，因為發射線必須嚴格具有正確的長度，以使相加網絡優化在正確頻率上。此外，如果不設法調諧相加網絡，一個相加網絡的可用頻帶對要改變的基站發射器的頻率通道而言就太窄了。特別是當那些自動調諧(通過遠端控制)的組合濾波器變為更普及時，在相加網絡的調諧中就更需要簡單快速的調節。而根據現有技術解決方案，需要一位工程師去檢查基站站點，用根據新的頻帶制定的一個新的布線來替換原相加網絡布線，顯然這種方法太昂貴和花費時間。本發明的一個目的就是解決上述問題並提供一種簡單方便的方法，來調諧一個基站的一個相加網絡。這個目的通過本發明的一個相加網絡得到實現，其特徵在於調節相加網絡中的一個濾波裝置的一個輸出連接器的電長度。本發明基於這樣的思想，在相加網絡的調諧中，當基站使用多個組合濾波器，或帶有一個可調電長度的輸出連接器的一個組合濾波器時，就完全不需要改動基站的固定相加網絡了。這樣一個調節補償了固定相加網絡中不同波長引起的一個波長誤差，其中通過調節輸出連接器的電長度，就有可能總是正確保持連接到相加網絡相加點的電纜和濾波器連接器的組合電長度，即L＝n×λ/4，其中n＝1，3，5...，而λ＝電纜中的波長。因此本發明最重要的優點是相加網絡布線的機械長度變得不重要了，因為電纜測量的誤差可以通過調節濾波器的輸出連接器來改正。這使得相加網絡的調諧更方便更快速，而且對容限的要求降低，布線費用也降低。本發明進一步涉及一個帶通濾波器，其特徵在於該帶通濾波器包括改變其連接器電長度的調節裝置。在本發明的濾波器中，至少輸出連接器的電長度是可調的，這是很有利的。此外，濾波器的輸入連接器也可以是可調的，這時在一些情形下可以改善濾波器其它參數(通帶衰減，帶寬和群傳播延遲)使之保持不變。在根據本發明的一個濾波器的一個優選實施例中，濾波器連接器通過一個微帶導體與諧振裝置相互作用。這樣，連接器的電長度依賴於微帶導體的電長度，該微帶導體又依賴於它的有效介電常數。因此，濾波器連接器的電長度可以很簡便地改變，即通過影響微帶導體的有效介電常數來實現。在根據本發明的濾波器的一個第二優選實施例中，微帶導體的有效介電常數是被機械地調節的，即微帶導體被安放在一種絕緣材料製成的一個物體，和介電材料(最好是陶瓷)製成的一個物體之間。這樣，微帶導體電磁場的主要部分就出現在微帶導體和接地平面(Z0≤50Ohm)之間，其餘的在它之上。當微帶導體之上較弱的雜散場被改變時，例如通過改變媒質介電常數，通過引入具有一個高介電常數的陶瓷材料，來影響該雜散場，微帶導體的有效介電常數也發生改變，因而它的電長度也發生改變。這樣，通過用例如一個調節螺絲移動所述陶瓷材料，而被它所覆蓋的微帶導體的面積改變，濾波器連接器的電長度就能被改變。根據本發明的這種機械調節方法，對一個介電諧振器是很有利的，因為同一個調節螺絲可用來改變諧振器的諧振頻率和連接器的電長度。在根據本發明的濾波器的一個第三優選實施例中，微帶導體的有效介電常數通過電調節方法調節。這就意味將該微帶導體正對著這樣一個物體的表面安放，該物體至少部分地由這樣的材料製成，該材料的介電常數依賴於一個周圍電場的場強。當所述物體的介電常數改變時，微帶導體的有效介電常數相應地發生改變。這樣通過調節圍繞微帶導體的電場場強，濾波器連接器的電長度可以被改變。該方法的優選實施例和本發明的帶通濾波器在所附權利要求2及4-9中公布。下面將參照附圖，通過根據本發明的帶通濾波器的若干優選實施例，詳細描述該發明。附圖中圖1顯示一個基站的一個相加網絡的一個框圖，圖2顯示根據本發明的濾波器的第一優選實施例，圖3顯示圖2中所示沿圖1中線III-III所切的濾波器，圖4顯示根據本發明的濾波器的第二優選實施例，圖5顯示圖4中所示沿線V-V所切的電路板。圖1是一個蜂窩通信系統的一個相加網絡的一個框圖，如GSM。圖1中發射單元TRX1-TRX3使用一個公用天線ANT發射和接收射頻信號。對每個發射器，在基站中安置了一個獨立的組合濾波器20。所述組合濾波器20包括一個可調諧帶通濾波器，發射器將要發射的RF信號傳輸給它的輸入連接器7。帶通濾波器20的輸出連接器8通過同軸電纜連接到一個相加點P，從這一點發射器提供的信號再被傳輸到天線ANT。在圖1的相加網絡中，利用可調諧組合濾波器20，這樣操作者可以改變濾波器的諧振頻率，來響應與之耦合的發射器單元所用頻帶的中心頻率。另外，一個自動調節濾波器的控制單元可被安放在與濾波器相連的位置。此外，圖1中濾波器的輸入和輸出連接器7和8的電長度也是可調的。這樣圖1中相加網絡的布線就不需改變來調諧相加網絡。在圖1中，通過調節每個組合濾波器20輸出連接器的電長度，來實現相加網絡的調諧，這樣輸出連接器和將所述濾波器輸出連接器連接到相加點P的同軸電纜的組合電長度是L＝n×λ/4，其中n＝1，3，5…，λ＝同軸電纜中的波長。在圖1的情況中，與濾波器20諧振頻率的改變相聯繫，輸入輸出連接器7和8電長度的調節可以自動進行，例如通過系統控制室的遠端控制。圖2顯示根據本發明的濾波器的第一優選實例，其中濾波器20的連接器電長度是機械地調節。圖1顯示帶通濾波器20的一個俯視圖，它的框架結構中包括一個接地的密封金屬盒1。圖2和圖3顯示盒1的內部。盒1中安放一個可調介電諧振器，它包括兩個陶瓷盤2和3。一盤安放在另一盤之上，使它們表面相對，本文中的「盤」指基本上是圓柱型的物體，但它也可以帶有支腳，或與圓柱型稍有不同。圖2中的下部，一個基本是圓柱型的盤2，通過固定在盒1壁上的電路板5連接在盒1上。該電路板由一種絕緣材料製成，但它的頂端面和底端面也包含導電材料製成的部分，並由此接地(如圖3)。上盤3可通過穿過盒1壁的調節螺絲4在下盤2之上移動。若旋轉螺絲4，圖1中的上盤就水平移動。響應所述述移動，介電諧振器的諧振頻率發生改變。可調介電諧振器的結構，操作及製造它的陶瓷材料，在例如下述出版物中有詳細的介紹，這裡作為參考(1)「CeramicResonatorsforHighlyStableOscillators」，GundolfKuchler，SiemensComponentsXXXIV(1989)No.5，p.180-183(2)「MicrowaveDielectricResonators」，S.JerryFiedziuszko，MicrovaveJournal，September1986，p.189-.(3)「CylindricalDielectricresonatorsandTheirApplicationsinTEMLineMicrowaveCircuits」，MarianW.Pospieszalski，IEEETransactionsonMicrowaveTheoryandTechniques，Vol.MTT-27，No.3，March1979，p.233-238.(4)丹麥專利88227，「Dielektrinenresonaattori」.圖3顯示圖2中所示沿線III-III切開的濾波器，即圖3是濾波器俯視圖。圖3顯示在電路板5上有一個孔，諧振器的盤2，3就安放在這裡。另外，圖3顯示上盤3的支腳沿電路板5的表面滑動。濾波器的輸入和輸出連接器7和8，被連接到電路板5表面上的微帶導體9和10。微帶導體9和10可由良導電材料製成，如銅，鋁或金合金等。圖3中，上盤3的支腳6覆蓋住了微帶導體的一部分表面。微帶導體的有效介電常數和電長度依賴於所述表面的大小。當旋轉調節螺絲4時，上盤3移動，同時下盤2固定，這樣支腳6相對微帶導體9和10移動，使得所述表面積改變。因此帶通濾波器20的調諧頻率，它們輸入連接器7和輸出連接器8的電長度通過一個單一調節裝置，即螺絲4，同時得到改變。圖4顯示根據本發明的濾波器的一個第二優選實施例。帶通濾波器20』安放在一個金屬盒1中。濾波器中介電諧振器的下盤2基本是圓柱形的，並且通過一個介電材料製成的支撐物(圖中未示出)，安置在盒1底部11的一個固定位置上。諧振器的上盤3可以相對下盤2移動，如圖2所示。上盤可通過調節螺絲4來移動，而該螺絲由一個控制單元13控制的一個步進馬達12操作。在圖4中，與輸入輸出連接器有關的電路板14有兩個，它們以嵌入的形式安置在盒壁上，而微帶導體9和10安放在電路板的表面上。一部分電路板14的表面由導電板21覆蓋，而它通過盒壁接地。在電路板下面有類似的板18(參照圖5)。上下板在板21上圓點所示的點上連接。在微帶導體9和10下，電路板14中有鐵電材料製成的一個覆層，該覆層的介電性依賴於周圍電場的強度。這樣的材料，如Ba-Sr-TiO3類，是商業上易獲得的。為產生一個電磁場，在盒1壁上安置一個連通電容器15，來將控制單元13產生的DC信號VC輸入給饋電線圈16，該線圈與微帶導體9和10相連，以及去耦電容器17，它的一電極通過板21接地，並被安置在微帶導體的尾端。圖5顯示圖4中沿線V-V切下的電路板的一部分。即電路板在微帶導體10處切出。圖5顯示電路板14包括一個介電層17和一個由鐵電材料製成的導電層18，並在其底面接地。在介電層17的頂端表面，安置一個鐵電覆層19，而在所述覆層19上安置另一銅層，即微帶導體10，它耦合到饋電線圈16以產生一個正電荷。鐵電層19就處於銅表面覆層(電極)18和10之間產生的一個電磁場中，其中控制單元13可以通過調節DC信號VC來改變它的介電常數。這樣，可改變微帶導體10的有效介電常數，結果是改變微帶導體的電長度。應當理解為本說明和附圖僅用於解釋本發明。對一個本領域的技術人員，不同種類的變化和修改將是明顯的，它不違背所附權利要求的範圍和精神。對一個本領域的技術人員這將是明顯的，即不使用一個介電諧振器，根據本發明也可在一個帶通濾波器中使用另一種類的諧振器，如一個波導諧振器或一個同軸諧振器，並且濾波器輸出連接器的調節也可通過濾波器盒外的調節裝置來實現。權利要求1.一種用於調諧一個基站的一個相加網絡的方法，其中的相加網絡包括連接器，導體和一個濾波器裝置(20，20』)，該濾波器裝置包括用於接收該基站射頻發射器(TRX1-TRX3)提供的信號的輸入連接器(7)，和輸出連接器(8)用於將濾波後的信號進一步傳輸給一個天線裝置(ANT)，該方法特徵在於，調節該相加網絡中的一個濾波器裝置的一個輸出連接器(20，20』)的電長度。2.一種如權利要求1所述的方法，其特徵在於輸出連接器(8)電長度的調節是通過改變屬於它的一個微帶導體(10)的有效介電常數來進行。3.一種包括一個輸入連接器(7)，一個輸出連接器(8)和一個諧振裝置(2，3)的帶通濾波器(20，20』)，其特徵在於該帶通濾波器(20，20』)包括調節裝置(3，4，6，12，13，15-17)，用於改變屬於它的連接器(7，8)的電長度。4.一種如權利要求3所述的帶通濾波器，其特徵在於所述連接器(7，8)通過微帶導體(9，10)與諧振裝置(2，3)相互作用，從而為了改變連接器(7，8)的電長度，安置所述調節裝置(3，4，6，12，13，15-17)來改變一個微帶導體(9，10)的有效介電常數。5.一種如權利要求4所述的帶通濾波器，其特徵在於濾波器(20)包括一個絕緣材料物體(5)，而微帶導體(9，10)安置在它的表面上，調節裝置包括一個可移動介電物體(3)，對應於絕緣材料物體(5)，將它安置在微帶導體(9，10)的對面上，使得它至少覆蓋一部分微帶導體(9，10)的面積，該調節裝置進一步包括裝置(4)以相對微帶導體(9，10)移動可移動物體(3)，來改變所述面積，從而改變微帶導體(9，10)的有效介電常數和電長度。6.一種如權利要求5所述的帶通濾波器，其特徵在於諧振裝置是一個介電諧振器，它包括兩個介電材料製成的盤(2，3)，並面對面放置，這樣一個盤(3)能相對另一個盤(2)徑向移動，以調節諧振器的諧振頻率，所述可移動物體包括可移動的盤(3)，它至少覆蓋一部分所述微帶導體(9，10)的面積。7.一種如權利要求5或6所述的帶通濾波器，其特徵在於所述介電材料是一種陶瓷材料，所述絕緣材料物體(5)是一個電路板。8.一種如權利要求4所述的帶通濾波器，其特徵在於微帶導體(9，10)安置在這樣一個物體(14)的表面上，該物體部分地由介電常數依賴於一個周圍電磁場場強的材料製成，從而調節裝置包括以產生一個場強可調的磁場的裝置(13，15-17)。9.一種如權利要求4-9中任一個所述的帶通濾波器，其特徵在於帶通濾波器(20，20』)安放在一個用一種導電材料製成的盒(1)裡，該材料最好是金屬的。全文摘要本發明涉及一種調諧一個基站的一個相加網絡的方法，其中相加網絡包括連接器，導體和一個濾波裝置(20，20』)，該裝置包括接收基站射頻發射器(TRX1-TRX3)所提供信號的輸入連接器(7)，和將濾波後的信號傳輸給一個天線裝置(ANT)的輸出連接器(8)。為了方便和迅速地調諧相加網絡，可以調節相加網絡中濾波裝置(20)的一個輸出連接器(8)的電長度。本發明進一步涉及一個帶通濾波器(20)。文檔編號H01P1/213GK1157670SQ95195080公開日1997年8月20日申請日期1995年9月14日優先權日1994年9月15日發明者韋裡-馬蒂·薩卡申請人:諾基亞電信公司