調諧基站求和網絡的一種方法

2023-05-02 19:35:51

專利名稱：調諧基站求和網絡的一種方法
技術領域：
本發明涉及調諧基站求和網絡的一種方法，該求和網絡包括發射機、濾波裝置以及合併裝置，前述濾波裝置帶有接收發射機發送的信號的內連接器和前轉濾波信號的外連接器，前述合併裝置帶有接收並合併從濾波裝置外連接器得到的信號的內連接器和向基站天線裝置提供合併信號的外連接器，至少一個所述連接器是同軸連接器，包括一個延長的內導體和一個包圍著內導體並與內導體共軸的基本成管狀的導體。本發明還涉及一種同軸連接器，包括一個延長的內導體和一個包圍著內導體並與內導體共軸的基本成管狀的導體。本發明還涉及一種帶通濾波器，包括一個共振裝置，一個接收待濾波信號並將其傳送到共振器電磁場的內導體，以及一個外連接器，用以從共振裝置電磁場接收濾波信號並將其進一步傳送，至少一個連接器，該連接器是一種同軸連接器並包括一個延長的內導體和一個包圍著內導體並與內導體共軸的基本成管狀的導體。
本發明尤其涉及蜂窩無線系統中基站合併濾波器的求和網絡。合併濾波器是一種窄帶帶通濾波器，它調諧到相連的發射機的載頻，與該載頻發生諧振。濾波器的調整範圍通常是中頻的2-10％。基站的求和網絡將從合併濾波器輸出得到的信號累加，並提供給基站天線。求和網絡通常包括一根連接到基站天線的同軸電纜，合併濾波器也連接到該電纜。為了能夠將發射機的最大量發射功率傳送給天線，求和網絡必須調諧到基站發射機所使用的頻率信道。確切地講，求和網絡僅在一種頻率處調諧，但是隨著偏離優化頻率，起初的不匹配並不明顯。這樣，在蜂窩無線系統中，通常在中頻頻帶的1％到3％寬的頻帶中使用求和網絡。
以前已知的求和網絡調諧基於與波長成比例的、精確定義長度的傳輸線路的使用。因為傳輸線路恰好等於正確長度，所以求和網絡優化到了正確頻率。因為求和網絡支路所需電纜的長度的容差要求，求和網絡相當昂貴。隨著工作頻率的增長，波長減小，另一方面，因為設備物理尺寸對求和網絡的機械長度設置了特定要求，求和網絡的電氣長度容易變得太長，合併器的工作頻帶將變窄。這樣，實際上傳輸合併器的工作頻帶由求和網絡決定，即如果需要改變工作頻帶，則必須改變求和網絡或求和網絡的一部分。
因為自動(遠程控制)可調整合併濾波器已經較為普遍，簡單迅速地改變求和網絡的調諧的需求增加了。實際上，求和網絡的可用頻帶非常窄，如果還沒有調整好求和網絡的調諧，則基站發射機的頻率信道幾乎無法改變。以前所採用的解決方法，即安裝人員到基站現場用設計成用於新頻帶的接纜替換求和網絡的接纜，自然過於昂貴並佔用太多時間。
本發明的目標是提供一種前述問題的解決方案，並提供一種方法，通過該方法可以更迅速、更容易和更精確地調諧求和網絡。該目標通過本發明的方法實現，該方法的特徵在於，在同軸連接器的內導體和管狀導體之間設置一個由低損耗絕緣物質或亞鐵磁性材料製成的可移動部件，可移動部件橫截面的寬度不等於長度，通過調整所述連接器反射波的相位角來調諧求和網絡，而前述相位角的調整則以下述方式實現在與所述橫截面基本垂直相交的軸上轉動可移動部件，從而改變該可移動部件和內導體，和/或該可移動部件和外導體之間的距離。
本發明基於下述思想在具有固定求和網絡的基站中，用根據本發明的連接器替換求和網絡中使用的固定的內連接器和/或外連接器，可以大幅度拓寬求和網絡的工作頻帶，在根據本發明的連接器中，可以通過將其中的絕緣或亞鐵磁性部件調整到一個適當的位置，來調整該連接器反射波的相位角。因為在同軸結構的內導體和外導體之間存在著電磁場，轉動可移動部件會影響該可移動部件的電磁場，連接器反射係數相位角也為之改變。在本發明中，固定求和網絡中連接器的可調結構補償了中頻處生成的波長誤差(＝反射係數S11的相位角誤差)。因為在濾波器或例如在求和網絡的一個求和點(星點)中設置了一個可調連接器，該濾波器和連接到求和網絡求和點的求和電纜的合併電氣長度總是正確的(n*λ/4)，即從求和點看到的S11相位角是0°(360°)。因此，本發明的方法的主要優點在於，可以簡單迅速地修改求和網絡的調諧，而不需要修改求和網絡的電纜連接。
本發明還涉及在應用本發明方法過程中可以使用的一種同軸連接器。本發明的連接器的特徵在於，該連接器包括一個由低損耗絕緣物質或亞鐵磁性材料製成的可移動部件，可移動部件橫截面的寬度不等於長度，為了調整該連接器反射波的相位角，在內導體和外導體之間設置所述可移動部件，可移動部件可以在與所述橫截面基本垂直相交的軸上轉動，從而改變該可移動部件和內導體，和/或該可移動部件和外導體之間的距離。
本發明還涉及一種帶通濾波器，本發明的方法可以應用於該帶通濾波器，並可以在其中採用根據本發明的連接器。本發明的帶通濾波器的特徵在於，所述同軸連接器包括一個由低損耗絕緣物質或亞鐵磁性材料製成的可移動部件，可移動部件橫截面的寬度不等於長度，為了調整該連接器反射波的相位角，在內導體和外導體之間設置所述可移動部件，可移動部件可以在與所述橫截面基本垂直相交的軸上轉動，從而改變該可移動部件和內導體，和/或該可移動部件和外導體之間的距離。
根據本發明的方法、連接器和帶通濾波器的優選實施例分別在後附相關權利要求2到4、5到8和10中說明。
下面結合附圖，通過例子更詳細地描述本發明，在附圖中

圖1的框圖說明了可以採用本發明方法的基站的求和網絡，以及圖2說明了根據本發明的帶通濾波器的第一優選實施例。
圖1的框圖說明了可以採用本發明方法的基站的求和網絡。圖1所示的求和網絡可以是，例如GSM移動系統的基站的求和網絡，三個傳輸單元TX1-TX3通過網絡連接到通用的發射天線ANT。圖1所示的帶通濾波器1-3本身是眾所周知的濾波器，它們的傳輸頻帶最好能夠通過網管中心遠程控制來進行調整。可調絕緣共振器的結構和操作，例如在芬蘭專利88227「Dielectric resonator」中描述。
圖1中每個傳輸單元TX1-TX3都連接到相應可調帶通濾波器1-3的內連接器5。相應地，帶通濾波器1-3的外連接器6通過具有相等長度L的傳輸電纜7-9連接到求和元件4(星點)，在求和元件中累加來自不同發射機的信號，然後將這些信號送入天線ANT。調整到中頻的每個濾波器1-3的外連接器6總保持正確(n*λ/4)的濾波器1-3和連接到求和元件4的求和電纜7-9的合併電氣長度，即從求和元件4看到的反射波和傳播波是同相的。當通過遠程控制調整帶通濾波器1-3的傳輸頻帶時，外連接器6最好自動調整到一個新的優化值。
在圖1中，濾波器1-3的內連接器5也是可調的。但是，因為外連接器的可調性，對求和操作而言這並不是必需的。
在本發明中，求和元件的內連接器也可以是可調的，這與圖1所示不同。因為可以通過調整求和元件內連接器的反射波的相位角來調諧求和網絡，所以在濾波器中可以採用通用的不可調外連接器。
圖2說明了根據本發明的帶通濾波器20的第一優選實施例。圖2的帶通濾波器本身是眾所周知的，可以用於例如蜂窩無線系統的基站中，它包括一個共振器，後者包含由絕緣材料(例如陶瓷)製成的兩個元件21和22。
帶通濾波器20是可調的，因而操作員可以通過遠程控制調整共振器的共振頻率，使該頻率等於與其相連的傳輸單元的頻帶的中頻。為此，濾波器20包括一個通過支架23可以移動的激勵器(圖2中未示出)，固定在濾波器20外蓋上的與絕緣元件22相關的可移動絕緣元件21。絕緣元件21和22的相互位置則定義了共振器的共振頻率，圖2中該頻率例如在1805到1880MHz範圍內變化。
在圖2中，帶通濾波器20的外連接器6是可調的，濾波器20通過它連接到基站求和網絡的求和元件，並進一步連接到天線。帶通濾波器的內連接器25則是通用的不可調連接器25，帶通濾波器20通過它連接到傳輸單元。
帶通濾波器20的同軸可調外連接器6包括一個延長的內導體26，以及一個基本成管狀的、與內導體同軸的外導體27。在圖2中，內導體26通過一個電感圈30連接到外導體27，需要連接到連接器6的同軸電纜通過它連接到共振器21-22的電磁場。
特別從圖2的放大圖中可以看出，在內導體26和外導體27之間設置了一個可移動部件28，它具有較高絕緣係數，其橫截面的寬度不等於長度。在圖2中，可移動部件28具有一個橢圓形的橫截面。橢圓形元件28可以通過軸29(在圖2中以一點的形式示出)轉動，軸29從該元件的中點伸出，基本垂直於橢圓形的橫截面，從而可以改變元件28和內導體26之間的距離，以及相應的元件28和外導體27之間的距離。
因為內導體26和外導體之間存在著一個電場E，轉動該元件就可以影響橢圓形元件28的電場，從而改變反射係數的相位角。該電場中的任何改變都取決於材料的選擇、元件28的大小以及元件28在連接器6中的位置。
在帶通濾波器20中最好設置一個激勵器(例如電機)，它通過從管狀導體27小孔(在該圖中未示出)伸出的軸29轉動橢圓形元件28。激勵器最好由同一個調整單元/控制信號控制，該信號根據共振器的共振頻率修改，使連接器6的反射波的相位角隨著帶通濾波器通帶頻率的改變而改變，從而使求和網絡保持調諧。
需要理解，上述描述和相關附圖僅用於說明本發明。對本領域技術人員而言，在不偏離後附權利要求書中公開的本發明的範圍和精神的前提下，可以通過許多方式對本發明進行修改和改進。
權利要求
1.調諧基站求和網絡的一種方法，該求和網絡包括發射機(TX1-TX3)，濾波裝置(1-3，20)，帶有接收發射機發送的信號的內連接器(5，25)和前轉濾波信號的外連接器(6)，合併裝置(4)，帶有接收並合併從濾波裝置(1-3，20)外連接器得到的信號的內連接器和向基站天線裝置(ANT)提供合併信號的外連接器，至少一個所述連接器(6)是同軸連接器，包括一個延長的內導體(26)和一個包圍著內導體並與內導體共軸的基本成管狀的導體(27)，其特徵在於在同軸連接器(6)的內導體(26)和管狀導體(27)之間設置一個由低損耗絕緣物質或亞鐵磁性材料製成的可移動部件(28)，可移動部件橫截面的寬度不等於長度，以及通過調整所述連接器(6)反射波的相位角來調諧該求和網絡，而前述相位角的調整則以下述方式實現在與所述橫截面基本垂直相交的軸(29)上轉動該可移動部件(28)，從而改變該可移動部件(28)和內導體(26)之間，和/或該可移動部件(28)和外導體(27)之間的距離。
2.根據權利要求1的方法，其特徵在於，該可移動部件(28)的橫截面基本上是橢圓的，該可移動部件在軸(29)上轉動，軸(29)與基本橢圓的橫截面的中點垂直相交。
3.根據權利要求1或2的方法，其特徵在於，所述連接器是求和網絡濾波裝置(1-3，20)的一個內連接器或外連接器。
4.根據權利要求1或2的方法，其特徵在於，所述連接器(6)是基站求和網絡的合併器裝置(4)的一個內連接器或外連接器。
5.一種同軸連接器(6)，包括一個延長的內導體(26)和一個包圍著內導體(26)並與內導體共軸的基本成管狀的導體(27)，其特徵在於連接器(6)包括一個由低損耗絕緣物質或亞鐵磁性材料製成的可移動部件(28)，該可移動部件橫截面的寬度不等於長度，以及為了調整該連接器(6)反射波的相位角，在內導體(26)和外導體(27)之間設置所述可移動部件(28)，可移動部件可以在與所述橫截面基本垂直相交的軸(29)上轉動，從而改變該可移動部件(28)和內導體(26)之間，和/或該可移動部件(28)和外導體(27)之間的距離。
6.根據權利要求5的連接器，其特徵在於，所述可移動部件(28)的橫截面基本上是橢圓的，該可移動部件(28)可以在所述軸(29)上轉動，所述軸(29)與所述基本橢圓的橫截面的中點垂直相交，用以調整該連接器(6)反射波的相位角。
7.根據權利要求5或6的連接器，其特徵在於，所述連接器(6)是一個同軸連接器，用以將同軸電纜連接到共振器的電磁場。
8.根據權利要求5到7中任意一個的連接器，其特徵在於，所述可移動部件(28)由陶瓷或聚四氟乙烯製成。
9.一種帶通濾波器(1-3，20)，包括一個共振裝置(21，22)，一個接收待濾波信號並將其傳送到共振裝置(21，22)電磁場的內導體(5，25)，以及一個外連接器(6)，用以從共振裝置電磁場接收濾波信號並將其進一步傳送，至少一個連接器(6)，該連接器是一種同軸連接器並包括一個延長的內導體(26)和一個包圍著內導體並與內導體共軸的基本成管狀的導體(27)，其特徵在於所述同軸連接器(6)包括一個由低損耗絕緣物質或亞鐵磁性材料製成的可移動部件(28)，該可移動部件橫截面的寬度不等於長度，以及為了調整該連接器(6)反射波的相位角，在內導體(26)和外導體(27)之間設置所述可移動部件(28)，可移動部件可以在與所述橫截面基本垂直相交的軸(29)上轉動，從而改變該可移動部件(28)和內導體(26)之間，和/或該可移動部件(28)和外導體(27)之間的距離。
10.根據權利要求9的濾波器，其特徵在於，所述可移動部件(28)的橫截面基本上是橢圓的，該濾波器(20)還包括調整裝置(23)，用以調整共振器(21，22)的共振頻率，該頻率調整裝置(23)在操作上連接到可移動部件(28)以轉動該部件，從而在調整共振器共振頻率時，能夠調整該連接器(6)的反射波的相位角。
全文摘要
本發明涉及一種同軸連接器(6),包括一個內導體(26)和一個包圍著內導體(26)的管狀導體(27)。為了提供一種可調連接器,連接器(6)包括一個由低損耗絕緣物質或亞鐵磁性材料製成的部件(28),該部件橫截面的寬度不等於長度。為了調整該連接器(6)反射波的相位角,將該部件(28)設置在內導體(26)和外導體(27)之間,可以在與所述橫截面基本垂直相交的軸(29)上轉動該部件(28),從而改變該可移動部件(28)和內導體(26)之間,和/或該可移動部件(28)和外導體(27)之間的距離。
文檔編號H01R13/719GK1199510SQ97191160
公開日1998年11月18日 申請日期1997年8月27日 優先權日1996年8月29日
發明者維裡-馬蒂·薩卡, 蒂莫·宏帕 申請人:諾基亞電信公司