一種不同頻率信號的功率合成系統的製作方法
2023-04-27 14:08:46 1
專利名稱：一種不同頻率信號的功率合成系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及功率合成領域，特別是一種不同頻率信號的功率合成系統。
背景技術：
近年來，隨著用戶數量的增加，無線通信系統中的無線發射機的數量也急劇增加，這些無線發射機產生不同頻率的信號。為了減少與無線發射機對應的天線的數量，在無線通信系統中設計了功率合成系統。在有多個無線發射機的情況下，將每個無線發射機產生的信號先輸出給功率合成系統，由功率合成系統將多個無線發射機的信號合成一路，通過一副天線發射出去。
將大功率信號進行功率合成的系統主要有兩種，一種是通過3dB電橋或威爾金森(Wilkinson)合成器進行功率合成，另一種是通過合路器進行功率合成。下面分別說明上述兩種技術。
現有技術一通過3dB電橋或Wilkinson合成器進行功率合成。
圖1為現有技術一中含有兩個無線發射機的收發信機系統的結構示意圖。參考圖1，該收發信機系統包括無線發射機1、無線發射機2和功率合成器。其中無線發射機1和無線發射機2分別產生功率為P1和P2的兩路信號，並將兩路信號輸入功率合成器；功率合成器將輸入的兩路信號進行功率合成，然後輸出功率為 的信號。所述功率合成器一般採用3dB電橋或者Wilkinson合成器。
當收發信機系統中有兩個以上無線發射機時，不妨假設有N個無線發射機，它們分別向功率合成器輸入功率為P1、P2、…PN的信號，功率合成器進行功率合成後，輸出功率為 的信號。
但是，當各無線發射機產生的信號頻率不相等時，採用現有技術一中功率合成器進行功率合成會產生很大的功率損耗。例如，兩路信號合成後，每路信號會損失一半；N(N＞2)路信號合成後，每路信號的功率會衰減為原來的 由於無線通信系統中所發射的信號功率比較大，因此採用現有技術一會造成射頻功率的極大浪費，並且功率損耗還會引起嚴重的散熱問題。
現有技術二通過濾波合路器進行功率合成。
圖2為現有技術二中含有兩個無線發射機的收發信機系統的結構示意圖。參考圖2，該收發信機系統包括無線發射機1、無線發射機2、濾波合路器。其中無線發射機1和無線發射機2分別產生功率為P1和P2的兩路信號，並將兩路信號分別輸入濾波合路器的濾波器1和濾波器2；濾波合路器將輸入的兩路信號進行濾波後，再進行合路，然後輸出功率為P1+P2的信號。
現有技術二中的濾波器，通常價格較為昂貴，其體積也比較大。因此，當收發信機系統中有3路以上信號進行功率合成時，整個系統的體積將會異常龐大，並且系統的成本也會很高。
發明內容
有鑑於此，本發明提出了一種不同頻率信號的功率合成系統，其目的在於降低功率合成系統的功率損耗，減小功率合成系統的體積，並且降低功率合成系統的成本。
根據上述目的本發明提出了一種不同頻率信號的功率合成系統，該系統包括頻率選擇性裝置，和，具有將輸入第一埠的信號從第二埠輸出、以及將輸入第二埠的信號從第三埠輸出之特性且包括第一埠、第二埠、第三埠的第一環形器，其中，待合成的第一信號輸入至所述第一環形器的第一埠；所述頻率選擇性裝置的輸出端與所述第一環形器的第二埠相連，將接收到的待合成的第二信號輸入所述第一環形器的第二埠，以及將從所述第一環形器第二埠輸出的所述第一信號反射回至第一環形器的第二埠；輸入所述第一環形器第二埠的第一信號和第二信號功率合成後從第三埠輸出。
所述第二信號為單一頻率的信號，所述頻率選擇性裝置為陷波器或濾波器。
所述第二信號包括第三信號和第四信號；所述頻率選擇性裝置包括頻率選擇性器件、第二頻率選擇性裝置，和，具有將輸入第一埠的信號從第二埠輸出、以及將輸入第二埠的信號從第三埠輸出之特性且包括第一埠、第二埠、第三埠的第二環形器，其中，所述第三信號輸入至所述第二環形器的第一埠；所述頻率選擇性器件將從所述第二環形器第三埠輸出的信號輸入所述第一環形器的第二埠，以及將從所述第一環形器第二埠輸出的信號反射回所述第一環形器的第二埠；所述第二頻率選擇性裝置用於將接收到的第四信號輸入所述第二環形器的第二埠，以及將從所述第二環形器第二埠輸出的第三信號反射回至所述第二環形器的第二埠；輸入所述第二環形器第二埠的第三信號和第四信號功率合成後從第三埠輸出。
在上述技術方案中，所述頻率選擇性器件為陷波器或濾波器。
從上述方案中可以看出，由於本發明採用環形器和頻率選擇性裝置實現了不同頻率信號的功率合成，與現有技術一相比，本發明輸出信號的功率為P1+P2，沒有功率損耗，提高了收發信機系統的性能，並且消除了由於功率損耗帶來的散熱問題。與現有技術二相比，本發明在頻率選擇性裝置中採用的陷波器和環形器具有體積小成本低的特點，從而減小了整個系統的體積，而且降低了成本。
圖1為現有技術一中收發信機系統的結構示意圖；圖2為現有技術二中收發信機系統的結構示意圖；
圖3為本發明第一實施例中收發信機系統的結構示意圖；圖4為本發明第二實施例中收發信機系統的結構示意圖。
具體實施例方式
為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，以下舉實施例對本發明進一步詳細說明。
圖3為第一實施例中具有兩路信號的收發信機系統的結構示意圖。參考圖3，該收發信機系統包括無線發射機1、無線發射機2和功率合成系統，功率合成系統包括環形器和頻率選擇性裝置。由於輸入頻率選擇性裝置的是單一頻率的信號，所以第一實施例中的頻率選擇性裝置只包括一個頻率選擇性器件，所述頻率選擇性器件通常採用陷波器或者濾波器。。
無線發射機1和無線發射機2分別產生功率為P1、P2的兩路信號，並將兩路信號分別輸入功率合成系統，其中無線發射機1的信號輸入到環形器的1埠，無線發射機2的信號通過頻率選擇性器件後輸入環形器的2埠。環形器是一種射頻器件，具有三個埠，分別標記為1埠、2埠和3埠，其特性是從1埠輸入的信號只能從2埠輸出；從2埠輸入的信號只能從3埠輸出。頻率選擇性器件位於無線發射機2與環形器的2埠之間，它的特性是對於某一個頻率的信號完全反射，對於其它頻率的信號則可以通過。在第一實施例中頻率選擇性器件反射的信號頻率被預先設置為無線發射機1輸出信號的頻率，即從環形器的2埠輸入的信號的頻率。
圖3中所示的功率合成系統的工作流程如下對於無線發射機1輸出的信號，將該信號輸入到環形器的1埠後，根據環形器的特性，將從2埠輸出該信號。該信號到達頻率選擇性器件時，根據頻率選擇性器件的特性，被該頻率選擇性器件發射回來，從2埠輸入環形器。然後根據環形器的特性，該信號從3埠輸出。因此，無線發射機1輸出的信號從1埠輸入環形器，最終從環形器的3埠輸出。
對於無線發射機2輸出的信號，將該信號輸入到頻率選擇性器件，根據頻率選擇性器件的特性，該信號通過頻率選擇性器件後，輸入到環形器的2埠。然後根據環形器的特性，該信號從環形器的3埠輸出。因此，無線發射機2輸出的信號，最終也從環形器的3埠輸出。
綜合上面兩路信號的結果，在環形器的3埠得到了無線發射機1輸出的信號和無線發射機2輸出的信號的合成信號，該合成信號的功率為P1+P2。
在第一實施例中給出的只有兩路信號的情形，當有兩路以上的多路信號時，本發明採取級聯的方式實現多路信號的合成。下面在圖4所示的第二實施例中，以三路信號為例說明級聯方式。
如圖4所示，第二實施例中的收發信機系統包括無線發射機1、無線發射機2、無線發射機3和功率合成系統，該功率合成系統包括第一環形器和頻率選擇性裝置。由於輸入頻率選擇性裝置的是多個頻率的信號，第二實施例中的頻率選擇性裝置包括第二頻率選擇性裝置、第二環形器和頻率選擇性器件。由於輸入第二頻率選擇性裝置的是單一頻率的信號，所以第二實施例中的第二頻率選擇性裝置只包括一個第二頻率選擇性器件。其中第二頻率選擇性器件和第二環形器形成的結構與第一實施例中的功率合成系統相同。
圖4中的無線發射機2、無線發射機3、第二環形器和第二頻率選擇性器件的連接方式和工作流程與第一實施例中的無線發射機1、無線發射機2、環形器、頻率選擇性器件相同，最終從第二環形器的3埠輸出無線發射機2和無線發射機3輸出信號的合成信號，這裡不再贅述。無線發射機1的信號輸入到第一環形器的1埠。從第二環形器的3埠輸出的合成信號通過頻率選擇性器件輸入第一環形器的2埠。第二實施例中的頻率選擇性器件、第二頻率選擇性器件與第一實施例中的頻率選擇性器件的特性相同，同樣對於某一個頻率的信號完全反射，對於其它頻率的信號則可以通過，不同的是，頻率選擇性器件反射的信號頻率被預先設置為無線發射機1輸出信號的頻率，即從第一環形器的1埠輸入的信號的頻率；第二頻率選擇性器件反射的信號頻率被預先設置為無線發射機2輸出信號的頻率，即第二環形器的1埠輸入信號的頻率。第一環形器、第二環形器與第一實施例中的環形器的特性相同從1埠輸入的信號只能從2埠輸出；從2埠輸入的信號只能從3埠輸出。
圖4所示的功率合成系統的工作流程如下對於無線發射機1輸出的信號，將該信號輸入到第一環形器的1埠後，根據第一環形器的特性，將從2埠輸出該信號。該信號到達頻率選擇性器件時，根據頻率選擇性器件的特性，被頻率選擇性器件反射回來，從2埠輸入第一環形器。然後根據第一環形器的特性，該信號從3埠輸出。因此，無線發射機1輸出的信號從1埠輸入第一環形器，最終從第一環形器的3埠輸出。
對於無線發射機2和無線發射機3輸出的信號，參考第一實施例可知，這兩路信號的合成信號從第二環形器的3埠輸出。然後兩路信號的合成信號輸入頻率選擇性器件，根據頻率選擇性器件的特性，該合成信號通過頻率選擇性器件後被輸入第一環形器的2埠。再根據第一環形器的特性，該合成信號從3埠輸出。
因此，最終在第一環形器的3埠得到了三個無線發射機輸出信號的合成信號，該合成信號的功率為P2+P3+P1。
對於更多路信號的合成，同理可以採用級聯的方式，這裡不再贅述。
以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種不同頻率信號的功率合成系統，其特徵在於，該系統包括頻率選擇性裝置，和，具有將輸入第一埠的信號從第二埠輸出、以及將輸入第二埠的信號從第三埠輸出之特性且包括第一埠、第二埠、第三埠的第一環形器，其中，待合成的第一信號輸入至所述第一環形器的第一埠；所述頻率選擇性裝置的輸出端與所述第一環形器的第二埠相連，將接收到的待合成的第二信號輸入所述第一環形器的第二埠，以及將從所述第一環形器第二埠輸出的所述第一信號反射回至第一環形器的第二埠；輸入所述第一環形器第二埠的第一信號和第二信號功率合成後從第三埠輸出。
2.根據權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述第二信號為單一頻率的信號，所述頻率選擇性裝置為陷波器或濾波器。
3.根據權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述第二信號包括第三信號和第四信號；所述頻率選擇性裝置包括頻率選擇性器件、第二頻率選擇性裝置，和，具有將輸入第一埠的信號從第二埠輸出、以及將輸入第二埠的信號從第三埠輸出之特性且包括第一埠、第二埠、第三埠的第二環形器，其中，所述第三信號輸入至所述第二環形器的第一埠；所述頻率選擇性器件將從所述第二環形器第三埠輸出的信號輸入所述第一環形器的第二埠，以及將從所述第一環形器第二埠輸出的信號反射回所述第一環形器的第二埠；所述第二頻率選擇性裝置用於將接收到的第四信號輸入所述第二環形器的第二埠，以及將從所述第二環形器第二埠輸出的第三信號反射回至所述第二環形器的第二埠；輸入所述第二環形器第二埠的第三信號和第四信號功率合成後從第三埠輸出。
4.根據權利要求3所述的系統，其特徵在於，所述頻率選擇性器件為陷波器或濾波器。
全文摘要
本發明公開了一種不同頻率信號的功率合成系統，該系統包括頻率選擇性裝置，和，具有將輸入第一埠的信號從第二埠輸出、將輸入第二埠的信號從第三埠輸出之特性且包括第一埠、第二埠、第三埠的第一環形器，其中，待合成的第一信號輸入至所述第一環形器的第一埠；所述頻率選擇性裝置的輸出端與所述第一環形器的第二埠相連，將接收到的待合成的第二信號輸入所述第一環形器的第二埠，以及將從第一環形器第二埠輸出的所述第一信號反射回至第一環形器的第二埠；輸入所述第一環形器第二埠的第一信號和第二信號功率合成後從第三埠輸出。本發明降低了功率合成系統的功率損耗，減小了功率合成系統的體積，並且降低了成本。
文檔編號H01P1/32GK1858936SQ200510083099
公開日2006年11月8日 申請日期2005年7月8日 優先權日2005年7月8日
發明者李亞銳 申請人:上海華為技術有限公司