CN105680901A - 一种实现载频信号合路分配的装置和方法 - Google Patents

一种实现载频信号合路分配的装置和方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种实现载频信号合路分配的装置和方法，包括：由三个或三个以上环形器级联构成的环形合路/分配器、和带通滤波器；其中，两路或两路以上载频发信号和两路或两路以上载频收信号均经由一一对应的带通滤波器连接到环形合路/分配器；环形合路/分配器，用于将滤波后的各路载频发信号合路并发送给外部的信号转换器，将信号转换器转换后的信号发送到与载频收信号一一对应的各带通滤波器；其中，带通滤波器的频带至少包括对应的载频发信号或载频收信号中的业务信号的频带。通过本发明提供的技术方案，在两个或两个以上载频信号合路/分配的通讯***中，较大地减小了载频信号的合路/分配对于通讯能力的影响。

Description

一种实现载频信号合路分配的装置和方法
技术领域
本发明涉及信号合路和分配技术，尤指一种实现载频信号合路分配的装置和方法。
背景技术
在频分通讯领域，经常需要在一种通讯信道如微波信道中传送两个或两个以上载频信号。载频信号由载频发信号和载频收信号组成。载频发信号主要由将发送侧的业务信号调制到载频上得到的调制后的业务发信号组成。载频发信号的频带包括业务发信号的频带和用于频带隔离的保护频带。载频收信号为通讯对端发送过来的载频发信号。载频信号的频带包括载频发信号和载频收信号的频带。
图1为现有微波通讯中实现双载频信号合路分配的装置，图1中，f1发和f1收分别为载频信号f1中的载频发信号和载频收信号，依此类推，可知f2发和f2收的含义。分别从如图1所示的装置的发送方向和接收方向看，f1发和f2发经过各自对应的双工器，再经过合路/分配器实现合路，最后合路后的信号由天线发送出去；来自天线的包括f1收和f2收的信号，经过合路/分配器分配成分别包括f1收和f2收的两路信号，再分别经过双工器得到f1收和f2收。
在微波通讯中，实现两个载频信号的合路/分配的两载频合路/分配器可以为平衡3dB合路器和非平衡6dB合路器。对于平衡3dB合路器，其两个分路端口中的一个到合路端口的***损耗约为3.8dB，反向的***损耗也是3.8dB。对于非平衡6dB合路器，一个分路端口到合路端口的***损耗约为7dB，另一个分路端口到合路端口的***损耗约为2dB，反向的***损耗也分别为7dB和2dB。不难看出，两载频合路/分配器在实现两个载频信号的合路/分配时，引入了不小的***损耗。
通讯中的一般的通讯模型总可以归结为最基本的点对点通讯。以点到点无线通讯为例，传输距离和传输容量主要取决于产品的***增益。***增益为通讯两端中的一端的发射功率和另一端的接收灵敏度的差值。***增益越大，点到点通讯的传输距离和传输容量越大，也就是说通讯能力越强。
以如图2所示的现有微波通讯中双载频信号合路/分配的通讯***为例来看，如果通讯两端都采用平衡3dB合路器，平衡3dB合路器引入的***损耗使得如图2所示的通讯***的***增益下降约7.8dB。在该通讯***中，如果通讯两端都采用非平衡6dB合路器，相应地***增益下降约8dB。不难看出，在两个载频信号合路/分配的通讯***中，现有通过合路/分配器实现合路/分配的方式，降低了通讯***的***增益，因此降低了通讯***的通讯能力，从而降低了传输距离和传输容量。显然，在两个以上载频信号合路/分配的通讯***中，现有通过合路/分配器实现合路/分配的方式更大地降低了通讯***的通讯能力。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种实现载频信号合路分配的装置和方法，能够减小两个或两个以上载频信号的合路/分配对于通讯能力的影响，从而能够较好地保证通信***的传输距离和传输容量。
为了达到本发明目的，本发明公开了一种实现载频信号合路分配的装置，包括由三个或三个以上环形器级联构成的环形合路/分配器、和与载频发信号或载频收信号均一一对应的带通滤波器；其中，
两路或两路以上载频发信号和两路或两路以上载频收信号均经由一一对应的带通滤波器连接到环形合路/分配器；
环形合路/分配器，用于将滤波后的各路载频发信号合路并发送给外部的信号转换器，将信号转换器转换后的信号发送到与载频收信号一一对应的各带通滤波器；
其中，带通滤波器的频带至少包括对应的载频发信号或载频收信号中的业务信号的频带。
其中，所述环形合路/分配器包括第一环形器、第二环形器和第三环形器，其中，
载频发信号经由对应的带通滤波器连接到第二环形器，载频收信号经由对应的带通滤波器连接到第三环形器；
第一环形器的第一端口、第二端口和第三端口分别连接到所述信号转换器、第二环形器和第三环形器；第一环形器的端口环形顺序为第一端口、第三端口、第二端口。
所述第一端口、第二端口和第三端口均为所述第一环形器的任意一个端口。
所述第二环形器由一个或一个以上三端口环形器级联构成。
所述第三环形器由一个或一个以上三端口环形器级联构成。
所述带通滤波器的频带的中心频点等于对应的载频发信号或者载频收信号中的业务信号的频带的中心频点。
所述带通滤波器的3dB频带至少包括对应的载频发信号或载频收信号中的业务信号的3dB频带。
所述第一环形器的频带至少包括连接到所述装置的载频信号的频带，所述第二环形器的频带至少包括连接到其上的载频发信号的频带，所述第三环形器的频带至少包括连接到其上的载频收信号的频带。
本发明还包括一种实现载频信号合路分配的方法，包括：
带通滤波器对一一对应的两路或两路以上载频发信号进行带通滤波处理；环形合路/分配器对滤波后的载频发信号进行合路处理，并将合路后的信号发送给信号转换器；
环形合路/分配器将信号转换器转换后的信号均发送给带通滤波器；带通滤波器对转换后的信号进行带通滤波处理，得到与带通滤波器一一对应的两路或两路以上载频收信号；
其中，环形合路器由三个或三个以上环形器级联构成；带通滤波器的频带至少包括对应的载频发信号或者载频收信号中的业务信号的频带。
当所述环形合路/分配器包括第一环形器、第二环形器和第三环形器时，所述环形合路/分配器对滤波后的载频发信号进行合路处理包括：
第二环形器将滤波后的载频发信号合路到第一环形器的第二端口；第一环形器将合路后的信号从第一环形器的第一端口发送给所述信号转换器；
当所述环形合路/分配器包括第一环形器、第二环形器和第三环形器时，所述环形合路/分配器将信号转换器转换后的信号均发送给带通滤波器包括：
第一环形器从第一端口接收所述信号转转器转换后的信号，并将转换后的信号发送到第一环形器的第三端口；第三环形器将接收到的转换后的信号分别发送到带通滤波器；
其中，第一环形器的端口环形顺序为第一端口、第三端口、第二端口。
所述第一端口、第二端口和第三端口均为所述第一环形器的任意一个端口。
所述第二环形器由一个或一个以上三端口环形器级联构成。
所述第三环形器由一个或一个以上三端口环形器级联构成。
所述带通滤波器的频带的中心频点等于对应的载频发信号或者载频收信号中的业务信号的频带的中心频点。
所述带通滤波器的3dB频带至少包括对应的载频发信号或载频收信号中的业务信号的3dB频带；
所述信号转换器的频带至少包括连接到所述第二环形器的载频发信号和连接到所述第三环形器的载频收信号的频带；
所述第一环形器的频带至少包括连接到所述第二环形器的载频发信号和连接到所述第三环形器的载频收信号的频带，所述第二环形器的频带至少包括连接到其上的载频发信号的频带，所述第三环形器的频带至少包括连接到其上的载频收信号的频带。
与现有技术相比，本发明技术方案包括：两路或两路以上载频发信号和两路或两路以上载频收信号均经由一一对应的带通滤波器连接到环形合路/分配器；环形合路/分配器，用于将滤波后的各路载频发信号合路并发送给外部的信号转换器，将信号转换器转换后的信号发送到与载频收信号一一对应的各带通滤波器；其中，带通滤波器的频带至少包括对应的载频发信号或载频收信号中的业务信号的频带。通过本发明技术方案，由于环形器和带通滤波器引入的***损耗的总和较小，这样，在基于本发明技术方案实现的通讯***中，较大地减小了两个或两个以上载频信号的合路/分配对于通讯能力的影响，从而较好地保证了通信***的传输距离和传输容量。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。
图1为现有微波通讯中实现双载频信号合路分配的装置；
图2为现有微波通讯中实现双载频信号合路/分配的通讯***；
图3为本发明实现载频信号合路分配的装置的组成结构示意图；
图4为本发明实现载频信号合路分配的装置的第一实施例的组成结构示意图；
图5为本发明实现载频信号合路分配的装置的第二实施例的组成结构示意图；
图6为本发明实现载频信号合路分配的方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机***中执行。并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
图3为本发明实现载频信号合路分配的装置的组成结构示意图，如图3所示，该装置包括由三个或三个以上环形器级联构成的环形合路/分配器、和与载频发信号或载频收信号一一对应的带通滤波器，其中，
两路或两路以上载频发信号和两路或两路以上载频收信号均经由一一对应的带通滤波器连接到环形合路/分配器。
环形合路/分配器，用于将滤波后的各路载频发信号合路并发送给外部的信号转换器，将信号转换器转换后的信号发送到与载频收信号一一对应的各带通滤波器。
其中，信号转换器可以为天线。
其中，带通滤波器的频带至少包括对应的载频发信号或者载频收信号中的业务信号的频带。这样，保证了带通滤波器的滤波效果。
具体地，环形合路/分配器包括第一环形器、第二环形器和第三环形器，其中，
载频发信号经由对应的带通滤波器连接到第二环形器，载频收信号经由对应的带通滤波器连接到第三环形器。
第一环形器的第一端口、第二端口和第三端口分别连接到信号转换器、第二环形器和第三环形器；第一环形器的端口环形顺序为第一端口、第三端口、第二端口。
需要说明的是，第一环形器的端口环形顺序保证了：对于第二端口上的信号，在第一环形器中从第二端口进入从第一端口发出经过的环形路径最短；对于转换后的信号，在第一环形器中从第一端口进入从第三端口发出经过的环形路径最短。
综上所述，与载频发信号一一对应的带通滤波器、和第二端口均连接到第二环形器的任意一个端口；与载频收信号一一对应的带通滤波器、和第三端口均连接到第三环形器的任意一个端口。
综上所述，第二环形器用于将滤波后的载频发信号合路到第一环形器；第三环形器用于将第一环形器转发的转换后的信号均发送给带通滤波器；第一环形器用于按照最短环形路径将第二环形器合路后的信号发送给信号转换器，也用于按照最短环形路径将转换后的信号发送给第三环形器。
进一步地，带通滤波器的3dB频带至少包括对应的载频发信号或载频收信号中的业务信号的3dB频带。这样改善了带通滤波器的滤波效果。
进一步地，带通滤波器的频带的中心频点等于对应的载频发信号或者载频收信号中的业务信号的频带的中心频点。这样进一步改善了带通滤波器的滤波效果。
进一步地，在第一环形器的端口环形顺序不变的情况下，第一端口、第二端口和第三端口均为第一环形器的任意一个端口。
进一步地，第二环形器可以由一个或一个以上三端口环形器级联构成；第三环形器可以由一个或一个以上三端口环形器级联构成。这样，保证了本发明装置中的环形器均为有三个端口的环形器即三端口环形器，降低了本发明装置的实现复杂度，有利于降低本发明装置的生产成本，并提高本发明装置的生产合格率。
需要说明的是，一方面，信号转换器的频带至少包括连接到本发明装置的载频信号的频带。另一方面，第一环形器的频带至少包括连接到本发明装置的载频信号的频带，第二环形器的频带至少包括连接到其上的载频发信号的频带，第三环形器的频带至少包括连接到其上的载频收信号的频带。这样保证了本发明装置的合路和分配的效果。
本发明装置可以用于实现任意数量的载频信号的合路/分配。
图4为本发明实现载频信号合路分配的装置的第一实施例的组成结构示意图，如图4所示，实现了两个载频信号的合路/分配，即实现了包括f1发和f1收的载频信号和包括f2发和f2收的载频信号的合路。在图4中，1为第一环形器，2为第二环形器，3为第三环形器，41为与f1发对应的带通滤波器，42为与f2发对应的带通滤波器，11为第一端口，12为第二端口，13为第三端口。在该实施例中，第二环形器和第三环形器均为三端口环形器，第一端口11连接到的信号转换器如天线。
在第一实施例中，各环形器之间、环形器与对应的带通滤波器之间通过电缆连接。
第一实施例中的本发明装置的对2个载频发信号的合路机制为：f1发经由对应的带通滤波器41进入第二环形器2的端口22，然后经过第二环形器2的端口21进入第二端口12，最后经由第一端口11发送出去；f2发经由对应的带通滤波器42进入第二环形器的端口23，然后经过第二环形器2的端口22进入带通滤波器41，由于带通滤波器41与f2发不对应即带通滤波器41与f2发不匹配，f2发被带通滤波器41反弹回第二环形器2的端口22，再然后从第二环形器2的端口21进入第一环形器1的第二端口12，最后经由第一端口11发送出去。这样，实现了f1发和f2发均从第一端口11发送出去即实现了f1发和f2发的合路，并且由于第一端口11天线，f1发和f2发均由天线转换成无线信号发射出去。
类似地，可知第一实施例中的本发明装置的对两个载频收信号的分配机制，此处不再赘述。
需要说明的是，在如图4所示的实施例中，经过测量：从f1发进入对应的带通滤波器41到f1发从第一端口11发送出去，期间经过的路径的***损耗约为1.6dB；从f2发进入对应的带通滤波器42到f1发从第一端口11发送出去，期间经过的路径的***损耗约为2dB；反向的***损耗也分别约为1.6dB和2dB。
图5为本发明实现载频信号合路分配的装置的第二实施例的组成结构示意图，如图5所示，实现了4个载频信号的合路/分配，即实现了包括f1发和f1收的载频信号、包括f2发和f2收的载频信号、包括f3发和f3收的载频信号、包括f4发和f4收的载频信号的合路。在图5中，三端口环形器2.1、三端口环形器2.2和三端口环形器2.3级联为第二环形器2，三端口环形器3.1、三端口环形器3.2和三端口环形器3.3级联为第三环形器3。
在第二实施例中，部分环形器与对应的带通滤波器之间采用直扣式连接，例如环形器2.2与对应的带通滤波器41之间采用直扣式连接。这种直扣式的连接方式省掉了环形器与对应的带通滤波器之间的电缆，这样省掉了电缆引入的***损耗，从而进一步降低了本发明装置的***损耗。
参考第一实施例中的本发明装置的合路和分配机制，可知第二实施例中的本发明装置的合路和分配机制，此处不再赘述。
图6为本发明实现载频信号合路分配的方法的流程图，如图6所示，包括：
步骤601：带通滤波器对一一对应的两路或两路以上载频发信号进行带通滤波处理；环形合路/分配器对滤波后的载频发信号进行合路处理，并将合路后的信号发送给信号转换器。
步骤602：环形合路/分配器将信号转换器转换后的信号均发送给带通滤波器；带通滤波器对转换后的信号进行带通滤波处理，得到与带通滤波器一一对应的两路或两路以上载频收信号。
在上述步骤中，环形合路器由三个或三个以上环形器级联构成；带通滤波器的频带至少包括对应的载频发信号或者载频收信号中的业务信号的频带。
需要说明的是，步骤601和步骤602可以同时执行，步骤601用于实现两个或两个以上载频发信号的合路，步骤602用于实现分配两个或两个以上载频收信号。
具体地，环形合路/分配器包括第一环形器、第二环形器和第三环形器。
步骤601中环形合路/分配器对滤波后的载频发信号进行合路处理可以包括：
第二环形器将滤波后的载频发信号合路到第一环形器的第二端口；第一环形器将合路后的信号从第一环形器的第一端口发送给信号转换器。
步骤602中环形合路/分配器将信号转换器转换后的信号均发送给带通滤波器可以包括：
第一环形器从第一端口接收信号转转器转换后的信号，并将转换后的信号发送到第一环形器的第三端口；第三环形器将接收到的转换后的信号分别发送到带通滤波器。
其中，第一环形器的端口环形顺序为第一端口、第三端口、第二端口。
进一步地，第一端口、第二端口和第三端口均为第一环形器的任意一个端口。
进一步地，第二环形器可以由一个或一个以上三端口环形器级联构成。
进一步地，第三环形器可以由一个或一个以上三端口环形器级联构成。
进一步地，带通滤波器的3dB频带至少包括对应的载频发信号或载频收信号中的业务信号的3dB频带。
进一步地，带通滤波器的频带的中心频点等于对应的载频发信号或者载频收信号中的业务信号的频带的中心频点。
进一步地，信号转换器的频带至少包括连接到第二环形器的载频发信号和连接到第三环形器的载频收信号的频带。
进一步地，
第一环形器的频带至少包括连接到第二环形器的载频发信号和连接到第三环形器的载频收信号的频带，第二环形器的频带至少包括连接到其上的载频发信号的频带，第三环形器的频带至少包括连接到其上的载频收信号的频带。
虽然本发明所揭露的实施方式如上所述，但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (15)

1.一种实现载频信号合路分配的装置，其特征在于，该装置包括由三个或三个以上环形器级联构成的环形合路/分配器、和与载频发信号或载频收信号均一一对应的带通滤波器；其中，
两路或两路以上载频发信号和两路或两路以上载频收信号均经由一一对应的带通滤波器连接到环形合路/分配器；
环形合路/分配器，用于将滤波后的各路载频发信号合路并发送给外部的信号转换器，将信号转换器转换后的信号发送到与载频收信号一一对应的各带通滤波器；
其中，带通滤波器的频带至少包括对应的载频发信号或载频收信号中的业务信号的频带。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述环形合路/分配器包括第一环形器、第二环形器和第三环形器，其中，
载频发信号经由对应的带通滤波器连接到第二环形器，载频收信号经由对应的带通滤波器连接到第三环形器；
第一环形器的第一端口、第二端口和第三端口分别连接到所述信号转换器、第二环形器和第三环形器；第一环形器的端口环形顺序为第一端口、第三端口、第二端口。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第一端口、第二端口和第三端口均为所述第一环形器的任意一个端口。
4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第二环形器由一个或一个以上三端口环形器级联构成。
5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第三环形器由一个或一个以上三端口环形器级联构成。
6.根据权利要求1～5任一项所述的装置，其特征在于，所述带通滤波器的频带的中心频点等于对应的载频发信号或者载频收信号中的业务信号的频带的中心频点。
7.根据权利要求1～5任一项所述的装置，其特征在于，所述带通滤波器的3dB频带至少包括对应的载频发信号或载频收信号中的业务信号的3dB频带。
8.根据权利要求2～5任一项所述的装置，其特征在于，所述第一环形器的频带至少包括连接到所述装置的载频信号的频带，所述第二环形器的频带至少包括连接到其上的载频发信号的频带，所述第三环形器的频带至少包括连接到其上的载频收信号的频带。
9.一种实现载频信号合路分配的方法，其特征在于，该方法包括：
带通滤波器对一一对应的两路或两路以上载频发信号进行带通滤波处理；环形合路/分配器对滤波后的载频发信号进行合路处理，并将合路后的信号发送给信号转换器；
环形合路/分配器将信号转换器转换后的信号均发送给带通滤波器；带通滤波器对转换后的信号进行带通滤波处理，得到与带通滤波器一一对应的两路或两路以上载频收信号；
其中，环形合路器由三个或三个以上环形器级联构成；带通滤波器的频带至少包括对应的载频发信号或者载频收信号中的业务信号的频带。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述环形合路/分配器包括第一环形器、第二环形器和第三环形器；
所述环形合路/分配器对滤波后的载频发信号进行合路处理包括：
第二环形器将滤波后的载频发信号合路到第一环形器的第二端口；第一环形器将合路后的信号从第一环形器的第一端口发送给所述信号转换器；
所述环形合路/分配器将信号转换器转换后的信号均发送给带通滤波器包括：
第一环形器从第一端口接收所述信号转转器转换后的信号，并将转换后的信号发送到第一环形器的第三端口；第三环形器将接收到的转换后的信号分别发送到带通滤波器；
其中，第一环形器的端口环形顺序为第一端口、第三端口、第二端口。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述第一端口、第二端口和第三端口均为所述第一环形器的任意一个端口。
12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述第二环形器由一个或一个以上三端口环形器级联构成。
13.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述第三环形器由一个或一个以上三端口环形器级联构成。
14.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述带通滤波器的频带的中心频点等于对应的载频发信号或者载频收信号中的业务信号的频带的中心频点。
15.根据权利要求10～14任一项所述的方法，其特征在于，
所述带通滤波器的3dB频带至少包括对应的载频发信号或载频收信号中的业务信号的3dB频带；
所述信号转换器的频带至少包括连接到所述第二环形器的载频发信号和连接到所述第三环形器的载频收信号的频带；
所述第一环形器的频带至少包括连接到所述第二环形器的载频发信号和连接到所述第三环形器的载频收信号的频带，所述第二环形器的频带至少包括连接到其上的载频发信号的频带，所述第三环形器的频带至少包括连接到其上的载频收信号的频带。
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