CN1960224B - 一种信号复用和解复用装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种信号复用和解复用装置，包括公共的复用接口单元，隔直电路单元，衰减电路单元，交流抑制电路和滤波电路单元，第一滤波器单元，用来分离频率分量信号；第二滤波器单元，用来分离频率分量信号外的剩余信号。本发明所述的复用和解复用利用了同一个装置实现，主要利用满足一定特性的高通滤波器和低通滤波器，按一定的次序将复用信号的各种频率分离出来，送到相应的频率输出端口。对于复用过程来说，则是一个相反的过程。采用本发明所述装置，不仅提高了传输介质的利用率，减少了接口数量，降低成本，还方便了装置的维护。

Description

一种信号复用和解复用装置

技术领域

本发明涉及通信***中信号传输领域，具体涉及一种对频分复用在同一根电缆上传输的多种频率信号，包括直流信号在内，进行复用和解复用的装置。

背景技术

在通信领域中，射频信号、中频信号、低频信号、直流馈电信号等信号的传输是一个不可避免的问题。对于某些***，同时存在多种频率信号，如果为每种频率信号专门提供一种传输介质，在频率信号种类繁多的情况下，会使***变的更复杂，接口种类和成本都会增加，同时使***可维护性下降。因此将多种频率信号复用在同一种介质上进行传输成为必需。

在信号的复用方式上，分为时分复用、频分复用、空分复用等多种信号复用方式。对于多种频率的信号，可以很方便的采用频分复用的方式，将信号复用在同一个传输介质上进行传输。这样就需要在发送和接收端设计信号复用和解复用装置。

公开号为CN1399437A，公开日期是2003年2月26日的发明“小尺寸的多信道频率复用器”，其内容为一种有组合器和分频器功能的多信道频率复用器，其结构包括一个N*N频率谐振器矩阵，该频率谐振矩阵有信道输入端口，各谐振器与一个公用谐振器互连，公用谐振器又耦合到一个公用的输出端口。多个谐振器的排列，使它们以小尺寸提供频率选择和组合的功能。公用谐振器的使用，降低了谐振器间连接的相位差并使***损耗最小。

从另一个角度说，上述发明所述的装置还可以作为一种分频器，把不同频率的复用信号通过一个公共的输入端口和公用谐振器，在不同频率上谐振的多个谐振腔与该公用谐振器连接，把不同频率信号分离，并送到相应的输出端口。

“小尺寸的多信道频率复用器”发明提出了一种通过谐振器实现多种频率复用和解复用的方案，该发明实现的装置优点在于装置尺寸很小，但其缺点也是非常突出的，主要针对一些固定频点信号的复用，频点不同时谐振器的实现不同，这就使得该装置对一定范围频率的信号复用适应性很差。

公开号为CN1520650A，公开日期为2004年8月11日的“频率偏置分集接收机”，该发明所要实现的装置的主要功能有：

组合至少两个已调制RF输入信号以形成单个RF偏移分集信号；

单个RF信号变换成基带信号；

频率解复用基带信号以提供各个已调制基带信号；

组合解复用的信号以提供输出。

但是发明“频率偏置分集接收机”中所实现的装置在信号复用和解复用之间增加了信号变换的过程，因此在整个过程中的实现上有很大的复杂度，另外该发明应用的范围方面针对的是RF信号。

发明内容

为了克服现有技术中存在的不足，本发明提出了一种频率信号复用和解复用的装置，由于该装置是通过无源器件实现的，故允许信号在该装置中进行双向传递，因此信号的复用和解复用可以利用同一个装置来实现。

本发明具体是这样实现的：

一种信号复用和解复用装置，包括如下部分：

公共的复用接口单元，用来作复用信号输入和输出的物理接口；

隔直电路单元，用来完成对复用信号中直流分量进行隔离；

衰减电路单元，用来完成对叠加信号的功率衰减；

第一滤波器单元，用来分离频率分量信号；

第二滤波器单元，用来分离频率分量信号外的剩余信号；

外部的复用信号从公共的复用接口单元输入，经隔直电路单元，分离得到拥有多种交流信号分量的复用信号，然后所述复用信号经衰减电路单元完成叠加信号的功率衰减后，依次经过第一滤波器单元和第二滤波器单元按信号频率从高到低或者从低到高顺序逐一将各种频率分量的信号分离出来，并送到相应的输出端口。

所述信号复用和解复用装置，还可以包括：

交流抑制电路单元，用于完成从复用信号中分离出直流信号；

滤波电路单元，用于完成对直流信号的滤波处理；

所述复用信号经过公共的复用接口单元后，经过交流抑制电路单元分离出直流信号，然后通过滤波电路单元处理后输出直流分量。

所述公共的复用接口单元，可以采用SMA型插座。

所述交流抑制电路单元，可以采用空心电感。

所述滤波电路单元，可以采用电容滤波电路。

所述隔直电路单元，可以采用隔直电容实现。

所述衰减电路单元，可以采用π型电阻网络实现。

所述第一滤波器单元和第二滤波器单元中所采用的滤波器的个数为：大于1的整数。

所述复用信号之间频率差别在2个数量级以上；

所述复用信号频率的上限应在百MHz级。

所述复用和解复用装置还适用于射频信号的复用。

本发明所述装置具有如下优点：

①通过本装置提高了传输介质的利用率，减少了接口数量，降低了成本，也方便了维护；

②本装置具有较强的适应能力，通过滤波器的合适设计，每个端口(非复用端口)都可以满足一定范围频率信号的输入/输出，而不是只能针对固定频点的信号的输入/输出；

③本装置在实现上主要通过电阻网络、滤波器电路完成，这些技术都已经非常成熟，因此实现容易。

附图说明

图1是信号的复用和解复用装置实现框图；

图2是本发明所述装置的一个具体实现实例。

具体实施方式

本发明所述的装置包含以下部分，公共的复用接口单元101、交流抑制电路单元102、滤波电路单元103、隔直电路单元104、衰减电路单元1～3(105/108/111)和第一滤波器单元1X～kX(106/109/112)其中1＜k＝n-1且为整数、第二滤波器单元2Y～nY(107/110/113)。

公共的复用接口单元101为复用信号输入和输出的物理接口；交流抑制电路单元102完成从复用信号中分离出直流信号；滤波电路单元103完成对直流信号滤波处理；隔直电路单元104完成对复用信号中直流信号的隔离；衰减电路单元1～3(105/108/111)，主要完成对叠加信号的功率衰减；滤波器单元1X～kX(106/109/112)是一些根据待分离信号频率而设计的满足一定高通/低通滤波器；滤波器单元2Y～nY(107/110/113)主要相应分离出滤波器单元1X～kX所分离频率分量信号外的剩余信号，因此滤波器单元2Y～nY是与滤波器单元1X～kX相对应低通/高通滤波器，这些滤波器根据待分离的复用信号分量频率来确定。

信号的解复用流程如下：外部的复用信号从101单元输入，经102单元分离出直流信号，并经103单元处理后输出直流分量；另一个通道，外部的复用信号从101单元输入后经104单元滤除直流信号分量，分离得到拥有多种交流信号分量的复用信号，此复用信号经衰减电路单元(如105)、滤波器单元(如1X、2Y)按频率从高到低或者从低到高顺序逐一将各种频率分量的信号分离出来，并送到相应的输出端口。

信号的复用过程则是一个相反的过程，各信号分量从各自端口输入，经过相应的通道逐级叠加复用，最后从公共的复用端口101输出。

从解复用的过程来说，主要利用一些满足一定特性的高通滤波器和低通滤波器，按一定的次序逐一将复用信号中的各种频率分量分离出来，送到相应的频率输出端口。

对于复用过程来说，则是一个相反方向的过程。对于频率差别较大的信号，可以在同一传输介质上叠加而互不干扰，因此各频率分量信号可以从各自端口输入，通过本发明所述装置，最后复用到同一个端口输出。

本发明所述装置的适用范围：①本装置支持的复用信号的范围较宽，可以是从直流信号到射频信号。不过，进行复用的信号之间所处频带最好相隔较大，以便设计出的滤波器能够较好的进行信号解复用，这里建议复用信号之间频率差别在2个数量级以上，另一方面，复用信号频率上限控制在百MHz级，对于频率特别高的射频信号(比如GHz以上的信号)相应的滤波电路设计困难，建议先将这类射频信号变为基带信号后再利用本发明所述装置进行信号复用；

②本发明所述装置中非复用的输入/输出端口可以根据滤波器的设计支持一定范围频率信号的输入/输出；

③本发明所述装置可以设计成一个独立的装置的形式，也可以作为单板电路上的一个模块使用，还可以根据分离信号频段不同设计成一套子插卡的形式进行应用。

图2给出了本发明提出的信号复用和解复用装置的一个具体实现实例，下面结合图2介绍本发明具体实现方式。

复用端口单元101需要根据实际的应用情况选择一定的输入输出物理接口，比如本实例中选择SMA型插座。

交流抑制电路102选择空心电感对交流信号进行抑制。滤波电路103采用一定的电容滤波电路实现。

图2电路中通过增加功率电感，主要是对功率较大的直流信号实现扼流作用。

隔直电路104通过一个隔直电容实现。

衰减电路(105/108/111)可以通过一个π型电阻网络实现，该电阻网络实现信号衰减3dB，即实现信号功率衰减近似一半，主要出于考虑将叠加信号的幅度衰减回叠加前的幅度，以保证信号幅度的一致性。π型电阻网络实现比较灵活，可以根据需要选择电阻阻值，实现信号的不同衰减。

单元106为一高通滤波器，主要解复用出最高频率信号分量，单元107为一低通滤波器，主要分离出除最高频率分量信号外剩余的其他频率分量；单元109为一高通滤波器，解复用出次高频率信号分量，单元110为一低通滤波器，主要分离出除最高和次高频率分量信号外剩余的其他频率分量；单元112为一高通滤波器、113为一低通滤波器，分别完成剩余次低和最低频率分量信号的解复用。由于π型电阻网络、高通/低通滤波器的设计实现都有成熟的设计方法，在本发明中就不详细介绍了。

本装置的使用方便，简单，方法如下：①将各信号分量连接到能分离该信号分量的端口上；②将外部输入/输出复用信号连接到本装置的公共复用端口上；③由非复用端口输入信号，从复用端口复用输出；由复用端口输入复用信号，经本装置解复用后，从相应非复用端口输出。

Claims (10)

1.一种信号复用和解复用装置，其特征在于，包括如下部分：

公共的复用接口单元，用来作复用信号输入和输出的物理接口；

隔直电路单元，用来完成对复用信号中直流分量进行隔离；

衰减电路单元，用来完成对叠加信号的功率衰减；

第一滤波器单元，用来分离频率分量信号；

第二滤波器单元，用来分离频率分量信号外的剩余信号；

外部的复用信号从公共的复用接口单元输入，经隔直电路单元，分离得到拥有多种交流信号分量的复用信号，然后所述复用信号经衰减电路单元完成叠加信号的功率衰减后，依次经过第一滤波器单元和第二滤波器单元按频率从高到低或者从低到高顺序逐一将各种频率分量的信号分离出来，并送到相应的输出端口。

2.如权利要求1所述的信号复用和解复用装置，其特征在于，所述信号复用和解复用装置，还包括：

交流抑制电路单元，用于完成从复用信号中分离出直流信号；

滤波电路单元，用于完成对直流信号滤波处理；

所述复用信号经过公共的复用接口单元后，通过交流抑制电路单元分离出直流信号，然后通过滤波电路单元处理后输出直流分量。

3.如权利要求1或2所述的信号复用和解复用装置，其特征在于：

所述公共的复用接口单元，采用SMA型插座。

4.如权利要求2所述的信号复用和解复用装置，其特征在于：

所述交流抑制电路单元，采用空心电感。

5.如权利要求2所述的信号复用和解复用装置，其特征在于：

所述滤波电路单元，采用电容滤波电路。

6.如权利要求1或2所述的信号复用和解复用装置，其特征在于：

所述隔直电路单元，采用隔直电容实现。

7.如权利要求1或2所述的信号复用和解复用装置，其特征在于：

所述衰减电路单元，采用π型电阻网络实现。

8.如权利要求1或2所述的信号复用和解复用装置，其特征在于：

所述第一滤波器单元和第二滤波器单元中所采用的滤波器的个数为：大于1的整数。

9.如权利要求1或2所述的信号复用和解复用装置，其特征在于：

所述复用信号之间频率差别在2个数量级以上；

所述复用信号频率的上限应在百MHz级。

10.如权利要求1或2所述的信号复用和解复用装置，其特征在于：

所述信号复用和解复用装置适用于射频信号的复用。

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