專利名稱：調(diào)諧加法網(wǎng)絡(luò)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及加法網(wǎng)絡(luò)，更具體地說涉及確定加法網(wǎng)絡(luò)的尺寸以優(yōu)化性能的方法。
在移動系統(tǒng)中的基站中，加法網(wǎng)絡(luò)被用于把基站的發(fā)射機(jī)分支合并到共用發(fā)射天線。下面將具體參考基站的加法網(wǎng)絡(luò)舉例說明本發(fā)明，不過本發(fā)明也適用于其它加法網(wǎng)絡(luò)。
在基站加法網(wǎng)絡(luò)中，每個發(fā)射機(jī)分支包含一個發(fā)射機(jī)和一個窄帶帶通濾波器，其通過頻率對應(yīng)于發(fā)射機(jī)使用的發(fā)射頻率。帶通濾波器，即組合濾波器防止發(fā)射機(jī)相互干擾。實際上，通常以這樣的方式把各個帶通濾波器調(diào)諧到相應(yīng)發(fā)射機(jī)的中間頻率，使其在加法網(wǎng)絡(luò)的最小損耗的情況下傳遞由相應(yīng)的發(fā)射機(jī)發(fā)出的信號，并且同時防止不同頻率的其它發(fā)射機(jī)的信號傳到所述相應(yīng)發(fā)射機(jī)。
為了把發(fā)射機(jī)的絕大部分發(fā)射功率傳送給天線，必須根據(jù)基站發(fā)射機(jī)使用的頻道調(diào)諧加法網(wǎng)絡(luò)。加法網(wǎng)絡(luò)的最佳電學(xué)長度取決于要傳送信號的載波波長。嚴(yán)格地說，這樣只在一個頻率下調(diào)諧加法網(wǎng)絡(luò)。加法網(wǎng)絡(luò)一般被調(diào)諧到可用頻帶的中間，即M-頻率。這種情況下，加法網(wǎng)絡(luò)的電纜通常被選擇成使它們的長度為λ/2，其中λ是M-頻率下的波長，發(fā)射機(jī)分支的帶通濾波器通過所述電纜與加法點耦接。
當(dāng)從最佳頻率，即通常是M-頻率，移動到B-頻率的可用頻帶的下端或者T頻率的上端時，所使用的電纜的電學(xué)長度不再對應(yīng)于數(shù)值λ/2，即，電纜的電學(xué)長度是錯誤的。這會給加法點帶來負(fù)載，即電抗性失諧。這種負(fù)載導(dǎo)致受抑反射損耗和傳送損耗，并且縮小組合濾波器的帶寬。
實際上，加法網(wǎng)絡(luò)的最佳頻帶太窄，以致不能在不涉及加法網(wǎng)絡(luò)的調(diào)諧的情況下極大地改變基站發(fā)射機(jī)的頻道。但是，實際上，移動系統(tǒng)中基站的頻道需要在B-頻率和T-頻率之間變化。自動(通過遙控)可調(diào)諧組合濾波器正在變得越來越普通，需要簡化加法網(wǎng)絡(luò)的調(diào)諧。一種已知的解決方案是工程師視察基站現(xiàn)場，并且利用調(diào)諧到新的頻帶的電纜線路代替加法網(wǎng)絡(luò)的電纜線路，但是這種方案費用過高并且費時。
其它已知的解決方案是加法網(wǎng)絡(luò)配備能夠重新調(diào)諧加法網(wǎng)絡(luò)的遙控調(diào)節(jié)部件。但是，這些調(diào)節(jié)部件相對復(fù)雜，并且它們的制造和管理增大了成本。
本發(fā)明的目的是解決上述問題，并提供簡化加法網(wǎng)絡(luò)的調(diào)諧的解決方案。該目的由根據(jù)本發(fā)明的調(diào)諧加法網(wǎng)絡(luò)的方法實現(xiàn)。本發(fā)明的方法的特征在于確定由加法網(wǎng)絡(luò)分支給加法點帶來的負(fù)載，選擇其負(fù)載影響基本上對應(yīng)于由加法網(wǎng)絡(luò)分支給加法點帶來的負(fù)載的補(bǔ)償部件，并且在加法點和天線之間把所述補(bǔ)償部件耦接到加法網(wǎng)絡(luò)上。
如果加法點通過導(dǎo)線直接與天線耦接，則通過使補(bǔ)償部件和連接加法點和天線的導(dǎo)線耦接，可把補(bǔ)償部件耦接到加法點和天線之間。但是如果在加法網(wǎng)絡(luò)中加法點通過另一組件(或者其它多個組件)與天線耦接，則補(bǔ)償部件在加法點和下一組件之間被耦接到連接加法點和下一組件的導(dǎo)線。術(shù)語導(dǎo)線指的是在組件之間傳送信號的傳送線路。它可以是例如同軸電纜、微帶導(dǎo)線等等。
本發(fā)明還涉及一種加法網(wǎng)絡(luò)，包括具有使加法網(wǎng)絡(luò)分支和加法點耦接的接口，以及使加法點和天線耦接的接口的加法點，布置在分支中的信道單元和其通過頻率對應(yīng)于對應(yīng)信道單元的頻率的信道單元專用帶通濾波器。本發(fā)明的加法網(wǎng)絡(luò)的特征在于在加法點和天線之間，補(bǔ)償部件被耦接到加法網(wǎng)絡(luò)上，所述補(bǔ)償部件的負(fù)載影響基本上對應(yīng)于由與加法點耦接的分支給加法點帶來的負(fù)載。
本發(fā)明以在加法網(wǎng)絡(luò)中在加法點和天線之間布置補(bǔ)償部件的思想為基礎(chǔ)，所述補(bǔ)償部件的負(fù)載影響和由加法網(wǎng)絡(luò)分支給加法點帶來的負(fù)載基本相同。這種補(bǔ)償部件的使用消除了當(dāng)信道單元的頻道被改變時，重新調(diào)諧加法網(wǎng)絡(luò)的需要。其原因在于補(bǔ)償部件補(bǔ)償了由在新的頻帶中不再是最佳的加法網(wǎng)絡(luò)分支的電學(xué)長度導(dǎo)致的失諧。
在這方面，概念信道單元指的是發(fā)射機(jī)、接收機(jī)或者它們的組合。本發(fā)明的解決方案既適用于處于發(fā)射狀態(tài)的加法網(wǎng)絡(luò)，又適用于處于接收狀態(tài)的加法網(wǎng)絡(luò)。處于發(fā)射狀態(tài)的加法網(wǎng)絡(luò)被用于組合發(fā)射機(jī)信號并且把這些信號提供給共用發(fā)射天線。處于接收狀態(tài)的加法網(wǎng)絡(luò)被用于把利用共用天線接收的信號分流到不同的接收機(jī)。根據(jù)本發(fā)明，加法點可直接通過導(dǎo)線和天線耦接，或者另一方面通過另一組件(或者其它多個組件)與天線耦接。關(guān)于加法點的一種備選方案是通過另一加法點與天線耦接。
因此本發(fā)明的方法和加法網(wǎng)絡(luò)的最顯著的優(yōu)點在于不必替換連接加法網(wǎng)絡(luò)分支和加法點的電纜，并且即使基站中信道單元的頻率被改變，加法網(wǎng)絡(luò)也不需要任何其它類型的調(diào)諧。
根據(jù)本發(fā)明，就其最簡單形式而言，補(bǔ)償部件可以是其長度基本上對應(yīng)于連接帶通濾波器和加法點的導(dǎo)線的總長的導(dǎo)線。這種解決方案所獲得的另一重要優(yōu)點在于一個溫度補(bǔ)償?shù)募臃ňW(wǎng)絡(luò)。其原因在于由連接分支和加法點的導(dǎo)線的溫度變化和補(bǔ)償部件的導(dǎo)線的溫度變化所引起的變化相互抵消。
如果加法網(wǎng)絡(luò)的傳送損耗要小于當(dāng)把導(dǎo)線用作補(bǔ)償部件時獲得的傳送損耗，則補(bǔ)償部件可以是包括例如電容和線圈的振蕩電路(resonator)。這種情況下，電容和線圈的第一極與加法點和天線之間的連接器相連，第二極被接地。
在從屬權(quán)利要求2-3和5-12中公開了本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
下面將參考附圖舉例說明本發(fā)明，其中

圖1是本發(fā)明的加法網(wǎng)絡(luò)的第一優(yōu)選實施例的方框圖；圖2是本發(fā)明的加法網(wǎng)絡(luò)的第二優(yōu)選實施例的方框圖；圖3是本發(fā)明的加法網(wǎng)絡(luò)的第三優(yōu)選實施例的方框圖；圖4是本發(fā)明的方法的第一優(yōu)選實施例的流程圖；圖5是本發(fā)明的加法網(wǎng)絡(luò)的第四優(yōu)選實施例的方框圖；圖6是本發(fā)明的加法網(wǎng)絡(luò)的第五優(yōu)選實施例的方框圖；圖1是本發(fā)明的加法網(wǎng)絡(luò)的第一優(yōu)選實施例的方框圖。圖1的加法網(wǎng)絡(luò)可以是例如移動系統(tǒng)中基站的加法網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)用作使不同加法網(wǎng)絡(luò)分支的信道單元TX1～TX3耦合到共用天線ANT的裝置。信道單元TX1～TX3可以是接收機(jī)、發(fā)射機(jī)或者它們的組合。但是下面舉例假定信道單元TX1～TX3是其信號由加法網(wǎng)絡(luò)組合并且被提供給共用發(fā)射天線的發(fā)射機(jī)。
在圖1的情況下，基站的加法網(wǎng)絡(luò)包括三個分支，每個分支包括一個信道單元TX1～TX3和一個帶通濾波器1～3。實際上，分支的數(shù)目當(dāng)然可以不同于圖1的包括三個分支的例證情況。各個帶通濾波器1～3的通過頻率被調(diào)諧到與對應(yīng)的信道單元所使用的頻率相對應(yīng)。這意味著帶通濾波器1把由信道單元TX1產(chǎn)生的發(fā)射頻率信號傳到加法網(wǎng)絡(luò)，同時防止由其它信道單元TX2和TX3產(chǎn)生的信號傳到信道單元TX1。帶通濾波器1～3通過導(dǎo)線4-6和加法點P相連。在這里，導(dǎo)線指的是把信號從一個組件傳送到另一組件的傳送線路，例如同軸電纜或者微帶導(dǎo)線。在加法點P，不同發(fā)射機(jī)產(chǎn)生的信號被組合并且被提供給共用天線ANT。
圖1的情況下的假設(shè)是基站發(fā)射機(jī)可被調(diào)諧到屬于三個不同頻率范圍，即B-范圍(最低頻率)、M-范圍(中間頻率)和T-范圍(最高頻率)的頻率。當(dāng)改變基站的頻率時，為了發(fā)射機(jī)的使用，給出選擇的頻率范圍內(nèi)的一個頻道。在基站加法網(wǎng)絡(luò)的制造過程中，這樣確定導(dǎo)線4～6的尺寸，以致給定分支不會對其它分支的信道單元施加負(fù)載。當(dāng)導(dǎo)線的長度為D＝λ/2時可實現(xiàn)這一點，其中λ是M-頻率的波長。因此，最好在M-頻率范圍內(nèi)調(diào)諧加法網(wǎng)絡(luò)。
為了在頻率改變過程中不必重新調(diào)諧加法網(wǎng)絡(luò)，在加法網(wǎng)絡(luò)中添加一個補(bǔ)償部件7。在圖1的實施例中，補(bǔ)償部件7由其長度對應(yīng)于導(dǎo)線4～6的總長，并且其電特性對應(yīng)于導(dǎo)線4～6的電特性的導(dǎo)線構(gòu)成。在圖1的情況下，補(bǔ)償部件7被布置與加法點相距L的位置。距離L為L＝λ/4+n*λ/2，其中λ是基站頻帶中間頻率下的波長，n是正整數(shù)或者零。
如果基站發(fā)射機(jī)頻率被降低，即改變到B-波段，則信號波長發(fā)生變化，以致信號波長不再對應(yīng)于導(dǎo)線4～6的長度。頻率變化引起的電纜長度誤差會影響加法點P，給其帶來感應(yīng)負(fù)載。當(dāng)從加法點P移動距離L時，在加法點可見的電抗性阻抗采取相反的符號。利用導(dǎo)致對應(yīng)量值的感應(yīng)負(fù)載的補(bǔ)償部件7可補(bǔ)償這種轉(zhuǎn)變成容抗的加法網(wǎng)絡(luò)阻抗變化。
類似地，當(dāng)基站發(fā)射機(jī)頻率升高，即改變到T-波段時，信號波長發(fā)生變化，以致信號波長不再對應(yīng)于導(dǎo)線4～6的長度。頻率變化引起的導(dǎo)線長度誤差會影響加法點P，給其帶來電容負(fù)載，當(dāng)從加法點P移動距離L時，所述電容負(fù)載轉(zhuǎn)變成電感。由于補(bǔ)償部件導(dǎo)致的負(fù)載對應(yīng)于由分支給加法點帶來的負(fù)載，因此這種電容負(fù)載補(bǔ)償轉(zhuǎn)變成電感的分支阻抗變化。
如果如上使用的補(bǔ)償部件7是其電特性和長度對應(yīng)于導(dǎo)線4～6的長度的導(dǎo)線，同時帶通濾波器1～3與加法點耦接，則該解決方案同時實現(xiàn)加法網(wǎng)絡(luò)的溫度補(bǔ)償。這是因為在加法點的不同側(cè)面均衡了溫度變化造成的電特性的變化。
圖2是本發(fā)明的加法網(wǎng)絡(luò)的第二優(yōu)選實施例的方框圖。除了使用不同的補(bǔ)償部件之外，圖2的實施例在其它方面都對應(yīng)于圖1的情況。在圖2的情況下，使用的補(bǔ)償部件是線圈9和電容10，其第一極與加法點P和天線ANT之間的導(dǎo)線耦接，第二極接地。補(bǔ)償部件8從而用作所使用頻帶的中間頻率的振蕩電路。
圖3是本發(fā)明的加法網(wǎng)絡(luò)的第三優(yōu)選實施例的方框圖。除了使用不同的補(bǔ)償部件之外，圖3的實施例在其它方面也都對應(yīng)于圖1的情況。在圖3的實施例中，補(bǔ)償部件11包括例如類似于加法點P的加法部件12。實際的信號直接通過加法部件12。在圖3的情況下，起電容作用的開路短截線14和起電感作用的長截線13與加法部件12相連。實際上，截線13和14可由給定長度的導(dǎo)線構(gòu)成，并且尺寸被確定成使這些導(dǎo)線在M-頻率下并行諧振(parallel resonance)。在B-頻率下，耦接可被看成橫向電感，在T-頻率下，耦接可被看成橫向電容。
截線13和14的長度確定它們是作為電感還是作為電容。如果截線在其端部被關(guān)閉(接地)，則如果其長度在(0～λ/4)+n*λ/2之間，則作為電感，如果其長度為(λ/4～λ/2)+n*λ/2，則作為電容。同樣如果截線未被封閉(其端部未被接地)，則如果其長度在(λ/4～λ/2)+n*λ/2之間，就作為電感，如果其長度為(0～λ/4)+n*λ/2，就作為電容。
代替作為電容的一個截線和作為電感的一個截線與加法部件12相連，作為電容的幾個并聯(lián)截線和/或作為電感的幾個并聯(lián)截線可與加法部件12耦接。在某些情況下，這可提供和前面相比損耗更小的解決方案。
圖4是本發(fā)明的方法的第一優(yōu)選實施例的流程圖。
圖4中，在方框A中，確定加法網(wǎng)絡(luò)分支給加法點帶來的負(fù)載。這可通過例如計算出由分支導(dǎo)致的感抗和容抗來實現(xiàn)。
在方框B中，選擇具有與由分支給加法點帶來的負(fù)載相對應(yīng)的負(fù)載的補(bǔ)償部件。合適的補(bǔ)償組件是，例如其橫向負(fù)載是電抗性負(fù)載，并且當(dāng)從B-范圍移動到M-范圍時從感應(yīng)負(fù)載增大到無窮大，并且當(dāng)從M-范圍移動到T-范圍時，從無窮大降低到電容性負(fù)載的振蕩電路。在其最簡單的情況下，可選擇具有和把分支的帶通濾波器和加法點相連的導(dǎo)線相應(yīng)相同長度，并且其電特性對應(yīng)于連接帶通濾波器和加法點的導(dǎo)線的電特性的導(dǎo)線。
在方框C中，補(bǔ)償部件被耦接到加法點和天線之間的加法網(wǎng)絡(luò)上。這種情況下，到加法點的距離L最好被選擇成L＝λ/4+n*λ/2，這里λ是波長，n是正整數(shù)或零。
圖5是本發(fā)明的加法網(wǎng)絡(luò)的第四優(yōu)選實施例。圖5的實施例大部分對應(yīng)于圖2的實施例。但是就圖5來說，加法網(wǎng)絡(luò)包括均有兩個分支與之耦接的兩個對應(yīng)加法點P。例如，如果假設(shè)圖5表示加法網(wǎng)絡(luò)處于發(fā)射狀態(tài)，則加法點P組合分別由各個分支包含的信道單元TX1～TX2和TX3～TX4產(chǎn)生的信號。
就圖5來說，和圖2中加法點P的情況一樣，加法點P并不直接和天線ANT耦接。相反，加法點P通過第二加法點P2和天線ANT耦接。換句話說，加法點的補(bǔ)償部件8被布置在加法點P和第二加法點P2之間。另外，第二補(bǔ)償部件15被布置在第二加法點P2和天線ANT之間。第二補(bǔ)償部件15補(bǔ)償從分支的方向?qū)Φ诙臃cP2造成的負(fù)載。連接加法點P和P2的導(dǎo)線的電學(xué)長度(electric length)為λ/2+n*λ/2。
第二補(bǔ)償部件15被耦接在距離第二加法點P2的距離為L＝λ/4+n*λ/2的位置，λ是基站頻帶的中間頻率下的波長，n為正整數(shù)或者零。雖然圖5舉例說明第二補(bǔ)償部件由線圈和電容的組合構(gòu)成，但是另一類型的補(bǔ)償部件也可用作第二補(bǔ)償部件，以替代這一備選方案。
圖6是本發(fā)明的加法網(wǎng)絡(luò)的第五優(yōu)選實施例的方框圖。在圖6的實施例中，加法網(wǎng)絡(luò)分支包含加法點P3，分支的帶通濾波器通過加法點P3和加法點P耦接。和圖6的情況不同，一個或多個信道單元也可通過信道單元專用帶通濾波器直接和加法點P耦接，即不存在通過加法點P3與加法點P耦接的分支。
連接加法點P3和P的導(dǎo)線的電學(xué)長度為λ/2+n*λ/2。補(bǔ)償部件16被布置在加法點P和天線ANT之間，補(bǔ)償分支給加法點P帶來的負(fù)載。這樣確定補(bǔ)償部件16的尺寸，使得它給加法點帶來的負(fù)載對應(yīng)于從分支的方向給加法點P帶來的總負(fù)載，并且包括由導(dǎo)線和加法點P3導(dǎo)致的負(fù)載。
雖然圖6的描述舉例說明補(bǔ)償部件16由線圈和電容組合構(gòu)成，不過另一類型的補(bǔ)償部件也可用作補(bǔ)償部件16，以替代這一備選方案。
要明白上述說明書和相關(guān)附圖只是對本發(fā)明的舉例說明。在不脫離附加權(quán)利要求中公開的本發(fā)明的范圍和精神的情況下，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明的各種不同變化和修改是顯而易見的。
權(quán)利要求
1.一種調(diào)諧加法網(wǎng)絡(luò)的方法，其特征在于確定由加法網(wǎng)絡(luò)分支給加法點帶來的負(fù)載，選擇其負(fù)載影響基本對應(yīng)于由加法網(wǎng)絡(luò)分支給加法點帶來的負(fù)載的補(bǔ)償部件，和在加法點和天線之間把所述補(bǔ)償部件耦接到加法網(wǎng)絡(luò)上。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于選擇其感抗和容抗基本對應(yīng)于由分支給加法點帶來的感抗和容抗的補(bǔ)償部件。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于在距離加法點的電距離L＝λ/4+n*λ/2的位置，在加法點和天線之間把所述補(bǔ)償部件耦接到加法網(wǎng)絡(luò)上，其中λ是基站的頻帶的中間頻率下的波長，n是正整數(shù)或者零。
4.一種加法網(wǎng)絡(luò)，包括加法點(P)，它具有使加法網(wǎng)絡(luò)分支和加法點耦接的接口，以及使加法點(P)和天線(ANT)耦接的接口，和布置在分支中的信道單元(TX1～TX3)，以及其通過頻率對應(yīng)于相應(yīng)信道單元的頻率的信道單元專用帶通濾波器(1～3)，其特征在于在加法點(P)和天線(ANT)之間，把補(bǔ)償部件(7、8、11、16)耦接在加法網(wǎng)絡(luò)上，所述補(bǔ)償部件的負(fù)載影響基本上對應(yīng)于由與加法點耦接的分支給加法點(P)帶來的負(fù)載。
5.按照權(quán)利要求4所述的加法網(wǎng)絡(luò)，其特征在于補(bǔ)償部件(7、8、11、16)的感抗和容抗基本對應(yīng)于由分支給加法點帶來的感抗和容抗。
6.按照權(quán)利要求4或5所述的加法網(wǎng)絡(luò)，其特征在于在距離加法點的電距離L＝λ/4+n*λ/2的位置，補(bǔ)償部件(7、8、11、16)被耦接在加法點(P)和天線(ANT)之間，其中λ是基站的頻帶的中間頻率下的波長，n是正整數(shù)或者零。
7.按照權(quán)利要求4-6任一所述的加法網(wǎng)絡(luò)，其特征在于補(bǔ)償部件(7)由其長度基本對應(yīng)于連接帶通濾波器和加法點(P)的導(dǎo)線(4～6)的總電學(xué)長度的導(dǎo)線構(gòu)成。
8.按照權(quán)利要求4-6任一所述的加法網(wǎng)絡(luò)，其特征在于補(bǔ)償部件(8)由其第一極耦接到加法點和天線之間的連接器上，第二極被接地的電容(10)和線圈(9)構(gòu)成。
9.按照權(quán)利要求4-6任一所述的加法網(wǎng)絡(luò)，其特征在于補(bǔ)償部件由振蕩電路構(gòu)成。
10.按照權(quán)利要求4-6任一所述的加法網(wǎng)絡(luò)，其特征在于補(bǔ)償部件(11)由其接口被耦接到作為電感的至少一個截線(13)和作為電容的至少一個截線(14)上的加法部件(12)構(gòu)成，所述截線的尺寸使得它們在基站頻帶的中間頻率下諧振。
11.按照權(quán)利要求4-10任一所述的加法網(wǎng)絡(luò)，其特征在于所述加法點(P)通過第二加法點(P2)與所述天線(ANT)耦接，第二補(bǔ)償部件(15)耦接在第二加法點(P2)和天線(ANT)之間，第二補(bǔ)償部件的負(fù)載基本對應(yīng)于從分支的方向給第二加法點(P2)帶來的負(fù)載。
12.按照權(quán)利要求4-10任一所述的加法網(wǎng)絡(luò)，其特征在于加法網(wǎng)絡(luò)的分支包括加法點(P3)，帶通濾波器通過加法點(P3)耦接到所述加法點(P)上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種加法網(wǎng)絡(luò)，包括加法點(P)，它具有使加法網(wǎng)絡(luò)分支和加法點耦接的接口，以及使加法點(P)和天線(ANT)耦接的接口，和布置在分支中的信道單元(TX1～TX3)，以及其通過頻率對應(yīng)于相應(yīng)信道單元的頻率的信道單元專用帶通濾波器(1～3)。為了簡化加法網(wǎng)絡(luò)的調(diào)諧，在加法點(P)和天線(ANT)之間，把補(bǔ)償部件(7)耦接在加法網(wǎng)絡(luò)上，所述補(bǔ)償部件的負(fù)載影響基本上對應(yīng)于由與加法點耦接的分支給加法點(P)帶來的負(fù)載。
文檔編號H03H7/00GK1395751SQ01803675
公開日2003年2月5日 申請日期2001年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月13日
發(fā)明者埃羅·庫卡里 申請人:諾基亞公司