专利名称：小型化的dc阻断装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及DC阻断装置，尤其涉及如塔顶放大器(Tower Mounted Amplifier，简称为TMA)等使用于移动通信系统的DC阻断装置。
背景技术：
移动通信基站系统发送信号时，在位于基站内的高功率放大器中，放大将要发送的信号；然后通过供电电缆，将发送信号发送至设置于塔上的天线；设置于塔上的天线辐射发送信号。并且，移动通信基站系统接收信号时，由设置于塔上的天线接收信号；通过供电电缆，将信号传送至基站内的低噪音放大器(Low Noise Amplifier)，以放大接收信号。一般而言，在这种移动通信基站系统中，间隔相当大的距离设置基站系统和天线； 并且通过供电电缆传送发送信号和接收信号期间，存在信号衰减问题。基站系统和天线之间的距离达到数十米的时候，会产生3dB以上的输入信号衰减的现象。由此，相比接收时相对的噪音增加，会降低接收质量。为解决这种问题，当天线远离基站而设置时，使用收发滤波器、放大器以及与天线相邻设置的TMA的技术方案得以普及。在与此相同的TMA中，同时使用RF信号和DC电源信号；因此有必要分离RF信号和DC电源信号，并进行传送。当然，除了 TMA以外，在如中继器的移动通信设备中，也需要将RF信号和DC电源信号分离并传送的装置。分离设置RF信号和DC电源线路时，虽然不需要这些装置，但是存在施工要求严格、费用高的问题。因此为了通过一个线路分离并传送RF信号和DC电源信号，研发出了 DC 阻断装置。DC阻断装置为同时接收RF信号和DC电源信号并且对其进行分离或阻断DC电源信号的装置，并且在图1至图3中图示了这种DC阻断装置及其电路图。图1为现有的DC阻断装置的电路结构示意图。如图1所示，说明DC阻断装置工作原理如下。向端子a输入RF信号和DC电源信号。在RF信号和DC电源信号中DC电源信号无法通过电容器Cl，RF信号通过电容器输出至端子b。另外，在RF信号和DC电源信号中RF信号无法通过电感器(inductor)，DC电源信号通过电感器Ll输出至端子C。 如上所述，DC阻断装置，通过电感器和电容器的组合，将DC电源信号和RF信号分离在不同的路径上。当然，不提供针对DC信号的额外的路径而仅阻断DC信号的DC阻断装置也是存在的。此时，电感器变得不必要。图2和图3为现有的DC阻断装置的分解立体示意图和截面示意图。如图2和图3所示，现有的DC阻断装置可以包括具有内部导体100、外部导体 102、壳体104和结合板106的连接器(connector)；形成于内部导体100的分流槽108 ；插入槽110 ；以及插入于插入槽110的插入导体112。
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内部导体100施加有RF信号，外部导体102与接地端电连接。内部导体100形成有分流槽108和插入槽110。分流槽108与电感器(未图示) 电连接；通过与分流槽108电连接的电感器，输出DC电源信号。另外，插入槽110插入有插入导体112。插入导体112未与内部导体100电连接， 并且间隔预定距离而插入于内部导体100。在内部导体100和插入导体112之间形成电容； 通过耦合，RF信号耦合至插入导体，并输出至外部。在与此相同的现有DC阻断装置中，如果要在内部导体和插入导体112之间形成适当的耦合，则需要把形成耦合的区间长度(即，插入导体的长度)设定成波长的1/4。因此，随着频率的降低，形成耦合的区间长度增加；并且在低频率(850 900MHz) 带宽中，随着耦合区间长度增加，DC阻断装置尺寸也增加；所以将其安装在密集结构的移动通信设备时受空间限制。
发明内容
本发明为解决上述的现有技术的问题，提供一种小型化的DC阻断装置。本发明的另一目的在于，提供一种DC阻断装置，以使在给移动通信设备时能够将所受的空间限制最小化。本发明的再一目的在于，提供一种即使形成耦合的部分的长度缩小也能形成合适的耦合的结构。对于本发明的再一目的，本领域的普通技术人员可由下述的实施例可以导出。为实现上述的目的，本发明的一方面提供一种小型化的DC阻断装置，包括内部导体，施加有RF信号，并且形成有插入槽；外部导体，与接地端电连接；以及插入导体，插入于所述插入槽，未与所述内部导体接触，并且与所述内部导体间隔预定距离，其中，在所述插入导体被插入的部分的所述外部导体的直径与其他区域的所述外部导体的直径不同。在所述插入导体被插入的部分的所述外部导体的直径相比其他区域的所述外部导体的直径更大。在所述外部导体的直径更大的部分，根据电抗变化，最佳耦合频率下降。本发明的另一方面提供一种小型化的DC阻断装置，包括内部导体，施加有RF信号，并且形成有插入槽；外部导体，与接地端电连接；以及插入导体，插入于所述插入槽，未与所述内部导体接触，并且与所述内部导体间隔预定距离，其中，所述外部导体包括直径相对较大的高阻抗部分和直径相对较小的低阻抗部分。根据本发明，给移动通信设备安装DC阻断装置时，能够将所受的空间限制最小化，并且即使形成耦合的部分的长度缩小也能形成合适的耦合。
图1为现有的DC阻断装置的电路结构示意图。图2和图3为现有的DC阻断装置的分解立体示意图和截面示意图。图4为本发明一实施例的小型化的DC阻断装置的分解立体示意图。图5为本发明一实施例的小型化的DC阻断装置的截面示意6为使用现有的DC阻断装置时和使用本发明的DC阻断装置时的电抗曲线示意图。图7为利用本发明另一实施例的延迟波结构的DC阻断装置的分解立体示意图。图8为利用本发明另一实施例的延迟波结构的DC阻断装置的截面示意图。图9为使用一般的线型插入导体时的反射损失和使用本发明的延迟波结构的插入导体时的反射损失示意图。
具体实施例方式下面，参照附图，详细说明本发明小型化的DC阻断装置的优选实施例。图4为本发明第一实施例的小型化的DC阻断装置分解立体示意图。图5为本发明第一实施例的小型化的DC阻断装置截面示意图。如图4和图5所示，本发明第一实施例的DC阻断装置包括具有内部导体400、外部导体402、连接器壳体404和结合板406的连接器部450 ；以及插入导体412，其中，在内部导体400形成有分流槽408和插入槽410，在插入导体被插入的区域的外部导体402直径相比其他区域的外部导体402直径更大。连接器部450与RF电缆结合，并且由RF电缆供给RF信号和DC电源信号。作为一个例子，RF电缆可以为同轴电缆。为了给安装在TMA或中继器等设备的调制解调器或其他设备供给电源，一同供给DC电源信号与RF信号。本领域的普通技术人员应当理解在图4所示的实施例中，虽然施加信号的内部导体400为连接器的内部导体，但是其也可以为一般传送线路的内部导体，并除此之外其还可以为在其他装置中施加RF信号的内部导体。连接器450的内部导体400和外部导体402作为信号传送路径，在内部导体400 施加有RF信号和DC电源信号，在外部导体402提供接地端电位。内部导体400和外部导体402可以具有圆筒形状。形成于内部导体的分流槽408可以与电感器(未图示)结合。在通过RF电缆输入至连接器450的DC电源信号和RF信号中DC电源信号，通过与分流槽408结合的电感器输出至外部，并给调制解调器等装置供给DC电源。当然，本发明的DC阻断装置不形成分流槽408也无妨。如上所述，如果不需要提供针对DC电源信号的额外的路径时，则不需要形成分流槽408，并且也不需要与电感器电连接。在形成于内部导体的插入槽410插入有插入导体412。插入导体412与RF信号输出端(未图示)电连接。如图4和图5所示，插入导体412与内部导体400相隔预定间隔d，并插入于其中。 在插入导体412和内部导体之间的间隔d中可以填充电介体，也可以使空气层起到电介体的作用。填充电介体时，可以使用聚四氟乙烯材质的电介体。内部导体400和插入导体412之间产生电耦合现象，施加至内部导体400的RF信号从内部导体400耦合至插入导体412，并被输出。如图4和图5所示，外部导体402包括低阻抗部分40 和高阻抗部分402b。针对外部导体402的直径，在低阻抗部分40 相对较小，在高阻抗部分402b相对较大。如图4和图5所示，在内部导体和插入导体之间产生耦合的部分(b)，以外部导体直径相对较大的高阻抗部分402b形成；在内部导体和插入导体之间不产生耦合的部分 (a)，以外部导体直径相对较小的低阻抗部分40 形成。与此相同，区别设置外部导体直径的目的在于，使DC阻断装置的尺寸小型化。如上所述，在内部导体和插入导体之间产生耦合的部分的长度，需要设定成中心频率波长λ的1/2，即λ/2。例如，如果使用带宽为850MHz 900MHz的RF信号时，产生耦合的部分的长度需要设定成42mm。根据本发明一实施例，低阻抗部分的直径可以设定成16mm，高阻抗部分的直径可以设定成约为26mm。如图4和图5所示，将与接地端电连接的外部导体区分成低阻抗部分40 和高阻抗部分402b时，相比现有技术，产生的耦合的部分的长度较小。在现有技术中，将产生耦合的部分的长度设定成λ /2的原因在于，当长度为λ /2 时，具有最高的耦合量。其原因在于，在现有的DC阻断装置的回波损耗(return loss)中， 在波长为1/2的部分，回波损耗最小。如本发明，如果外部导体具有低阻抗部分和高阻抗部分时，在高阻抗部分电抗出现变化，并且其在一般的RF电路中与匹配短截线(matching stub) 一同工作。图6为使用现有的DC阻断装置时和使用本发明的DC阻断装置时的电抗曲线示意图。在图6中，实线为现有的外部导体直径均勻时DC阻断装置的回波损耗曲线，点线为如本发明在产生耦合的部分的外部导体直径相对较大时DC阻断装置的回波损耗曲线。如图6所述，根据本发明的结构，当频率约为1.03GHz时，呈现出最小的回波损耗。 但是，在外部导体直径均勻的现有的DC阻断装置中，当频率约为3. 45GHz，呈现出最小的回波损耗。如上所述，相比现有的DC阻断装置，呈现最小回波损耗的频率约为1/3，因此产生耦合的部分(b)的长度同样可以缩小至约为1/3。S卩，在具有本发明结构的DC阻断装置中产生耦合的部分(b)的长度，相比现有技术，可以缩小1/3。这意味着，插入槽410和插入导体412的长度可以设定成λ/12。S卩，使用带宽为850MHz 900MHz的RF信号时，在本发明的DC阻断装置中，产生耦合的部分的长度可以设定成约为14mm。因此，将本发明的DC阻断装置安装在移动通信设备时，可以最小化所产生的空间限制。图7为利用本发明第二实施例的延迟波结构的DC阻断装置的分解立体示意图。图 8为利用本发明第二实施例的延迟波结构的DC阻断装置的截面示意图。第一实施例为通过阻抗的变化实现小型化的结构，第二实施例为将延迟波 (Slow-wave)结构适用于插入导体以实现小型化的结构。如图7和图8所示，本发明第二实施例的DC阻断装置包括具有内部导体700、外部导体702、连接器壳体704和结合板706的连接器部750 ；以及插入导体712，在内部导体 700形成有插入槽710。本领域的普通技术人员应当理解在图7所示的实施例中，虽然施加信号的内部导体700为连接器的内部导体，但是其也可以为一般传送线路的内部导体，并除此之外其还可以为在其他装置中施加RF信号的内部导体。
连接器部750与RF电缆结合，并且由由RF电缆供给RF信号和DC电源信号。作为一个例子，RF电缆可以为同轴电缆。DC信号可以为用于给安装在TMA或中继器等设备的调制解调器或其他设备供给电源的信号，也可以为其他种类的用于偏压(bias)的信号。内部导体700和外部导体702作为信号传送路径，在内部导体700施加有RF信号和DC电源信号，在外部导体702提供接地端电位。内部导体700和外部导体702可以具有圆筒形状。虽然未在图7中所示，内部导体700的进入部与电感器(未图示)结合，可以将DC 信号以额外的路径进行传送。例如，如果DC信号特定装置的电源信号时，结合电感器和内部导体700，并且通过电感器，可以给相应的装置提供DC电源信号。对于欲将不需要的DC 偏压予以阻断时，可以使用如图7所示的结构。在形成于内部导体的插入槽710插入有插入导体712。插入导体712与RF信号输出端(未图示)电连接。如图7和图8所示，插入导体712与内部导体700相隔预定间隔d，并插入于其中。 在插入导体712和内部导体之间可以填充电介体，也可以使空气层起到电介体的作用。本领域的普通技术人员应当理解填充电介体时，可以使用聚四氟乙烯材质的电介体，也可以使用多种材质的电介体。内部导体700和插入导体712之间产生电耦合现象，施加至内部导体700的RF信号从内部导体700耦合至插入导体712，并被输出。即，施加至内部导体700的RF信号耦合至插入导体712 ；但是，DC信号未被耦合，而被阻断。根据本发明的优选实施例，产生耦合的插入导体712具有延迟波结构。延迟波结构为周期性图案重复的结构。虽然，其为用于在传送线路中限制信号速度的结构，但是在本发明的插入导体712中使用了该延迟波结构。如图7和图8所示，插入导体712具有突起部71 和沟槽部712b周期性重复的结构。本领域的普通技术人员应当理解在图7和图8所示的实施例中，虽然具体结构使用了截面为四边形的突起部周期性重复的结构，但是突起部的形状可以有多种。例如，其具有截面为三角形的突起部，则可以使其具有锯齿形状。如上所述，以延迟波结构形成插入导体712的目的在于，缩小插入导体的长度。如上所述，在内部导体700和插入导体712之间产生耦合的部分的长度，需要设定成中心频率波长λ的1/2，即λ /2。例如，如果使用带宽为850MHz 900MHz的RF信号时，产生耦合的部分的长度需要设定成42mm;但是，如果使用本发明的延迟波结构时，可以以更小的长度， 实现插入导体长度的小型化。在如图7所示的延迟波结构中，随着突起部7分和沟槽部分的直径差异，以及突起部和沟槽部重复的数量的增加，耦合的频率带宽缩小。S卩，如果本发明的延迟波结构适用于插入导体712时，在相同的带宽下，使插入导体的长度相比更小型化，也可以实现适当的DC阻断和RF信号耦合。图9为使用一般的线型插入导体时的反射损失和使用本发明的延迟波结构的插入导体时的反射损失示意图。在图9中，对于延迟波结构的插入导体，突起部的直径为2. 9mm，沟槽部的直径为 1mm，突起部和沟槽部的数量设定成27个。比较反射损失可以得知如果使用延迟波结构的插入导体，则约在1. 14GHz处，形成零点；但是，如果使用一般的线型插入导体，则约在 1.83GHz处，形成零点。 虽然通过上述的实施例对本发明予以说明，但是本领域的普通技术人员应当理解在不脱离本发明权利要求书所限定的保护范围的前提下，对本发明进行多种修改和变更。
权利要求
1.一种小型化的DC阻断装置，其特征在于，包括 内部导体，施加有RF信号，并且形成有插入槽； 外部导体，与接地端电连接；以及插入导体，插入于所述插入槽，未与所述内部导体接触，并且与所述内部导体间隔预定距离，其中，在所述插入导体被插入的部分的所述外部导体的直径与其他区域的所述外部导体的直径不同。
2.根据权利要求1所述的小型化的DC阻断装置，其特征在于，在所述插入导体被插入的部分的所述外部导体的直径相比其他区域的所述外部导体的直径更大。
3.根据权利要求2所述的小型化的DC阻断装置，其特征在于，在所述外部导体的直径更大的部分，根据电抗变化，最佳耦合频率下降。
4.根据权利要求2所述的小型化的DC阻断装置，其特征在于， 所述内部导体形成有用于与电感器结合的分流槽。
5.一种小型化的DC阻断装置，其特征在于，包括 内部导体，施加有RF信号，并且形成有插入槽； 外部导体，与接地端电连接；以及插入导体，插入于所述插入槽，未与所述内部导体接触，并且与所述内部导体间隔预定距离，其中，所述外部导体包括直径相对较大的高阻抗部分和直径相对较小的低阻抗部分。
6.根据权利要求5所述的小型化的DC阻断装置，其特征在于，在所述插入导体被插入的部分，以直径相对较大的高阻抗部分形成所述外部导体；在剩余部分，以低阻抗部分形成所述外部导体。
7.根据权利要求6所述的小型化的DC阻断装置，其特征在于， 在所述高阻抗部分，根据电抗变化，最佳耦合频率下降。
8.根据权利要求6所述的小型化的DC阻断装置，其特征在于， 所述内部导体形成有用于与电感器结合的分流槽。
9.一种利用延迟波结构的DC阻断装置，其特征在于，包括 内部导体，施加有RF信号，并且其内部形成有凹槽部； 外部导体，与接地端电连接；以及插入导体，插入于所述凹部，并且与所述内部导体绝缘， 其中，所述外部导体为突起部和沟槽部重复的结构。
10.根据权利要求9所述的利用延迟波结构的DC阻断装置，其特征在于， 在所述内部导体中，实现基于所述插入导体的耦合；根据所述突起部和沟槽部的尺寸差异以及突起部和沟槽部重复的数量，决定耦合频率。
11.根据权利要求9所述的利用延迟波结构的DC阻断装置，其特征在于， 所述突起部的截面为直角四边形。
12.根据权利要求10所述的利用延迟波结构的DC阻断装置，其特征在于，电感器与所述内部导体结合，向所述内部导体施加DC信号和RF信号时， 所述DC信号被提供在与电感器结合的路径上，所述RF信号在所述内部导体中被耦合至所述插入导体。
全文摘要
本发明涉及小型化的DC阻断装置，该DC阻断装置包括内部导体，施加有RF信号，并且形成有插入槽；外部导体，与接地端电连接；以及插入导体，插入于所述插入槽，未与所述内部导体接触，并且与所述内部导体间隔预定距离，其中，在所述插入导体被插入的部分的所述外部导体的直径相比其他区域的所述外部导体的直径更大。根据该DC阻断装置，给移动通信设备安装DC阻断装置时，能够将所受的空间限制最小化，并且即使形成耦合的部分的长度缩小也能形成合适的耦合。
文档编号H01R13/646GK102204033SQ200980143439
公开日2011年9月28日 申请日期2009年10月29日 优先权日2008年10月31日
发明者千东完 申请人:Ace技术株式会社