一种多频合路器及其合路方法和耦合窗口设计方法与流程

本发明涉及通信领域设备，特别涉及一种多频合路器及其合路方法和耦合窗口设计方法。

背景技术：

现代移动通信技术在不断的发展，各种制式的信号被人们所利用，从最初的2G网络，发展到现在的3G，4G网络，其中室内分布系统的发展方向是多通信系统相互融合，站址共存共享，产品技术智能化，产品的节能和环境和谐化，以及可以提供便捷，经济，便携化的产品，在这样的背景下，设备的高度集成化，多网融合的设计也就成了趋势。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种多频合路器及其合路方法和耦合窗口设计方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种多频合路器，它包括第一输入端口、第二输入端口、输出端口、谐振腔、谐振杆、CDMA/GSM共用通道、DCS通道、WCDMA上行通道、WCDMA下行通道、LTE2.1上行通道和LTE2.1下行通道；

所述的谐振腔包括第一谐振腔~第五十六谐振腔；

所述的CDMA/GSM共用通道包括第一谐振腔~ 第八谐振腔，其中顺序相邻两谐振腔之间设置有用于传输信号的耦合窗口，其中顺序相邻两谐振腔的谐振杆之间依次通过用于增强耦合窗口耦合效果的加强筋连接；

所述的DCS通道包括第九谐振腔~第十九谐振腔，其中顺序相邻两谐振腔之间设置有用于传输信号的耦合窗口，第十三谐振腔与第十五谐振腔之间通过容性交叉耦合连接，第十五谐振腔与第十七谐振腔之间通过容性交叉耦合连接，其中顺序相邻两谐振腔的谐振杆之间依次通过用于增强耦合窗口耦合效果的加强筋连接，其中第十三谐振腔的谐振杆与第十五谐振腔的谐振杆之间通过用于增强容性交叉耦合的加强筋连接，其中第十五谐振腔的谐振杆与第十七谐振腔的谐振杆之间通过用于增强容性交叉耦合的加强筋连接；

所述的WCDMA上行通道包括第九谐振腔、第二十谐振腔~第三十谐振腔和第十九谐振腔，其中顺序相邻两谐振腔之间设置有用于传输信号的耦合窗口，其中第二十二谐振腔与第二十四谐振腔之间通过容性交叉耦合连接，第二十四谐振腔与第二十六谐振腔之间通过容性交叉耦合连接，其中第九谐振腔、第十九谐振腔、第二十谐振腔、第二十九谐振腔和第三十谐振腔为公共谐振腔，第二十谐振腔中的谐振杆与第九谐振腔的谐振杆之间通过用于增强耦合窗口耦合效果的加强筋连接，第三十八谐振腔中的谐振杆与第二十九谐振腔的谐振杆之间通过用于增强耦合窗口耦合效果的加强筋连接，第三十谐振腔中的谐振杆与第十九谐振腔的谐振杆通过用于增强耦合窗口耦合效果的加强筋连接；

所述的WCDMA下行通道包括第九谐振腔、第二十谐振腔、第三十一谐振腔~第三十八谐振腔、第二十九谐振腔、第三十谐振腔和第十九谐振腔，其中顺序相邻两谐振腔之间设置有用于传输信号的耦合窗口，其中第三十五谐振腔与第三十七谐振腔之间通过容性交叉耦合连接，第三十二谐振腔与第三十四谐振腔之间通过容性交叉耦合连接，其中第九谐振腔、第十九谐振腔、第二十谐振腔、第二十九谐振和第三十谐振腔为公共谐振腔；

所述的LTE2.1下行通道包括第四十七谐振腔、第三十九谐振腔~第四十六谐振腔、第二十九谐振腔、第三十谐振腔和第十九谐振腔，其中相邻两谐振腔之间的耦合窗口传播信号的作用，其中第三十九谐振腔与第四十一谐振腔之间通过容性交叉耦合连接，第四十三谐振腔与第四十五谐振腔之间通过容性交叉耦合连接其中第十九谐振腔、第三十谐振腔和第四十七谐振腔为公共谐振腔；

所述的LTE2.1上行通道包括第四七谐振腔~第五十六谐振腔、第三十谐振腔、第十九谐振腔，其中第十九谐振腔、第三十谐振腔和第四十七谐振腔为公共谐振腔，其中相邻两谐振腔之间的耦合窗口传播信号的作用，第五十二谐振腔与第五十四谐振腔之间通过容性交叉耦合连接；

所述的谐振腔里均设置有谐振杆；

第一输入端口由第一输入端口外壳和第一输入端口内芯组成，第二输入端口由第二输入端口外壳和第二输入端口内芯组成，输出端口由输出端口外壳和输出端口内芯组成。

所述的第九谐振腔中的谐振杆，第十九谐振腔中的谐振杆和第四十七谐振腔中的谐振杆的上均加工有圆孔。

所述的第一输入端口内芯通过镀银铜线与第一谐振腔中的谐振杆相连，所述的输出端口内芯通过镀银铜线与第八谐振腔中的谐振杆相连。

所述的第一输入端口内芯通过圆孔插接在第九谐振腔中的谐振杆上，第二输入端口内芯通过圆孔插接在第四十七谐振腔的谐振杆上，输出端口内芯通过圆孔插接在第十九谐振腔中的谐振杆上。

一种多频合路器的合路方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：所述的CDMA、GSM、DCS和WCDMA信号由第一输入端口输入，所述的LTE2.1G信号由第二输入端口输入，具体传输步骤分别如下

（1）由第一输入端口输入CDMA、GSM、DCS和WCDMA四种制式信号：其中DCS、WCDMA通过第一输入端口内芯插接到第九谐振腔中的谐振杆的圆孔中使信号输入，然后通过第九谐振腔进行分路：

第九谐振腔和第十谐振腔通过它们之间的耦合窗口进行信号传输，使DCS信号分配到DCS通道进行传输；第九谐振腔和第二十谐振腔通过它们之间的耦合窗口进行信号传输，接着第二十谐振腔和第二十一谐振腔通过它们之间的耦合窗口进行信号传输,使WCDMA的上行信号分配到WCDMA上行通道进行传输；第二十谐振腔和第三十一谐振腔通过它们之间的耦合窗口进行信号传输,使WCDMA的下行信号分配到WCDMA下行通道进行传输；

CDMA、GSM信号通过输入端口内芯经镀银铜线与第一谐振腔中的谐振杆产生耦合进行信号传输，使CDMA/GSM信号经过CDMA/GSM共用通道进行传输；

（2）由第二输入端口输入LTE2.1G信号：第二输入端口内芯插接到第四十七谐振腔中的谐振杆的圆孔中，产生耦合使信号进行传输，使LTE2.1G信号输入，然后通过第四十七谐振腔进行分路，第四十七谐振腔和第四十八谐振腔通过它们之间的耦合窗口进行信号传输,使LTE2.1G的上行信号分配到LTE2.1上行通道进行传输；第四十七谐振腔和第三十九谐振腔通过它们之间的耦合窗口进行信号传输,使LTE2.1G的下行信号分配到LTE2.1G的下行通道进行传输；

S2.所述的WCDMA上行信号通过第二十八谐振腔与第二十九谐振腔之间的耦合窗口进行信号传输，WCDMA下行信号通过第三十八谐振腔与第二十九谐振腔之间的耦合窗口进行信号传输，LTE2.1G下行信号通过第四十六谐振腔与第二十九谐振腔之间的耦合窗口进行信号传输，使WCDMA上下行信号和LTE2.1G下行信号合路到第二十九谐振腔；

然后第二十九谐振腔通过耦合窗口将信号传输到第三十谐振腔；

S3.所述的LTE2.1G上行信号通过第四十六谐振腔与第二十九谐振腔之间的耦合窗口进行信号传输，然后通过第二十九谐振腔与第三十谐振腔的耦合窗口进行信号传输，使WCDMA上下行信号和LTE2.1G上下行信号全部合路到第三十谐振腔)；

S4.所述的DCS信号通过第十八谐振腔与第十九谐振腔之间的耦合窗口进行信号传输，WCDMA和LTE2.1G信号通过第三十谐振腔与第十九谐振腔之间的耦合窗口进行信号传输，使DCS,WCDMA和LTE2.1G三种信号就全部合路到第十九谐振腔，信号通过第十九谐振腔中的谐振杆经镀银铜线与输出端口内芯连接，使得信号DCS,WCDMA和LTE2.1G三种信号传输到输出端口；

S5. 所述的CDMA、GSM信号通过输出端口内芯经镀银铜线与第八谐振腔中的谐振杆产生耦合，使CDMA/GSM信号传输到输出端口与DCS、WCDMA和LTE2.1G三种信号合路，使得五种信号合路后经输出端口输出。

所述的一种多频合路器中耦合窗口6的设计方法，其特征在于，它包括以下步骤：

S1.谐振腔级数的选取： 选取CDMA/GSM共用通道的谐振腔级数为8级、DCS通道谐振腔级数为11级、WCDMA上行通道谐振腔级数为13级、WCDMA下行通道谐振腔级数为13级、LTE2.1下行通道谐振腔级数为12级、LTE2.1上行通道谐振腔级数为12级；

S2. 耦合窗口尺寸的粗选取：通过网络综合法与微波仿真软件如HFSS、CST相结合得到耦合矩阵值与外部Q值，经过单个谐振腔品质因数仿真，相邻及非相邻谐振腔模型耦合系数扫描仿真确认得到耦合窗口的原始尺寸值；

S3. 耦合窗口尺寸的精选取：利用HFSS仿真软件仿真确认耦合窗口相应的耦合系数,对于相互耦合的双腔结构,对耦合结构尺寸扫描参数,得到了一组随耦合系数变化的耦合窗口尺寸曲线,通过对应耦合系数的点选取耦合窗口尺寸。

本发明的有益效果是：本发明实现了对CDMA信号、GSM信号、WCDMA信号、DCS以及LTE2.1G信号的合路，进而共用一套天馈系统或室内分布系统同时工作，相比之前外购的合路器，由于采用了公共谐振腔与交叉耦合技术，减少了谐振腔的级数，使整个器件的插入损耗，功率都得到了提高并且性能更加稳定，功能更加强大，多种信号的合路集成在一个合路器上，节省了成本，便于操作。

附图说明

图1为本发明结构图；

图2为本发明第一输入端口结构图；

图3为本发明第二输入端口结构图；

图4为本发明输出端口结构图；

图中，1-第一输入端口，2-第二输入端口，3-输出端口，4-谐振腔，5-谐振杆，6-耦合窗口，7-圆孔，8-镀银铜线，9-加强筋，10-容性交叉耦合，4-1第一谐振腔~4-56-第五十六谐振腔。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案：如图1所示，一种多频合路器，它包括第一输入端口1、第二输入端口2、输出端口3、谐振腔4、谐振杆5、CDMA/GSM共用通道、DCS通道、WCDMA上行通道、WCDMA下行通道、LTE2.1上行通道和LTE2.1下行通道；

所述的谐振腔4包括第一谐振腔4-1~第五十六谐振腔4-56；

所述的CDMA/GSM共用通道包括第一谐振腔4-1~ 第八谐振腔4-8，其中顺序相邻两谐振腔4之间设置有用于传输信号的耦合窗口6，其中顺序相邻两谐振腔4的谐振杆5之间依次通过用于增强耦合窗口6耦合效果的加强筋9连接；

所述的DCS通道包括第九谐振腔4-9~第十九谐振腔4-19，其中顺序相邻两谐振腔4之间设置有用于传输信号的耦合窗口6，第十三谐振腔4-13与第十五谐振腔4-15之间通过容性交叉耦合10连接，第十五谐振腔4-15与第十七谐振腔4-17之间通过容性交叉耦合10连接，其中顺序相邻两谐振腔4的谐振杆5之间依次通过用于增强耦合窗口6耦合效果的加强筋（9）连接，其中第十三谐振腔4-13的谐振杆5与第十五谐振腔4-15的谐振杆5之间通过用于增强容性交叉耦合10的加强筋9连接，其中第十五谐振腔4-15的谐振杆5与第十七谐振腔4-17的谐振杆5之间通过用于增强容性交叉耦合的加强筋9连接；

所述的WCDMA上行通道包括第九谐振腔4-9、第二十谐振腔4-20~第三十谐振腔4-30和第十九谐振腔4-19，其中顺序相邻两谐振腔4之间设置有用于传输信号的耦合窗口6，其中第二十二谐振腔4-22与第二十四谐振腔4-24之间通过容性交叉耦合10连接，第二十四谐振腔4-24与第二十六谐振腔4-26之间通过容性交叉耦合10连接，其中第九谐振腔4-9、第十九谐振腔4-19、第二十谐振腔4-20、第二十九谐振腔4-29和第三十谐振腔4-30为公共谐振腔，第二十谐振腔4-20中的谐振杆5与第九谐振腔4-9的谐振杆5之间通过用于增强耦合窗口6耦合效果的加强筋9连接，第三十八谐振腔4-38中的谐振杆5与第二十九谐振腔4-29的谐振杆5之间通过用于增强耦合窗口6耦合效果的加强筋9连接，第三十谐振腔4-30中的谐振杆5与第十九谐振腔4-19的谐振杆5通过用于增强耦合窗口6耦合效果的加强筋9连接；

所述的WCDMA下行通道包括第九谐振腔4-9、第二十谐振腔4-20、第三十一谐振腔4-31~第三十八谐振腔4-38、第二十九谐振腔4-29、第三十谐振腔4-30和第十九谐振腔4-19，其中顺序相邻两谐振腔4之间设置有用于传输信号的耦合窗口6，其中第三十五谐振腔4-35与第三十七谐振腔4-37之间通过容性交叉耦合10连接，第三十二谐振腔4-32与第三十四谐振腔4-34之间通过容性交叉耦合10连接，其中第九谐振腔4-9、第十九谐振腔4-19、第二十谐振腔4-20、第二十九谐振腔4-29和第三十谐振腔4-30为公共谐振腔；

所述的LTE2.1下行通道包括第四十七谐振腔4-47、第三十九谐振腔4-39~第四十六谐振腔4-46、第二十九谐振腔4-29、第三十谐振腔4-30和第十九谐振腔4-19，其中相邻两谐振腔之间的耦合窗口6传播信号的作用，其中第三十九谐振腔4-39与第四十一谐振腔4-41之间通过容性交叉耦合10连接，第四十三谐振腔4-43与第四十五谐振腔4-45之间通过容性交叉耦合10连接其中第十九谐振腔4-19、第三十谐振腔4-30和第四十七谐振腔4-47为公共谐振腔；

所述的LTE2.1上行通道包括第四七谐振腔4-47~第五十六谐振腔4-56、第三十谐振腔4-30、第十九谐振腔4-19，其中第十九谐振腔4-19、第三十谐振腔4-30和第四十七谐振腔4-47为公共谐振腔，其中相邻两谐振腔之间的耦合窗口6传播信号的作用，第五十二谐振腔4-52与第五十四谐振腔4-54之间通过容性交叉耦合10连接；

所述的谐振腔4里均设置有谐振杆5；

如图2所示，第一输入端口1由第一输入端口外壳1-2和第一输入端口内芯1-1组成，如图3所示，第二输入端口2由第二输入端口外壳2-2和第二输入端口内芯2-1组成，如图4所示，输出端口3由输出端口外壳3-2和输出端口内芯3-1组成。

所述的第九谐振腔4-9中的谐振杆，第十九谐振腔4-19中的谐振杆和第四十七谐振腔4-47中的谐振杆的上均加工有圆孔7。

所述的第一谐振腔4-1中的谐振杆5通过焊接镀银铜线（8）与第一输入端口内芯1-1相连，第八谐振腔4-8中的谐振杆5通过焊接镀银铜线8与输出端口内芯3-1相连；

如图2所示，所述的第一输入端口内芯1-1通过圆孔7插接在第九谐振腔4-9中的谐振杆5上，如图3所示，第二输入端口内芯2-1通过圆孔7插接在第四十七谐振腔4-47的谐振杆5上，如图4所示，输出端口内芯3-1通过圆孔7插接在第十九谐振腔中的谐振杆5上，减少了焊点，使装配变得更加方便，调试更加快捷，提高生产效率等。

所述的一种多频合路器的合路方法，包括以下步骤：

S1：CDMA、GSM、DCS和WCDMA信号由第一输入端口1输入，LTE2.1G信号由第二输入端口2输入，具体传输步骤分别如下

（1）由第一输入端口1输入CDMA、GSM、DCS和WCDMA四种制式信号：其中DCS、WCDMA通过第一输入端口内芯1-1插接到第九谐振腔4-9中的谐振杆5的圆孔7中使信号输入，然后通过第九谐振腔4-9进行分路：

第九谐振腔4-9和第十谐振腔4-10通过它们之间的耦合窗口6进行信号传输，使DCS信号分配到DCS通道进行传输；第九谐振腔4-9和第二十谐振腔4-20通过它们之间的耦合窗口6进行信号传输，接着第二十谐振腔4-20和第二十一谐振腔4-21通过它们之间的耦合窗口6进行信号传输,使WCDMA的上行信号分配到WCDMA上行通道进行传输；第二十谐振腔4-20和第三十一谐振腔4-31通过它们之间的耦合窗口6进行信号传输,使WCDMA的下行信号分配到WCDMA下行通道进行传输；

CDMA、GSM信号通过输入端口内芯1-1经镀银铜线8与第一谐振腔4-1中的谐振杆5产生耦合进行信号传输，使CDMA/GSM信号经过CDMA/GSM共用通道进行传输；

（2）由第二输入端口2输入LTE2.1G信号：第二输入端口内芯2-1插接到第四十七谐振腔中的谐振杆5的圆孔7中，产生耦合使信号进行传输，使LTE2.1G信号输入，然后通过第四十七谐振腔4-47进行分路，第四十七谐振腔4-47和第四十八谐振腔4-48通过它们之间的耦合窗口6进行信号传输,使LTE2.1G的上行信号分配到LTE2.1上行通道进行传输；第四十七谐振腔4-47和第三十九谐振腔4-39通过它们之间的耦合窗口6进行信号传输,使LTE2.1G的下行信号分配到LTE2.1G的下行通道进行传输；

S2.WCDMA上行信号通过第二十八谐振腔4-28与第二十九谐振腔4-29之间的耦合窗口6进行信号传输，WCDMA下行信号通过第三十八谐振腔4-38与第二十九谐振腔4-29之间的耦合窗口6进行信号传输，LTE2.1G下行信号通过第四十六谐振腔4-46与第二十九谐振腔4-29之间的耦合窗口6进行信号传输，使WCDMA上下行信号和LTE2.1G下行信号合路到第二十九谐振腔4-29；

然后第二十九谐振腔4-29通过耦合窗口6将信号传输到第三十谐振腔4-30；

S3.LTE2.1G上行信号通过第四十六谐振腔4-46与第二十九谐振腔4-29之间的耦合窗口6进行信号传输，然后通过第二十九谐振腔4-29与第三十谐振腔4-30的耦合窗口6进行信号传输，使WCDMA上下行信号和LTE2.1G上下行信号全部合路到第三十谐振腔4-30；

S4.DCS信号通过第十八谐振腔4-18和第十九谐振腔4-19之间的耦合窗口6进行信号传输，WCDMA和LTE2.1G信号通过第三十谐振腔4-30和第十九谐振腔4-19 之间的耦合窗口6进行信号传输，使DCS,WCDMA和LTE2.1G三种信号就全部合路到第十九谐振腔4-19，信号通过第十九谐振腔4-19中的谐振杆5经镀银铜线8与输出端口内芯60-1连接，使得信号DCS,WCDMA和LTE2.1G三种信号传输到输出端口3；

S5. CDMA、GSM信号通过输出端口内芯3-1经镀银铜线8与第八谐振腔4-8中的谐振杆5产生耦合进行信号传输，使CDMA/GSM信号传输到输出端口3与DCS、WCDMA和LTE2.1G三种信号合路，使得五种信号合路后经输出端口3输出。

所述的一种多频合路器中耦合窗口6的设计方法，其特征在于，它包括以下步骤：

S1.谐振腔级数的选取： 选取CDMA/GSM共用通道的谐振腔级数为8级、DCS通道谐振腔级数为11级、WCDMA上行通道谐振腔级数为13级、WCDMA下行通道谐振腔级数为13级、LTE2.1下行通道谐振腔级数为12级、LTE2.1上行通道谐振腔级数为12级；

S2. 耦合窗口6尺寸的粗选取：通过网络综合法与微波仿真软件如HFSS、CST相结合得到耦合矩阵值与外部Q值，经过单个谐振腔品质因数仿真，相邻及非相邻谐振腔模型耦合系数扫描仿真确认得到耦合窗口6的原始尺寸值；

S3. 耦合窗口6尺寸的精选取：利用HFSS仿真软件仿真确认耦合窗口相应的耦合系数,对于相互耦合的双腔结构,对耦合结构尺寸扫描参数,得到了一组随耦合系数变化的耦合窗口6尺寸曲线,通过对应耦合系数的点选取耦合窗口6尺寸。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。