多路同频合路器的制作方法

1.本技术涉及合路器技术领域，特别是涉及一种多路同频合路器。


背景技术：

2.随着通信技术的不断发展，特别是5g(英文：5th generation mobile communication technology，简称：5g)技术的更新演变，现有通讯频段越来丰富。然而，在实际应用中发现，频段越高，则信号衰落越大，例如，2.6ghz频段传输能力不如低频系统的一半。这也导致5g技术需要更多的基站才能实现和其他系统相同的信号覆盖效果。
3.然而，由于需要设置更多的5g基站，导致5g系统的成本激增，不利于5g系统的推广。


技术实现要素：

4.基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够降低成本的多路同频合路器。
5.一种多路同频合路器，包括两个第一合路单元、一个第二合路单元以及与两个第一合路单元一一对应的两个耦合器；
6.其中，各第一合路单元，用于对由多个第一输入端口分别输入的信号进行合路，得到第一合路信号，并将第一合路信号从第一输出端口输出；
7.各耦合器，用于耦合对应的第一合路单元所输出的第一合路信号，得到耦合信号，并将耦合信号输入至第二合路单元；
8.第二合路单元，用于对输入的耦合信号进行合路，得到第二合路信号，第二合路信号用于对第一输入端口输入的信号的幅度和相位进行校准或者进行信号监控。
9.在其中一个实施例中，第一合路单元包括两个第一环形电桥和一个第二环形电桥；
10.其中，第一环形电桥，用于对多个第一输入端口分别输入的信号进行合路，得到中间信号，并将中间信号输出至第二环形电桥；
11.第二环形电桥，用于对各第一环形电桥输入的中间信号进行合路，得到第一合路信号，并将第一合路信号从第一输出端口输出。
12.在其中一个实施例中，第一环形电桥包括第一端口、第二端口、第三端口和第四端口；
13.其中，第一端口和第二端口分别与信源连接，用于作为第一输入端口接收输入的信号；
14.第三端口与第一负载连接；
15.第四端口与第二环形电桥连接，用于向第二环形电桥发送中间信号。
16.在其中一个实施例中，第一端口和第四端口之间的电长度、第二端口和第四端口之间的电长度以及第二端口与第三端口之间的电长度相等，且为输入的信号的波长的1/4；
17.第一端口和第三端口之间的电长度为输入的信号的波长的3/4。
18.在其中一个实施例中，第一端口与第四端口的相位差为90
°
；第一端口与第三端口的相位差为270
°
；第二端口与第四端口的相位差为90
°
；第二端口与第三端口的相位差为90
°
。
19.在其中一个实施例中，其中，第五端口和第六端口分别与各第一环形电桥一一对应连接，用于接收中间信号；
20.第七端口与第二负载连接；
21.第八端口，用于将第一合路信号从第一输出端口输出。
22.在其中一个实施例中，第五端口和第八端口之间的电长度、第六端口和第八端口之间的电长度以及第六端口与第七端口之间的电长度相等，且为输入的信号的波长的1/4；
23.第五端口和第七端口之间的电长度为输入的信号的波长的3/4。
24.在其中一个实施例中，第五端口与第八端口的相位差为90
°
；第五端口与第七端口的相位差为270
°
；第六端口与第八端口的相位差为90
°
；第六端口与第七端口的相位差为90
°
。
25.在其中一个实施例中，第二合路单元包括一个第三环形电桥；第三环形电桥包括第九端口、第十端口、第十一端口和第十二端口；
26.其中，第九端口和第十端口分别与各耦合器一一对应连接，用于接收耦合信号；
27.第十一端口与第三负载连接；
28.第十二端口，用于将第二合路信号从第二输出端口输出。
29.在其中一个实施例中，第九端口和第十二端口之间的电长度、第十端口和第十二端口之间的电长度以及第十端口与第十一端口之间的电长度相等，且为输入的信号的波长的1/4；
30.第九端口和第十一端口之间的电长度为输入的信号的波长的3/4。
31.在其中一个实施例中，第九端口与第十二端口的相位差为90
°
；第九端口与第十一端口的相位差为270
°
；第十端口与第十二端口的相位差为90
°
；第十端口与第十一端口的相位差为90
°
。
32.在其中一个实施例中，该第一输入端口为四个。
33.上述多路同频合路器，可以提高5g基站的信号覆盖范围，减少5g基站的设置数量，从而降低5g系统的成本。该多路同频合路器包括两个第一合路单元、一个第二合路单元以及与两个第一合路单元一一对应的两个耦合器；其中，各第一合路单元，用于对由多个第一输入端口分别输入的信号进行合路，得到第一合路信号，并将第一合路信号从第一输出端口输出；各耦合器，用于耦合对应的第一合路单元所输出的第一合路信号，得到耦合信号，并将耦合信号输入至第二合路单元；第二合路单元，用于对输入的耦合信号进行合路，得到第二合路信号。该同频合路器具有隔离度高，相位差小，耦合波动和插损波动小的特点，在正常工作状态下，其功率损耗很小，能够克服高频传输的困难，能够满足现有5g系统的合路需求。
附图说明
34.图1为一种多路同频合路器的模块图；
35.图2为本技术的方框原理图；
36.图3为一个实施例中多路同频合路器的模块图；
37.图4为本技术实施例的印制板电路图；
38.图5是本技术实施例的腔体图；
39.图6为回波损耗仿真示意图；
40.图7为隔离度仿真示意图；
41.图8为耦合度仿真示意图；
42.图9为相位差仿真示意图；
43.图10为插损仿真示意图。
具体实施方式
44.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
45.需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
46.随着移动通信的迅速发展，频率的分配限制，很多基站需要多信号的输出和输入，这种情况下，同频合路器应运而生。
47.目前，5g技术的更新演变为人们的生产生活带来了极大便利。在实际应用中，5g基站的特点是信号位于高频段，而频段越高，信号衰减越大，覆盖范围越小。例如，2.6ghz频段传输能力不如低频系统的一半。这也导致在应用5g技术时，需要更多的基站才能实现和其他系统相同的信号覆盖效果。而这种通过增加基站数量的方式提高了通信成本。
48.为了提高5g基站的信号覆盖范围，减少5g基站的设置数量从而降低5g系统的建设成本，本技术实施例中提供了一种多路同频合路器，该同频合路器具有隔离度高，相位差小，耦合波动和插损波动小的特点。通过对同频信号进行合路，增大输出信号的功率来提高5g基站的信号覆盖范围。下面对该多路同频合路器的结构和功能进行说明：
49.如图1所示，其示出了一种多路同频合路器的模块图，根据图1可以看出，该多路同频合路器包括两个第一合路单元、一个第二合路单元以及与两个第一合路单元一一对应的两个耦合器；其中，第一合路单元与第二合路单元通过耦合器级联，具体的，第一合路单元包括多个第一输入端口和一个第一输出端口，多个第一输入端口用于接收输入信号，第一合路单元对从第一输入端口输入的信号进行合路后得到第一合路信号，然后，第一合路单元通过第一输出端口将第一合路信号输出。例如第一合路单元包括两个第一输入端口，该两个第一输入端口分别输入a信号和b信号，其中，a信号和b信号同频。则对应的第一合路信号为a信号+b信号。
50.本技术实施例中，如图1所示，第一合路单元和第二合路单元之间设置有耦合器，耦合器用于耦合第一合路单元所输出的第一合路信号，并得到耦合信号。具体的，耦合器可以对第一合路信号中的各个信号进行耦合得到对应的耦合信号，承接上文举例，a信号和b信号按次序传输的过程中，当第一合路信号中的a信号通过耦合器时，耦合器可以对a信号
进行感应得到对应的a耦合信号，当第一合路信号中的b信号通过耦合器时，耦合器可以对b信号感应得到对应的b耦合信号。
51.本技术实施例中，第二合路单元包括两个输入端口和一个输出端口，其中，两个输入端口分别与两个耦合器连接，用于获取耦合信号，第二合路单元对输入的耦合信号进行合路，得到第二合路信号，并将该第二合路信号从输出端口输出。其中，第二合路信号用于对第一输入端口输入的信号的幅度和相位进行校准或者对信号进行监控。
52.可选的，本技术实施例中，所述第二合路单元还包括第二传输线和第二端口，其中，第二传输线设置于第二端口和第二合路单元的输出端之间，第二端口连接至该多路同频合路器的上一级处理电路。在应用时，第二合路信号可以通过第二合路单元的输出端口、第二传输线以及第二端口传输至上一级处理电路，由上一级处理电路对第一合路单元的各个第一输入端口输入的信号的幅度和相位进行校准或者对信号进行监控。
53.可选的，本技术实施例中，第一合路单元还包括第一传输线和第一端口，其中，第一传输线设置于第一端口和第一输出端口之间，第一端口连接至射频天线，第一合路信号从第一输出端口输出之后，通过第一传输线传输至第一端口，然后通过第一端口传输至射频天线，并最终由射频天线发射出去。
54.可选的，本技术实施例中，第二合路单元的两个输入端口分别设置有输入传输线，其中，输入传输线的一端与第二合路单元的输入端口连接，另一端与负载连接。相应的，耦合器设置于第一传输线和输入传输线上。当第一传输线上传输第一合路信号时，耦合器可以对第一合路信号进行耦合并在输入传输线上产生耦合信号，耦合信号通过输入传输线进入第二合路单元。
55.本技术实施例中提供的多路同频合路器，具有隔离度高，相位差小，耦合波动和插损波动小的特点，能够满足5g基站的合路需求。
56.可选的，本技术实施例中，第一输入端口的数量为四个，第一合路单元为4合1同频合路器，第二合路单元为2合1同频合路器。如图2所示，其中，4合1同频合路器1对应的多个第一输入端口为in1,in2,in3,in4；4合1同频合路器2对应的多个第一输入端口为in5,in6,in7,in8；该8个第一输入端口输入的信号的频率相同。耦合器包括耦合器1和耦合器2，耦合器1和耦合器2分别设置于第一合路单元的第一输出端口对应的输出线上，用于感应第一合路信号，得到耦合信号，耦合信号通过2合1同频合路器的输入端进入2合1同频合路器进行合路，得到第二合路信号，第二合路信号实质为耦合信号，可以用于对信号进行监控的场景，也可以用于对第一输入端口输入的信号的幅度和相位进行校准。本技术实施例中，图2示出的多路同频合路器可以满足现有的5g基站8tr天线的合路需求。
57.在上述实施例的基础上，可选的，本技术实施例中，第一合路单元包括三个环形电桥，该三个环形电桥通过级联组成4合1同频合路器。环形电桥的单端口作为第一输入端口，信号从环形电桥的单端口输入，从端口1输出。耦合器通过边缘耦合从主线上耦合信号，耦合信号再通过2合1同频合路器从端口2输出。
58.如图3所示，其示出了一种多路同频合路器，该多路同频合路器中包括两个第一环形电桥和一个第二环形电桥，其中，该两个第一环形电桥的输出端口均连接至该一个第二环形电桥的输入端口。第一环形电桥包括输入端口，该输入端口为单端口，其中，输入端口可以与信源连接，用于接收信源发射的输入信号，第一环形电桥可以对接收到的输入信号
进行第一次合路，得到中间信号，然后第一环形电桥可以通过输出端口将中间信号发送至第二环形电桥。第二环形电桥用于对各第一环形电桥输入的中间信号进行合路，得到第一合路信号。
59.可选的，本技术实施例中，如图4和图5所示，图4示出了本技术实施例的印制板电路图，图5为印制板的腔体图，其中，印制板通过螺钉固定在腔体内，腔体正面包括多个隔离墙，用于避免两个第一环形电桥之间以及第一环形电桥与第二环形电桥之间相互影响。腔体背面还设置有散热齿，用于对负载进行散热。
60.下面对第一环形电桥进行说明：第一环形电桥包括第一端口a、第二端口b、第三端口d和第四端口c，其中，第一端口a通过传输线与端口a连接，第二端口b通过传输线与端口b连接，端口a和端口b分别与信源连接，用于作为第一输入端口接收输入的信号；第三端口d与第一负载连接；第四端口c与第二环形电桥连接，用于向第二环形电桥发送中间信号。
61.可选的，第一环形电桥和第二环形电桥之间通过传输线连接，中间信号通过传输线传输至第二环形电桥的输入端口。
62.可选的，本技术实施例中，如图4所示，第一端口a和第四端口c之间的电长度、第二端口b和第四端口c之间的电长度以及第二端口b与第三端口d之间的电长度相等，且为输入的信号的波长的1/4；第一端口a和第三端口d之间的电长度为输入的信号的波长的3/4。其中，电长度相等可以保证相位差小于阈值，因此可以根据相位的叠加和消减原理，可以使得第一端口和第二端口之间的隔离度做得很高。
63.可选的，本技术实施例中，第一端口a与第四端口c的相位差为90
°
；第一端口a与第三端口d的相位差为270
°
；第二端口b与第四端口c的相位差为90
°
；第二端口b与第三端口d的相位差为90
°
。
64.下面，对第一环形电桥的工作原理进行说明：
65.其中，电长度ac＝bc＝bd＝λ/4，ad＝3λ/4，对应的相位偏移为θac＝θbc＝θbd＝90
°
，θad＝270
°
。
66.当第一端口a输入信号，其他端口匹配时，第一端口a到第四端口c有两条路径分别为ac和adbc，其中，θac＝90
°
，θadbc＝270
°
+90
°
+90
°‑
360
°
＝90
°
，相位差为0，这种情况下，信号在第四端口c处叠加。
67.第一端口a到第二端口b的路径有两条，分别为acb和adb，其中，θacb＝90
°
+90
°
＝180
°
，θadb＝270
°
+90
°
＝360
°
，相位差为180
°
，这种情况下，信号在第二端口b处抵消。
68.第一端口a到第三端口d的路径有两条，分别为acbd和ad，其中，θacbd＝90
°
+90
°
+90
°
＝270
°
，θad＝270
°
，相位差为0，这种情况下，信号在第三端口d处叠加。
69.通过以上分析可知，当第一端口a输入信号，其他端口匹配时，则有3db功率通过第四端口c输出，有3db功率输出到第三端口d被第一负载吸收。同理可得当第二端口b输入信号，其他端口匹配时，则有3db功率通过第四端口c输出，有3db功率输出到第三端口d被第一负载吸收。
70.当第一端口a到第二端口b输入同步信号时，通过以上方法分析可知，信号全部从第四端口c输出，第三端口d不吸收功率。因此，在正常的工作状态，通过信号的相互叠加和抵消，第一端口a到第二端口b可以做到很高的隔离，同时信号可以无损耗地合路输出到端口，这样5g信号可以覆盖得更广。
71.可选的，本技术实施例中，如图4所示，图4示出了第二环形电桥的电路示意图，其中，第二环形电桥包括第五端口e、第六端口f、第七端口g和第八端口h，其中，第五端口e和第六端口f分别与各第一环形电桥一一对应连接，用于接收中间信号；第七端口g与第二负载连接；第八端口h与第二环形电桥连接，用于将第一合路信号从第一输出端口输出。
72.可选的，第五端口e和第六端口f分别通过第一传输线与第一环形电桥的第四端口一一对应连接。
73.可选的，本技术实施例中，第五端口e和第八端口h之间的电长度、第六端口f和第八端口h之间的电长度以及第六端口f与第七端口g之间的电长度相等，且为输入的信号的波长的1/4；
74.第五端口e和第七端口g之间的电长度为输入的信号的波长的3/4。
75.可选的，本技术实施例中，第五端口e与第八端口h的相位差为90
°
；第五端口e与第七端口g的相位差为270
°
；第六端口f与第八端口h的相位差为90
°
；第六端口f与第七端口g的相位差为90
°
。
76.下面，对第二环形电桥的工作原理进行说明：
77.其中，电长度eh＝fh＝fg＝λ/4，eg＝3λ/4，对应的相位偏移为θeh＝θfh＝θfg＝90
°
，θeg＝270
°
。
78.当第五端口e输入信号，其他端口匹配时，第五端口e到第八端口h有两条路径分别为eh和egfh，其中，θeh＝90
°
，θegfh＝270
°
+90
°
+90
°‑
360
°
＝90
°
，相位差为0，这种情况下，信号在第八端口h处叠加。
79.第五端口e到第六端口f的路径有两条，分别为ehf和egf，其中，θehf＝90
°
+90
°
＝180
°
，θegf＝270
°
+90
°
＝360
°
，相位差为180
°
，这种情况下，信号在第六端口f处抵消。
80.第五端口e到第七端口g的路径有两条，分别为ehfg和eg，其中，θehfg＝90
°
+90
°
+90
°
＝270
°
，θeg＝270
°
，相位差为0，这种情况下，信号在第七端口g处叠加。
81.通过以上分析可知，当第五端口e输入信号，其他端口匹配时，则有3db功率通过第八端口h输出，有3db功率输出到第七端口g被第二负载吸收。同理可得当第六端口f输入信号，其他端口匹配时，则有3db功率通过第八端口h输出，有3db功率输出到第七端口g被第二负载吸收。
82.根据上述分析可以看出，本技术技术方案，在正常的工作状态下，通过信号的相互叠加和抵消，第一端口和第二端口(或者第五端口和第六端口)可以做到很高的隔离，同时，信号可以在第四端口(或者第八端口)叠加实现信号无损耗地合路，并从输出端口输出，提高信号功率，使得5g基站的信号覆盖范围更广。
83.在上述实施例的基础上，可选的，本技术实施例中，第二合路单元包括一个第三环形电桥，该一个第三环形电桥以及两个耦合器组成2合1同频合路器。可选的，该一个第三环形电桥包括多个输入端，该多个输入端通过传输线与第一合路单元的第一输出端连接。
84.下面对本技术实施例中的第二合路单元的结构进行说明：
85.如图4所示，第三环形电桥包括第九端口i、第十端口j、第十一端口k和第十二端口m；其中，第九端口i和第十端口j分别与各耦合器一一对应连接，用于接收耦合信号；第十一端口k与第三负载连接；第十二端口m用于将第二合路信号从第二输出端口输出。
86.可选的，第九端口i和第十二端口m之间的电长度、第十端口j和第十二端口m之间
的电长度以及第十端口j与第十一端口k之间的电长度相等，且为输入的信号的波长的1/4；第九端口i和第十一端口k之间的电长度为输入的信号的波长的3/4。
87.可选的，第九端口i与第十二端口m的相位差为90
°
；第九端口i与第十一端口k的相位差为270
°
；第十端口j与第十二端口m的相位差为90
°
；第十端口j与第十一端口k的相位差为90
°
。
88.下面，对第三环形电桥的工作原理进行说明：
89.其中，电长度im＝mj＝jk＝λ/4，ik＝3λ/4，对应的相位偏移为θim＝θmj＝θjk＝90
°
，θik＝270
°
。
90.当第九端口i输入信号，其他端口匹配时，第九端口i到第十二端口m有两条路径分别为im和ikjm，其中，θim＝90
°
，θikjm＝270
°
+90
°
+90
°‑
360
°
＝90
°
，相位差为0，这种情况下，信号在第十二端口m处叠加。
91.第九端口i到第十端口j的路径有两条，分别为imj和ikj，其中，θimj＝90
°
+90
°
＝180
°
，θikj＝270
°
+90
°
＝360
°
，相位差为180
°
，这种情况下，信号在第十端口j处抵消。
92.第九端口i到第十一端口k的路径有两条，分别为imjk和ik，其中，θimjk＝90
°
+90
°
+90
°
＝270
°
，θik＝270
°
，相位差为0，这种情况下，信号在第十一端口k处叠加。
93.通过以上分析可知，当第九端口i输入信号，其他端口匹配时，则有3db功率通过第十二端口m输出，有3db功率输出到第十一端口k被第三负载吸收。同理可得当第十端口j输入信号，其他端口匹配时，则有3db功率通过第十二端口m输出，有3db功率输出到第十一端口k被第三负载吸收。
94.本技术实施例中，com3口输出的耦合信号由基站进行处理后对输入信号进行幅度和相位校准或者进行信号监控。
95.下面结合仿真对本技术技术方案进行进一步说明：
96.本专利实施例的技术规格要求为：通带:2515-2675mhz，回波损耗：≤6.3db，隔离度≥28db，输出口耦合度：26
±
0.5db，相位差≤5
°
。
97.其中，图6为回波损耗仿真示意图，该图说明端口的匹配程度好；图7为隔离度仿真示意图，该图说明输入端口信号的相互影响小；图8为耦合度仿真示意图，该图说明耦合度波动小；图9为相位差仿真示意图，该图说明各输入口间的相位差小；图10为插损仿真示意图。
98.根据图6至图10可以看出，采用本技术实施例提供的方案后，可以达到上述技术规格要求。实现高隔离度、低相位差，低损耗的目的。
99.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。其实现形式不仅局限于实施案例所采用的微带线形式，也可采用带状线，悬置线等包含实施案例所述技术特征的形式实现。以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
100.以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本技术专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保
护范围。因此，本技术的保护范围应以所附权利要求为准。