专利名称：部件的互连的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于部件或元件互连的装置，根据权利要求1的前序部分，即为用于至少两个优选地设计用于无线电通信的部件互连的装置，要互连的部件或元件是选择性的和反射的。
在例如无线电通信的实例中，如果在部件之间没有宽带隔离，在互连或连接两个不同的元件或部件，而其中至少有一个是选择性的时，由于部件之间的反射互作用，就会发生产生问题的反射，而因为各种不同的原因经常会出现这种情况。元件或部件的实例可以例如是天线、预选器滤波器和若干种其它的部件。
在例如甚高频(VHF)通信系统中(30-90兆赫)，发射机和接收机可以相应地被设置成彼此非常接近。这就意味着发射机必须具有较高的选择性，也就是说必须衰减不用的其它频率的功率，虽然利用了频带分配，但是其他频率的功率也会产生问题。具有上述发射机以及接收机所需的较高的选择性伴随着较高的电流消耗，而在许多情况下较高的电流消耗是不利的，例如如果在发射机/接收机是便携式的情况下。另外还需要在最大可能的程度上，能够利用相同的部件。在这种情况下，例如可以将附加的滤波器用于前端接收机之前，以及用于上述发射机之前。发射机的输出包括在整个频率范围上阻抗匹配的有源部件的输出，因此不会产生问题。当将滤波器设置在前端接收机之前时，就会产生问题，这是因为前端接收机包括具有带通选择性的滤波器，而通过该滤波器在整个频带上阻抗并不都是相同的，这就需要外无源滤波器起到具有接收机提高的选择性的带通滤波器的作用。上述的说明仅仅是举例，其目的是要说明多个重要的领域中的一个领域。
公知的互连系统是所谓“前端”无线电接收机，通常在带通预选器滤波器之前有天线。该天线适用于宽带信号，这就意味着阻抗的变化非常大。如果该天线是30-88兆赫的所谓“短鞭状”天线，其驻波比(VSWR)可以达到1∶6，而在天线安装在VSMR可以高达1∶4的车辆上的情况下将成为问题。根据电缆长度和调谐频率，VSWR的相位将变动，这就会显著地影响和降低系统的选择性。
在另一种公知系统中，通过在天线与接收机预选器之间设置外“反射的”滤波器，已经试图提高系统的选择性。该设计的意图是分别提高每个带通滤波器的选择性。然而该方案可以导致总的选择性低于各单独带通滤波器的选择性。对其中的一种解释是带通范围仅构成需要控制带通滤波器的整个频率范围的一小部分。由于两个元件互连而引起的总系统选择性的降低其原因相应在于输入与输出信号反射系数导致的无控相位。采用选择性的元件其目的在于获得对阻带中功率的反射以及在通带中的匹配。由于两个元件在互连点的VSWR以及其相位，在阻带中可能产生并不需要的匹配，这会降低选择性，在最坏的情况下甚至会丧失选择性。对该问题的公知技术方案是超大地为外滤波器选定尺寸，或者对于主系统的各种要求引入各种安全系数，以便通过该方案补偿降低的选择性，因此尽管存在所有上述的因素，仍可以满足该系统的各种要求。但是该方法一般是耗电的，并且还需要较贵的无源部件。
根据另一种实施例，在前端接收机与外滤波器之间互连缓冲器。这些缓冲器可以例如包括放大器或者能获得良好隔离的隔离器。该设计的意图是保持至少对应正常频率范围(例如30-90兆赫)的频率范围上的正常阻抗。然而如果将放大器连接到前端接收机上，用于隔离天线的阻抗变化，这就需要耗电较多，也会涉及成本问题。该方案还会对系统的故障发生率产生不利的影响。根据在较低正常系统频率时的尺寸，也难于在其他部件之间进行无源隔离器的连接，为了保持系统的性能，无源隔离器以及放大器也需要发射机/接收机再耦合。因此该方案还基于设置耗电的缓冲器，并且在另外的部件或元件引入的情况下，将在其他部件之间保持满足各种要求。例如窄带无线电设备，可以规定外滤波器与接收机之间的电缆长度。在采用例如宽带无线电设备的情况下，需要可控的电缆长度，即移相器。在4799066号和4965607号美国专利中，说明了用于使损耗减小到最小程度的装置，该损耗是指在就所涉及的阻抗来说以接收的/发射的频率分别精确限定的输入和输出与不那么精确限定的天线之间的损耗。然而通过该方案不会得到最高的选择性，但是能对使通带损耗降低到最小程度进行最佳参数的选定。在例如0403176号欧洲专利申请和4232399号美国专利中示出了移相器的实例。
本发明的一个目的是提供一种用于在例如无线电通信中对部件互连的装置，这些部件是选择性的和反射的，以便根据给定的系统要求或者获得能允许的选择性，无需超大地为其无件/部件选定尺寸，就能获得较高的系统选择性。本发明的另一个目的是提供一种能控制相位的装置，其中不需要例如部件之间放大器或无源隔离器形式的缓冲器，也不需要发射机/接收机的选择器。因此本发明的目的就是能使部件之间的互连不会导致系统选择性的降低。本发明还有一个目的是能够对选择性的部件进行互连，而不会使总的选择性分别低于每个部件的选择性，或者具体地说，总的选择性甚至能超过各个选择性的总和。本发明的目的就是当互连选择性的和(窄带)反射的部件时，减小或消除通带选择性的降低。
具有权利要求1特征部分的技术特征的装置，即在至少两个部件之间设置可调移相器，该可调移相器与史密斯图(Smith-ChartTM)中的完全变向相对应在0-180°之间可调，能够实现上述的以及其他的目的。能够实现上述目的方法记载在权利要求22中，即用于对元件或部件互连的方法，这些元件或部件是选择性的和反射的，其特征在于在要被互连的部件之间设置可调移相器，该移相器与史密斯图中的完全变向相对应在0-180°之间可调。优选的实施例具有从属权利要求的特征，例如，调谐是自适应的或自动的;采用所谓静计数方法对于部件之间给定的电缆长度，对移相器进行调谐;采用所谓信号噪声比方法，对移相器进行调谐;采用所谓比特误差率方法，对移相器进行调谐;至少一个要被互连的元件或部件包括宽带设计的天线;至少一个部件包括滤波器;滤波器包括预选器滤波器;两个部件包括滤波器;滤波器包括带通滤波器和预选器滤波器，其中带通滤波器优选地设置在预选器滤波器之前;至少两个要被互连的部件包括滤波器和发射机;对于三个部件的互连，优选地为天线、带通滤波器和预选器滤波器，包括第一和第二移相器;至少一个移相器是无源的;至少一个移相器是有源的;至少一个滤波器是无源的;至少一个滤波器是有源的;移相器的相位分辨率适应于系统，并且取决于系统;相位调谐是离散的;移相器有具5°相位分辨率;以及相位调谐是连续的。
下面将参见附图进一步说明本发明，这些附图是用于说明本发明，而不是用于限制本发明。
图1相应地示出了两个“反射的”元件一天线与预选器滤波器的互连。
图2示出了天线-外滤波器-预选器滤波器的互连。
图3示意地示出了具有VSWR比为3.5∶1的宽带天线与具有5°相位分辨率的预选器的互连实例。
图4统计地示出了图3的实施例。
图5示意地示出了天线-外滤波器-预选器在没有隔离并且相位分辨为5°的情况下的互连。
图6与完全隔离相比统计地示出了图5的实施例。
在图1中示出了两个反射类型的元件-天线与预选器滤波器或带通滤波器的互连。在两个反射的元件1与3之间设置了移相器2。移相器2与史密斯图中的完全变向相对应在0°与180°之间可调，从该图中可以区分和检出对于不同反射参量的史密斯图相位和幅值，并且从该图中可以进一步得到对应的合成共轭阻抗。通过对移相器2的正确调谐，当互连两个元件或部件1与3时，不会产生选择性的降低。相反，正确的调谐可以导致系统总的选择性的提高或改进，可以达到6分贝。预选器滤波器连接到与该滤波器附加极相对应的接收机6上。
在图2中示出了一个实施例，其在无线电输入设备的预选器滤波器或带通滤波器3之前设置了外侧带通滤波器，或外带通滤波器5。用于不同元件的互连，移相器(相位调谐器)4被互连在预选器滤波器3与外带通(BP)滤波器5之间。然后还可能在外通滤波器之前，即在外滤波器5与天线1之间设置第一移相器2′。现在重要的是如何对移相器2、2′和4进行调谐或控制，也就是说，在这种具体的情况下对于不同的接收频率，应该取哪些相位位置。
根据一个实施例，可以通过采用所谓静计数方法对移相器2、2′和4进行控制或调谐。采用这种方法，开始对开始对元件或部件反射参量的若干个值进行测量和对调谐频率的相位值进行计算并存储于查找表中。而且，一个相位值对于给定电缆长度的一个频率是有效的。因此在该表中，可以找到对于调谐频率用于移相器的值。这种方法使用起来简单，但是没有考虑部件老化等因素。此外如上所述必须在外滤波器与无线电设备之间设置具有精确限定长度的电缆。
另一种用于调谐或控制移相器的方法是，通过采用SNR(信号噪声比)或BER(比特误差率)的调谐频率，得出能适应地使系统达到最佳性能的相位值。在这些方法的帮助下，该方案将与电缆的长度无关，因此电缆可以取不同的尺寸。通过适应地匹配在接收机中检测的比特误差，然后使移相器匹配，以便使比特误差减小到最小程度。移相器的调谐仅会对通带的衰减产生很小的影响，并且因此对所需信号也仅会产生很小的影响。
还能够以若干种其他的方法设置移相器，以具有较低直通损耗的连续方式或者离散方式，优选值为小于1分贝。根据上述的方法还不能避免通带失配。然而能够通过适配通带VSWR的合适的等效的变压比解决该问题。但是该问题与在阻带中选择性的降低相比是不重要的。
在图3中示出了非相位匹配的影响，该图是在预选器滤波器或带通滤波器之前设置具有VSWR比为3.5∶1的天线的情况下作出的。该图还展示出36条曲线(在图中并未全部示出)，分别对应相位分辨率为5°情况下的天线阻抗，即一条曲线对应移相器的每个设定值。当然能够采用另一种由应用规定的并以适当方式选择的相位分辨率。也就是说，相位分辨率是与系统相关的，选择相位分辨率是为了实现最佳的系统性能。如上所述，可以是连续的，例如受电压控制，或者具有离散的间隔，其中5°仅是用作举例说明。可以是较粗略的，也可以是较精确的。在实施例中示出了47.5兆赫至52.5兆赫之间的频率，区域Ⅰ对应通带区域，而用Ⅱ标示的区域标出了阻带区域。36条曲线，36×5°＝180°对应史密斯图中的完全变向。图示的曲线对应在正常负载和信源阻抗情况下的通带滤波器，并且在图中以分贝为单位示出了不正确移相器调谐会产生的损耗，对应区域为b，而采用移相器的增益选择性标示为a。在该实施例中天线为宽带天线。从该图中可以清楚地看出，与选择性的变化相比，不同相位对通带损耗仅有很小的影响。
图4统计地示出了图3的结果，其中曲线C(在图中标示出)对应用于正常负载的正常滤波器，曲线d对应最低的选择性，曲线e对应对于所有相位位置的平均选择性，以及最后曲线f(虚线)对应通过移相器正确调谐得到的最高接收的选择性。
在图5中(相对频率偏移)示出了基本与上述图2相对应的互连，在预选器滤波器或带通滤波器之前具有外带通滤波器。在两者之间设置了具有5°分辨率的移相器。用点标示的曲线对应外带通滤波器，而用圆圈(0)标示的曲线对应预选器滤波器。曲线组对应具有5°分辨率的移相器互连。在该实施例中示出了部件(外带通滤波器和预选滤波器)被互连，而在两者之间没有设置任何隔离。
在图6中，用图5中所示的部件之间没有隔离的实施例统计数字与部件之间，即预选器滤波器与外带通滤波器之间具有隔离的，特别是具有完全隔离的实施例统计数字进行比较。在该实施例中示出了曲线g对应最低选择性，实线对应平均选择性，曲线i对应在部件之间设置完全隔离器的实施例，而曲线j对应响应良好的移相器调谐得到的最高结果选择性，其中A对应通过采用良好地调谐的移相器，相对于在部件之间设置完全隔离器获得的选择性增益。根据使用的频带，或者在一个频带中，滤波器可以是有源的，也可以是无源的，这一点是没有影响的。这种选择也可以用于移相器，也就是说在一个频带中移相器可以是有源的，也可以是无源的。
本发明当然不仅仅局限于所示的实施例，而是在权利要求的保护范围内可以随意地改变。本发明涉及所有各种选择性的反射的元件以及部件的互连。此外，可以对若干个部件进行互连。其中移相器可以设置在一个或多个部件之间。还可以用若干种不同的方法进行对移相器的调谐和控制，其中可以根据应用的要求对那些方法进行选择，而本发明书中仅仅提到了有限的几种方法。可以应用本发明的一个特定实施例涉及连接到“不良”天线上的宽带高选择性接收机，也就是说，例如由于缺少空间等原因，在整个频率范围上该接收机的电压驻波比(VSWR)较差。另外，本发明当然能够用于若干个不同的实施例中。
权利要求
1.用于至少两个部件(1、3；1、5；3、5)互连的装置，这些部件优选地设计用于无线电通信，要互连的部件或元件是选择性的和反射的，其特征在于在至少两个部件(1、3；1、5；3、5)之间设置可调移相器(2；2′；4)，该可调移相器与史密斯图中的完全变向相对应在0-180°之间可调。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于调谐是自适应的或自动的。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于采用所谓静计数方法对于部件之间给定的电缆长度，对移相器(2;2′;4)进行调谐。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于采用所谓信号噪声比方法，对移相器(2;2′;4)进行调谐。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于采用所谓比特误差率方法，对移相器(2;2′;4)进行调谐。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于至少一个要被互连的元件或部件包括宽带设计的天线。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于至少一个部件包括滤波器(3;3′;5)。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于滤波器包括预选器滤波器(3;3′)。
9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于两个部件(3;′5)包括滤波器。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于滤波器包括带通滤波器(5)和预选器滤波器(3)，其中带通滤波器(5)优选地设置在预选器滤波器(3)之前。
11.根据权利要求1所述的装置，其特征在于至少两个要被互连的部件包括滤波器和发射机。
12.根据权利要求1所述的装置，其特征在于对于三个部件的互连，优选地为天线(1)、带通滤波器(5)和预选器滤波器(3′)，包括第一(2′)和第二(4)移相器。
13.根据权利要求1-12中的任何一项权利要求所述的装置，其特征在于至少一个移相器是无源的。
14.根据权利要求1-12中任何一项权利要求所述的装置，其特征在于至少一个移相器是有源的。
15.根据权利要求1-12中任何一项权利要求所述的装置，其特征在于至少一个滤波器是无源的。
16.根据权利要求1-12中任何一项权利要求所述的装置，其特征在于至少一个滤波器是有源的。
17.根据权利要求1-12中任何一项权利要求所述的装置，其特征在于移相器的相位分辨率适应于系统，并且取决于系统。
18.根据权利要求1-12中任何一项权利要求所述的装置，其特征在于相位调谐是离散的。
19.根据权利要求1-12中任何一项权利要求所述的装置，其特征在于移相器具有5°的相位分辨率。
20.根据权利要求1-12中任何一项权利要求所述的装置，其特征在于相位调谐是连续的。
21.根据权利要求1-12中任何一项权利要求所述的装置，其特征在于至少一个移相器是有源的或无源的，至少一个滤波器是有源的或无源的，并且相位调谐是离散的或连续的。
22.用于互连元件或部件的方法，这些元件或部件是选择性的和反射的，其特征在于在要被互连的部件之间设置可调移相器，所述移相器与史密斯图中的完全变向相对应在0-180°之间可调。
全文摘要
本发明分别涉及用于在部件或元件之间互连或通信的装置和方法，这些部件或元件优选地设计用于无线电通信，其中至少有一个是选择性的和反射的，设置的可调移相器与史密斯图中的完全变向相对应在0°与180°之间可调。
文档编号H04B1/18GK1093212SQ9311996
公开日1994年10月5日 申请日期1993年12月22日 优先权日1992年12月23日
发明者K·里普斯特兰 申请人:艾利森电话股份有限公司