超寬帶雙頻合路器發(fā)明內容

超寬帶雙頻合路器專利目的

《超寬帶雙頻合路器》的目的在于提供一種超寬帶雙頻合路器，使其小型化，并且達到差損小、功率容量大且直流饋電通路和射頻信號通路之間隔離度高等功效。

超寬帶雙頻合路器技術方案

《超寬帶雙頻合路器》包括合路端口、對應接收第一頻段的第一端口和對應接收第二頻段的第二端口，以及兩個同軸諧振子帶通濾波器和兩路直流通路，其中，第一直流通路接入第一端口和合路端口之間；第二直流通路接入第二端口和合路端口之間，第一同軸諧振子帶通濾波器一端通過第一隔直電容與第一端口電性連接；第二同軸諧振子帶通濾波器一端通過第二隔直電容與第二端口電性連接；第一和第二同軸諧振子帶通濾波器的另一端共同通過第三隔直電容與合路端口電性連接，所述各隔直電容均為分布參數式電容。

所述第一和第二同軸諧振子帶通濾波器均包括同軸腔體和順次排列在同軸腔體內的若干諧振柱。兩個同軸諧振子帶通濾波器中，相鄰兩個諧振柱之間設有用于加強耦合效果的脊柱。

所述各隔直電容均包括內導體、絕緣體和套筒，絕緣體套設在內導體外圍，套筒則套設在絕緣體外圍，所述套筒用于與第一和/或第二同軸諧振子帶通濾波器電性連接；所述內導體用于與第一和/或第二直流通路電性連接，并進而連接至其所鄰接的端口。

較佳地，所述第一同軸諧振子帶通濾波器的諧振柱個數為5個；所述第二同軸諧振子帶通濾波器的諧振柱個數為6個。

第一直流通路包括有與第一隔直電容的內導體電性連接的第一低通濾波器；第二直流通路包括有與第二隔直電容的內導體電性連接的第二低通濾波器；第一和第二直流通路還共同包括第三低通濾波器，該第三低通濾波器與第三隔直電容的內導體電性連接。

根據《超寬帶雙頻合路器》的實施例所揭示的內容，所述第一和第二同軸諧振子帶通濾波器設置于箱體中，該箱體包括本體、蓋板和蓋體，所述本體設有由金屬板分隔的所述兩個同軸諧振子帶通濾波器，本體側邊設置有所述合路端口、第一和第二端口，所述各隔直電容置于兩個同軸諧振子帶通濾波器的同軸腔體內；所述蓋板固定在本體上面；所述第一和第二直流通路設置在該蓋板上，其中，第一和第二直流通路的各低通濾波器分別通過支撐件固定在同軸腔體上表面的邊緣；所述蓋體與本體鎖固。

所述蓋板對應兩個同軸諧振子帶通濾波器設置有穿越蓋板深入其兩個同軸腔體的若干調諧螺桿，用于調節(jié)同軸諧振子的諧振頻率和耦合量。

較佳地，支撐件上表面與蓋板底面之間留有不小于0.2毫米的間隙，以保證射頻信號的良好電性能。蓋板還開設有通孔，該通孔覆蓋有戈爾透氣膜。

超寬帶雙頻合路器有益效果

《超寬帶雙頻合路器》用同軸諧振子帶通濾波器實現的2G/3G超寬帶雙頻合路器，利用獨特的方式，實現直流通路和射頻信號通路間的相互隔離。分布參數式隔直電容的應用，使應用該發(fā)明的產品能大大縮小體積，而且，該發(fā)明對整體結構進行了布局，通過結構的改進還帶來了差損小、功率容量大、通道間隔離度高等優(yōu)點。

《超寬帶雙頻合路器》克服了2007年3月前技術的不足，帶來了如下積極效果：

體積?。骸冻瑢拵щp頻合路器》的合路器大小可縮小至174毫米*105毫米*61毫米。套筒式耦合結構充分利用了合路端口Port1中內導體穿過本體內壁的空間，既實現了射頻信號的耦合，又不占用額外空間。在直流饋電通路和射頻信號通路添加集總參數低通濾波器，既保證了直流饋電通路和射頻信號通路間的隔離，又使蓋板的PCB電路板的尺寸大大減小。

隔離度高：由于每個射頻通路是封閉的波導腔體結構，這樣大大提高了通道間的隔離度。第一端口Port2對1710-2170兆赫頻段的射頻信號的隔離度大于85分貝，第二端口Port3對806-960兆赫頻段的射頻信號的隔離度大于65分貝，

功率容量大：同軸腔體內的諧振柱與同軸腔體壁間留有足夠的間隙，提高了器件射頻信號功率承受能力，每端口承受的平均功率高達250瓦。

隨著移動通信的迅速發(fā)展，多系統(tǒng)共站址、共天饋資源的應用方式得到越來越多的運營商青睞。通過這些方式可以達致共享資源，降低系統(tǒng)設備成本的效果。在2G/3G共天饋系統(tǒng)中，雙頻合路器是必不可少的微波器件，其主要作用是對不同系統(tǒng)的信號進行分合路，以達到節(jié)省饋電電纜，簡化系統(tǒng)和降低成本的目的。另外，基站塔上設備的供電是通過射頻電纜實現的，所以，與饋電電纜串接的合路器還要具有通直流電的功能。

參照圖1所示的原理圖，合路器是三端口微波器件，包括兩條直流饋電通路和兩條射頻信號通路，其中：直流饋電通路由集總參數低通濾波器、開關和防雷器件組成，低通濾波器用于抑制高頻射頻信號，以讓一定頻率（如3兆赫）的控制信號順利通過，開關用于選擇是否需要直流電通過；射頻信號通路由隔直流電容和帶通濾波器組成，兩條射頻信號通路中的帶通濾波器的通帶范圍適應所合路的兩路信號的頻率范圍設置。工作時，從公共端口Port1輸入的信號根據頻率范圍分路到端口Port2或端口Port3，相反，也可將從端口Port2和Port3輸入的信號經端口Port1合路輸出。

2G/3G共天饋系統(tǒng)的射頻信號頻率范圍是806兆赫-960兆赫和1710兆赫-2170兆赫，要實現如此超寬度的工作頻帶，并且具有通直流電功能，2007年3月前的大部分合路器產品采用介質基片用微帶電路的形式實現。這種結構形式的產品的缺點是體積大，功率容量小。而且，無源互調指標大大取決于介質基片材料的特性，在批量生產中難以控制。

圖1是《超寬帶雙頻合路器》的原理框圖；

圖2是該發(fā)明產品的組合結構立體圖；

圖3是圖2中A部分的放大圖；

圖4是圖2中第一同軸諧振子帶通濾波器的縱中剖視示意圖；

圖5是圖2中第二同軸諧振子帶通濾波器的縱中剖視示意圖；

圖6是圖2中蓋板的直流電通路電路板示意圖。

《超寬帶雙頻合路器》涉及一種用于第二代和第三代通信系統(tǒng)之間進行合路的處理設備，尤其涉及超寬帶雙頻合路器。

1.一種超寬帶雙頻合路器，包括合路端口、對應接收第一頻段的第一端口和對應接收第二頻段的第二端口，以及兩個同軸諧振子帶通濾波器和兩路直流通路，其特征在于：第一直流通路接入第一端口和合路端口之間；第二直流通路接入第二端口和合路端口之間，第一同軸諧振子帶通濾波器一端通過第一隔直電容與第一端口電性連接；第二同軸諧振子帶通濾波器一端通過第二隔直電容與第二端口電性連接；第一和第二同軸諧振子帶通濾波器的另一端共同通過第三隔直電容與合路端口電性連接，所述各隔直電容均為分布參數式電容；所述各隔直電容均包括內導體、絕緣體和套筒，絕緣體套設在內導體外圍，套筒則套設在絕緣體外圍，所述套筒用于與第一和/或第二同軸諧振子帶通濾波器電性連接；所述內導體用于與第一和/或第二直流通路電性連接，并進而連接至其所鄰接的端口。

2.根據權利要求1所述的超寬帶雙頻合路器，其特征在于：所述第一和第二同軸諧振子帶通濾波器均包括同軸腔體和順次排列在同軸腔體內的若干諧振柱。

3.根據權利要求2所述的超寬帶雙頻合路器，其特征在于：兩個同軸諧振子帶通濾波器中，相鄰兩個諧振柱之間設有用于加強耦合效果的脊柱。

4.根據權利要求1所述的超寬帶雙頻合路器，其特征在于：所述第一同軸諧振子帶通濾波器的諧振柱個數為5個；所述第二同軸諧振子帶通濾波器的諧振柱個數為6個。

5.根據權利要求1至4中任意一項所述的超寬帶雙頻合路器，其特征在于：第一直流通路包括有與第一隔直電容的內導體電性連接的第一低通濾波器；第二直流通路包括有與第二隔直電容的內導體電性連接的第二低通濾波器；第一和第二直流通路還共同包括第三低通濾波器，該第三低通濾波器與第三隔直電容的內導體電性連接。

6.根據權利要求5所述的超寬帶雙頻合路器，其特征在于：所述第一和第二同軸諧振子帶通濾波器設置于箱體中，該箱體包括本體、蓋板和蓋體，所述本體設有由金屬板分隔的所述兩個同軸諧振子帶通濾波器，本體側邊設置有所述合路端口、第一和第二端口，所述各隔直電容置于兩個同軸諧振子帶通濾波器的同軸腔體內；所述蓋板固定在本體上面；所述第一和第二直流通路設置在該蓋板上，其中，第一和第二直流通路的各低通濾波器分別通過支撐件固定在同軸腔體上表面的邊緣；所述蓋體與本體鎖固。

7.根據權利要求6所述的超寬帶雙頻合路器，其特征在于：所述蓋板對應兩個同軸諧振子帶通濾波器設置有穿越蓋板深入其兩個同軸腔體的若干調諧螺桿，用于調節(jié)同軸諧振子的諧振頻率和耦合量。

8.根據權利要求7中所述的超寬帶雙頻合路器，其特征在于：所述支撐件上表面與蓋板底面之間留有不小于0.2毫米的間隙。

9.根據權利要求8所述的超寬帶雙頻合路器，其特征在于：所述蓋板開設有通孔，該通孔覆蓋有戈爾透氣膜。

《超寬帶雙頻合路器》超寬帶雙頻合路器主要用于對2G和3G信號進行合路，具體參閱圖2所示的實物產品。

圖2中，合路器整體為一箱體，由本體6、蓋板2和蓋體4共同組成。

本體6的左側邊設置第一端口Port2和第二端口Port3，分別用于接收806-960兆赫和1710-2170兆赫的射頻信號，本體6右側邊則設置合路端口Port1，合路端口Port1可輸出第一和第二端口（Port2和Port3）合成后的射頻信號，或輸入信號分路到第一或第二端口（Port2和Port3）。

本體6上集成了兩個射頻通路，即第一射頻通路和第二射頻通路，第一射頻通路由第一端口Port2、第一隔直電容（圖中未示出，可參閱第三隔直電容68），同軸諧振子帶通濾波器（610和611）、第三隔直電容68、合路端口依次電性連接組成；第二射頻通路則由第二端口Port3、第二隔直電容（圖中未示出，可參閱第三隔直電容68），同軸諧振子帶通濾波器（620和621）、第三隔直電容68、合路端口依次電性連接組成。

可見，每個射頻通路均包括有同軸諧振子帶通濾波器（610和611；620和621），并且還共同包括所述第三隔直電容68。

每個同軸諧振子帶通濾波器（610和611；620和621）均包括同軸腔體610，620和若干諧振柱611，621，如圖2所示，本體6中部形成的空腔被一金屬板分隔為兩個同軸腔體610，620，對應第一射頻通路為第一同軸腔體610，對應第二射頻通路則為第二同軸腔體620。金屬板63的分隔使第一和第二射頻通路具有更高的隔離度。第一同軸腔體610中，順次并排設置有5根諧振柱611，其中，鄰近第一端口Port2的諧振柱通過導線與第一隔直電容（參閱68）進而與第一端口Port2電性連接，另外遠端的最后一根諧振柱則通過導線671與所述第三隔直電容68電性連接。同理，第二同軸腔體620順次并排設置6個諧振柱621，其鄰近第二端口Port3的諧振柱通過導線與第二隔直電容（參閱68）進而與第二端口Port3電性連接，另外一端的諧振柱同樣通過導線672與所述第三隔直電容68電性連接。

所述兩個同軸諧振子帶通濾波器（610和611；620和621）之間的金屬板63并未完全隔斷兩個同軸腔體610，620的聯系。

所述第一、第二以及第三隔直電容，其結構均同第三隔直電容68，第三隔直電容68具體包括內導體683、絕緣體682和套筒681，絕緣體682套設在內導體683外圍，套筒681則套設在絕緣體682外圍，絕緣體682用介質薄膜實現。所述套筒681同時與所述第一和第二同軸諧振子帶通濾波器（610和611；620和621）的最后一根諧振柱電性連接，所述內導體683則直接連接至合路端口Port1。如此，套筒681與內導體683之間可由絕緣體682絕緣，形成分布參數式電容，對于兩個射頻通路而言，射頻信號通過內導體683與套筒681間的耦合實現信號的傳輸，而直流電流不能通過套筒681，這樣就實現了射頻通路隔斷直流電流的作用。

如前所述，第一和第二隔直電容采用如第三隔直電容68相同的結構，但第一隔直電容的套筒（未圖示）僅與第一同軸諧振子帶通濾波器的與第二隔直電容相鄰近的第一根諧振柱相連接，第二隔直電容的套筒（未圖示）則與第二同軸諧振子帶通濾波器的與第二隔直電容相鄰近的第一根諧振柱相連接。

所述各隔直電容的內導體自各端口Port1，Port2，Port3引出，因此，自然與各端口電性連接。

所述蓋板2上固定有一印刷電路板，印刷了如圖6所示的電路，蓋板2剛好覆蓋住本體6的兩個同軸腔體610，620上表面。關于雙頻合成器的直流通路已為公知技術，在此僅簡單概括如下：

結合圖1和圖6，蓋板2上集成了兩個直流通路，即第一直流通路和第二直流通路，直流通路主要由低通濾波器201，202，203、開關、防雷器件205等組成。第一/第二直流通路自第一/第二端口Port2/Port3接出信號后，通過第一/第二低通濾波器202/203進行濾波后，進行合成，并輸出至第三低通濾波器201，再輸出至合路端口Port1。低通濾波器201，202，203的作用主要用于抑制高頻信號而讓低于3兆赫的控制信號通過。此外，可以依據需要在兩個直流通路中設置開關，用于選擇是否需要直流電通過；還可以設置放電管之類的防雷器件205。

圖6的印刷電路圖中示出了3個低通濾波器201，202，203的接入點281，282，283，而所述3個低通濾波器201，202，203均獨立設置在3個支撐件上。如圖1中所示，靠近各個端口Port1，Port2，Port3，在兩個同軸腔體610，620的開口上緣，分別設置所述3個支撐件，每個支撐件上均設置有所述低通濾波器201，202，203。

所述低通濾波器201，202，203一端接與其相鄰近的端口Port1，Port2，Port3的隔直電容，具體而言，第三低通濾波器201的該端與第三隔直電容68的內導體683電性連接，第一低通濾波器202的該端與第一隔直電容（未圖示）的內導體電性連接，第二低通濾波器203的該端則與第二隔直電容（未圖示）的內導體電性連接。低通濾波器201，202，203的另一端則預留有與圖6所示印刷電路圖中接入點281，282，283相接觸的觸點26，而蓋板2上設有對應3個觸點26的3個開孔，如此，蓋板2的3個開孔套入3個觸點26，便可實現蓋板2與本體6的固設，此時，圖6所示印刷電路的3個接入點281，282，283剛好與3個支撐件上的3個低通濾波器201，202，203的觸點26接合，也使低通濾波器201，202，203成功接入所屬的直流通路，蓋板與支撐件上表面預留不小于0.2毫米的間隙，可保證射頻信號的良好電性能。

所述開關采用焊接到電路上的磁珠208實現，用于抑制高頻信號，去掉磁珠208即可斷開前后的連接，置入磁珠208則可恢復電路。

如圖2所示，所述第三低通濾波器201是通過導線272與所述第三隔直電容68的內導體683連接后與合路端口Port1實現電性連接的，第二、第三低通濾波器202，203也同理。如此便巧妙實現了直流通路與射頻通路共同接入合路端口Port1的技術問題。

再如圖1所示，蓋板2兩側對應本體6的兩個同軸諧振子帶通濾波器（610和611；620和621）還設置了若干調諧螺桿69，對應第一同軸諧振子帶通濾波器（610和611）的一側設置9個調諧螺桿69，另一側設置11個。調諧螺桿69穿過所述蓋板2，當蓋板2與本體6固設時可深入兩個同軸腔體610，620的內部，主要用于調節(jié)兩個同軸諧振子帶通濾波器（610和611；620和621）的諧振子的諧振頻率和耦合量。

參閱圖4，是圖1中第一同軸諧振子帶通濾波器（610和611）的縱中剖視示意圖，屬于第一端口Port2至合路端口Port1之間的第一射頻通路，為了實現諧振柱611之間的強耦合，相鄰兩個諧振柱611之間還設有脊柱616，各脊柱616的高度不等，可視實際情況進行調節(jié)，而且，諧振柱611頂部還加設圓盤，諧振柱與蓋板2間留有適當間隙，以不小于1.5毫米為宜。這些措施是為了使諧振柱611工作在806-960兆赫范圍的同時，同軸腔體的尺寸盡可能小。

參閱圖5，圖5是圖1中第二同軸諧振器（620和621）的縱中剖視示意圖，屬于第二端口Port3至合路端口Port1之間的第二射頻通路，同理，各諧振柱621之間也加設有不同高度的脊柱626以實現諧振柱621之間的強耦合，通帶頻率為1710-2170兆赫。

參閱圖2，該圖還示出了所述蓋體4，該蓋體4用于與本體6相蓋合，對內部零件進行保護，其周邊可加蓋膠圈，以便增強其防水性能，保護內部電路。在該蓋板2表面還設有通孔，并在該通孔上設置戈爾透氣膜40，用于保持本體6內外的壓力平衡。

此外，所述兩個同軸腔體610，620內表面鍍銀，可以減小了射頻信號在傳輸過程中的衰減，使通帶內信號的插入損耗小于0.2分貝。

2016年12月7日，《超寬帶雙頻合路器》獲得第十八屆中國專利金獎。 2100433B

寬帶鋼應用范圍

帶鋼 廣泛用于生產焊接鋼管，作冷彎型鋼的坯料，制造自行車車架、輪圈、卡箍、墊圈、彈簧片、鋸條、五金制品和刀片等。

寬帶鋼生產工藝

寬帶鋼一般采用熱軋工藝，帶鋼熱軋按產品寬度和生產工藝有四種方式：寬帶鋼熱連軋、寬帶鋼可逆式熱軋、窄帶鋼熱連軋以及用行星軋機熱軋帶鋼。

寬帶鋼發(fā)展歷史

寬帶鋼熱連軋采用的熱連軋機的發(fā)展經歷了三代：

第一代寬帶鋼熱連軋機 最早的寬帶鋼熱連軋機是1926年在美國投產的。采用四輥式軋機以提高剛性，生產寬而薄的產品。精軋機組的主電機為直流電機，用電動機－發(fā)電機組供電。這代軋機所用板坯厚150～200mm，寬1200～1550mm,長2.5～5m。從粗軋機出來的軋件厚度一般為20～30mm,精軋機最高速度為每秒鐘8～10米。最大卷重小于10噸，單位寬度卷重約8kg/mm。年生產能力約60～200萬噸1959年中國鞍山鋼鐵公司投產的1700mm半連續(xù)式軋機就屬于這一類型。

第二代寬帶鋼熱連軋機 1961年在美國投產，其特點是在軋機上采用增速軋制工藝。當帶鋼從精軋機出來，前端喂入卷取機后,精軋機、輥道和卷取機同時加速,使精軋機速度提高到每秒鐘15～20m,單位寬度卷重達18～20kg/mm，卷重達30噸，年生產能力達400萬噸。在這類軋機上采用了自動厚度控制，測厚和測寬儀表，完善的除鐵鱗和帶鋼冷卻控制系統(tǒng)，良好的速度控制系統(tǒng)和微張力活套裝置。同時加大了軋機剛性和主電機功率，增設了快速換輥裝置，并開始采用計算機控制系統(tǒng)，提高了表面質量和厚度的精度。

第三代寬帶鋼熱連軋機 隨著第二代軋機技術的成熟和應用，結合連鑄機和步進式加熱爐的發(fā)展，1970～1978年發(fā)展出第三代軋機。配合這類軋機的加熱爐能加熱重達45噸,長達15m的板坯。并可減少加熱時產生的黑印，減少板坯表面劃傷，每座爐子的加熱能力達 300噸。單位寬度卷重達36kg/mm，最高軋制速度達每秒鐘28.5m。年生產能力達600萬噸。第三代軋機有下列特點:①減少粗軋機組的長度，節(jié)省設備和廠房投資,多數采用3/4連續(xù)式軋機。精軋機列由7個機架組成,進入精軋機列的軋件厚度為30～50mm。②軋制成品尺寸范圍為 0.8～25mm，但其經濟合理性尚需從全局考慮。③用液壓彎輥裝置控制板形并用帶鋼層流冷卻以提高鋼板質量。并試安裝板形檢測儀閉環(huán)控制板形。④采用計算機管理和控制全車間(從板坯庫到成品庫)的生產過程。⑤在降低能耗、提高作業(yè)率、改進產品質量、提高成材率等方面取得成就，如帶鋼的寬度公差達到±1mm，厚度公差達到0.05mm,廢品率降到0.02%，氧化鐵鱗損失降為 0.7%，切頭量為0.05～0.1%，成材率達到99%。改進軋輥材質,采用軋制潤滑油，延長了軋輥壽命；并裝設快速換輥裝置，使總換輥時間由總操作時間的10～15%減少到4%,有些車間的軋機作業(yè)率提高到90%。

寬帶鋼帶鋼熱連軋機

第一臺帶鋼熱連軋機于1905年在美國投產，生產寬 200mm的帶鋼。帶鋼熱軋機的技術經濟指標優(yōu)越，發(fā)展很快。在工業(yè)發(fā)達國家，1950年以前熱軋寬帶鋼的產量約占鋼材總產量的25%,70年代已達50%左右熱軋帶鋼的原料是連鑄板坯或初軋板坯，厚度為130～300mm。板坯在加熱爐中加熱后,送到軋機上軋成厚1.0025.4mm的帶鋼，并卷成鋼卷。軋制的鋼種有普通碳鋼、低合金鋼、不銹鋼和硅鋼等。其主要用途是作冷軋帶鋼、焊管、冷彎和焊接型鋼的原料；或用于制作各種結構件、容器等。

寬帶鋼組成

帶鋼熱軋機由粗軋機和精軋機組成。粗軋機組分半連續(xù)式、3/4連續(xù)式和全連續(xù)式三種:①半連續(xù)式有一臺破鱗（去掉氧化鐵皮）機架和 1臺帶有立輥的可逆式機架；②3/4連續(xù)式則除上述機架外，還有2臺串列連續(xù)布置機架；③全連續(xù)式由6～7臺機架組成。精軋機組均由5～7臺連續(xù)布置的機架和卷取機組成。帶鋼熱軋機按軋輥輥身長度命名,輥身長度在914mm以上的稱為寬帶鋼軋機。精軋機工作輥輥身長度為1700mm的，稱為1700mm帶鋼熱軋機，這種軋機能生產1550mm寬的帶鋼卷。

激光寬帶技術已經有美國三家通信運營商進行測試。

墨西哥、以及非洲國家尼日利亞的運營商，也在部署激光寬帶技術。而在墨西哥，該國移動運營商Car-sa最近開始用激光寬帶連接移動基站，從而為附近的企業(yè)提供高速移動寬帶服務。 2100433B