[发明专利]天线端滤波器装置

说明书

本发明涉及一种用于在使用频分双工的无线电设备中对发射信号进行滤波的装置。该装置尤其适合用于移动通信网络的基站。

在双向无线电系统中，其中一个信号在接收另一个信号的同时被发射，发射和接收信号使用频分或时分来分离。在前一情况下，在设备的天线端需要一个双工滤波器，通过将发射信号只导向在发射和接收之间共用的天线并且通过将来自于该天线的信号只导向接收机，所述的双工滤波器主要用于防止发射信号阻塞接收机。

蜂窝网络的容量越高，其中可使用相同载频的小区相互之间就越靠近。如果在网络的基站中使用向不同扇区辐射的多个天线而不是全向天线，则使用相同载频的彼此相距一定距离的基站相互较少干扰小区中的无线电通信。这意味着可以降低频率的再用距离，并且从而增加网络的容量。

另一方面，几个天线的使用增加了基站中的设备数目。这在图1中被说明，该图作为框图给出了在基站天线端的一种现有技术装置的示例。存在三个天线，每个天线都向一个名义上120度的扇区进行辐射。对于每个天线来说都存在一个单独的滤波器装置，这些滤波器装置彼此相同。例如，对于第一天线ANT1，存在一个具有发射侧TFX1和接收侧RFX1的双工滤波器。前者的输出端和后者的输入端被耦合到天线。双工滤波器的接收侧RFX1是带通型的，并且它使在无线电系统的接收频带外的频率分量衰减。在滤波器RXF1之后存在一个低通滤波器LPR，其任务是使在接收频带之上的范围中的频率分量更多地衰减。该图还示出一个低噪声放大器LNA，已滤波的接收信号R₁被送至该低噪声放大器LNA，并且其输出信号继续朝向接收机的混合器。双工滤波器的发射侧TFX1也是带通型的，并且它使无线电系统的发射频带外的频率分量衰减。在发射路径上，在滤波器TXF1之前存在一个低通滤波器LPT，其任务例如是更多地清除在发射频带之上的范围中在功率放大器中出现的杂散发射。双工滤波器的发射侧TXF1和低通滤波器LPT形成整个特定天线的发射滤波器。在发射侧的低通滤波器LPT之前存在一个定向耦合器DCO，由该定向耦合器来测量通过它向该天线传播的场强。所获得的测量信号T_ml被用来控制第一天线ANT1的发射功率。

天线端的滤波器优选是同轴谐振器滤波器，因为它们的损耗相对较低。少量的损耗对于发射侧尤其重要，因为在功率放大器和天线之间各种各样的衰减导致功率放大器的电流消耗的增加，并且容易导致在电路板上加热的问题。

天线端的发射支路不能被直接并联连接，因为那样的话就难以匹配发射机。因为这一点，来自于发射机的功率放大器的待发射信号或者说发射信号T_k在分配器(divider)150中被分成具有相同电平的三个部分T₁、T₂和T₃。分配器是威尔金森(Wilkinson)型的，例如，在该情况下输出支路之间的良好隔离被实现。另外，假如继续向前的发射路径的阻抗是正确的，那么它在理论上是无损耗的。第一部分发射信号T₁通过中间电缆105被送到定向耦合器，并且通过它被送到第一发射滤波器。同样地，第二部分发射信号T₂被送到第二发射滤波器，并且第三部分发射信号T₃被送到第三发射滤波器。

根据图1的装置的缺点是它所需的空间相对较大，这个缺点在对越来越小的基站机柜的需要增加时被加重。空间要求是由这一事实所引起的，即尤其是带通滤波器的尺寸相对较大，并且在图1的示例中有三个带通滤波器。首先，单个滤波器的尺寸是由于为了实现指定的停止(stop)衰减，滤波器必须是相对高阶的，这意味着对应数量的谐振器。其次，滤波器的尺寸是由于单个谐振器必须相对较大并且较重，以便使损耗足够低。具有足够的停止衰减的滤波器被做得相对较小，可是它的损耗会太高。滤波器的损耗呈现为在其通带上的衰减或传递衰减，并且如上所述，它们造成电流消耗的增加以及功率放大器的加热。如果在从功率放大器到天线的发射路径上存在中间电缆，比如图1中的电缆105，则该电缆及其两端的连接器造成显著的附加损耗。由于这一点，一个较小的损耗量在该发射路径的其它部分中被允许，并且这再次造成滤波器的尺寸仍然较大。另外，根据图1的装置具有相对较高的制造成本的缺点。

本发明的目的是减少现有技术的上述缺点。根据本发明的装置的特征在于在独立权利要求1中所陈述的内容。本发明的一些优选实施例在其它权利要求中被陈述。