全文摘要
对常规微带功分器和\/或合路器的改进是提供一馈电控制装置，可包括：设置在一有源通路上的隔直射频电容，该有源通路具有一个输入端和多个输出端，对每一输出端和输入端的分支通路上分设一隔直射频电容，其中该隔直射频电容被配置为导通高频信号传输；并联于该隔直射频电容两端的电源通断开关；耦接每一分支通路的电压采样电路，被配置为实时检测每一分支通路上的输入馈电电压；以及分别耦接该电源通断开关和电压采样电路的控制电路，被配置为根据测得每一分支通路上的输入馈电电压来控制对电源通断开关的开合状态以控制对该控制电路的馈电电压。
主设计要求
1.一种有源通路馈电控制装置，其特征在于，包括：设置在一有源通路上的隔直射频电容，该有源通路具有一个输入端和多个输出端，对每一输出端和输入端的分支通路上分设一隔直射频电容，其中该隔直射频电容被配置为导通高频信号传输；并联于该隔直射频电容两端的电源通断开关；耦接每一分支通路的电压采样电路，被配置为实时检测每一分支通路上的输入馈电电压；以及分别耦接该电源通断开关和电压采样电路的控制电路，被配置为根据测得每一分支通路上的输入馈电电压来控制对电源通断开关的开合状态以控制对该控制电路的馈电电压。
设计方案
1.一种有源通路馈电控制装置，其特征在于，包括：
设置在一有源通路上的隔直射频电容，该有源通路具有一个输入端和多个输出端，对每一输出端和输入端的分支通路上分设一隔直射频电容，其中该隔直射频电容被配置为导通高频信号传输；
并联于该隔直射频电容两端的电源通断开关；
耦接每一分支通路的电压采样电路，被配置为实时检测每一分支通路上的输入馈电电压；以及
分别耦接该电源通断开关和电压采样电路的控制电路，被配置为根据测得每一分支通路上的输入馈电电压来控制对电源通断开关的开合状态以控制对该控制电路的馈电电压。
2.根据权利要求1所述的有源通路馈电控制装置，其特征在于，在所述电压采样电路上还设有电压转换电路，用于将所述馈电电压转换为控制电路所适合的工作电压。
3.根据权利要求1所述的有源通路馈电控制装置，其特征在于，所述控制电路是选用低功耗的微控制器。
4.根据权利要求3所述的有源通路馈电控制装置，其特征在于，在每个分支通路的隔直射频电容两端分别设有信号短路电路，被配置为将通过每一分支通路传输的信号形成信号短路网络，流过每一分支通路上的电流经过该信号短路电路形成通路，其中该信号短路电路与电源通断开关串联，从而由该电源通断开关进行电流的通断控制。
5.根据权利要求1所述的有源通路馈电控制装置，其特征在于，所述电源通断开关是选用MOSFET管作为馈电开关。
6.一种微带功分器，其特征在于包括权利要求1～5之任一项所述的有源通路馈电控制装置。
7.一种合路器，其特征在于包括权利要求1～5之任一项所述的有源通路馈电控制装置。
设计说明书
【技术领域】
本实用新型主要是针对通信系统中通信设备需要通过某些馈电设备进行射频线缆馈电和信号传输的应用，解决该类应用场景的馈电接入方式和信号存在功分(和\/或合路)的传输方式。
【背景技术】
在通信系统使用场景中，置于室外的有源天线设备用作施主天线，接收环境中基站的下行信号，经滤波放大后通过馈线送至信号扩展设备，由信号扩展设备通过光纤拉远传输至信号覆盖的设备，实现室外基站信号在室内分布系统的盲区覆盖。信号覆盖的设备通过重发天线接收来自室内分布系统中手机用户信号，再通过光纤输出至信号扩展设备传输至有源天线，发射给覆盖区基站。最小数通路功分器(和\/或合路器)安装在有源天线和信号扩展设备之间，实现信号一分多(或多合一)的功能，同时实现从信号扩展设备供电给有源天线的功能。该产品广泛应用于电台、微基站、蜂窝基站、直放站、卫星接收等众多信号功分和\/或合路设备等需要通信设备馈电的领域。
现有技术方案《GPS功分器输出端口的馈电模块》的方案中描述的提供一种GPS功分器输出端口的加电模块，可为GPS功分器输出端口进行馈电控制和馈电检测，控制以及检测GPS功分器输出端口的馈电情况。GPS功分器输出端口连接一馈电检测电路和一馈电控制电路，馈电检测电路连接一下行主控板，下行主控板为一单片机，用单片机控制馈电检测电路和馈电控制电路的馈电状态，通电或者不通电，其示例性技术方案见图1，示例性电路原理可见图2。
现有技术方案，如《GPS功分器输出端口的馈电模块》的方案实现了GPS功分器输出单个端口进行外部加电的馈电模块，但是对于外部馈电5V电压的取电来源没有提供方案描述。如果涉及多个端口进行馈电，就需要在每个输出端口增设外部馈电模块，才能满足多个端口的馈电需要。同时供电的5V电源需要外部提供，对于提供的电压进行了限制。
针对这些应中的不便之处，本实用新型实现功分器的任意输入端口进行同时馈电或任意某个端口独立馈电，馈电电压范围可控制在例如2.5V至36V，且不用在端口处外部增加馈电模块，就能实现功分器(和\/或合路器)的馈电功能，并实现信号一分多或多合一的传输。
【实用新型内容】
实现以上功能是通过提供一种具有馈电功能的功分器和\/或合路器来实现，并能够在有源设备中提供最小数通路馈电。这种功分器和\/或合路器具有一馈电控制装置，可包括：设置在一有源通路上的隔直射频电容，该有源通路具有一个输入端和多个输出端，对每一输出端和输入端的分支通路上分设一隔直射频电容，其中该隔直射频电容被配置为导通高频信号传输；并联于该隔直射频电容两端的电源通断开关；耦接每一分支通路的电压采样电路，被配置为实时检测每一分支通路上的输入馈电电压；以及分别耦接该电源通断开关和电压采样电路的控制电路，被配置为根据测得每一分支通路上的输入馈电电压来控制对电源通断开关的开合状态以控制对该控制电路的馈电电压。
较佳地，在所述电压采样电路上还设有电压转换电路，用于将所述馈电电压转换为控制电路所适合的工作电压。
较佳地，所述控制电路还被配置为根据所测得每一分支通路上的输入馈电电压，确定以最小数通路提供馈电电压来控制对每一电源通断开关的开合状态切换。
在此基础上更佳地，在每个分支通路的隔直射频电容两端分别设有信号短路电路，被配置为将通过每一分支通路传输的信号形成信号短路网络，流过每一分支通路上的电流经过该信号短路电路形成通路，其中该信号短路电路与电源通断开关串联，从而由该电源通断开关进行电流的通断控制。
在一个改进中，所述电源通断开关是选用MOSFET管作为馈电开关。
在以上方式基础上，提供了一种微带功分器。
以及在以上方式基础上，提供了一种合路器。
【附图说明】
图1是提供作为示例的现有技术的GPS功分器的使用原理框图；
图2是现有技术这种功分器的一个电路示例；
图3是本实用新型的一个功分器实施例的电路原理图。
【具体实施方式】
现在将具体地参考在附图中示出的代表性实施方案。应当理解，以下描述不旨在将实施方案限制于一个优选实施方案。相反，其旨在涵盖可被包括在由所附权利要求限定的所述实施方案的实质和范围内的另选形式、修改形式和等同形式。以下描述包括体现本实用新型的各种元素的样本系统、装置、方法和软件产品。然而，应当理解，所描述的实施例可以除本文所述的那些形式之外的多种形式来实施。
在本实用新型一个总的方案中，可将功分器(和\/或合路器)设计为微带结构功分器(和\/或合路器)，将一应用频段内的信号由一路功率输入变成两路及以上功率平均输出，或在合路器的应用中把两路及以上功率信号通过合路至一路输出。在一个有源电路通路的方案中，在微带结构功分器(合路器)的技术上设计了若干个直流隔直高频电容，多通路电压采样电路、电源通断开关、具有低功耗微控制器(MCU)的控制电路，电压转换电路等，形成信号功分或合路，电源馈电的功能。
参照图3，对控制电路的MCU电源供电设计主要是从四个输出通路RX1、RX2、RX3、RX4任意或同时馈入，再通过具有低压差线性稳压器(LDO)的电压转换电路提供对内置MCU的控制电路供电，四个输出通路上的电压经各自通路中设置的电压检测电路进行检测和采样后，由MCU中暂存的预定逻辑进行算法分析，分别控制四个分支通路上的具有MOSFET馈电开关的电源通断开关电路。在一个例子里，可将预定逻辑设定为按照最小数通路的原则对MOSFET馈电开关进行导通控制，而其余通路进行关断控制。从而，可实现电源供电电压由RXi(i＝1,2,…,N)输入端经过最小数通路(例如通常认为是i＝1)传输至一个输入通路ANT的供电通路。通过该硬件设计、逻辑检测和控制，同时实现该有源通路电源的最小数通路供电和射频信号的功分(和\/或合路)的电气功能。
在框图3中，MCU的四个端口RX1_V_ADC，RX2_V_ADC，RX3_V_ADC，RX4_V_ADC各自实时检测通路RX1，RX2，RX3，RX4上的输入馈电电压，而MCU另外端口RX1_CTL，RX2_CTL，RX3_CTL，RX4_CTL分别控制各个分支通路RX1，RX2，RX3，RX4上设置的MOSFET馈电开关MOSFET1，MOSFET2，MOSFET3，MOSFET4的通断开关，这样的效果是，在此类馈电控制装置的工作过程中，可实时检测各分支通路的实际电压，并根据测得的电压状态来控制各分支通路RX1，RX2，RX3，RX4的MOSFET开关状态。
根据以上实施例可知，该微带功分器(和\/或合路器)的结构特点：可采用高介电常数基板，电路分布面积尺寸可设计到较小尺寸。性能特点：可用于多种频段，插入损耗小、隔离度高，性能稳定、承受功率高，性价比优、具备量产一致性的特点。
在本实用新型实施例中，以具有四个分支通路的最小数通路馈电功能的功分器方案为例来说明信号的传输、馈电开关控制、工作状态及逻辑控制，说明如下：
1)在一个功分器实施例中，一传输信号从输入端ANT端口输入，通过四路分支通路传输至RX1、RX2、RX3、RX4同时输出；而在一个合路器实施例中，该信号可从端口RX1、RX2、RX3、RX4四个通路单个或同时输入，通过四路微带线合并传输至ANT端口作为输出。通过以上收发传输，同时形成信号的四路功分器(和\/或四合路)。
2)MOSFET馈电开关的设计在分别具有端口RX1、RX2、RX3、RX4的四个分支通路上，例如，分别设计四路P沟道MOSFET，并联于上述隔直射频电容两端。每一MOSFET馈电开关作为电压控制馈电通断开关，设计开关电路时考虑不同直流馈电输入电压范围和开关控制电路的工作电压(2.5V至36V)。
3)具有端口RX1、RX2、RX3、RX4的四个分支通路上传输的信号经该隔直射频电容形成输入输出通路，来自具有端口RX1、RX2、RX3、RX4的每一分支通路上的电流经过各自通路上的隔直射频电容形成开路。每个通路上的隔直射频电容两端分别设计信号短路电路(具有感性-容性器件LC的电路)，信号可经过例如两级LC电路形成信号短路网络，该电流经过LC电路形成通路。LC电路与上述MOSFET馈电开关进行串联，因此可由馈电开关MOSFET进行电流的通断控制。若MOSFET馈电开关导通，则电流从具有端口RX1、RX2、RX3、RX4的四个分支通路的每一者中经过MOSFET馈电开关输出至ANT端口。在一种实现中，设计作为隔直信号通路上的电感电容馈电网络时保证传输的信号指标的参数要求和馈电电流的参数要求。
4)上述控制电路可选用低功耗MCU(8位)，对于四分支通路的四路GPIO端口由预设逻辑控制输出的高\/低电平信号，用作四路MOSFET馈电开关的控制信号。四路12位高精度ADC端口RX1_V_ADC，RX2_V_ADC，RX3_V_ADC，RX4_V_ADC分别用作RX1、RX2、RX3、RX4通路的电压检测。例如，馈电电压检测点位于信号短路LC网络之后和四路MOSFET开关的输入端。在一种实现中，设计电压检测电路时考虑不同直流馈电输入电压的范围(2.5V至36V)。
5)在本实用新型实施例中，还设计用于提供以上的MCU供电电压的转换电路。端口RX1、RX2、RX3、RX4的四个分支通路的信号短路LC网络之后，四路MOSFET馈电开关的输入端，四个二极管分别从具有端口RX1、RX2、RX3、RX4的四个分支通路进行取电，形成给LDO提供输入电压，经LDO电压转换输出给该MCU提供工作电压。在一种实现中，设计LDO电压转换电路时考虑不同直流馈电输入电压的范围(2.5V至36V)。
6)基于以上方式，四路功分器(和\/或合路器)实现信号四路功分(合路)功能，与RX1，RX2，RX3，RX4四个通路上是否有输入馈电无关，与输入的馈电电压大小无关。
7)四路功分器的各个端口RX1，RX2，RX3，RX4均无正常设计电压馈电输入时，LDO没有提供电压给MCU正常运行，各通路的电压检测和MOSFET馈电开关控制未运行，各个MOSFET器件均处于开路状态。如输入电压超过正常工作电压，过压电路处于保护状态，状态同上。
8)四路功分器的各个端口RX1，RX2，RX3，RX4在正常电压馈电状态下，有四种状态产生如下：
(1)来自RX1，RX2，RX3，RX4通路上的电压，有其中一路单独馈电，剩余三路未馈电或空载或接电阻负载；
(2)来自RX1，RX2，RX3，RX4通路上的电压，有其中两路同时馈电，剩余两路未馈电或空载或接电阻负载；
(3)来自RX1，RX2，RX3，RX4通路上的电压，有其中三路同时馈电，剩余一路未馈电或空载或接电阻负载；
(4)来自RX1，RX2，RX3，RX4通路上的电压，有其中四路同时馈电。
以上四种馈电状态分析：四种馈电状态下，MUC检测供电电压正常，此时通过预设逻辑进行逻辑判断，在算法上实行最小数通路原则，结果得出最小数馈电通路进行馈电。具体见下图状态表1。
表1
在本公开中，本实用新型所公开的方法可实现为设备可读的指令集或软件。应当理解，本实用新型所公开的方法中的步骤的特定顺序或分级结构为样本方法的示例施方案中，当被保留在本实用新型所公开的主题内时，可重新布置方法中的步骤的特定次序或分级结构。所附方法权利要求呈现样本次序中的各种步骤的元素，并且并不一定意味着局限于所呈现的特定次序或分级结构。
所描述的预设逻辑可被提供作为可包括在其上存储有指令的非暂态机器可读介质的计算机程序产品或软件，该非暂态机器可读介质可用于对计算机系统(或其他电子设备进行编程以根据本公开来执行过程。非暂态机器可读介质包括用于以机器(例如计算机读的形式(例如软件、处理应用程序)存储信息的任何机构。非暂态机器可读介质可采取但不限于如下形式：磁存储介质(例如软盘、盒式录像带等)；光学存储介质(例如CD光存储介质；只读存储器(ROM)；随机存取存储器(RAM)；可擦除可编程存储器(例如EPROM和EEPROM)；闪存存储器；等等。
在上述描述中，为了解释的目的，所使用的特定命名提供对所述实施方案的彻底理解。然而，对于本领域的技术人员而言将显而易见的是，实践所述实施方案不需要这些具体细节。因此，出于举例说明和描述的目的，呈现了对本文所述的具体实施方案的前述描述。它们并非旨在是穷举性的或将实施方案限制到所公开的精确形式。对于本领域的普通技术人员而言将显而易见的是，根据上述教导内容，许多修改和变型是可能的。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920052899.X
申请日:2019-01-14
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:86(杭州)
授权编号:CN209343160U
授权时间:20190903
主分类号:G05B 19/042
专利分类号:G05B19/042
范畴分类:40E;
申请人:杭州威力克通信系统有限公司
第一申请人:杭州威力克通信系统有限公司
申请人地址:310012 浙江省杭州市西湖区西斗门路3号天堂软件园B幢4C室
发明人:邱剑良;鲁红仙
第一发明人:邱剑良
当前权利人:浙江威力克通信股份有限公司
代理人:李品
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代理机构编号:杭州橙知果专利代理事务所(特殊普通合伙)
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类型名称:外观设计