CN100505414C - 反相交叉耦合装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种反相交叉耦合装置，包括基座与调整器，该基座内部具有共振空间，于共振空间内容置有数个间隔排列且直立设置的共振体，而该基座于邻近数个共振体的共振空间内设有耦合部，且耦合部的顶面设有凹槽，并在凹槽内设有耦合激发孔，另该调整器的盖板固设于基座的顶面，则于盖板上设有与耦合部的耦合激发孔形成正对的数个穿孔，而各穿孔内设有可穿入耦合激发孔内并形成活动式上下位移的耦合调整杆，通过上述结构，使反相交叉耦合装置可轻易地调到适当的反相交叉耦合量，达到简化反相交叉耦合装置并提高产品可靠度的目的。
Description
技术领域
本发明属于微波元件设计的技术领域，微波元件的特性即是其元件尺寸大小和其所传送的电磁波的波长大小相当，因此无法适用低频交流网络理论，而必须采用传输线理论及解电磁场问题，本发明即是以解高频结构的电磁场来求得电磁耦合量问题，提供一种反相交叉耦合装置。
背景技术
无线通讯，为现今通讯产业中极为重要的一环，而频道资源往往是电信业者必争之地。由于频道资源非常有限，提供传输服务的电信业者莫不充分利用有限的频宽资源寻求通讯容量及通讯品质的最佳解决方式。为了充分利用有限频宽资源，无论收发频道间或不同统操作频段间，其频道相邻极为靠近却又要求极佳的隔离度以维持优良的通讯品质，这样也直接提高了滤波器或双工器其高隔离度功能的设计需求。在限定的级数下提高隔离度一般会采用交叉耦合的设计。请参阅图4所示，为引用与未引用交叉耦合示意图，其中图4的A部分指一般的相邻共振器耦合滤波器、图4的B部分指非相邻共振器交叉耦合滤波器，由图中可清楚看出，所谓交叉耦合即是在非相邻共振器之间额外插入一耦合路径B 3，使得此交叉耦合滤波器B可得到较一般滤波器A更为陡峭的频率响应而达到不同频道间高隔离度的要求。请参阅图4所示，为引用与未引用交叉耦合示意图，其中图4的C部分为引用与未引用交叉耦合的频率响应比较示意图，由图4的C部分中，可看出A 1及A 2为不同两频道的一般频率响应，B 1及B 2为插入交叉耦合后陡峭的频率响应，观察其发生陡峭的一侧正好互相相反。B 1为低频道滤波器，陡峭响应发生于右侧，其交叉耦合激发与主耦合同相，称为同相交叉耦合。B 2为高频道滤波器，陡峭响应发生于左侧，其交叉耦合激发与主耦合反相，称为反相交叉耦合。因此控制交叉耦合量激发的大小与相位即可有效地得到操作频道间相互高隔离度的要求。
产生同相交叉耦合的结构比较容易实践，因其与主耦合的结构类似。一般均利用共振器间的隔离壁缺口造成耦合，同时于其间装设一调整螺丝以调整耦合量大小。反相交叉耦合的结构比较不易实践，请参阅图5所示，为现有反相交叉耦合结构图。其中图5的A部分为现有固定式反相交耦合装置示意图，一般是利用一导体杆D 1套上一绝缘材D 3横跨于两共振器D 6间以激发反相交叉耦合，导体杆D 1的长度即用来控制耦合量的大小。然此反相交叉耦合结构D有一缺点，即欲修正耦合量时必须拆卸盖板，更换另一长度的导体杆D 1再锁回盖板，故欲找到适当的耦合量需重复此拆装动作，不但耗事费时也会破坏组装牙孔影响安装的紧密程度。而为了解决上述缺点本发明人于2004年10月1日提出耦合装置的TW新型专利申请，并核准公告专利，TW公告号第M264667号。请参阅图5的B部分所示，为现有可调式反相交耦合装置示意图，该反相交耦合装置D的特点在于以电路板D 3及其上的蚀刻条状导体D 4取代先前的导体杆套上一绝缘材方式，同时由于电路板D 3的薄片结构特性，使得有足够的空间于近蚀刻条状导体D 4处装置一调整螺丝D 5，借助调整螺丝D 5对电磁场的扰动以达到微调耦合量的目的。因此此反相交叉耦合结构D可不必拆卸盖板即能顺利调整耦合量，有效地节省调整工时。
然而此上述反相交叉耦合结构在实践及制造过程中仍有下列缺点：
(1)相对于同相交叉耦合结构此新型反相交叉耦合结构仍需一额外电路板零件。
(2)此额外电路板除需要增加零件成本及组装工时外，也可能在组装作业中因电路板固定不良造成滤波器性能不稳定而降低了产品可靠度。
所以，要如何解决上述现有技术的问题与缺陷，即为本发明人与从事此行业的相关厂商所亟欲研究改善的方向所在。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术的不足与缺陷，提出一种反相交叉耦合装置，其设计一耦合结构，仅以一调整螺丝即可激发反相交叉耦合而摒除昔日以导体横跨于两共振器间的方式。研究方法为求解滤波器局部结构的电磁场问题，得到端口的散射参数，通过比较端口间的相对振幅及相位来决定是否得到适当的反相交叉耦合结构。
为达上述目的，本发明提供一种反相交叉耦合装置，包括基座与调整器，其中，
该基座内具有共振空间，于共振空间内容置有数个直立设置且间隔排列的共振体，且于数个相邻共振体间为顶面具凹槽的耦合部，并耦合部的凹槽内设有耦合激发孔；
该调整器具有固设于基座顶面的盖板，且盖板上设有与耦合部的耦合激发孔形成对位的穿孔，且盖板的穿孔内设有可穿入耦合孔而形成活动位移的耦合调整杆。
请参阅图6所示，为等效电路与电磁仿真模型的对应图，我们以符合某规格的等效电路对应一梳状滤波器及其局部电路对应该滤波器局部结构做一说明。
请参阅图6所示，其中图6的A部分为七级梳状滤波器的等效电路图，而图6的B部分为七级梳状滤波器的电磁仿真模型图，现以7级滤波器为例，欲得一单边陡峭的频率响应而在第3级及第5级间引进交叉耦合。由于分析整体7级滤波器的电磁场问题不但费事耗时且不实际，因此我们仅选择分析滤波器3、4、5级的关键局部结构。
请参阅图6所示，其中图6的C部分为七级梳状滤波器的局部等效电路图，而图6的D部分为七级梳状滤波器的局部电磁仿真模型图，此局部结构可视为一3端口网络问题，解此局部结构的电磁场并求得此3端口网络的散射参数。定义第3级的端口为port1，第4级的端口为port2，第5级的端口为port3。比较散射参数S21及S31的大小及相位，其意义即为比较由port1进由port2出及由port1进由port3讯号的大小及相位，更深一层的意义即是比较交叉耦合量CX35与主耦合量C34的相对大小。当我们得到与等效电路一致的交叉耦合量CX35与主耦合量C34的相对大小以及相对相位差180°，我们也同时得到了正确的反相交叉耦合结构。
利用上述方法经过不断的尝试，终于发明了一符合仅以一调整螺丝即可激发反相交叉耦合的结构。请参阅图7所示，为本发明的电磁仿真模型及所求得的散射参数频率响应图，其中图7的A部分为本发明的电磁仿真模型，图7的B部分为本发明电磁仿真模型计算所得的S21及S31的大小，图7的C部分为本电磁仿真模型计算所得的S21及S31的相位。本发明的反相交叉耦合结构利用基座的共振空间内具有耦合部，而耦合部的顶面设有凹槽，且凹槽内设有耦合激发孔，则于调整器上设有与耦合激发孔形成正对的穿孔，穿孔内设有可穿入耦合孔内并形成活动式上下位移的耦合调整杆，由此可轻易地调到适当的反相交叉耦合量，达到简化反相交叉耦合装置并提高产品可靠度的目的。本发明的反相交叉耦合结构已经过实验验证，实验证明其具有与昔日反相交叉耦合结构增强陡峭频率响应的相同功能。请参阅图8所示，为本发明反相交叉耦合结构于实验量测验证时的频率响应图。
附图说明
图1 为本发明的立体分解图；
图2 为本发明于调整前的局部剖面图；
图3 为本发明于调整后的局部剖面图；
图4 为引用与未引用交叉耦合示意图；
图5 为现有反相交叉耦合结构图；
图6 为等效电路与电磁仿真模型的对应图；
图7 为本发明电磁仿真模型及所求得的散射参数频率响应图；
图8 为本发明反相交叉耦合结构于实验量测验证时的频率响应图。
图中符号说明
1 基座
10 共振空间 131 凹槽
11 共振体 132 耦合孔
12 导体 14 输出/入端子
13 耦合部
2 调整器
21 盖板 23 耦合调整杆
22 穿孔
A 一般滤波器
A1 一般频率响应 A2 一般频率响应
B 交叉耦合滤波器
B1 交叉耦合后陡峭的频率响应 B3 耦合路径
B2 交叉耦合后陡峭的频率响应
D 反向交叉耦合结构
D1 导体杆 D4 条状导体
D2 绝缘材 D5 调整螺丝
D3 电路板 D6 共振器
具体实施方式
为达成上述目的及功效，本发明所采用的技术手段及构造，结合附图就本发明较佳实施例详加说明其特征与功能如下，以利完全了解。
请参阅图1、2所示，为本发明的立体分解图、于调整前的局部剖面图，由图中可清楚看出本发明包括基座1与调整器2，其中：
该基座1内具有共振空间10，并于共振空间10内设有数个间隔排列且直立设置的共振体11，且部分共振体11(近收发端者)间连接有导体12，另该共振空间10内的数个共振体11间设有耦合部13，而耦合部13的顶面设有凹槽131，于凹槽131内设有耦合孔132，再者，基座1的侧面设有可与导体12呈电性连接的输出/入端子14。
该调整器2具有盖板21，于盖板21上设有数个穿孔22，且穿孔22可供耦合贯穿其间，再者，该耦合调整杆23可为螺丝，使与耦合调整杆23可利用旋转来调整上下位置，且螺丝具有较好的固定性，使与耦合调整杆23不会因震动而位移。
上述构件组构时，调整器2的盖板21固设于基座1的顶面，且调整器2的穿孔22与基座1的耦合部13的耦合孔132形成正对，续将耦合调整杆23贯入穿孔22，则耦合调整杆23可于耦合孔内132形成活动式上下位移的状态。
请同时配合参阅图2、3所示，为本发明于调整前、后的局部剖面图，由图中可清楚看出，当欲达到最佳频率响应时，仅需调整耦合调整杆23在耦合孔132内的深入长度，便可快速地调整至适当的反相交叉耦合量，而得到所需的陡峭频率响应以满足不同频道间相互高隔离度的要求。
本发明使用时，与现有技术相比较，确实存在下列优点：
(1)基座1制造时，即直接设置耦合部13，同时可直接于耦合部13上将凹槽131与耦合孔132一并加工制成，不需增设额外零件，故可达到降低制造成本与提高生产效率的目的。
(2)调整器2的穿孔22与耦合部13的耦合孔132以形成正对，且耦合调整杆23的轴心与耦合孔132的轴心相对，达到良好的径向位移，故当与耦合调整杆23穿入后，可形成稳定的耦合状态。由于无增设额外零件而免除了因此额外零件固定不良造成滤波器性能不稳定的风险，直接提高了产品可靠度。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，非因此即局限本发明的保护范围，故举凡运用本发明说明书及附图内容所为之简易修饰及等效结构变化，均应同理包含于本发明的专利范围内。
Claims (2)
1.一种反相交叉耦合装置，包括基座与调整器，其特征在于：
该基座内具有共振空间，于共振空间内容置有数个直立设置且间隔排列的共振体，且于数个相邻共振体间为顶面具凹槽的耦合部，并且耦合部的凹槽内设有耦合激发孔；
该调整器具有固设于基座顶面的盖板，且盖板上设有与耦合部的耦合激发孔形成对位的穿孔，且盖板的穿孔内设有可穿入耦合孔而形成活动位移的耦合调整杆。
2.如权利要求1所述的反相交叉耦合装置，其中，该耦合调整杆为螺杆。
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