CN101800347B - 腔体射频器件及其用于容性交叉耦合的飞杆 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种腔体射频器件及其用于容性交叉耦合的飞杆，腔体射频器件采用梳状线谐振腔排布结构，该飞杆用于实现腔体射频器件的不相邻的两个谐振腔之间的容性交叉耦合，该飞杆两侧均设有耦合片，两耦合片之间由带状线相连接，所述耦合片与带状线均被印刷在介质板上。所述带状线被间断设置，形成独立的中间段和分别与两侧的耦合片直接电性连接以形成耦合面的两个侧边段，该中间段与该耦合面分别被印制在不同的介质板上，该中间段两端分别与两个侧边段电性连接。由此可以使腔体射频器件在获得较强的容性交叉耦合效果的同时，保证大功率信号顺利通过。

Description

腔体射频器件及其用于容性交叉耦合的飞杆

【技术领域】

本发明涉及一种腔体射频器件，尤其涉及其用于容性交叉耦合的飞杆，适用于滤波器、合路器和双工器等具体应用领域。

【技术背景】

滤波器、合路器和双工器等腔体射频器件在通信系统中发挥着重要作用。目前，系统运营商对腔体射频器件的带外抑制、功率容量和成本等的要求越来越高。

在腔体射频器件的通路中，为了满足对带外抑制的要求，一般是通过在谐振腔间加入用于容性交叉耦合的飞杆来实现的。

传统的用于容性交叉耦合的飞杆所采用的方式是通过在相隔的两个谐振腔之间加入由介质支撑的不接地的金属飞杆实现的，如图1所示，谐振腔1与谐振腔3之间被谐振腔2隔开并加设金属飞杆4以实现谐振腔1和3之间的信号耦合。这种交叉耦合方式不仅排布谐振腔需要占用较大的体积，导致空间利用率低，不利于器件小型化的发展；而且如果需要实现较强的容性交叉耦合效果，则需要加长金属飞杆4或在飞杆4两端增加耦合盘(未图示)，如此，则会缩小飞杆与其它部件之间的距离，从而可能导致大功率信号通过时器件会出现打火烧坏的现象。

若腔体射频器件内部采用梳状线方式排布谐振腔，如图2所示，可以提高器件自身的空间利用率，但当耦合量较大时，需要将一个导带型飞杆4折成如图3所示的形状放置于由介质6支撑的腔体5底部。由于导带型飞杆4末端须形成有两个直角的折弯部41，42，且导带自身较薄，故其整体结构很不稳定，而且在加工或装配过程中，也难以保证其折弯部41，42完全满足呈直角的要求，若该要求不能得到保障，则必然会导致两个折弯部41，42距离谐振柱1，3偏远或偏近。偏远时耦合量不足，偏近时耦合量变大，这两种情况都将导致一致性较差。而且，一旦距离过近，就会大大降低功率容量，从而出现打火现象。

【发明内容】

本发明的首要目的就是要提供一种既能提高腔体射频器件的空间利用率以减小该器件体积、保证耦合效果，又能大大提高功率容量的用于容性交叉耦合的飞杆。

本发明的另一目的在于提供一种腔体射频器件，以应用前一目的所述的用于容性交叉耦合的飞杆，以便使得该器件自身在空间体积利用率高的前提下实现较强的容性交叉耦合效果。

为实现该目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的用于容性交叉耦合的飞杆，用于实现腔体射频器件的两个谐振腔之间的容性交叉耦合，该飞杆两侧均设有耦合片，两耦合片之间由带状线相连接，所述耦合片与带状线均被印刷在介质板上。

根据本发明的一个实施例所揭示，所述带状线被间断设置，形成独立的中间段和分别与两侧的耦合片直接电性连接以形成耦合面的两个侧边段，该中间段与该耦合面分别被印制在不同的介质板上，该中间段两端分别与两个侧边段电性连接。所述用于印刷耦合面的介质板与用于印刷中间段的介质板之间，设有两个金属连接杆，分别用于在物理上支撑两介质板的相对位置和在电性上实现中间段两端分别与两侧边段的连接。所述两个金属连接杆之间具有可调节高度的伸缩结构。在用于印制耦合面的介质板和用于印制中间段的介质板之间设有用于起补强作用的介质板，更进一步，该用于补强的介质板设有供所述金属连接杆穿越的孔位或缺口。所述中间段两端、侧边段自由端均设有过孔焊盘部以供焊接用。所述带状线为高阻抗线。

根据本发明的另一实施例所揭示，所述带状线被间断设置，形成独立的中间段和分别与两侧的耦合片直接电性连接以形成耦合面的两个侧边段，所述耦合面与带状线均被印刷在同一介质板的同一平面上。或者，所述中间段与耦合面分别被印刷在同一介质板的相反的两个平面上，通过过孔实现电性连接。

本发明的腔体射频器件，采用梳状线谐振腔排布结构，其采用前述的用于容性交叉耦合的飞杆，该飞杆被固设于该器件的腔体侧壁面上，以该飞杆的耦合面与谐振腔排列所形成的平面相平行设置。所述飞杆的两侧耦合片分别置于腔体中依次排列的第一和第三个谐振腔之中。

与现有技术相比，本发明具备如下优点：

首先，通过将飞杆印制在介质板上，降低了加工难度，易于提高加工精度，而且减轻其重量，且由于安装上的方便，可以进一步提高空间利用率，由此种种，降低腔体射频器件的整体成本；

其次，对于将带状线一分为二的技术方案而言，既能保证被耦合的两侧的谐振腔之间的耦合量，又能降低带状线中间段对中间谐振腔的影响，进一步可通过保证耦合片与谐振柱之间有足够的间隙，增大耦合面积可满足更大耦合量的需要，足以保证大功率信号顺利通过，这在功率容量要求较高时尤为重要；

再者，改变耦合量的方式将变得更为灵活，只需调节中间段与耦合面之间的所有介质板的整体厚度及调节耦合面上的耦合片的面积即可实现，相对而言，由于印制板的介质厚度和耦合片的加工尺寸均可以控制在很高的精度内，故批量生产的用于容性交叉耦合的飞杆的一致性较好，以利于大大提高生产效率。

【附图说明】

图1为公知一种腔体射频器件的容性交叉耦合方式示意图；

图2为公知的一种梳状线腔体射频器件的内部结构示意图；

图3为图2中腔体射频器件所采用的飞杆的立体图；

图4为本发明的腔体射频器件的内部结构示意图；

图5为本发明的用于容性交叉耦合的飞杆的结构分解图；

图6为本发明的飞杆的组装后结构示意图，其中，(a)为正面视图；(b)为侧面视图；(c)为背面视图。

【具体实施方式】

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明：

请参阅图4，本发明的腔体射频器件的内部结构示意图中，为揭开盖体(未图示)后的俯视视角，呈现一金属腔体1，内设空腔10，其相关的盖体已为本领域内普通技术人员所知晓故为表达的简便而未图示。在该空腔10中，采用公知的梳状线分布方案沿图4所示的横向排布多个谐振柱11，12，13，每一谐振柱11，12，13周围形成一谐振腔110，120，130，一用于容性交叉耦合的飞杆4被装设在该腔体1的底侧壁面上，用若干螺钉5穿过飞杆4的多层介质板41，42，43的相应通孔410，420，430与腔体1内侧壁相螺锁(参阅图4)，飞杆4跨过谐振腔120，在谐振腔110和谐振腔130中实现信号的容性交叉耦合，呈现图4上方的是飞杆4自身形成的耦合面80，该耦合面80与谐振柱11，12，13排列方向所形成的平面相平行设置。

请结合图5，本发明的用于容性交叉耦合的飞杆4的结构分解图中，示出该飞杆4由耦合片81，82、带状线(83，84，88)、第一介质板41、第二介质板42和第三介质板43以及两个金属连接杆91，92整体构成，其中，耦合片81，82与带状线(83，84，88)以印刷电路的形式印制在介质板41，43上。

所述第一介质板41上，其底面不印制任何材质，保留既有材质，而在面向读者的一面(顶面)两侧上，分别印制有一耦合片81，82，该两个耦合片81，82的内侧，相向地延伸出一构成带状线(83，84，88)局部的各一段侧边段83，84，由此每个侧边段83，84形成有一个自由端，每侧边段83，84的自由端处形成有过孔焊盘85，86，用于与所述金属连接杆91，92相焊接以实现电性连接。

所述第二介质板42两面不印制任何材质，保留既有材质，作为第一介质板41和第三介质板43的夹层使用，起机械上的补强作用，显然，第二介质板42的厚度决定了第一介质板41和第三介质板43的距离，其厚度也必须与金属连接杆91，92的高度相协调方能共同实现整个飞杆4的安装。第二介质板42两侧还各设一个缺口421，422，以便与所述金属连接杆91，92相卡设。在本发明的其它实施例中，可以不采用该第二介质板42，只要第一介质板41与第三介质板43之间能维持稳定的相对位置关系即可，例如可以仅仅通过所述的金属连接杆91，92焊接于第一介质板41和第三介质板43之间实现。

所述第三介质板43的顶面上不印制任何材质，保留既有材质，而在其如图5所示的一面(底面)上，其中间部位印制有构成所述带状线(83，84，88)的中间段88，为了便于与所述金属连接杆91，92相焊接以实现电性连接，同理，该中间段88的两端均设有过孔焊盘87，89。

所述的金属连接杆91，92，在物理上起到维持第一介质板41和第三介质板43之间相对位置关系的作用，而在电气上，则起到连接带状线(83，84，88)的中间段88与飞杆4的耦合面80的作用。在本实施例中金属连接杆91，92采用相同且固定的高度，焊接在第一介质板41和第三介质板43之间，以便维持第一介质板41和第三介质板43之间的平行关系以确保飞杆4自身的电气性能，具体的，金属连接杆91的一端穿过第一介质板41于第一介质板41顶面与第一介质板41左侧边段83自由端的过孔焊盘85相焊接，另一端穿过第三介质板43于第三介质板43底面与第三介质板43上的中间段88的左端过孔焊盘87相焊接；同理，金属连接杆92一端与第一介质板41右侧边段84自由端的过孔焊盘86相焊接，另一端与第三介质板43上中间段的右端过孔焊盘89相焊接。而在其它实施例中，金属连接杆91，92可以按多种公知的机械原理被设计成具有可调节高度的伸缩结构，这样，便于通过调节金属连接杆91，92的高度来调节第一介质板41与第三介质板43之间的相对位置关系(平行距离)。

本发明所述的飞杆4，因设置有所述第二介质板42，故在组装后将形成三层结构，参阅图6(b)所示。在组装时，先将第二介质板42与任意一层介质板(如第一介质板41)对准螺孔410，420，由于第二介质板42两侧具有的缺口421，422被设计成与金属连接杆91，92紧密配合的大小，故继而可将金属连接杆91，92穿过(或卡入)该两个缺口421，422后，将金属连接杆91，92的相应端与第一介质板41上的相应过孔焊盘85，86相焊接，然后，再将第三介质板43与前两个介质板41，42对准螺孔410，420，430后，再将金属连接杆91，92的剩余端与相应的第三介质板43上的过孔焊盘87，89相焊接即可完成组装关系。组装后的飞杆4，其正面视图如图6(a)所示，仅能看到第一介质板41的顶面，而在其背面视图(参阅图6(c))中，则可以看到第三介质板43和第一介质板41的底面，由此可见，第一介质板41顶面上的两侧耦合片81，82与两侧的属于带状线的侧边段83，84共同构成一个耦合面80(参阅图5)，其通过与金属连接杆91，92相连接后，再通过属于带状线(83，84，88)的中间段88实现完全连接。

同理，所述第二介质板42的两个缺口421，422也可以被设计为两个孔位(未图示)，只要满足可供金属连接杆91，92穿越即可。

请再结合图4至图6，本发明用于容性交叉耦合的飞杆4组装完成后，被装设于所述腔体1的空腔的底侧壁面上，第一介质板41相对靠近谐振柱11，12，13设置，而第三介质板43则相对背向。飞杆4跨越谐振腔120，而两侧的耦合片81，82被置入谐振腔110和谐振腔130中，这样，由第一介质板41上形成的耦合面80便可实现对谐振腔110和谐振腔130之间的信号的容性交叉耦合，而由于第三介质板43相对第一介质板41背向谐振柱12，故属于带状线(83，84，88)的中间段88对谐振腔120的信号干扰非常细微，实际应用中，可以通过灵活调节各个介质板的厚度来调节该中间段88、耦合面80与各谐振腔110，120，130之间的相对距离以调节飞杆4的容性交叉耦合效果，同理，还可通过调节耦合片81，82的大小来调节容性交叉耦合效果。

在本发明的另一实施例中，所述耦合面80与所述属于带状线(83，84，88)的中间段88可以使用同一介质板(未图示)实现，且仅使用一个介质板，分别印制在该介质板的两面即可，即耦合面80被印制在介质板的顶面，而中间段88被印制在介质板的底面，中间段88与耦合面80上的两侧边段83，84的连接通过过孔实现，从而可以节省其它介质板及金属连接杆等部件，耦合面与中间段之间的平行距离仍然可以通过调节该介质板的厚度实现控制。

同理，作为本发明的一个理想方案，本发明的飞杆4的耦合面80与属于带状线(83，84，88)的中间段88可以被印制在同一介质板(未图示)的同一面上，由此其中间段88与其两侧边段83，84将连为一体，但是，由于带状线对中间谐振腔(如标号为120的谐振腔)的干扰，这样的结构在电气性能上难以达到较佳效果。

此外，所述的带状线(83，84，88)，包括其中间段88和两个侧边段83，84，适宜使用高阻抗线。

综上所述，本发明腔体射频器件所采用的用于容性交叉耦合的飞杆，由于其采用印制电路板的形式实现，便于在更高的加工精度要求下制造生产，占用空间较小，且可以相互独立调节其中间部分带状线和耦合面与谐振腔之间的距离，使得设计人员便于在一定精度要求下匹配出适合某类型射频器件的飞杆，进行标准化生产，既保证容性交叉耦合的两个谐振腔之间的耦合量，又保证大功率信号得以顺利通过。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但并不仅仅受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种用于容性交叉耦合的飞杆，用于实现腔体射频器件的不相邻的两个谐振腔之间的容性交叉耦合，所述腔体射频器件在其空腔中包括以梳状线方式横向排布多个谐振柱，每一谐振柱周围形成一所述的谐振腔，其特征在于，该飞杆两侧均设有耦合片，两耦合片之间由带状线相连接，所述耦合片与带状线均被印刷在介质板上；所述飞杆以其自身形成的耦合面与所述谐振柱的排列方向所形成的平面相平行设置。

2.根据权利要求1所述的用于容性交叉耦合的飞杆，其特征在于：所述带状线被间断设置，形成独立的中间段和分别与两侧的耦合片直接电性连接以形成耦合面的两个侧边段，该中间段与该耦合面分别被印制在不同的介质板上，该中间段两端分别与两个侧边段电性连接。

3.根据权利要求2所述的用于容性交叉耦合的飞杆，其特征在于：所述用于印刷耦合面的介质板与用于印刷中间段的介质板之间，设有两个金属连接杆，分别用于在物理上支撑两介质板的相对位置和在电性上实现中间段两端分别与两侧边段的连接。

4.根据权利要求3所述的用于容性交叉耦合的飞杆，其特征在于：所述两个金属连接杆之间具有可调节高度的伸缩结构。

5.根据权利要求2至4中任意一项所述的用于容性交叉耦合的飞杆，其特征在于：在用于印制耦合面的介质板和用于印制中间段的介质板之间设有用于起补强作用的介质板。

6.根据权利要求3或4所述的用于容性交叉耦合的飞杆，其特征在于：在用于印制耦合面的介质板和用于印制中间段的介质板之间设有用于起补强作用的介质板，该用于补强的介质板设有供所述金属连接杆穿越的孔位或缺口。

7.根据权利要求2至4中任意一项所述的用于容性交叉耦合的飞杆，其特征在于：所述中间段两端、侧边段自由端均设有过孔焊盘部以供焊接用。

8.根据权利要求1至4中任意一项所述的用于容性交叉耦合的飞杆，其特征在于：所述带状线为高阻抗线。

9.根据权利要求1所述的用于容性交叉耦合的飞杆，其特征在于：所述耦合片与带状线均被印刷在同一介质板的同一平面上。

10.根据权利要求1所述的用于容性交叉耦合的飞杆，其特征在于：所述带状线被间断设置，形成独立的中间段和分别与两侧的耦合片直接电性连接以形成耦合面的两个侧边段，所述中间段与耦合面分别被印刷在同一介质板的相反的两个平面上，通过过孔实现电性连接。

11.一种腔体射频器件，在其空腔中采用梳状线谐振腔排布结构横向排布多个谐振柱，每一谐振柱周围形成一所述的谐振腔，其特征在于，其采用如权利要求1至10中任意一项所述的用于容性交叉耦合的飞杆，该飞杆被固设于该器件的腔体侧壁面上，以该飞杆的耦合面与谐振腔排列所形成的平面相平行设置。

12.根据权利要求11所述的腔体射频器件，其特征在于，所述飞杆的两侧耦合片分别置于腔体中依次排列的第一和第三个谐振腔之中。