CN103151586A - 一种金属同轴腔与介质谐振腔的耦合装置和滤波器 - Google Patents

一种金属同轴腔与介质谐振腔的耦合装置和滤波器 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开了一种金属同轴腔与介质谐振腔的耦合装置，在金属同轴谐振器和介质谐振器之间设置腔壁，腔壁将腔体分割为金属同轴腔和介质谐振腔，两个腔体之间通过腔壁与腔体的顶面和侧面形成的“Г”或“7”型的耦合窗口进行耦合，能取得良好的耦合效果，同时该耦合窗口的形状规则加工工艺简单，生产效率高。

Description

一种金属同轴腔与介质谐振腔的耦合装置和滤波器
技术领域
本发明涉及射频通信领域用的滤波器，尤其涉及一种金属同轴腔与介质谐振腔的耦合装置。
背景技术
随着无线通信技术的日益发展，无线通信系统对基站的性能要求越来越高，而滤波器在基站的性能中发挥着重要作用，需要更低的插入损耗和更佳的抑制性能，同时也需要保证可批量生产性和更高的可靠性。现有的基站天馈滤波器一般存在两种类型，金属同轴腔和介质谐振腔。在目前实际的应用中，一般使用同种模式来实现滤波器功能，即全部是金属同轴腔或全部介质谐振腔；而金属同轴腔和介质谐振腔进行耦合的耦合装置，该耦合装置根据性能要求使得介质谐振腔与金属同轴腔能够任意组合，解决了金属同轴腔滤波器的插损问题，也解决了介质滤波器与外电路耦合的可靠性问题，同时方便了装备调试，在降低成本上也有很大的贡献。
现有技术的耦合装置的结构为：金属同轴腔和介质谐振腔体之间设有一个墙体，所述腔体上同时开了一小窗口和一大窗口，两个窗口之间的过渡部分为斜度角为θ的斜面，从而实现金属同轴腔和介质谐振腔的耦合。但现有方案中，耦合装置的墙体上的大窗口和小窗口采用斜面过渡，斜面的加工过程中需要保证一定的斜度θ，使得加工难度较大，加工周期长。且耦合量比较小，限制了一些带宽需求较大的应用范围。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种金属同轴腔与介质谐振腔的耦合装置，可解决现有技术中耦合装置结构复杂，加工难度大的不足。
为了解决上述技术问题，本发明第一方面提供了一种金属同轴腔与介质谐振腔的耦合装置，包括放置金属同轴谐振器和介质谐振器的腔体，设在所述金属同轴谐振器和所述介质谐振器之间且垂直于所述腔体的顶面和侧面的腔壁；所述腔壁用于将所述腔体分隔为包括所述金属同轴谐振器的金属同轴腔和包括所述介质谐振器的介质谐振腔，所述腔壁与所述腔体的顶面之间设有第一矩形窗口，所述腔壁与所述腔体其中任意一个侧面之间设有第二矩形窗口，所述第一矩形窗口与所述第二矩形窗口呈连通状。
在第一种可能的实现方式中，还包括设于所述第一矩形窗口和所述第二矩形窗口的连通处的第一耦合杆和设于所述腔体顶部的第一孔径，所述第一耦合杆通过所述第一孔径插入到所述腔体内部，通过调节所述第一耦合杆插入所述腔体内部的深度控制所述金属同轴腔与所述介质谐振腔的耦合量。
结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，还包括第二耦合杆，所述第二耦合杆贯穿所述腔壁跨接在所述金属同轴腔内部和所述介质谐振腔内部。
结合第一方面的第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，还包括介质块，所述介质块用于固定所述第二耦合杆。
结合第一方面或第一方面的第一至第三任一种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，所述金属同轴腔工作在TEM模式，所述介质谐振腔工作在TE模式。
结合第一方面的第四种可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中，所述金属同轴谐振器垂直于所述金属同轴腔的底面垂直，所述介质谐振器与所述介质谐振腔的底面垂直。
结合第一方面的第一种可能的实现方式至第一方面的第五种可能的实现方式中的任一种，在第六种可能的实现方式中，所述第一耦合杆和第二耦合杆的材质为金属导体
第二方面，提供了一种滤波器，包括第一方面或第一方面的第一至第六任一种可能的实现方式的耦合装置。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：
在金属同轴谐振器和介质谐振器之间设置腔壁，腔壁将腔体分割为金属同轴腔和介质谐振腔，两个腔体之间通过腔壁与腔体的顶面和侧面形成的“Г”或“7”型的耦合窗口进行耦合，能取得良好的耦合效果，同时该耦合窗口的形状规则加工工艺简单，生产效率高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的一种金属同轴腔与介质谐振腔的耦合装置的装配图；
图2是图1中第一矩形窗口和第二矩形窗口的形状示意图；
图3是图1中第一矩形窗口和第二矩形窗口的另一形状示意图；
图4是本发明的一种金属同轴腔和介质谐振腔的耦合装置的另一装配图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1-图4为本发明的一种金属同轴腔与介质谐振腔的耦合装置的装配图，该耦合装置包括腔体1、腔壁2、耦合螺杆3、第一矩形窗口4、第二矩形窗口5、金属同轴腔11、介质谐振腔体12、金属同轴谐振器111和介质谐振器121。
腔体1的形状不作限制，可以为长方体，也可以为不规则形状，图1中以长方体为例，腔体1由金属材质制成，所述金属同轴谐振器111安装在腔体1的底面，且与腔体1的底面垂直，介质谐振器121也安装在腔体1的底面，且与腔体1的底面垂直，金属同轴谐振器111和介质谐振器121之间设有垂直于腔体1的底面的腔壁2，同时腔壁2也垂直于腔体1的侧面。腔壁2的形状可以为矩形，腔壁2将腔体1分割为两个子腔体，左边的子腔体为金属同轴腔11，右边的子腔体为介质谐振腔12；腔壁2与腔体1的顶面设有一个第一矩形窗口4，同时腔壁2与腔体1中任意一个侧面也设有一个第二矩形窗口5，第一矩形窗口4与第二矩形窗口5呈连通状。由于腔壁2与腔体1的底面垂直，因此最多只能与腔体1的四个面相交，四个相交的面有两个是侧面，第一矩形窗口4和第二矩形窗口5连通构成的图形如图2和图3所示，分为两种情况，一种是腔壁2与腔体1的顶面形成一个宽度为a的第一矩形窗口4；腔壁2与腔体1的其中的一个侧面形成一个宽度为b的第二矩形窗口5；另一种情况是，腔壁2与腔体1的顶面形成一个宽带为a的第一矩形窗口4；腔壁2与腔体1的其中的另一个侧面形成一个宽度为b的第二矩形窗口5。因第一矩形窗口4和第二矩形窗口5存在重合的部分，所有二者呈现连通状。金属同轴腔11工作在TEM模式，介质谐振腔工作在TE模式，金属同轴腔和介质谐振腔之间通过腔壁2上的第一矩形窗口4和第二矩形窗口5连通，使得原本分布在金属同轴腔中的准TEM（Transverse Electric and Magnetic wave，横向电磁波，简称TEM）模和介质谐振腔中的TE（Transverse Electric wave，横向电波，简称TE）模的正交存在形式通过这种“Г”或“7”型的窗口能够进行耦合，固定耦合量的大小分别由第一矩形窗口4深入腔体1的深度a和第二矩形窗口5的宽度b同时决定。
金属同轴谐振器111和介质谐振器121的形状本发明不作限制，可以为长方体也可以为圆柱体，本实施例以二者均为圆柱形为例，金属同轴谐振器111安装在金属同轴腔11的底面，且与该底面垂直，介质谐振器121固定安装在介质块上，介质块固定在介质谐振腔12的底面上，且介质谐振器121也垂直于介质谐振腔12的底面，优选的，金属同轴谐振器111可以位于金属同轴腔11的底面的中心位置，本实施例中，金属同轴腔11的底面为矩形，金属同轴谐振器111的位于矩形两条中轴线的交点处，介质谐振器121也位于介质谐振腔12的底面的中心位置。
腔体1的顶面的设有一个第一孔径，第一孔径的在第一矩形窗口4和第二矩形窗口5重合部分的上方，如图2所示，第一耦合杆3通过第一孔径插入到腔体1的内部，第一耦合杆的材质可以为金属导体。第一耦合杆3插入腔体1的深度可以调节，优选为，第一耦合杆3设有外螺纹，第一孔径设有内螺纹，第一耦合杆3通过螺纹与所述第一孔径配合，转动第一耦合杆3就可以调节插入到腔体的深度，在固定耦合量的基础上，通过调节深度来控制金属同轴腔11和介质谐振腔12之间的耦合量，第一耦合杆3插入到腔体1的深度越大，耦合量越大，插入深度越浅，耦合量越小。
实施本发明的实施例，在金属同轴谐振器和介质谐振器之间设置腔壁，腔壁将腔体分割为金属同轴腔和介质谐振腔，两个腔体之间通过腔壁与腔体的顶面和侧面形成的“Г”或“7”型的耦合窗口进行耦合，可以取得良好的耦合效果，同时该耦合窗口的形状规则加工工艺简单，生产效率高。
进一步的，参见图4，为本发明的一种金属同轴腔和介质谐振腔的耦合装置的另一装配图，与图1的实施例相比，还包括第二耦合杆6和介质块7，第二耦合杆6的材质优选为金属导体，介质块7固定在腔壁2上，介质块7上设有第二孔径，第二耦合杆6通过介质块7上设置的第二孔径跨接于金属同轴腔11内部和介质谐振腔12内部，其中，第二耦合杆6的长度大于腔壁2的厚度，通过调节第二耦合杆6在金属同轴腔11和介质谐振腔12的插入深度控制耦合量，通过第二耦合杆6可以在更大范围内调节金属同轴腔与介质谐振腔的耦合量。
实施本发明的实施例，在金属同轴谐振器和介质谐振器之间设置腔壁，腔壁将腔体分割为金属同轴腔和介质谐振腔，两个腔体之间通过腔壁与腔体的顶面和侧面形成的“Г”或“7”型的耦合窗口进行耦合，通过调节固定在腔壁上的跨接于金属同轴腔和介质谐振腔的耦合杆来调节金属同轴腔和介质谐振腔的耦合量，可以进行更大范围的耦合，该耦合装置具有良好的兼容性。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (8)

1.一种金属同轴腔与介质谐振腔的耦合装置，其特征在于，包括放置金属同轴谐振器和介质谐振器的腔体，设在所述金属同轴谐振器和所述介质谐振器之间且垂直于所述腔体的顶面和侧面的腔壁；所述腔壁用于将所述腔体分隔为包括所述金属同轴谐振器的金属同轴腔和包括所述介质谐振器的介质谐振腔，所述腔壁与所述腔体的顶面之间设有第一矩形窗口，所述腔壁与所述腔体其中任意一个侧面之间设有第二矩形窗口，所述第一矩形窗口与所述第二矩形窗口呈连通状。
2.如权利要求1所述的耦合装置，其特征在于，还包括设于所述第一矩形窗口和所述第二矩形窗口的连通处的第一耦合杆和设于所述腔体顶部的第一孔径，所述第一耦合杆通过所述第一孔径插入到所述腔体内部，通过调节所述第一耦合杆插入所述腔体内部的深度控制所述金属同轴腔与所述介质谐振腔的耦合量。
3.如权利要求2所述的耦合装置，其特征在于，还包括第二耦合杆，所述第二耦合杆贯穿所述腔壁跨接在所述金属同轴腔内部和所述介质谐振腔内部。
4.如权利要求3所述的耦合装置，其特征在于，还包括介质块，所述介质块用于固定所述第二耦合杆。
5.如权利要求1至4任一项所述的耦合装置，其特征在于，所述金属同轴腔工作在TEM模式，所述介质谐振腔工作在TE模式。
6.如权利要求5所述的耦合装置，其特征在于，所述金属同轴谐振器垂直于所述金属同轴腔的底面垂直，所述介质谐振器与所述介质谐振腔的底面垂直。
7.如权利要求2-6任一项所述的耦合装置，其特征在于，所述第一耦合杆和第二耦合杆的材质为金属导体。
8.一种滤波器，其特征在于，包括如权利要求1-7任一种所述的金属同轴腔与介质谐振腔的耦合装置。
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