CN105655676A - 一种波导双工器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种波导双工器。它包括腔体，腔体内设有波导环形器、第一波导滤波器和第二波导滤波器，波导环形器包括第一脊波导、第二脊波导、第三脊波导和脊柱，第一脊波导、第二脊波导和第三脊波导的一端均与脊柱连接，第一脊波导和第二脊波导的另一端分别与第一波导滤波器和第二波导滤波器相连通，第三脊波导的另一端在腔体内形成天线连接端口，第一脊波导与第一波导滤波器之间、第二脊波导与第二波导滤波器之间均设有脊波导滤波器。本发明采用一个波导环形器与两个波导滤波器集成形成波导双工器，结构简单，通过环形器本身的高隔离，在级联两个波导滤波器后无需在ANT口额外的匹配设计，即可消除两个滤波器的合路影响，降低了系统成本。

Description

一种波导双工器

技术领域

本发明属于通信技术领域，具体涉及一种波导双工器。

背景技术

传统射频通信系统架构内，在射频前端的滤波器与2个隔离器是分开独立制作，最后再装配在一起形成波导双工器，保证通信系统中有用信号正向低损耗传输，同时对无用信号进行必要的衰减，给通信系统电路提供安全保护。这种组合形式的波导双工器在制作时，滤波器需要专门设置输入输出波导口及相应的安装孔，成本较高，对应的隔离器也需要设置安装孔，安装好后的设备体积大，会占据去很大的空间，不符合通信设备小型化的设计需求。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述背景技术存在的不足，提供一种结构简单、陈本低的波导双工器。

本发明采用的技术方案是：一种波导双工器，包括腔体，所述腔体内设有波导环形器、第一波导滤波器和第二波导滤波器，所述波导环形器包括第一脊波导、第二脊波导、第三脊波导和脊柱，所述第一脊波导、第二脊波导和第三脊波导的一端均与脊柱连接，所述第一脊波导和第二脊波导的另一端分别与第一波导滤波器和第二波导滤波器相连通，所述第三脊波导的另一端在腔体内形成天线连接端口，所述第一脊波导与第一波导滤波器之间、第二脊波导与第二波导滤波器之间均设有用于抑制高次谐波的脊波导滤波器。

进一步地，所述第一脊波导、第二脊波导和第三脊波导结构相同，所述腔体内部底板上设有凹槽，凹槽中部设有贴合凹槽底面的脊条，脊条侧面与凹槽侧壁之间设有间隙，所述凹槽和脊条形成所述第一脊波导。

进一步地，所述第一脊波导、第二脊波导和第三脊波导的凹槽端部相连通，三个凹槽中的脊条的端部连接为一体形成Y型脊，所述脊柱固定于Y型脊的中部表面。

进一步地，所述脊条为条状结构，脊条包括两段，靠近脊柱的一段的宽度和高度均大于远离脊柱的一段的宽度和高度。

进一步地，所述脊柱的两端分别设有圆形的磁铁，所述两个磁铁分别固定于腔体的盖板和腔体的底板上，两个磁铁和脊柱同轴设置，脊柱顶面与设置在盖板上的磁铁之间设有间隙。

进一步地，所述脊柱为圆柱形的铁氧体。

进一步地，所述第一波导滤波器的开口端在腔体上形成信号接收端口，所述第二波导滤波器的开口端在腔体上形成信号发射端口。

进一步地，所述脊波导滤波器包括壳体和设置于壳体内贯穿壳体的中间脊，壳体两端的内部空间分别形成两个宽波导，壳体中部空间形成窄波导，所述中间脊上间隔设有第一谐振单元、第二谐振单元和第三谐振单元，所述第二谐振单元位于窄波导内部，第一谐振单元和第三谐振单元分别位于窄波导两端的宽波导内部。

进一步地，所述第一谐振柱、第二谐振柱和第三谐振柱沿窄波导中心对称分布。

更进一步地，所述窄波导的宽度和高度均小于宽波导的宽度和高度，所述中间脊两端的宽度小于中间脊中部的宽度，所述中间脊中部两侧贴合壳体中部侧壁。

本发明采用一个置于天线端口的波导环形器与两个波导滤波器集成形成波导双工器，结构简单，取代了现有的2个隔离器，通过环形器本身的高隔离(>20dB)，在级联两个波导滤波器后无需在ANT口额外的匹配设计，即可消除两个滤波器的合路影响，降低了系统成本。

脊波导滤波器采用脊波导与窄波导相配合，将部分谐振单元布置在脊波导内，即直接将首尾腔(第一谐振单元、第三谐振单元所在位置)移出窄波导外，以增强其端口的激励，将相对带宽由5％以内增加到26％提供足够的端口激励，实现了带宽的跨越式增加。同时当首尾腔逐步移出窄波导后，置于宽窄波导交变处因结构的不连续性激励起了多种模式，这些不同的波导模式组合给予滤波器足够的端口激励，从而实现了带宽的大幅提升。

附图说明

图1为本发明未设盖板的立体结构示意图。

图2为本发明未设盖板的平面结构示意图。

图3为本发明未设盖板的背面结构示意图。

图4为本发明波导环形器的立体结构示意图。

图5为本发明波导环形器的平面示意图。

图6为图5中设置盖板后的A-A剖面图。

图7为本发明脊波导滤波器的结构示意图(为方便显示内部结构，图中壳体一侧面透明)。

图8为图7中B-B剖面图。

图中：1-腔体；2-底板；3-盖板；4-波导环形器；4.1-第一脊波导；4.2-第二脊波导；4.3-第三脊波导；4.4-脊柱；4.5-凹槽；4.6-脊条；4.7-Y型脊；4.8-磁铁；4.9-间隙；4.10-防尘板；5-第一波导滤波器；6-第二波导滤波器；7-脊波导滤波器；7.1-壳体；7.2-中间脊；7.3-宽波导；7.4-窄波导；7.5-第一谐振柱；7.6-第二谐振柱；7.7-第三谐振柱；8-天线连接端口；9-信号接收端口；10-信号发射端口。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明，便于清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。

如图1-8所示，本发明包括腔体1，所述腔体1内设有波导环形器4、第一波导滤波器5和第二波导滤波器6，所述波导环形器4包括第一脊波导4.1、第二脊波导4.2、第三脊波导4.3和脊柱4.4，所述第一脊波导4.1、第二脊波导4.2和第三脊波导4.3的一端均与脊柱4.4连接，所述第一脊波导4.1和第二脊波导4.2的另一端分别与第一波导滤波器5和第二波导滤波器6相连通，所述第三脊波导4.3的另一端在腔体内形成天线连接端口8，第一波导滤波器5的开口端在腔体上形成信号接收端口9，所述第二波导滤波器6的开口端在腔体上形成信号发射端口10，所述第一脊波导4.1与第一波导滤波器5之间、第二脊波导4.2与第二波导滤波器6之间均设有用于抑制高次谐波的脊波导滤波器7。

如图4-6所示，为本发明波导环形器4的示意图，第一脊波导4.1、第二脊波导4.2和第三脊波导4.3结构均相同，腔体1内部底板2上设有凹槽4.5，凹槽4.5中部设有贴合凹槽底面的脊条4.6，脊条4.6侧面与凹槽4.5侧壁之间设有间隙，所述凹槽4.5和脊条4.6形成所述第一脊波导4.1或第二脊波导、第三脊波导。采用脊波导，有效压缩Y型三个矩形波导的尺寸，使波导环形器得以小型化集成，在不降低功能的前提下大幅降低成本。

上述方案中，第一脊波导4.1、第二脊波导4.2和第三脊波导4.3的凹槽4.5的一端相连通，三个凹槽4.5中的脊条4.6的端部连接为一体形成Y型脊4.7，所述脊柱4.4固定于Y型脊4.7的中部表面。

上述方案中脊条4.6为条状结构，脊条4.6包括两段，靠近脊柱4.4的一段4.61的宽度和高度均大于远离脊柱4.4的一段4.62的宽度和高度。两段不同宽度和高度的脊条形成了多级阻抗变换的脊波导，有效增加了工作带宽，有效带宽高达14％，给生产带来足够的设计余量。

上述方案中，脊柱4.4为单个圆柱形的铁氧体，脊柱4.4的两端分别设有圆形的磁铁4.8，两个磁铁4.8分别固定于腔体4的盖板3和腔体的底板2上，两个磁铁4.8和脊柱4.4同轴设置，脊柱4.4顶面与设置在盖板3上的磁铁之间设有间隙4.9。两个磁铁4.8分别通过防尘板4.10固定于腔体的盖板和腔体的底板上。本发明采用单个的圆柱形铁氧体实现，装配简单，有效地降低了成本。

如图7-8所示，本发明脊波导滤波器7包括壳体7.1和设置于壳体7.1内贯穿壳体的中间脊7.2，壳体7.1两端7.11的内部空间分别形成两个宽波导7.3，壳体7.1中部7.12内的空间形成窄波导7.4，所述中间脊7.2上间隔设有第一谐振单元7.5、第二谐振单元7.6和第三谐振单元7.7，所述第二谐振单元7.6位于窄波导7.4内部，第一谐振单元7.5和第三谐振单元7.7分别位于窄波导7.4两端的宽波导7.3内部。脊波导滤波器7安装好后，其中间脊7.2与波导环形器4内第一脊波导4.1和第二脊波导4.2上的脊条4.6连接为整体，两个脊波导滤波器7的宽波导7.3分别与第一脊波导4.1和第二脊波导4.2连通。

本发明脊波导滤波器的宽波导7.3与窄波导7.4相配合，将部分谐振柱布置在宽波导内，即直接将首尾腔(第一谐振柱、第三谐振柱所在位置)移出窄波导外，以增强其端口的激励，将相对带宽由5％以内增加到26％提供足够的端口激励，实现了带宽的跨越式增加。同时当首尾腔逐步移出窄波导后，置于宽窄波导交变处因结构的不连续性激励起了多种模式，这些不同的波导模式组合给予滤波器足够的端口激励，从而实现了带宽的大幅提升。

并且相比传统的波导滤波器输入输出均为普通标准波导，在11G范围内本身尺寸较大，再加上多级的1/4阻抗变换器，整个功能模块的结构尺寸大，本发明的脊波导出入口极大地压缩了整个外形尺寸，整个功能模块尺寸只有原方案的一半，却实现了原来几倍的相对带宽，使得这种形式的脊波导低通滤波器能够在11G以内的低频波导双工器中得以顺利应用。

上述方案中，宽波导7.3矩形口的尺寸分别为wa、wb，中间脊7.2两端7.21的宽度为w1、高度为h1，这四个参数一起共同决定宽波导的截止频率，进而允许波导双工器信号正常流通，该参数根据具体设备的需要进行调整。窄波导7.4的宽度a和高度b均小于宽波导7.3的宽度wa和高度wb。

上述方案中，中间脊7.2两端7.21的宽度小于中间脊7.2中部7.22的宽度，所述中间脊7.2中部7.22两侧贴合壳体7.1中部7.12侧壁。

上述方案中，第一谐振单元7.5与第二谐振单元7.6之间、第二谐振单元7.6与第三谐振单元7.7之间距均为l1，即第一谐振单元7.5、第二谐振单元7.6和第三谐振单元7.7沿窄波导7.4中心对称分布，通过调节不同谐振单元间距，可调整整个滤波器的耦合带宽。l2为第一谐振单元7.5和第三谐振单元7.7与窄波导7.4端面的距离，通过调节l2，以此来调整滤波器的端口激励大小，进而匹配不同带宽的抽头激励需要。

第一谐振单元7.5、第二谐振单元7.6和第三谐振单元7.7的高度均为h2，wrs1为第一谐振单元7.5和第三谐振单元7.7的厚度，wrs2为第二谐振单元7.6的厚度，通过调节wrs1、h2，可调节第一谐振单元7.5和第三谐振单元7.7的频率；通过调节wrs2、h2，可调节第二谐振单元7.6的频率。第二谐振单元7.6的厚度wrs2大于第一谐振单元7.5和第三谐振单元7.7的厚度wrs1。

显然，本领域的技术人员可以对本文进行各种改动和变型而不脱离本文的精神和范围。这样，倘若本文的这些修改和变型属于本文权利要求及其等同技术的范围之内，则本文也意图包含这些改动和变型在内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种波导双工器，其特征在于：包括腔体(1)，所述腔体(1)内设有波导环形器(4)、第一波导滤波器(5)和第二波导滤波器(6)，所述波导环形器(4)包括第一脊波导(4.1)、第二脊波导(4.2)、第三脊波导(4.3)和脊柱(4.4)，所述第一脊波导(4.1)、第二脊波导(4.2)和第三脊波导(4.3)的一端均与脊柱(4.4)连接，所述第一脊波导(4.1)和第二脊波导(4.2)的另一端分别与第一波导滤波器(5)和第二波导滤波器(6)相连通，所述第三脊波导(4.3)的另一端在腔体内形成天线连接端口(8)，所述第一脊波导(4.1)与第一波导滤波器(5)之间、第二脊波导(4.2)与第二波导滤波器(6)之间均设有用于抑制高次谐波的脊波导滤波器(7)。

2.根据权利要求1所述的一种波导双工器，其特征在于：所述第一脊波导(4.1)、第二脊波导(4.2)和第三脊波导(4.3)结构相同，所述腔体(1)内部底板上设有凹槽(4.5)，凹槽(4.5)中部设有贴合凹槽底面的脊条(4.6)，脊条(4.6)侧面与凹槽(4.5)侧壁之间设有间隙，所述凹槽(4.5)和脊条(4.6)形成所述第一脊波导(4.1)。

3.根据权利要求2所述的一种波导双工器，其特征在于：所述第一脊波导(4.1)、第二脊波导(4.2)和第三脊波导(4.3)的凹槽端部相连通，三个凹槽中的脊条的端部连接为一体形成Y型脊(4.7)，所述脊柱(4.4)固定于Y型脊(4.7)的中部表面。

4.根据权利要求2所述的一种波导双工器，其特征在于：所述脊条(4.6)为条状结构，脊条(4.6)包括两段，靠近脊柱的一段的宽度和高度均大于远离脊柱的一段的宽度和高度。

5.根据权利要求1所述的一种波导双工器，其特征在于：所述脊柱(4.4)的两端分别设有圆形的磁铁(4.8)，所述两个磁铁(4.8)分别固定于腔体的盖板(3)和腔体的底板(2)上，两个磁铁(4.8)和脊柱(4.4)同轴设置，脊柱(4.4)顶面与设置在盖板(3)上的磁铁之间设有间隙(4.9)。

6.根据权利要求1所述的一种波导双工器，其特征在于：所述脊柱(4.4)为圆柱形的铁氧体。

7.根据权利要求1所述的一种波导双工器，其特征在于：所述第一波导滤波器(5)的开口端在腔体上形成信号接收端口(9)，所述第二波导滤波器(6)的开口端在腔体上形成信号发射端口(10)。

8.根据权利要求1所述的一种波导双工器，其特征在于：所述脊波导滤波器(7)包括壳体(7.1)和设置于壳体内贯穿壳体的中间脊(7.2)，壳体(7.1)两端的内部空间分别形成两个宽波导(7.3)，壳体中部空间形成窄波导(7.4)，所述中间脊上间隔设有第一谐振单元(7.5)、第二谐振单元(7.6)和第三谐振单元(7.7)，所述第二谐振单元(7.6)位于窄波导(7.4)内部，第一谐振单元(7.5)和第三谐振单元(7.7)分别位于窄波导两端的宽波导(7.3)内部。

9.根据权利要求8所述的一种波导双工器，其特征在于：所述第一谐振柱(7.5)、第二谐振柱(7.6)和第三谐振柱(7.4)沿窄波导(7.4)中心对称分布。

10.根据权利要求8所述的一种波导双工器，其特征在于：所述窄波导(7.4)的宽度和高度均小于宽波导(7.3)的宽度和高度，所述中间脊两端的宽度小于中间脊中部的宽度，所述中间脊中部两侧贴合壳体中部侧壁。