CN106129570B - 一种具有带通特性的介质功分器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有带通特性的介质功分器，由以下几部分构成：一种介质单元，金属腔体，铁氟龙衬底和盖板，所述介质单元由介质材料和金属填充物构成，其结构是：在介质材料上开孔并嵌入一个与孔形状一致的金属填充物。所述介质单元扣合在铁氟龙衬底上，并作为整体放置在金属腔体内部的中心位。盖板选用金属铝制备，接有作为输入输出装置的SMA连接器。本发明具有高次模的抑制功能和滚降特性优异的带通滤波功能，在较宽的频率范围具有滤波和等功分的特性。同时其具有结构简单，尺寸小，容易于其他器件或者设备集成，加工方便和热稳定系数高的特点。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信领域中的介质电路，更具体地，涉及一种具有带通特性的介质功分器；是通过设计介质单元和馈电方式在一个微波电路中集成滤波器和功分器的功能。
背景技术
随着无线通信技术的迅速发展，对无线通信系统中的微波电路的性能要求也越来越高。同时，微波电路的小型化和集成化也成为了当今无线通信领域的重要课题。滤波器可以对特定频率范围内的信号进行有效滤除，选择系统工作所需的信号。而功分器能将一路输入信号能量分成两路或多路输出能量相等或不相等的信号。作为无线通信系统中的关键器件，在传统的无线通信系统中，滤波器和功分器是独立存在的。这样不仅增加了加工难度，而且会占用系统很大的空间。所以在一个电路中同时实现滤波器和功分器的功能，是微波电路发展的趋势。
介质单元具有高Q值、耐热性好、结构简单等优异特性，所以已广泛应用于无线通信通信系统中，特别是在卫星通信领域中。之前对于介质单元的研究主要集中于滤波器和双工器，从来没有一种方法能够基于介质单元同时实现滤波器和功分器的功能。
发明内容
本发明的目的在于克服上述背景技术中提到的不足，提出一种结构简单，滚降特性优异，带宽较宽，高次模抑制良好的具有带通特性的介质功分器。
本发明的目的通过以下技术措施解决：
一种具有带通特性的介质功分器，包括：介质单元、盖板、金属腔体和衬底，介质单元安装在衬底上，并作为整体放置在金属腔体内部的中心位置；介质单元呈柱状，其横截面形状为：三个参数相同的半圆以直径互成60°的形式连接而成的形状；盖板安装在金属腔体顶部；
在介质单元周围设置第一、二、三耦合探针，第一、二、三SMA连接器分别与第一、二、三耦合探针相连，所述第一耦合探针设置在介质单元外围，与第一SMA连接器相连作为输入端口，所述第二、三耦合探针嵌入到介质单元内，分别与第二、三SMA连接器相连作为输出端口。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明首次提出了基于介质单元的带通功分器的设计方法，在一个介质电路中同时实现了滤波器和功分器的功能。该电路具有优异的滤波滚降特性、等功分特性和带外抑制，并实现了对介质滤波器的带宽的提高。
本发明的特点还包括：1.结构紧凑，易于加工；2.尺寸小，系统小型化，易于集成；3.热稳定系数高。
附图说明
图1为本发明一种具有带通特性的介质功分器的结构示意透视图。
图2为图1的侧视图。
图3为图1的俯视图。
图4为本发明一种具有带通特性的介质功分器仿真和实测的S参数图。
具体实施方式
下面结合附图和实例，对本发明的技术方案做详细清晰的说明。以下介绍的实施例只是本发明的一部分实例，并不能穷尽本发明所覆盖的所有实施例。本领域的普通技术人员可以对上述实施例的全部或者部分流程进行理解和实现。凡是基于本发明的原理和方案而做出的任何实施例都属于非创造性劳动，这些实施例当然也在本发明所涵盖的保护范围内。
如图1-图3所示，一种具有带通特性的介质功分器，由以下几部分构成：介质单元，金属腔体，铁氟龙衬底和盖板。介质单元5扣合在铁氟龙衬底10上，并作为一个整体放置在金属腔体7内部的中心位置。介质单元由介质材料和金属填充物构成，具体是在介质材料上开孔并嵌入一个与孔形状一致的金属填充物；介质单元的整体形状可视为三个参数相同的半圆以直径互成60°的形式连接而成。盖板6扣合在金属腔体7顶部。在介质单元5周围设置三个耦合探针，SMA连接器与耦合探针相连。所述第一耦合探针4设置在介质单元外围，与第一SMA连接器1相连作为输入端口。所述第二、三耦合探针8、9嵌入到介质单元内，分别与第二、三SMA连接器2、3连接器相连作为输出端口。
进一步地说明，所述金属腔体和盖板均选用金属铝制备，所述盖板和所述金属腔体通过螺钉连接。所述介质单元的金属填充物和耦合探针均选用金属铜制备。
由于介质单元的结构可以等效于3端口的电路网络，两个输出端口的网络参数一致。当输入信号的频率在介质单元的谐振频率附近时，输入信号通过耦合探针激励单元相应频率的工作模式，输入信号通过单元被分为能量相等的两路信号传输到输出端口，从而形成了滤波器的通带和功分器的等功分特性。当输入信号的频率偏离单元的谐振频率时，输入信号无法激励单元的任何一个工作模式而被截止，从而形成了滤波器的阻带。
为了进一步说明上述实施例的可行性，以下是一个具体的设计实例。整个设计实例的尺寸为：高31.6mm，半径30.3mm。介质材料的介电常数为10，参照图4（一种具有带通特性的介质功分器仿真和实测的S参数图），设计在真实环境下实测的结果为：中心频率为3.5GHz，相对带宽为24%，在带通范围内插入损耗为-3.3dB±0.2dB，在0.5GHz～2.5GHz和4.5GHz～6.3GHz的频率范围内能实现高于20dB的抑制。
Claims (8)
1.一种具有带通特性的介质功分器，其特征在于，包括：介质单元(5)、盖板(6)、金属腔体(7)和衬底(10)，介质单元(5)安装在衬底(10)上，并作为整体放置在金属腔体(7)内部的中心位置；介质单元(5)呈柱状，其横截面形状为：三个参数相同的半圆以直径互成60°的形式连接而成的形状；盖板(6)安装在金属腔体(7)顶部；
在介质单元(5)周围设置第一、二、三耦合探针(4，8，9)，第一、二、三SMA连接器(1，2，3)分别与第一、二、三耦合探针(4，8，9)相连，所述第一耦合探针(4)设置在介质单元(5)外围，与第一SMA连接器(1)相连作为输入端口，所述第二、三耦合探针(8，9)嵌入到介质单元(5)内，分别与第二、三SMA连接器(8，9)相连作为输出端口。
2.根据权利要求1所述的具有带通特性的介质功分器，其特征在于，所述衬底(10)为铁氟龙衬底。
3.根据权利要求1所述的具有带通特性的介质功分器，其特征在于，所述介质单元(5)由介质材料和金属填充物构成。
4.根据权利要求1或3所述的具有带通特性的介质功分器，其特征在于，所述介质单元(5)扣合安装在衬底(10)上。
5.根据权利要求1所述的具有带通特性的介质功分器，其特征在于，所述盖板(6)扣合安装在金属腔体(7)顶部。
6.根据权利要求1所述的具有带通特性的介质功分器，其特征在于，所述盖板(6)通过螺钉安装在金属腔体(7)顶部。
7.根据权利要求1所述的具有带通特性的介质功分器，其特征在于，所述金属腔体(7)和盖板(6)选用金属铝制备。
8.根据权利要求1所述的具有带通特性的介质功分器，其特征在于，所述介质单元(5)的金属填充物为金属铜；第一、二、三耦合探针(4，8，9)选用金属铜制备。
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