CN107394332B - 共用端口耦合装置及微波腔体器件 - Google Patents

共用端口耦合装置及微波腔体器件 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种共用端口耦合装置，包括腔体、盖板、设在腔体一端用于连接腔体内谐振通路的信号端口和在腔体另一端的公共端口；谐振通路包括高、低频通路，各谐振通路至少由一个谐振柱组成，靠近公共端口的高、低频谐振柱分别为第一高、低频谐振柱；第一低频谐振柱面向公共端口的一侧设有耦合孔，耦合孔内插有与第一低频谐振柱容性耦合连接的耦合棒；第一高频谐振柱与一耦合片连接，耦合片平行于耦合棒并与之耦合。该装置适用于合路器、双工器、滤波器、馈电器中任意之一的微波腔体器件应用，不仅可同时满足带宽宽的高、低频谐振通路的带宽需求；且结构简单，无需焊接，大幅降低了非线性因素对端口稳定性的影响，适于批量生产。

Description

共用端口耦合装置及微波腔体器件
技术领域
本发明涉及移动通信器件领域，具体而言，本发明涉及一种共用端口耦合装置及采用该装置结构的微波腔体器件。
背景技术
随着现代移动通信的发展，由微波滤波器构成的微波器件已经成为了移动通信技术必不可少的组成部分，且为满足应用需求，市场对微波器件的要求也越来越高，要求其在满足端口带宽足够宽的同时，也要满足严格的互调指标要求。其中，微波腔体合路器由多个滤波器通路构成，当腔体合路器包含高频段和低频段通路时，其公共端口的设计尤为复杂。
现有技术中已有端口带宽非常宽的端口耦合结构设计，如公开号为CN102306860A所公开的腔体器件及其谐振通道连接端口耦合结构，该设计为一种能够实现耦合带宽较宽的棒插入式耦合结构，但其局限性是，只可应用于均高频通路或低频通路的情况，无法满足同时包含高、低频通路的应用需求。
公开号为CN203326071U的实用新型专利则公开了一种超宽带双频合路器，该合路器通过以串联分支和并联分支的梯形网络形式构成的双频滤波器电路实现带宽较宽的设计，并能够同时包含高频通路和低频通路，但其滤波器电路采用的是焊接形式，不仅结构复杂，加工困难，且合路器端口受非线性因素影响大。
发明内容
本发明的首要目的旨在提供一种同时包含高频通路和低频通路，且高、低频段端口带宽都较宽的共用端口耦合装置，该装置结构简单、易于加工。
本发明的另一目的旨在提供一种采用上述共用端口耦合装置结构的微波腔体器件。
为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：
一种共用端口耦合装置，包括腔体、连接在腔体上部用于与腔体形成信号传输密闭空间的盖板、两个设置在腔体一端用于分别连接腔体内部两路谐振通路的信号端口、以及一个设置在腔体另一端的公共端口；
其特征在于，所述谐振通路包括低频通路和高频通路，所述低频通路、高频通路分别由至少一个低频谐振柱、高频谐振柱组成，靠近所述公共端口的低频谐振柱、高频谐振柱分别为第一低频谐振柱、第一高频谐振柱；
所述第一低频谐振柱面向所述公共端口的一侧设置有耦合孔，所述耦合孔内插置有用于连接第一低频谐振柱和公共端口的耦合棒，并且所述耦合棒与第一低频谐振柱容性耦合连接；
所述第一高频谐振柱与一耦合片连接，所述耦合片平行于所述耦合棒并与之耦合。
优选地，所述第一低频谐振柱与第一高频谐振柱之间连接有金属脊，其顶端开设螺钉孔；
所述耦合片为“L”型耦合片，其一端对应螺钉孔开设通孔，以借助螺钉将“L”型耦合片固定于金属脊上。
优选地，所述“L”型耦合片远离所述通孔的一端与公共端口一侧的腔体内壁平行设置，且与所述腔体内壁之间存在间隙。
优选地，所述“L”型耦合片的高度与厚度可关联于高频通路带宽设置。
优选地，所述耦合孔与所述耦合棒连接处设置起固定作用的支撑介质，所述耦合孔与所述耦合棒之间存在间隙。
优选地，所述高频或低频谐振柱为柱状结构，其上部为中空，底部与所述腔体底部固定连接。
优选地，所述高频或低频谐振柱正上方的盖板上的对应位置设置有调谐螺杆。
优选地，所述高频通路和所述低频通路之间除第一高频谐振柱与第一低频谐振柱连接处外设置有金属墙。
优选地，所述盖板与所述腔体螺锁固定连接。
此外，本发明还包括一种微波腔体器件，用作合路器、双工器、滤波器、馈电器中任意之一，其特征在于，包括上述共用端口耦合装置。
相比现有技术，本发明的方案具有以下优点：
一方面，本发明提供的共用端口耦合装置设计方案，通过引入一个“L”型耦合片，不仅可同时实现高频通路和低频通路的带宽需求，还能够满足通带带宽足够宽的需求；且该设计方案结构简单，通过采用螺锁连接方式，无需焊接，从而可大幅降低非线性因素对端口稳定性的影响并提高加工装配效率，适于批量生产。
另一方面，本发明提供的包括上述共用端口耦合装置的微波腔体器件，不仅可同时实现微波腔体器件端口高频通路和低频通路的带宽需求，还能够满足通带带宽足够宽的需求；且该设计方案结构简单，通过采用螺锁连接方式，无需焊接，从而可大幅降低非线性因素对腔体器件端口稳定性的影响并提高加工装配效率，适于批量生产；该微波腔体器件可广泛应用于现代移动通信技术中，可用作合路器、双工器、滤波器、馈电器中任意之一。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明实施例所提供的共用端口耦合装置的分解图。
图2为图1所示的共用端口耦合装置除去盖板部分的结构示意图。
图3为图2所示的共用端口耦合装置沿A-A向的剖面结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
参见图1至图3，本发明实施例提供了一种共用端口耦合装置。所述共用端口耦合装置包括：腔体10、连接在腔体10上部用于与腔体10形成信号传输密闭空间的盖板20、两个设置在腔体10一端用于分别连接腔体10内部两路谐振通路41、42的信号端口31、32、以及一个设置在腔体10另一端的公共端口33。其中，盖板20与腔体10螺锁固定连接；两路谐振通路41、42之间设置有金属墙11。
具体地，腔体10与盖板20为金属材质，且设置在两路谐振通路41、42之间的金属墙11与腔体10为一体结构，盖板20的四周边沿处设置有多个螺钉孔(未标号)，螺钉孔插有用于固定连接盖板20和腔体10的螺钉43，金属墙11正上方的盖板20上的对应位置也设置有多个螺钉孔(未标号)，每个螺钉孔对应插有螺钉43。盖板20以螺锁方式固定连接在腔体10上部，形成了信号传输密闭空间。腔体10相对的两端设置有一个公共端口33和两个信号端口31、32，其中，两个谐振通路41、42的合路一侧连接于公共端口33，两个谐振通路41、42各自的另一侧分别连接于两个信号端口31、32。
所述的谐振通路包括宽频带的低频通路41和宽频带的高频通路42，由多个谐振柱组成，其中，低频通路41由多个高频谐振柱组成，高频通路42则由多个低频谐振柱组成。为便于描述，定义距离公共端口最近的低频谐振柱、高频谐振柱分别为第一低频谐振柱411、第一高频谐振柱421。
所述高频谐振柱、低频谐振柱为任意柱形结构，其上部为中空，底部与腔体底部电性固定连接。各所述的谐振柱在其所在的谐振通路中等距分布，相邻两个谐振柱间还设置有与谐振柱为一体结构的脊柱40，脊柱40用于加强谐振柱所形成的谐振腔之间的耦合效果。
需要指出的是，在共用端口耦合装置中，所述的低频谐振柱、高频谐振柱的个数并不受本实施例的限制，其一般包括多个以便形成用于进行射频信号传输的所述谐振通路，本领域技术人员应可知晓此一公知结构。
各谐振柱正上方的盖板20上的对应位置设置有螺钉孔(未标号)，所述螺钉孔插有调谐螺杆43，调谐螺杆43可用于调节两路谐振通路41、42的谐振频率，使其谐振在通带频段内。
所述第一低频谐振柱411面向公共端口33的一侧设置有耦合孔50，所述耦合孔50内插置有用于连接第一低频谐振柱411和公共端口33的耦合棒51，并且所述耦合棒51与第一低频谐振柱411容性耦合连接。耦合孔50与耦合棒51之间存在间隙，并且耦合孔50与耦合棒51连接处设置有起固定作用的支撑介质52。。
具体地，所述耦合孔50为通孔，耦合棒51的一端与公共端口33连接，另一端利用支撑介质52固定并伸入耦合孔50内，耦合孔50与耦合棒51之间存在间隙。其中，耦合棒51与耦合孔50的组合方式并不受本实施例的限制，所述的耦合棒51可以是粗细均匀或不均匀的直棒，所述耦合孔50的大小可以增大或减小，耦合孔50与耦合棒51之间存在的间隙可增大或减小，耦合棒51插入耦合孔50的深度也可增大或减小，以实现公共端口信号在两个频带的分配。
所述的第一高频谐振柱421与一耦合片70连接，耦合片70平行于耦合棒51并与耦合棒51耦合。
具体地，所述的第一低频谐振柱411和第一高频谐振柱421之间设置有用于连接两者的金属脊60，金属脊60的顶端开设有螺钉孔61。所述耦合片70为“L”型耦合片70，“L”型耦合片70对应螺钉孔61的一端亦开设有通孔71，“L”型耦合片70通过在通孔71插入螺钉62以固定于金属脊60上。
所述的“L”型耦合片70远离通孔71的一端与公共端口33一侧的腔体内壁平行设置，与所述腔体内壁之间存在间隙。其中，“L”型耦合片70的位置并不受本实施例的限制，所述“L”型耦合片70与耦合棒51以及与腔体内壁之间存在的间隙均可增大或减小，所述金属脊60的高度可增大或减小，而“L”型耦合片70的高度也随着金属脊60高度的改变而增大或减小；另外，“L”型耦合片70的尺寸参数也不受本实施例的限制，其厚度和高度可增大或减小，例如当所述“L”型耦合片70的厚度和高度一致时，其外在结构可为“I”字型结构。“L”型耦合片70的高度与厚度关联于高频通路带宽设置，。
在本发明实施例的共用端口耦合装置中，通过引入一个“L”型耦合片70及插入耦合孔50的耦合棒51，可同时实现高频段1710-2170MHz和低频段800-960MHz的端口带宽需求。通过调节耦合孔50和耦合棒51的组合方式，可以调节两路谐振通路41、42的总带宽范围。
例如，通过调节耦合棒51插入耦合孔50的深度可以调节两路谐振通路41、42的总带宽范围。当耦合棒51插入耦合孔50的深度增大，耦合棒51与耦合孔50的耦合面积也增大，即耦合棒51与耦合孔50之间的耦合电容增加，从而使得耦合棒51与耦合孔50之间的电磁场能量增大，最终使两路谐振通路41、42的总带宽的调节范围更广。同理，还可以通过调节耦合孔50与耦合棒51之间间隙的大小，以及耦合棒51的粗细，来实现对两路谐振通路41、42的总带宽范围的调节。
在本发明的共用端口耦合装置中，还可以通过调节公共端口33位置的耦合棒51与耦合孔50的高度来实现两路谐振通路41、42的总带宽范围的调节。
以上通过改变耦合孔50与耦合棒51的组合关系可实现两路谐振通路41、42的总带宽范围的调节，其中，随着两路谐振通路41、42的总带宽增加或减少，耦合棒51所在的低频谐振通路41的带宽增加或减少会更为明显。
进一步地，通过调整“L”型耦合片70的尺寸参数及位置可以实现高频谐振通路42的带宽调节，从而调节两路谐振通路41、42的带宽分配。
例如，通过调节“L”型耦合片70的厚度和高度可实现高频谐振通路42的带宽调节，从而调节两路谐振通路41、42的带宽分配。高频谐振通路42通过“L”型耦合片70切割端口环绕耦合棒51的磁感线，并通过“L”型耦合片70不含螺钉孔71的立着的一面与公共端口33一侧的腔体10内壁之间形成电耦合，将信号能量引入高频谐振通路42，从而实现对高频谐振通路42的带宽调节。当“L”型耦合片70的厚度和高度增加时，“L”型耦合片70立着的一面与腔体10内壁的正对面积增大，即耦合面积增大，从而使两者间的电磁场能量增大，使高频谐振通路42的带宽分配增大，同时低频谐振通路41的带宽分配减小，最终实现两路谐振通路41、42的带宽分配。
此外，在本发明实施例的共用端口耦合装置中，还可以通过调节“L”型耦合片70与耦合棒51之间间隙的大小，“L”型耦合片70与腔体10内壁之间间隙的大小、金属脊60与“L”型耦合片70的高度来实现高频谐振通路42的带宽调节，从而实现两路谐振通路41、42的带宽分配。
本发明实施例提供的共用端口耦合装置，通过引入一个“L”型耦合片70及插入耦合孔50的耦合棒51，可同时实现高频段1710-2170MHz和低频段800-960MHz的端口带宽需求，可知能够满足通带带宽足够宽的应用需求；且该设计方案结构简单，通过采用螺锁连接方式，无需焊接，从而可大幅降低非线性因素对端口稳定性的影响并提高加工装配效率，适于批量生产。
本发明提供的共用端口耦合装置，可适用于合路器、双工器、滤波器、馈电器中任意之一的微波腔体器件产品应用。该微波腔体器件不仅可同时实现腔体器件端口高频谐振通路和低频谐振通路的带宽需求，还能够满足通带带宽足够宽的需求；且该设计方案结构简单，通过采用螺锁连接方式，无需焊接，从而可大幅降低非线性因素对腔体器件端口稳定性的影响并提高加工装配效率，适于批量生产。
以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种共用端口耦合装置，其包括腔体、连接在腔体上部用于与腔体形成信号传输密闭空间的盖板、两个设置在腔体一端用于分别连接腔体内部两路谐振通路的信号端口、以及一个设置在腔体另一端的公共端口；其特征在于，所述谐振通路包括低频通路和高频通路，所述低频通路、高频通路分别由至少一个低频谐振柱、高频谐振柱组成，靠近所述公共端口的低频谐振柱、高频谐振柱分别为第一低频谐振柱、第一高频谐振柱；所述第一低频谐振柱面向所述公共端口的一侧设置有耦合孔，所述耦合孔内插置有用于连接第一低频谐振柱和公共端口的耦合棒，并且所述耦合棒与第一低频谐振柱容性耦合连接；所述第一高频谐振柱与一耦合片连接，所述耦合片平行于所述耦合棒并与之耦合。
2.根据权利要求1所述的共用端口耦合装置，其特征在于，所述第一低频谐振柱与第一高频谐振柱之间连接有金属脊，其顶端开设螺钉孔；所述耦合片为“L”型耦合片，其一端对应螺钉孔开设通孔，以借助螺钉穿过通孔与螺钉孔连接将“L”型耦合片固定于金属脊上。
3.根据权利要求2所述的共用端口耦合装置，其特征在于，所述金属脊和所述“L”型耦合片的高度位置关联于高频通路带宽设置。
4.根据权利要求2所述的共用端口耦合装置，其特征在于，所述“L”型耦合片的高度与厚度关联于高频通路带宽设置。
5.根据权利要求2所述的共用端口耦合装置，其特征在于，所述“L”型耦合片远离所述通孔的一端与公共端口一侧的腔体内壁平行设置，且与所述腔体内壁之间存在间隙。
6.根据权利要求5所述的共用端口耦合装置，其特征在于，所述“L”型耦合片与所述耦合棒之间间隙的大小以及与所述腔体内壁之间间隙的大小关联于高频通路带宽设置。
7.根据权利要求1所述的共用端口耦合装置，其特征在于，所述耦合片为“I”型耦合片。
8.根据权利要求1所述的共用端口耦合装置，其特征在于，所述耦合孔与所述耦合棒连接处设置起固定作用的支撑介质，所述耦合孔与所述耦合棒之间存在间隙。
9.根据权利要求1所述的共用端口耦合装置，其特征在于，所述耦合孔与所述耦合棒的组合关系关联于高、低频通路带宽设置；所述组合关系包括：耦合棒插入耦合孔的深度，耦合孔与耦合棒之间间隙的大小，耦合棒的粗细以及耦合孔与耦合棒的高度位置。
10.根据权利要求1所述的共用端口耦合装置，其特征在于，所述高频通路和所述低频通路之间除第一高频谐振柱与第一低频谐振柱连接处外设置有金属墙。
11.一种微波腔体器件，用作合路器、双工器、滤波器、馈电器中任意之一，其特征在于，包括权利要求1至10任意一项所述的共用端口耦合装置。
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