CN107834137B - 一种双工器及收发共用毫米波阵列天线 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双工器及收发共用毫米波阵列天线，其中双工器包括：上行通道滤波器、下行通道滤波器及1分2基片集成波导结构；上行通道滤波器包括由金属孔围成的第一组谐振腔；下行通道滤波器包括由金属孔围成的第二组谐振腔，通过控制第一组谐振腔和第二组谐振腔的尺寸不同以使上行通道滤波器和下行通道滤波器的通频带不重叠；1分2基片集成波导结构用于分别与上行通道滤波器和下行通道滤波器耦合连接，用于接收来自天线的信号，并将从天线接收的信号沿着下行通道滤波器传入基带，以及将沿着上行通道滤波器传输的基带信号发送给天线。本发明通过调节尺寸参数使得双工器的上行通道滤波器和下行通道滤波器的频带不重叠，实现收发共用。

Description

一种双工器及收发共用毫米波阵列天线

技术领域

本发明属于毫米波通信技术领域，具体涉及一种双工器及收发共用毫米波阵列天线。

背景技术

随着通信技术的不断发展，传统微波频段的频谱资源日益紧张。为了缓解这一问题，人们逐渐把目光移向了频段更高的毫米波频段。毫米波由于其具有的波长短、频带宽、传输速率快等特点而受到广泛的关注。在无线通信系统中，发射与接收都要依靠天线，选频降噪都要靠滤波器。因此，毫米波天线和滤波器作为毫米波通信系统中的关键部件，其性能对系统的最终性能有着至关重要的影响。

低温共烧陶瓷(LTCC，Low Temperature Co-fired Ceramic)技术由于其特有的叠层工艺，使得天线结构设计更加的多样化，可使得天线的布局从二维平面空间向三维立体空间扩展，从而使得天线结构更加紧凑，为小型化毫米波天线的设计提供了必要的条件；LTCC技术可实现天线与馈电网络的一体化立体集成，为高增益毫米波阵列天线的实现提供了便利的条件；另外，LTCC技术是平行加工技术，基板的各层可以并行加工，加工效率高，并且LTCC工艺便于自动化大规模批量生产，降低天线产品成本。

基片集成波导(SIW，Substrate integrated waveguide)是一种新的微波传输线形式，其利用金属通孔在介质基片上实现波导的场传播模式。不同于传统的波导体积大不宜集成的特点，SIW兼顾传统波导和微带传输线的优点，可实现高性能微波毫米波平面电路。为此，有人通过扩大腔体辐射面积引入高次模，通过寄生单元改变高次模的辐射特性，该种结构使得基片集成腔体的毫米波天线的增益得到提高。

对于微波通信系统，通常收发共用一副天线来节约成本，进而需要天线后端接入双工器进行信道划分及杂波过滤。而传统的收发共用天线是通过天线与双工器级联方式制作的，因此在连接端口处容易出现接口对不准、耦合失配和电磁泄露。特别是对于毫米波波段，器件尺寸都是毫米级别的，其器件连接失配问题更加严重。

发明内容

针对上述缺陷，本发明的目的在于提供一种双工器及收发共用毫米波阵列天线，旨在解决通过天线与双工器级联方式制作时，在连接端口处容易出现接口对不准、耦合失配和电磁泄露。特别是对于毫米波波段，器件尺寸都是毫米级别的，其器件连接失配问题更加严重。

为了实现上述目的，第一方面，本发明提供一种双工器，其通过LTCC流延片层压制成，包括：上行通道滤波器、下行通道滤波器及1分2基片集成波导结构；

上行通道滤波器包括由金属孔围成的第一组谐振腔；下行通道滤波器包括由金属孔围成的第二组谐振腔，通过控制所述第一组谐振腔和第二组谐振腔的尺寸不同以使所述上行通道滤波器和下行通道滤波器的通频带不重叠；1分2基片集成波导结构用于分别与所述上行通道滤波器和下行通道滤波器耦合连接，用于接收来自天线的信号，并将从天线接收的信号沿着所述下行通道滤波器传入基带，以及将沿着所述上行通道滤波器传输的基带信号发送给天线。

其中，从天线接收的信号为下行信号，基带信号为上行信号，即下行信号为天线接收电磁波并将其传入基带，上行信号为基带信号并经由天线发射出去。

可选地，第一组谐振腔和所述第二组谐振腔均包括由金属孔围成的至少两个谐振腔，所述第一组谐振腔或所述第二组谐振腔所包括的谐振腔之间耦合连接。

可选地，第一组谐振腔包括四个谐振腔，该第一组谐振腔在其耦合通道上对称分布的两小组谐振腔的尺寸分别为：1.075mm×0.65mm和1.074mm×0.745mm。

可选地，第二组谐振腔包括四个谐振腔，该第二组谐振腔在其耦合通道上对称分布的两小组谐振腔的尺寸分别为：1.075mm×0.73mm和1.074mm×0.84mm。

可选地，所述1分2基片集成波导结构由两个矩形腔拼接而成，所述两个矩形腔分别与所述第一组谐振腔和所述第二组谐振腔耦合连接，所述两个矩形腔的截面积分别与所述第一组谐振腔和所述第二组谐振腔的截面积相同，以保证最大程度阻抗匹配，从而减少损耗。

可选地，上行通道滤波器还包括第一耦合谐振腔，所述第一耦合谐振腔与第一组谐振腔耦合连接，用于接收基带发送的信号，并将基带发送的信号沿着所述第一组谐振腔传播；下行通道滤波器还包括第二耦合谐振腔，所述第二耦合谐振腔与第二组谐振腔耦合连接，用于将沿着所述第二组谐振腔传播的天线信号传入基带。

第二方面，本发明提供一种包括上述第一方面给出的双工器的收发共用毫米波阵列天线，还包括：天线阵列、功分模块以及外部转接模块；

天线阵列，包括多个呈阵列排列的天线单元，每个天线单元用于发射一路上行信号或接收一路下行信号；其中，天线接收的待传入基带的信号为下行信号，天线待发射的来自基带的信号为上行信号；

功分模块，其一侧与所述天线阵列相连接，另一侧与双工器的一侧相连接，用于将从所述天线阵列传输来的多路下行信号合并成一路下行信号，并发送给所述双工器，以及将来自所述双工器的一路上行信号分成多路上行信号并发送给所述天线阵列；

外部转接模块，其一侧与所述双工器的另一侧相连接，另一侧与基带相连接，用于将沿着所述双工器的下行通道滤波器传输的下行信号传入基带，以及将基带信号发送给所述双工器，以使所述基带信号沿着所述双工器的上行通道滤波器传输到所述功分模块，所述基带信号即为上行信号。

需要说明的是，可通过控制各个模块的具体尺寸，以及选用材料的相对介电常数，使得得到的收发共用毫米波阵列天线工作在毫米波波段。

可选地，功分模块包括上层功分结构和下层功分结构；上层功分结构的一侧与天线阵列相连接，另一侧与下层功分结构的一侧相连接，用于将从天线阵列传输来的十六路下行信号合并成八路下行信号并发送给下层功分结构，以及将来自下层功分结构的八路上行信号分成十六路上行信号并发送给所述天线阵列；所述下层功分结构的另一侧与所述双工器相连接，用于将来自所述上层功分结构的八路下行信号合并成一路下行信号并发送给所述双工器，以及将来自所述双工器的一路上行信号分成八路上行信号并发送给所述上层功分结构。

可选地，外部转接模块包括第三耦合谐振腔和第四耦合谐振腔；所述第三耦合谐振腔和第四耦合谐振腔的位置分别与所述第一耦合谐振腔和第二耦合谐振腔的位置相对应，第三耦合谐振腔的上表面与第一耦合谐振腔的下表面之间、所述第四耦合谐振腔的上表面与所述第二耦合谐振腔的下表面之间均通过电磁窗口相连接，以使得所述外部转接模块与所述双工器相连接；所述第三耦合谐振腔的下表面设有电磁窗口，以用于与所述基带相连接，以接收基带信号，并将所述基带信号通过其上表面的电磁窗口发送到双工器的上行通道滤波器；所述第四耦合谐振腔的下表面设有电磁窗口，以用于与所述基带相连接，以将通过其上表面的电磁窗口接收的下行信号传入基带。

可选地，双工器的1分2基片集成波导结构上表面与功分模块下表面之间通过电磁窗口相连接。

可选地，收发共用毫米波阵列天线的上行频带为83GHz-86GHz，下行频带为92GHz-95GHz。

通过本发明所构思的以上技术方案，与现有技术相比，能够取得以下

有益效果：

本发明中，双工器的接入位置为天线阵列与外部转接模块之间，由于减少了天线阵列与双工器的滤波器之间的多次转接，从而降低了射频前端连接处出现接口对不准、耦合失配以及电磁泄露的技术问题。

本发明中，将双工器和天线阵列两个单独的射频器件进行集成，从而减少了制备中的工艺步骤以及成本，最终实现了射频器件的小型化、低成本。

本发明中，将双工器和天线阵列两个单独的射频器件进行集成，可以对信道进行划分，通过控制工艺使得双工器的上行通道滤波器和下行通道滤波器的频带不重叠，实现收发共用。

附图说明

图1是本发明提供的实现收发共用功能的阵列天线系统框图；

图2是本发明提供的收发共用毫米波阵列天线的具体结构示意图；

图3是本发明提供的收发共用毫米波阵列天线中双工器结构示意图，其中，图3a-图3c分别为双工器的三种不同结构示意；

图4是本发明提供的收发共用毫米波阵列天线的回波损耗曲线图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明的目的在于提供一种双工器及收发共用毫米波阵列天线，旨在解决现有的毫米波阵列射频前端连接处出现接口对不准、耦合失配和电磁泄露的技术问题。本发明通过在毫米波阵列天线末端接口前集成双工器，不仅实现了收发信道的划分，并通过一体化设计与制备减少毫米波系统中外部接口的使用数量，从而减少接口对不准、耦合失配和电磁泄露导致的增益衰减。

如图1所示，本发明提供的实现收发共用功能的阵列天线包括：天线阵列、功分模块、双工器及外部转接模块。

天线阵列，包括多个呈阵列排列的天线单元，每个天线单元用于发射一路上行信号或接收一路下行信号；其中，天线接收的待传入基带的信号为下行信号，天线待发射的来自基带的信号为上行信号。

功分模块，其一侧与天线阵列相连接，另一侧与双工器的一侧相连接，用于将从天线阵列传播来的多路下行信号合并成一路下行信号，并发送给双工器，以及将来自双工器的一路上行信号分成多路上行信号并发送给天线阵列。

双工器，其通过LTCC流延片层压制成，包括：上行通道滤波器、下行通道滤波器及1分2基片集成波导结构；上行通道滤波器包括由金属孔围成的第一组谐振腔；下行通道滤波器包括由金属孔围成的第二组谐振腔，通过控制所述第一组谐振腔和第二组谐振腔的尺寸不同以使所述上行通道滤波器和下行通道滤波器的通频带不重叠；1分2基片集成波导结构用于分别与上行通道滤波器和下行通道滤波器耦合连接，用于接收来自天线的信号，并将从天线接收的信号沿着所述下行通道滤波器传入基带，以及将沿着上行通道滤波器传播的基带信号发送给天线。

其中，从天线接收的信号为下行信号，基带信号为上行信号，即下行信号为天线接收电磁波并将其传入基带，上行信号为基带信号并经由天线发射出去。本领域技术人员可以理解的是，上行信号和下行信号均为电磁波信号。

外部转接模块，其一侧与双工器的另一侧相连接，另一侧与基带相连接，用于将沿着双工器的下行通道滤波器传播的下行信号传入基带，以及将基带信号发送给双工器，以使基带信号沿着双工器的上行通道滤波器传播到功分模块，基带信号即为上行信号。

可选地，第一组谐振腔和所述第二组谐振腔均包括由金属孔围成的至少两个谐振腔，所述第一组谐振腔或所述第二组谐振腔所包括的谐振腔之间耦合连接。

可选地，第一组谐振腔包括四个谐振腔，该第一组谐振腔在其耦合通道上对称分布的两小组谐振腔的尺寸分别为：1.075mm×0.65mm和1.074mm×0.745mm。

可选地，第二组谐振腔包括四个谐振腔，该第二组谐振腔在其耦合通道上对称分布的两小组谐振腔的尺寸分别为：1.075mm×0.73mm和1.074mm×0.84mm。

可选地，1分2基片集成波导结构由两个矩形腔拼接而成，所述两个矩形腔分别与所述第一组谐振腔和所述第二组谐振腔耦合连接，所述两个矩形腔的截面积分别与所述第一组谐振腔和所述第二组谐振腔的截面积相同，以保证最大程度阻抗匹配，从而减少损耗。

可选地，上行通道滤波器还包括第一耦合谐振腔，所述第一耦合谐振腔与第一组谐振腔耦合连接，用于接收基带发送的信号，并将基带发送的信号沿着所述第一组谐振腔传播；下行通道滤波器还包括第二耦合谐振腔，所述第二耦合谐振腔与第二组谐振腔耦合连接，用于将沿着所述第二组谐振腔传播的天线信号传入基带。

可选地，功分模块包括上层功分结构和下层功分结构；上层功分结构的一侧与天线阵列相连接，另一侧与所述下层功分结构的一侧相连接，用于将从所述天线阵列传播来的十六路下行信号合并成八路下行信号并发送给所述下层功分结构，以及将来自所述下层功分结构的八路上行信号分成十六路上行信号并发送给所述天线阵列；所述下层功分结构的另一侧与所述双工器相连接，用于将来自所述上层功分结构的八路下行信号合并成一路下行信号并发送给所述双工器，以及将来自所述双工器的一路上行信号分成八路上行信号并发送给所述上层功分结构。

可选地，外部转接模块包括第三耦合谐振腔和第四耦合谐振腔；第三耦合谐振腔和第四耦合谐振腔的位置分别与所述第一耦合谐振腔和第二耦合谐振腔的位置相对应，第三耦合谐振腔的上表面与第一耦合谐振腔的下表面之间、第四耦合谐振腔的上表面与所述第二耦合谐振腔的下表面之间均通过电磁窗口相连接，以使得外部转接模块与双工器相连接；第三耦合谐振腔的下表面设有电磁窗口，以用于与基带相连接，以接收基带信号，并将基带信号通过其上表面的电磁窗口发送到双工器的上行通道滤波器；第四耦合谐振腔的下表面设有电磁窗口，以用于与基带相连接，以将通过其上表面的电磁窗口接收的下行信号传入基带。

可选地，双工器的1分2基片集成波导结构上表面与功分模块下表面之间通过电磁窗口相连接。

其中，天线阵列和功分模块由多层低温共烧陶瓷流延片层压制成或由多层印刷电路版制成。

进一步地，上述每个模块上、下表面设置有用于传输电磁波的电磁窗口。

进一步地，天线阵列模块基片集成腔体的腔体截面尺寸从上到下依次减小，使得基片集成腔体呈现出类喇叭式的结构，采用该种结构可以提高天线的增益和改善阻抗匹配。

进一步地，双工器模块中的滤波器的谐振腔折叠排布，采用此种结构一是可以减少体积，二是谐振腔间开窗可以产生交叉耦合提高带外抑制。

进一步地，双工器模块具有的上行通道滤波器和下行通道滤波器将天线的宽频率划分成了两个通道从而实现收发共用。

具体地，外部转接模块，其输入端用于与金属波导连接，用于将电磁波从金属波导中引入或导出；其中，金属波导与基带连接，即外部转接模块通过金属波导与基带通信。功分模块，其下层电磁窗口与双工器模块连接，用于将电磁波分为多路电磁波或将多路电磁波合并为一路；天线阵列，包括由多个呈阵列排列的天线单元，每个天线单元接收由功分模块输出的一路电磁波(上行信号)和将空间中的电磁波接收(下行信号)并导入功分模块。

图2是本发明提供的收发共用毫米波阵列天线的具体结构示意图；如图2所示，其中1为天线阵列，2为上层功分结构，3为下层功分结构，4为双工器，5为外部转接模块。上层功分结构2和下层功分结构3构成功分模块。

图2中的4对应于图1中的双工器，由四层LTCC流延片层压制成，并通过金属孔在四层LTCC流延片上围成基片集成波导形成上下行通道。具体的，如图3a-图3c给出的三种不同结构双工器，双工器模块均由上行通道滤波器401、下行通道滤波器402组成与1分2基片集成波导结构403构成。

需要说明的是，图3仅给出上行通道滤波器和下行通道滤波器包括四个谐振腔的情况，凡是利用本发明的思想，通过利用LTCC工艺将毫米波天线和毫米波双工器集成一体制备，并通过上、下行通道滤波器包括的谐振腔个数和尺寸的形式使得上、下行频带不重合的方案，均应属于本发明的保护范围。

另外，图3a-图3c中仅给出了1分2基片集成波导结构403、四个谐振腔4011、4012、4013、4014以及四个谐振腔4021、4022、4023、4024的三种排布方式，还可以有其他排布方式，本领域技术人员可根据实际需要选择排布，因此，图3a-图3c仅用于解释本发明，并不做对本发明的任何限定。

以图3a为例进行说明，其中上行通道滤波器401包括由金属孔围成的四个谐振腔4011、4012、4013、4014，4011和4014尺寸为1.075mm×0.65mm，而4012和4013的尺寸为1.074mm×0.745mm。谐振腔及谐振腔与外部谐振腔间通过耦合窗口相连，五个窗口大小分别为0.46mm、0.37mm、0.26mm、0.37mm、0.46mm，从大到小依次变化。上行通道滤波器401还包含一个耦合谐振腔4015用于与外部转接模块相接，其尺寸为1.1mm×1.125mm。耦合谐振腔4015下表面上还包含了与外部转接模块相同的电磁窗口，尺寸为0.62mm×0.45mm，用于保证电磁波的顺利传输。

其中下行通道滤波器402包括由金属孔围成的四个谐振腔4021、4022、4023、4024，4021和4024尺寸为1.075mm×0.73mm，而4022和4023的尺寸为1.074mm×0.84mm。谐振腔及谐振腔与外部谐振腔间通过耦合窗口相连，五个窗口大小分别为0.53mm、0.45mm、0.338mm、0.45mm、0.53mm，从大到小依次变化。下行通道滤波器402还包含一个耦合谐振腔4025用于与外部转接模块相接，其尺寸为1.1mm×0.94mm。耦合谐振腔4025下表面上包含了与外部转接模块相同的电磁窗口，尺寸为0.5mm×0.3mm，用于保证电磁波的顺利传输。

上行通道滤波器401与下行通道滤波器402通过1分2基片集成波导结构403将两路信道并联。实施例中403是由1.1mm×2.25mm和1.1mm×1.35mm两个矩形腔拼接而成，此矩形腔具有与各个谐振器相同的两个截面积以保证阻抗相同，最大程度保证匹配，从而减少损耗。此外，403其上表面还具有一个尺寸为0.95mm×0.45mm的馈电口(电磁窗口)，用于连接双工器模块与功分模块，一方面实现接受天线信号与发射基带信号，另一方面实现两个模块间的阻抗匹配。

需要说明的是，LTCC技术是将低温烧结陶瓷粉制成厚度精确而且致密的生瓷带(实施例中使用了0.1mm厚度的生瓷带)，在生瓷带上利用激光打孔、微孔注浆、精密导体浆料印刷等工艺制出所需要的电路图形，并将多个组件埋入多层陶瓷基板中，最后将多层镀银陶瓷生磁带叠压在一起。内外电极可分别使用银、铜、金等导电金属，在900℃下烧结制成三维空间互不干扰的高密度器件。因此，可通过LTCC技术制备出谐振腔、电磁窗口等。

具体的，图1中的双工器与外部射频线路的接口为外部转接模块，其对应图2中的501，502两个耦合谐振腔，图2中501，502两个耦合谐振腔上、下表面均有微波窗口(电磁窗口)，该窗口用于实现外部波导和双工器的相连，进行信号传输。耦合谐振腔501的位置与上行通道滤波器401包含的耦合谐振腔4015的位置相对应，耦合谐振腔502的位置与下行通道滤波器402包含的耦合谐振腔4025的位置相对应。其中501用于传输上行发射信号(基带信号)，502用于传输下行接收信号(天线接收的信号)。

外部转接模块由三层介电常数为6的LTCC流延片层压制成，通过金属通孔柱围成三层的SIC。腔体501尺寸为2.4mm×1.2mm。腔体501下表面开有一大小为2.1mm×0.9mm的下层窗口，该下层窗口用于与外部波导相连，其中，外部波导与基带连接。腔体501上表面开有一大小为0.62mm×0.45mm的上层窗口(电磁窗口)，该电磁窗口与耦合谐振腔4015下表面电磁窗口的尺寸相同，用于双工器模块的上行线路相连。腔体502尺寸为2.0mm×0.8mm。腔体502下表面开有一大小为1.9mm×0.6mm的下层窗口，该下层窗口用于与外部波导相连，腔体502上表面开有一大小为0.5mm×0.3mm的上层窗口(电磁窗口)，该电磁窗口与耦合谐振腔4025下表面电磁窗口的尺寸相同，用于双工器模块的下行线路相连。对腔体501和502尺寸进行优化不仅保证了上下行信号的正常传输，同时在毫米波波段实现了外部波导与双工器模块间的较好匹配，减少了能量的反射损耗。

401、402及403三个模块的连接保证了天线信号的收发共用，从外部转接模块的501进来的信号将沿着401滤波器通道及1分2基片集成波导结构403进入功分模块从而由天线发射出去，同时从天线接受的信号将由功分模块传入1分2基片集成波导结构403并沿着402滤波器通道从外部转接模块的502再传入基带。由于收发频率在毫米波相距较远，因此可以认为在各自频段滤波器401与滤波器402相互独立互不干扰，从而保证了天线的收发共用性能。

本实施列中设计的尺寸均由工作频带限定，因此随着频带范围的变化，谐振腔尺寸将随之变化。谐振腔的调节范围长为0.5-10mm，宽为0.4-12mm，叠层厚度为2-60层。上述范围可以保证滤波器的工作频率在天线的工作频率范围内，覆盖了全部的毫米波频段。随着谐振腔尺寸的变化，耦合窗口及耦合腔的尺寸将随之而变，以保证最佳匹配，最大程度减少能量损失。

如图1、2所示，本发明通过在外部转接模块5前设置双工器4实现了功能一体化，收发共用及减少器件连接导致的电磁泄露。具体地，双工器模块，其三个端口401、402及403分别与外部转接模块的501、502以及功分模块连接，双工器包含一个上行通道滤波器和401一个下行通道滤波器402，用于实现上下行信号的同时传播及信道划分。

具体的，图2中的层2层3对应于图1中的功分模块。功分模块包括上层功分结构2和下层功分结构3。下层功分结构3将电磁波分为八路电磁波输出，上层功分结构2将八路电磁波分为十六路电磁波输出。每个矩形基片集成波导通过一个转接结构与一分八基片集成波导进行电磁波传输。转接结构位于每个矩形基片集成波导的中心，转接结构由通孔柱、矩形贴片和圆形通孔组成。

具体的，图1中的单元天线对应于图2的层1包含的十六个谐振腔体，这16个单元天线按照4×4的阵列排列，且每一个天线单元都位于一个馈电缝的上方，电磁波既可以从外部环境通过单元天线进入上层功分结构，也可以由上层功分结构中矩形基片集成波导输入的电磁波通过馈电缝进入每个基片集成腔体中，进而辐射出天线。

具体的，电磁波信号进入天线单元的基片集成腔体中，通过扩大基片集成腔体辐射口径在基片集成腔体中产生高次模谐振，提高毫米波阵列天线的增益，并由寄生结构调整基片集成腔体内的电磁波中高次模场分布，使得基片集成腔体内的电磁波中高次模的辐射方向变为向着基片集成腔体法线方向，实现天线阵列正常工作。另外，寄生结构采用呈类工字型金属片，能够提高金属片上电流长度，增大天线阵列的带宽。

本发明提供收发共用毫米波阵列天线，此收发共用毫米波阵列天线可以上下同时工作。其上行电磁波路径为由外部转接模块接收基带信号，并由双工器模块传入功分模块，最后利用天线阵列将电磁波辐射到空间中；其下行电磁波路径为由天线阵列将空间中的电磁波接收，并通过功分模块将信号传入双工器模块，利用双工器模块的选择性将信号经由外部转接模块送入基带。

本发明提供的收发共用毫米波阵列天线的性能曲线如图4所示，可以发现，原本的基片集成波导天线的频段被双工器划分成了两个新的独立频段，具体地，天线频带为80GHz-100GHz，上行频带为83GHz-86GHz，下行频带为92GHz-95GHz，本发明提供的收发共用毫米波阵列天线的频段可在80GHz-100GHz范围变化，可以实现收发共用一体化。

本发明提供的收发共用毫米波天线不仅限于用LTCC流延片层压制成，也可通过多层印刷电路版制成。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种双工器，其通过LTCC流延片层压制成，其特征在于，包括：上行通道滤波器、下行通道滤波器及1分2基片集成波导结构；

所述上行通道滤波器包括由金属孔围成的第一组谐振腔；

所述下行通道滤波器包括由金属孔围成的第二组谐振腔，通过控制所述第一组谐振腔和第二组谐振腔的尺寸不同以使所述上行通道滤波器和下行通道滤波器的通频带不重叠；

所述1分2基片集成波导结构用于分别与所述上行通道滤波器和下行通道滤波器耦合连接，用于接收来自天线的信号，并将从天线接收的信号沿着所述下行通道滤波器传入基带，以及将沿着所述上行通道滤波器传输的基带信号发送给天线；

所述1分2基片集成波导结构由两个矩形腔拼接而成，所述两个矩形腔分别与所述第一组谐振腔和所述第二组谐振腔耦合连接，所述两个矩形腔的截面积分别与所述第一组谐振腔和所述第二组谐振腔的截面积相同，以保证最大程度阻抗匹配，从而减少损耗；

所述1分2基片集成波导结构上表面还具有一个馈电口，用于连接双工器模块与功分模块；

所述上行通道滤波器还包括第一耦合谐振腔，所述第一耦合谐振腔与第一组谐振腔耦合连接，用于接收基带发送的信号，并将基带发送的信号沿着所述第一组谐振腔传输；

所述下行通道滤波器还包括第二耦合谐振腔，所述第二耦合谐振腔与第二组谐振腔耦合连接，用于将沿着所述第二组谐振腔传输的信号传入基带。

2.根据权利要求1所述的双工器，其特征在于，所述第一组谐振腔和所述第二组谐振腔均包括由金属孔围成的至少两个谐振腔，所述第一组谐振腔或所述第二组谐振腔所包括的谐振腔之间耦合连接。

3.根据权利要求2所述的双工器，其特征在于，所述第一组谐振腔包括四个谐振腔，该第一组谐振腔在其耦合通道上对称分布的两小组谐振腔的尺寸分别为：1.075mm×0.65mm和1.074mm×0.745mm。

4.根据权利要求2所述的双工器，其特征在于，所述第二组谐振腔包括四个谐振腔，该第二组谐振腔在其耦合通道上对称分布的两小组谐振腔的尺寸分别为：1.075mm×0.73mm和1.074mm×0.84mm。

5.一种包括权利要求1至4任一项所述的双工器的收发共用毫米波阵列天线，其特征在于，还包括：天线阵列、功分模块以及外部转接模块；

所述天线阵列，包括多个呈阵列排列的天线单元，每个天线单元用于发射一路上行信号或接收一路下行信号；

所述功分模块，其一侧与所述天线阵列相连接，另一侧与双工器的一侧相连接，用于将从所述天线阵列传输来的多路下行信号合并成一路下行信号，并发送给所述双工器，以及将来自所述双工器的一路上行信号分成多路上行信号并发送给所述天线阵列；

所述外部转接模块，其一侧与所述双工器的另一侧相连接，另一侧与基带相连接，用于将沿着所述双工器的下行通道滤波器传播的下行信号传入基带，以及将基带信号发送给所述双工器，以使所述基带信号沿着所述双工器的上行通道滤波器传播到所述功分模块，所述基带信号即为上行信号。

6.如权利要求5所述的收发共用毫米波阵列天线，其特征在于，所述功分模块包括上层功分结构和下层功分结构；

所述上层功分结构的一侧与天线阵列相连接，另一侧与所述下层功分结构的一侧相连接，用于将从所述天线阵列传输来的十六路下行信号合并成八路下行信号并发送给所述下层功分结构，以及将来自所述下层功分结构的八路上行信号分成十六路上行信号并发送给所述天线阵列；

所述下层功分结构的另一侧与所述双工器相连接，用于将来自所述上层功分结构的八路下行信号合并成一路下行信号并发送给所述双工器，以及将来自所述双工器的一路上行信号分成八路上行信号并发送给所述上层功分结构。

7.如权利要求5所述的收发共用毫米波阵列天线，其特征在于，所述外部转接模块包括第三耦合谐振腔和第四耦合谐振腔；

所述第三耦合谐振腔和第四耦合谐振腔的位置分别与所述第一耦合谐振腔和第二耦合谐振腔的位置相对应，第三耦合谐振腔的上表面与第一耦合谐振腔的下表面之间、所述第四耦合谐振腔的上表面与所述第二耦合谐振腔的下表面之间均通过电磁窗口相连接，以使得所述外部转接模块与所述双工器相连接；

所述第三耦合谐振腔的下表面设有电磁窗口，以用于与所述基带相连接，以接收基带信号，并将所述基带信号通过其上表面的电磁窗口发送到双工器的上行通道滤波器；

所述第四耦合谐振腔的下表面设有电磁窗口，以用于与所述基带相连接，以将通过其上表面的电磁窗口接收的下行信号传入基带。

8.如权利要求7所述的收发共用毫米波阵列天线，其特征在于，所述收发共用毫米波阵列天线的上行频带为83GHz-86GHz，下行频带为92GHz-95GHz。

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