CN112002977B - 微带合路器 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的是为了解决现有技术之不足而提供的一种不仅结构简单，加工方便，而且设计合理的微带合路器。微带合路器，包括合路网络、屏蔽板和介质板；合路网络由微带线构成，微带线共面；在合路网络的高频支路上设置特定的两组低频并联滤波，且在合路网络的低频支路上也设置特定的两组高频并联滤波。本发明的有益效果是：具有电器性能指标优良、适用频段范围较广、产品成本低、体积小、重量轻、回波损耗和插入损耗低等优点。有利于5G基站天线的轻量化、小型化设计，降低了设计成本，为5G基站天线背面馈电网络布局腾出更多空间，便于走线装配。
Description
技术领域
本发明涉及天线设备技术领域，特别是涉及双频或者多频天线内部的微带合路器。
背景技术
随着通信系统集成化的高速发展，对天线的体积要求越来越小，集成的频段越来越多。不同频段的信号一般需要独立的接口，但是由于设备、技术和需求的原因，有时要把两个频段的信号合路输入或输出，这就需要一种双频合路器来实现。目前市面上常见的双频合路器有腔体和微带板两种，优化结果较好的腔体合路器虽然具有稳定的性能和极小的插入损耗，但是所用材料全部为金属，且体积庞大，成本较高。微带板最大的优点在于体积小，重量轻，成本也非常低，但是缺点是带宽较窄，又由于技术局限，绝大多数场合都不能满足要求。因此需要对现有的微带合路器的结构作进一步改进。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术之不足而提供的一种不仅结构简单，加工方便，而且设计合理的微带合路器。
为达到上述目的，本发明采取了以下的技术方案：
微带合路器，包括合路网络、屏蔽板和介质板；所述合路网络和所述屏蔽板由导体制成，所述介质板由绝缘材料制成；所述介质板处在所述合路网络与所述屏蔽板之间；所述合路网络由微带线构成，微带线共面；合路网络形成有高频连接端、低频连接端和合路连接端；合路连接端至高频连接端之间为高频支路，合路连接端至低频连接端之间为低频支路；特别地，
高频支路分为第一高频支路，称为A1，和第二高频支路，称为B1；高频支路还包括有低频滤波支路，称为C1、第一低频滤波枝节段，称为D1、第二低频滤波枝节段，称为E1、第三低频滤波枝节段，称为F1、第四低频滤波枝节段，称为G1，和第五低频滤波枝节段，称为H1；高频支路的额定工作频率所对应的波长为P；
低频支路分为第一低频支路，称为A2，和第二低频支路，称为B2；低频支路还包括有高频滤波支路，称为C2、第一高频滤波枝节段，称为D2、第二高频滤波枝节段，称为E2、第三高频滤波枝节段，称为F2，和第四高频滤波枝节段，称为G2；低频支路的额定工作频率所对应的波长为L；
D1的一端和E1的一端均与C1的一端导通，C1的该端称为X1；F1的一端和G1的一端均与C1的另一端导通，C1的该另一端称为X2；以C1为轴，D1和E1总体上构成轴对称分布；以C1为轴，F1和G1总体上构成轴对称分布；C1的长度范围为(1/30)*L±20％*L；D1的长度范围为(1/6)*L±20％*L；E1的长度范围为(1/6)*L±20％*L；F1的长度范围为(1/6)*L±20％*L；G1的长度范围为(1/6)*L±20％*L；H1的长度范围为(1/3)*L±20％*L；
A1的一端作为合路连接端，A1的另一端与D1导通，导通位置在X1的附近；B1的一端作为高频连接端，B1的另一端与E1导通，导通的位置也在X1的附近；H1的一端与B1导通；
D2的一端和E2的一端均与C2的一端导通，C2的该端称为Y1；F2的一端和G2的一端均与C2的另一端导通，C2的该另一端称为Y2；以C2为轴，D2和E2总体上构成轴对称分布；以C2为轴，F2和G2总体上构成轴对称分布；C2的长度范围为(1/20)*P±20％*P；D2的长度范围为(1/4)*P±20％*P；E2的长度范围为(1/4)*P±20％*P；F2的长度范围为(1/3)*P±20％*P；G2的长度范围为(1/3)*P±20％*P；
A2的一端也作为合路连接端而与A1导通，A2的另一端与D2导通，导通位置在Y1的附近；B2的一端作为低频连接端，B2的另一端与E2导通，导通的位置也在Y1附近。
通过以上的技术方案，D1和E1构成一组低频并联滤波，F1和G1构成另一组低频并联滤波，D2和E2构成一组高频并联滤波，F2和G2构成另一组高频并联滤波，这样可以有效地从高频支路中去除低频成分以及从低频支路中去除高频成分，实现高频段和低频段的合路传输，在保证电气指标能够满足要求的情况下，相比现有的腔体合路器可大幅降低产品成本。
所述高频支路的额定工作频率优选为900MHz频段，所述低频支路的额定工作频率优选为700MHz频段。900MHz频段是指935MHz～954MHz，890MHz～909MHz，954MHz～960MHz，909MHz～915MHz；700MHz频段是指698MHz～806MHz。
所述合路网络、屏蔽板和介质板三者可以是各自分体制成的件，此时合路网络和屏蔽板可以是由铝材质板经加工后制成。或者合路网络是由双面PCB的一个覆铜面制成，屏蔽板是由双面PCB的另一个覆铜面制成，以双面PCB的绝缘层作为介质板。
作为优选方案，可以设有导体结构，以便于电性连接至高频连接端、低频连接端、合路连接端该三者，或者该三者中的二者或者之一的对应的馈线的外导体可与处于介质板的另一侧的屏蔽板进行导通。
作为优选方案，H1与B1的导通位置在B1沿线长度的1/3处附近，且该1/3处是靠近高频连接端的位置；而H1呈直线形或者“L”形或者“J”形。
作为优选方案，所述B1采用蛇形走线形态。
作为优选方案，D1的长度最好等于E1的长度，F1的长度最好等于G1的长度；D2的长度最好等于E2的长度，F2的长度最好等于G2的长度。
作为优选方案，D1呈直线形或者“L”形或者“J”形；E1呈直线形或者“L”形或者“J”形；以X1作为顶点，以过这个顶点的属于D1的直线部和过这个顶点的属于E1的直线部为两个边，它们所构成的夹角为180°。
作为优选方案，F1呈直线形或者“L”形或者“J”形；G1呈直线形或者“L”形或者“J”形；以X2作为顶点，以过这个顶点的属于F1的直线部和过这个顶点的属于G1的直线部为两个边，它们所构成的夹角为180°。
作为优选方案，D2呈直线形或者“L”形或者“J”形；E2呈直线形或者“L”形或者“J”形；以Y1作为顶点，以过这个顶点的属于D2的直线部和过这个顶点的属于E2的直线部为两个边，它们所构成的夹角为180°。
作为优选方案，F2呈直线形或者“L”形或者“J”形；G2呈直线形或者“L”形或者“J”形；以Y2作为顶点，以过这个顶点的属于F2的直线部和过这个顶点的属于G2的直线部为两个边，它们所构成的夹角为180°。
作为优选方案，所述合路网络处在一个109*60mm的矩形范围内。
本发明的有益效果是：具有电器性能指标优良、适用频段范围较广、产品成本低、体积小、重量轻、回波损耗和插入损耗低等优点。有利于5G基站天线的轻量化、小型化设计，降低了设计成本，为5G基站天线背面馈电网络布局腾出更多空间，便于走线装配。
附图说明
图1是实施例的主视结构示意图(图中斜线只用于示意各段的起始位置，并不代表实体的结构)；
图2是实施例的后视结构示意图；
图3是实施例的合路网络的结构示意图(图中斜线只用于示意各段的起始位置，并不代表实体的结构)；
图4是实施例的测试数据图。
附图标记说明：1-合路网络；2-屏蔽板；3-介质层；11-高频连接端；12-低频连接端；13-合路连接端；14-焊盘；15-导电孔；16-馈线避让位；17-安装孔。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明内容作进一步说明。
实施例
如图1、图2、图3所示，本实施例微带合路器包括：合路网络1、屏蔽板2和介质板3。合路网络是由双面PCB的一个覆铜面经腐蚀出微带线而制成。屏蔽板则是由双面PCB的另一个覆铜面制成，双面PCB的绝缘层作为介质板。
如图1所示，合路网络形成有高频连接端11、低频连接端12和合路连接端13。合路连接端至高频连接端之间为高频支路，合路连接端至低频连接端之间为低频支路。具体地：
高频支路分为第一高频支路，称为A1，和第二高频支路，称为B1。在高频支路上还包括有低频滤波支路，称为C1、第一低频滤波枝节段，称为D1、第二低频滤波枝节段，称为E1、第三低频滤波枝节段，称为F1、第四低频滤波枝节段，称为G1，和第五低频滤波枝节段，称为H1。高频支路的额定工作频率所对应的波长为P。本实施例的高频支路的额定工作频率为900MHz频段。
低频支路分为第一低频支路，称为A2，和第二低频支路，称为B2。在低频支路上还包括有高频滤波支路，称为C2、第一高频滤波枝节段，称为D2、第二高频滤波枝节段，称为E2、第三高频滤波枝节段，称为F2，和第四高频滤波枝节段，称为G2；低频支路的额定工作频率所对应的波长为L。本实施例的低频支路的额定工作频率为700MHz频段。
有关高频支路的具体结构，如图1所示，D1的一端和E1的一端均与C1的一端导通，C1的该端称为X1。F1的一端和G1的一端均与C1的另一端导通，C1的该另一端称为X2。以C1为轴，D1和E1总体上构成轴对称分布。以C1为轴，F1和G1总体上构成轴对称分布。更具体地，本实施例中，D1呈“L”形，E1也呈“L”形，以X1作为顶点，以过这个顶点的属于D1的直线部和过这个顶点的属于E1的直线部为两个边，它们所构成的夹角α1为180°。并且，F1呈直线形，G1呈直线形，以X2作为顶点，以过这个顶点的属于F1的直线部和过这个顶点的属于G1的直线部为两个边，它们所构成的夹角α2为180°。
本实施例中，A1的一端作为合路连接端13，A1的另一端与D1导通，导通位置在X1的附近。B1的一端作为高频连接端11，B1的另一端与E1导通，导通的位置也在X1的附近。H1的一端与B1导通。本实施例中，H1与B1的导通位置在B1沿线长度的1/3处附近，且该1/3处是靠近高频连接端11的位置。而H1是呈“J”形，B1是采用蛇形走线形态。
本实施例中，C1的长度范围为(1/30)*L±20％*L；D1的长度范围为(1/6)*L±20％*L；E1的长度范围为(1/6)*L±20％*L；F1的长度范围为(1/6)*L±20％*L；G1的长度范围为(1/6)*L±20％*L；H1的长度范围为(1/3)*L±20％*L。
有关低频支路的具体结构，如图1所示，D2的一端和E2的一端均与C2的一端导通，C2的该端称为Y1。F2的一端和G2的一端均与C2的另一端导通，C2的该另一端称为Y2。以C2为轴，D2和E2总体上构成轴对称分布。以C2为轴，F2和G2总体上构成轴对称分布。更具体地，本实施例中，D2呈“L”形，E2也呈“L”形，以Y1作为顶点，以过这个顶点的属于D2的直线部和过这个顶点的属于E2的直线部为两个边，它们所构成的夹角α3为180°。并且，F2呈“J”形，G2也呈“J”形，以Y2作为顶点，以过这个顶点的属于F2的直线部和过这个顶点的属于G2的直线部为两个边，它们所构成的夹角α3为180°。
本实施例中，A2的一端也作为合路连接端13而与A1导通，A2的另一端与D2导通，导通位置在Y1的附近。B2的一端作为低频连接端12，B2的另一端与E2导通，导通的位置也在Y1附近。
本实施例中，C2的长度范围为(1/20)*P±20％*P；D2的长度范围为(1/4)*P±20％*P；E2的长度范围为(1/4)*P±20％*P；F2的长度范围为(1/3)*P±20％*P；G2的长度范围为(1/3)*P±20％*P。
应当说明的是，高频支路以及个滤波支路以及各滤波枝节段它们的微带线宽度可以根据仿真的结果来作出各自的修改。另外，微带线的转向部位可以是直角的，也可以是圆角的。
本实施例中，如图1所示，在高频连接端11、低频连接端12和合路连接端13分别设有导体结构。导体结构具体为：在合路网络所在的面上设置用于与馈线的外导体进行焊接的焊盘14，焊盘上布设有穿过PCB绝缘层的导电孔15，导电孔是与PCB另一侧的屏蔽板导通的。这样，当馈线的外导体锡焊在焊盘上时，则外导体就与屏蔽板导通。另外，本实施例的合路器在高频连接端、低频连接端和合路连接端的附近还分别预留了馈线避让位16，这样可以确保焊接馈线后，产品的整体厚度仍比较薄。在PCB上避开合路网络的位置还可以设有若干安装孔17，安装孔用于将PCB与绝缘支撑体连接起来而安装到天线的反射板上。
如图4所示，本实施例的合路器在700MHz频段上的插入损耗只有-0.13dB至-0.40dB，而回波损耗曲线(首数值为-23.78dB，尾数值为-13.80dB的曲线)和隔离度曲线(首数值为-26.64dB,尾数值为-21.03dB的曲线)都在可接受范围内。本实施例的合路器在900MHz频段上的插入损耗只有-0.22dB至-0.23dB，而回波损耗曲线(首数值为-30.55dB，尾数值为-18.93dB的曲线)和隔离度曲线(首数值为-29.48dB，尾数值为-39.06dB的曲线)也都在可接受范围内。可见本发明的合路器的插入损耗指标非常理想。
本说明书列举的仅为本发明的较佳实施方式，凡在本发明的工作原理和思路下所做的等同技术变换，均视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.微带合路器，包括合路网络、屏蔽板和介质板；所述合路网络和所述屏蔽板由导体制成，所述介质板由绝缘材料制成；所述介质板处在所述合路网络与所述屏蔽板之间；所述合路网络由微带线构成，微带线共面；合路网络形成有高频连接端、低频连接端和合路连接端；合路连接端至高频连接端之间为高频支路，合路连接端至低频连接端之间为低频支路；其特征是：
高频支路分为第一高频支路，称为A1，和第二高频支路，称为B1；高频支路还包括有低频滤波支路，称为C1、第一低频滤波枝节段，称为D1、第二低频滤波枝节段，称为E1、第三低频滤波枝节段，称为F1、第四低频滤波枝节段，称为G1，和第五低频滤波枝节段，称为H1；高频支路的额定工作频率所对应的波长为P；
低频支路分为第一低频支路，称为A2，和第二低频支路，称为B2；低频支路还包括有高频滤波支路，称为C2、第一高频滤波枝节段，称为D2、第二高频滤波枝节段，称为E2、第三高频滤波枝节段，称为F2，和第四高频滤波枝节段，称为G2；低频支路的额定工作频率所对应的波长为L；
D1的一端和E1的一端均与C1的一端导通，C1的该端称为X1；F1的一端和G1的一端均与C1的另一端导通，C1的该另一端称为X2；以C1为轴，D1和E1总体上构成轴对称分布；以C1为轴，F1和G1总体上构成轴对称分布；C1的长度范围为(1/30)*L±20％*L；D1的长度范围为(1/6)*L±20％*L；E1的长度范围为(1/6)*L±20％*L；F1的长度范围为(1/6)*L±20％*L；G1的长度范围为(1/6)*L±20％*L；H1的长度范围为(1/3)*L±20％*L；
A1的一端作为合路连接端，A1的另一端与D1导通，导通位置在X1的附近；B1的一端作为高频连接端，B1的另一端与E1导通，导通的位置也在X1的附近；H1的一端与B1导通；
D2的一端和E2的一端均与C2的一端导通，C2的该端称为Y1；F2的一端和G2的一端均与C2的另一端导通，C2的该另一端称为Y2；以C2为轴，D2和E2总体上构成轴对称分布；以C2为轴，F2和G2总体上构成轴对称分布；C2的长度范围为(1/20)*P±20％*P；D2的长度范围为(1/4)*P±20％*P；E2的长度范围为(1/4)*P±20％*P；F2的长度范围为(1/3)*P±20％*P；G2的长度范围为(1/3)*P±20％*P；
A2的一端也作为合路连接端而与A1导通，A2的另一端与D2导通，导通位置在Y1的附近；B2的一端作为低频连接端，B2的另一端与E2导通，导通的位置也在Y1附近；
H1与B1的导通位置在B1沿线长度的1/3处附近，且该1/3处是靠近高频连接端的位置；而H1呈直线形或者“L”形或者“J”形。
2.如权利要求1所述的微带合路器，其特征是：所述合路网络、屏蔽板和介质板三者是各自分体制成的件。
3.如权利要求1所述的微带合路器，其特征是：合路网络是由双面PCB的一个覆铜面制成，屏蔽板是由双面PCB的另一个覆铜面制成，以双面PCB的绝缘层作为介质板。
4.如权利要求1所述的微带合路器，其特征是：所述B1采用蛇形走线形态。
5.如权利要求1所述的微带合路器，其特征是：D1的长度等于E1的长度，F1的长度等于G1的长度；D2的长度等于E2的长度，F2的长度等于G2的长度。
6.如权利要求1所述的微带合路器，其特征是：D1呈直线形或者“L”形或者“J”形；E1呈直线形或者“L”形或者“J”形；以X1作为顶点，以过这个顶点的属于D1的直线部和过这个顶点的属于E1的直线部为两个边，它们所构成的夹角为180°。
7.如权利要求1所述的微带合路器，其特征是：F1呈直线形或者“L”形或者“J”形；G1呈直线形或者“L”形或者“J”形；以X2作为顶点，以过这个顶点的属于F1的直线部和过这个顶点的属于G1的直线部为两个边，它们所构成的夹角为180°。
8.如权利要求1所述的微带合路器，其特征是：D2呈直线形或者“L”形或者“J”形；E2呈直线形或者“L”形或者“J”形；以Y1作为顶点，以过这个顶点的属于D2的直线部和过这个顶点的属于E2的直线部为两个边，它们所构成的夹角为180°。
9.如权利要求1所述的微带合路器，其特征是：F2呈直线形或者“L”形或者“J”形；G2呈直线形或者“L”形或者“J”形；以Y2作为顶点，以过这个顶点的属于F2的直线部和过这个顶点的属于G2的直线部为两个边，它们所构成的夹角为180°。
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