CN114628874A

CN114628874A - 信号隔离器及微波室外单元

Info

Publication number: CN114628874A
Application number: CN202011463987.2A
Authority: CN
Inventors: 胡海平; 汪海洋; 何敬强; 王辉
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2020-12-11
Filing date: 2020-12-11
Publication date: 2022-06-14
Anticipated expiration: 2040-12-11
Also published as: CN114628874B

Abstract

本申请提供一种信号隔离器。信号隔离器包括第一壳体，第二壳体，铁氧体，永磁体及脊状结构。第一壳体的第一表面设置有腔体部。腔体部包括彼此连通并构成Y结构的三个通道。第二壳体设置于第一表面上，且覆盖腔体部，以使得三个通道均与第二壳体构成空腔波导。铁氧体设置于腔体部的中部位置。永磁体设置于与第一表面相背的第二表面，且与铁氧体间隔设置。脊状结构设置于对应的空腔波导的宽边或窄边，且延伸方向与对应的空腔波导的延伸方向一致，以使得对应的空腔波导构成脊波导。显然，所述信号隔离器构成“脊波导”结构，使得信号隔离器的体积大大降低，并有效降低成本及提高性能。本申请还提供一种具有信号隔离器的微波室外单元。

Description

信号隔离器及微波室外单元

技术领域

本申请涉及通信技术领域，尤其涉及信号隔离器及微波室外单元。

背景技术

近年来，微波点对点(Point To Point)通信技术的发展迅速。微波室外单元(Microwave Outdoor Unit，微波ODU)是微波通信的核心单元，其主要包括下箱体、上盖、控制板、屏蔽盖、双工器等元件。随着市场应用发展需求，多通道集成、大功率、大宽带微波通信是设备商抢占的技术高地，小型化大功率微波ODU是关键挑战技术。

信号隔离器是无线/微波通信系统中的一种有方向性的频率选择器件，即为信号正向传输损耗低、反向传输损耗高的无源二端口器件，在通信系统中起级间隔离、级间去耦等作用。信号隔离器作为微波ODU的关键信号处理单元，其应用场景主要集成在控制板末级和双工器、屏蔽盖前端位置，并构成在板隔离器，以表贴在控制板上，或构成腔体隔离器集成在双工器或屏蔽盖中。

然而，随着微波通信多通道集成、高功率等高技术需求，如何使得微波ODU中信号隔离器达到成本、体积、电性能、功率等各项指标收益最大化，是亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种小型化低成本的信号隔离器及微波室外单元。

第一方面，本申请提供一种信号隔离器，所述信号隔离器包括第一壳体，第二壳体，铁氧体，永磁体及脊状结构，第一壳体的第一表面设置有腔体部，腔体部包括第一通道，第二通道及第三通道，第一通道，第二通道及第三通道彼此连通，并构成Y形结构，第二壳体设置于第一表面上，且覆盖腔体部，以使得第一通道，第二通道及第三通道均与第二壳体构成空腔波导，铁氧体设置于腔体部的中部位置，永磁体设置于第一壳体中与第一表面相背的第二表面，且与铁氧体间隔设置，脊状结构设置于对应的空腔波导的宽边或窄边，且延伸方向与对应的空腔波导的延伸方向一致，以使得对应的空腔波导构成脊波导。显然，所述信号隔离器通过设置脊状结构，以构成“脊波导”结构，使得脊状结构附近因为边缘效应加载电容，使得截止波长变大。进而，可有效降低波导横截面积，使得信号隔离器的体积大大降低。另外，所述信号隔离器可有效取代在板隔离器，以降低成本，并有效提高性能。

在一种可能的设计中，信号隔离器还包括吸波负载，吸波负载设置于第一通道，第二通道及第三通道的其中一个通道内，第一通道，第二通道及第三通道中未设置吸波负载的通道设置有波导口，用以供信号进入或输出。显然，所述设计中，通过设置吸波负载，以使得信号隔离器构成三端口隔离器。当然，当信号隔离器未设置吸波负载时，可构成环形器(Circulation)。即本申请中的“脊波导”结构也可应用至环形器中。

在一种可能的设计中，吸波负载为碳化硅吸波材料。显然，所述设计中，通过采用碳化硅材料的吸波负载，其与传统的羰基铁材料相比，其工作温度和导热系数高很多，使得信号隔离器的吸波性能强，功率容量大大提升。再配合所述“脊波导”结构，可实现所述信号隔离器的极致小型化。

在一种可能的设计中，吸波负载的形状为梯形、三角体、T形或楔形。显然，所述设计中，当吸波负载的形状为梯形、三角体、T形或楔形时，可使得信号隔离器具有较佳吸波性能。

在一种可能的设计中，信号隔离器还包括匹配凸台及调谐件，匹配凸台设置于腔体部的中部位置，且分别连接至对应空腔波导内的脊状结构，铁氧体设置于所述匹配凸台上，调谐件设置于第二壳体上，且穿过第二壳体，以与匹配凸台间隔设置，匹配凸台及调谐件构成调谐装置，以共同调节信号隔离器的阻抗匹配。显然，所述设计中，通过设置匹配凸台及调谐件，可有效调节信号隔离器的阻抗匹配。例如，通过调节调谐件，以调节调谐件与匹配凸台之间的距离，进而调节信号隔离器的阻抗匹配。

在一种可能的设计中，匹配凸台由金属材料制成，调谐件采用金属材料或介电常数大于1的介质材料制成。显然，所述设计中，当调谐件采用介质材料制成时，所述调谐件的介电常数大于1。如此，由于介质材料对电磁场相对透明，对电场围绕弱，因此，与金属的调谐件相比，可以有效降低其调谐敏感度。

在一种可能的设计中，第一壳体及第二壳体均由金属材料制成，脊状结构与对应的空腔波导一体成型。显然，所述设计中，脊状结构可设置于对应的空腔波导的宽边，且由对应的空腔波导的其中一盖板(例如下盖板)向相对的另一盖板(例如上盖板)弯折而成。

在一种可能的设计中，脊状结构由介质材料制成，且粘贴至对应的空腔波导内。显然，所述设计中，并不对脊状结构的形成方式或者其与对应空腔波导的连接关系进行具体限制。例如，脊状结构可由介质材料制成，或填充有介质材料，并通过双面胶或其他粘性件设置于对应的空腔波导内。

在一种可能的设计中，对应的空腔波导的两个宽边或两个窄边设置有脊状结构，以使得对应的空腔波导构成双脊波导。显然，所述设计中，所述空腔波导也可构成双脊波导。通过设置所述双脊波导，可有效降低信号隔离器的体积及成本，并有效提高性能。

在一种可能的设计中，信号隔离器采用TE10X信号传输模式。显然，所述设计中，由于信号隔离器采用TE10X信号传输模式，使得同功率频率下，可有效降低波导横截面积，进而使得腔体隔离器的体积至少降低50％。

在一种可能的设计中，第一壳体为双工器腔体，第二壳体为双工器盖板，双工器盖板设置于双工器腔体上，且覆盖腔体部。显然，所述设计中，信号隔离器可集成至双工器中，进而进一步实现信号隔离器的极致小型化。

在一种可能的设计中，第一壳体为屏蔽盖，腔体部设置于屏蔽盖的一表面，屏蔽盖与其他结构件连接在一起，且其他结构件覆盖腔体部。显然，所述设计中，信号隔离器可集成至屏蔽盖中，进而进一步实现信号隔离器的极致小型化。

第二方面，本申请提供一种微波室外单元，微波室外单元包括控制板及双工器，控制板上设置有功率放大器，双工器上设置有天线端口，功率放大器及天线端口级联有第一方面及其可能的设计中所述的信号隔离器。

在一种可能的设计中，微波室外单元还包括屏蔽盖，隔离器集成于双工器和/或屏蔽盖上。

在一种可能的设计中，第一壳体为双工器腔体，第二壳体为双工器盖板，双工器盖板设置于双工器腔体上，且覆盖腔体部。

在一种可能的设计中，第一壳体为屏蔽盖，腔体部设置于屏蔽盖的一表面，屏蔽盖与其他结构件连接在一起，且所述其他结构件覆盖腔体部。

第三方面，本申请提供一种微波室外单元，微波室外单元包括下箱体，控制板，屏蔽盖，双工器及上箱体，控制板设置于下箱体内，屏蔽盖装设于控制板上，并盖住控制板，双工器装配于屏蔽盖上且连接至上箱体，上箱体盖设于下箱体上，以与下箱体共同收容控制板，屏蔽盖及双工器，微波室外单元还包括第一方面及其可能的设计中所述的信号隔离器，隔离器集成于双工器和/或屏蔽盖上。

第二方面及第三方面所带来的技术效果可参见上述第一方面涉及的信号隔离器相关的描述，此处不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可根据这些附图获得其他的附图。

图1a，图1b，图1c及图1d为传统的信号隔离器设置于控制板，双工器及屏蔽盖的示意图；

图2a，图2b，图2c及图2d为本申请实施例提供的一种信号隔离器的示意图；

图3为本申请实施例提供的另一种信号隔离器的示意图；

图4a，图4b，图4c及图4d为本申请实施例提供的信号隔离器中吸波负载的示意图；

图5a，图5b，图5c及图5d为本申请实施例提供的矩形波导及其等效电路示意图；

图6a及图6b为本申请实施例提供的信号隔离器应用至双工器的示意图；

图7a及图7b为本申请实施例提供的信号隔离器应用至屏蔽盖的示意图；

图8为本申请实施例提供的信号隔离器应用至双工器的另一示意图；

图9a，图9b及图9c为本申请实施例提供的信号隔离器应用至微波ODU的示意图；

图10为本申请实施例提供的微波ODU的分解示意图；

图11为本申请实施例提供的信号隔离器的主要效果示意图。

主要元件符号说明

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本申请。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请实施例中“至少一个”是指一个或者多个，多个是指两个或两个以上。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请中的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请申请。

应理解，本申请中除非另有说明，“/”表示或的意思。例如，A/B可以表示A或B。本申请中的“A和/或B”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在只存在A、只存在B以及存在A和B这三种关系。

需要说明的是，本申请实施例中，“第一”、“第二”等词汇，仅用于区分描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，也不能理解为指示或暗示顺序。限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本申请实施例的描述中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。

需要说明的是，本申请实施例中，术语“高度”是指在垂直于参考地层的方向上的投影长度。术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

信号隔离器是无线/微波通信系统中的一种有方向性的频率选择器件，即为信号正向传输损耗低、反向传输损耗高的无源二端口器件，在通信系统中起级间隔离、级间去耦等作用。信号隔离器作为微波ODU的关键信号处理单元，其应用场景主要为，于控制板末级功率放大器后级联信号隔离器，或者于双工器的天线端口(Antenna port，ANT port)级联信号隔离器。

其中，当于控制板末级功率放大器后级联信号隔离器时，所述信号隔离器主要用以隔离回退信号保护器件。在所述情况下，通常有两种实现形式。其中，针对8GHz以下频段的微波ODU，信号隔离器800表贴在控制板801上(参图1a)，以构成在板隔离器。针对8GHz以上频段的微波ODU，信号隔离器800集成在双工器802(参图1b)或屏蔽盖803(参图1c)中，进而构成腔体隔离器。其中，在板隔离器是信号隔离器表贴在控制板上的一种信号隔离器形态。腔体隔离器是信号隔离器集成在腔体结构件(例如双工器或屏蔽盖)中的另一种信号隔离器形态。

当于双工器的天线端口(ANT port)级联信号隔离器时，所述信号隔离器用以提高发射(Transmit，TX)通道和接收(Receiver，RX)通道间的信号隔离度，降低信号间耦合度和通道间的相互影响。请一并参阅图1d，信号隔离器800构成腔体隔离器，其设置于双工器804上，且具有单向信号传输特征。其中，TX通道到ANT端口信号无衰减，ANT端口到RX通道信号无衰减，但TX通道和RX通道间信号传输隔离度大，实现通道间去耦合影响。

显然，如上所述，在板隔离器的体积小，可以表贴在控制板上。但在板隔离器具有成本高、电性能指标差、功率容量小等不足，主要应用于8GHz以下频段体积受限场景的微波ODU中。腔体隔离器主要设置在双工器或屏蔽盖上，其具有成本低、电性能指标好、功率容量提高技术方案多等优点。但，腔体隔离器的占用空间/体积大，主要应用于8GHz以上频段且体积不受限场景的微波ODU中。

因此，本申请实施例提供一种小型化低成本的信号隔离器及微波室外单元。

具体地，请参阅图2a，图2b，图2c及图2d，本申请实施例提供一种信号隔离器100。其中，图2a为信号隔离器100的立体示意图。图2b为信号隔离器100的分解示意图。图2c为信号隔离器100于另一角度的分解示意图。图2d为信号隔离器100的平面示意图。

所述信号隔离器100构成腔体隔离器。所述信号隔离器100包括第一壳体11，第二壳体12，匹配凸台13，铁氧体14，永磁体15，脊状结构16，吸波负载17及调谐件18。

所述第一壳体11及所述第二壳体12均由金属材料(例如铜、铝等)制成。所述第一壳体11包括第一表面111及第二表面112。所述第一表面111与所述第二表面112相背设置。所述第一表面111上设置有腔体部113。所述腔体部113自所述第一表面111向第二表面112所在方向凹陷而成。在本申请实施例中，所述腔体部113大致呈Y形，所述腔体部113包括三个通道，例如，第一通道113a，第二通道113b及第三通道113c。所述第一通道113a，第二通道113b及第三通道113c大致呈120度分布，且彼此连通。所述第二表面112上设置有容置部114。所述容置部114自所述第二表面112向所述第一表面111凹陷而成。

所述第二壳体12设置于所述第一壳体11上，例如盖设于所述第一表面111上。所述第二壳体12用以与所述第一壳体11共同形成封闭的通道，并防止信号通过所述通道泄露出去。在本申请实施例中，并不对所述第一壳体11及第二壳体12的组装关系进行限定。例如所述第一壳体11与所述第二壳体12之间可通过螺钉固定，或者两者直接一体成型。可以理解，当所述第二壳体12设置于所述第一壳体11上时，所述第二壳体12覆盖所述腔体部113，以使得每一通道(例如第一通道113a，第二通道113b及第三通道113c)均与所述第二壳体12构成空腔波导。在本申请实施例中，三个空腔波导的截面均大致呈矩形，即构成矩形波导。

在本申请实施例中，所述匹配凸台13由金属材料(例如铜、铝等)制成。所述匹配凸台13大致呈Y形，其设置于所述腔体部113的中部位置，且分别延伸至相应的通道内。例如，所述匹配凸台13分别延伸至所述第一通道113a，第二通道113b及第三通道113c。

所述铁氧体14设置于所述匹配凸台13的中部位置，且背向所述第一壳体11的第二表面112设置。可以理解，在本申请实施例中，并不对所述铁氧体14的形状进行限定。例如，所述铁氧体14可为图中所示的圆柱形，也可以为三角形或其他形状。当然，所述铁氧体14也可为单片式结构或双片式结构，在此不做具体限制。

所述永磁体15设置于所述容置部114内，且与所述铁氧体14间隔设置。

所述脊状结构16设置于相应的空腔波导内，例如设置于所述第一通道113a，第二通道113b及第三通道113c中的其中至少一个之内。在本申请实施例中，三个空腔波导内均设置有所述脊状结构16。所述脊状结构16大致呈台阶状(参图2a)，其设置于对应的空腔波导的宽边(例如图5a中所示宽边a)，且其延伸方向与对应的空腔波导的延伸方向一致，直至连接至所述匹配凸台13。

可以理解，在本申请实施例中，并不对所述脊状结构16的材质进行具体限制。例如，所述脊状结构16可由金属材料制成或者由介质材料制成。当所述脊状结构16由介质材料制成时，所述介质材料的介电常数(Dielectric Constant，Er)大于1。所述脊状结构16通过双面胶或其他粘性件设置于对应的空腔波导内。

当然，在其他实施例中，并不对所述脊状结构16的形成方式或者其与对应的空腔波导的连接关系进行具体限制。例如，请一并参阅图3，在其他实施例中，所述脊状结构16也可直接与对应的空腔波导一体成型。具体地，在本申请实施例中，所述脊状结构16设置于对应的空腔波导的宽边，且由对应的空腔波导的其中一盖板(例如下盖板)向相对的另一盖板(例如上盖板)弯折而成。

可以理解，所述脊状结构16可以为规则形状，例如其横截面为正方形或矩形。当然，在本申请实施例中，并不对所述脊状结构16的具体形状进行限定。例如，所述脊状结构16也可以为不规则形状，其具体形状主要由设计时的阻抗匹配来决定。

可以理解，在本申请实施例中，并不对所述脊状结构16的位置进行限定。例如，所述脊状结构16也可设置于对应的空腔波导的窄边(例如图5a中所示窄边b)，且其延伸方向与对应的空腔波导的延伸方向一致。

可以理解，在本申请实施例中，通过于对应的空腔波导内设置所述脊状结构16，以使得对应的空腔波导构成单脊波导。当然，在其他实施例中，也可于所述对应的空腔波导内对应所述脊状结构16的位置设置另一脊状结构16，进而使得所述对应的空腔波导构成双脊波导。例如，可于所述对应的空腔波导的两个宽边(或者两个窄边)分别设置所述脊状结构16，并使得所述脊状结构16彼此对应设置，进而使得所述对应的空腔波导构成双脊波导。

所述吸波负载17设置于其中一个通道(例如第三通道113c)内。在本申请实施例中，所述吸波负载17的材料为羰基铁。所述羰基铁为高功率容量的吸波材料，其具有高工作温度、高居里点、高导热系数等特点。请一并参阅图4a至图4d，所述吸波负载17的形状可以为梯形(或台阶状)、三角体、T形、楔形或其他形状，在此不做具体限定。另外，通过实验证明，当所述吸波负载17的形状为梯形、三角体、T形或楔形时，可使得所述信号隔离器100具有较佳吸波性能。

请再次参阅图2a及图2b，所述调谐件18设置于所述第二壳体12上，且与所述匹配凸台13相对应。在其中一个实施例中，所述调谐件18为调谐螺杆，其可通过螺母等固定件设置于所述第二壳体12上，且穿过所述第二壳体12，并与所述匹配凸台13间隔设置。所述调谐件18用以与所述匹配凸台13配合，以构成调谐装置，进而有效调节所述信号隔离器100的阻抗匹配。例如，通过调节所述调谐件18，以调节所述调谐件18与所述匹配凸台13之间的距离，进而调节所述信号隔离器100的阻抗匹配。

可以理解，在本申请实施例中，所述调谐件18可采用金属材料或介质材料制成。其中，当所述调谐件18采用介质材料制成时，所述调谐件18的介电常数大于1。如此，由于介质材料对电磁场相对透明，对电场围绕弱，因此，与金属的调谐件相比，可以有效降低其调谐敏感度。

请再次参阅图2d，在本申请实施例中，所述信号隔离器100具有三个端口，即端口1，端口2，及端口3。三个端口大致呈120度分布。其中一个端口(例如端口3)设置有吸波负载17。另外的两个端口(例如端口1，端口2)的一侧均设置有波导口115(参图2b及图2c)。所述波导口115贯通所述第一壳体11的第一表面111及第二表面112，且分别与对应的空腔波导(例如第一通道113a及第二通道113b与所述第二壳体12形成的空腔波导)连通。如此，所述信号隔离器100构成三端口隔离器。信号可从所述波导口115进入或输出。

具体地，当使用所述信号隔离器100，例如利用所述信号隔离器100进行信号的发射时，信号可从端口1的波导口115输入，经过带脊状结构16的波导腔(或通道)传输到所述匹配凸台13。所述匹配凸台13与所述调谐件18实现信号的阻抗匹配。所述铁氧体14具有磁旋特性，且在永磁体15的作用下具有信号单向传输特征。如此，信号可从端口2的波导口115输出，此信号链路为发射(TX)链路。

同样，当信号从端口2的波导口115输入时，所述信号经过带脊状结构16的波导腔传输到所述匹配凸台13。所述匹配凸台13与所述调谐件18实现信号的阻抗匹配。所述铁氧体14具有磁旋特性，且在永磁体15的作用下具有信号单向传输特征。如此，信号可从端口1的波导口115输出，此信号链路为接收(RX)链路。

可以理解，在上述信号发射与接收的过程中，对应所述腔体隔离器(即信号隔离器100)，端口1或端口2反射回的信号均被端口3的吸波负载17吸收消耗，以达到信号回退隔离的作用。

可以理解，在上述信号发射与接收的过程中，带脊状结构16的波导腔主要采用横电10X模式(Transverse Electric 10X mode，TE10X模式)传输信号。所述TE10X模式为波导腔的信号传输主模，其为频率最低的模式，波长最长。在此模式下，可实现信号传输，以实现最小尺寸传输最低频率(即实现小型化)。

可以理解，请一并参阅图5a，为一矩形波导100a的示意图。其中，所述矩形波导100a的左右侧可以为腔体壁，上下侧可以为腔体盖板。所述矩形波导100a的横截面可以为方形或矩形，其截面尺寸分别为a和b。所述矩形波导100a的主模截止频率f_c可由公式(1)获得。

其中，参数m，n分别代表沿矩形两边的半波数。

请一并参阅图5b，图5c及图5d，其中，图5b为矩形波导100a设置有脊状结构16a的示意图。图5c为矩形波导100a设置有脊状结构16a的另一示意图。图5d为在矩形波导100a的宽边或窄边(例如宽边)增加固定介电常数的脊状结构16a时的等效电路图。即，当所述矩形波导100a增加脊状结构16a，以构成脊波导时，其相当于在矩形波导100a中引入加载电容。所述加载电容包括两部分，即电场集中凸缘部分所形成的平板电容C_s，电场不均匀的棱角处所形成的边缘电容2C_d。如此，所述脊波导的主模截止波长λ_c可由下述公式(2)获得。

其中，参数s，d，a，b为脊波导的截面尺寸。参数ε₁为脊波导中填充介质的介电常数。μ₁为脊波导中填充介质的磁导率。

也就是说，在主模截止频率f_c固定时，波导腔的主模截止波长λ_c就固定，而波导腔的尺寸决定了工作频率的截止波长λ_c。即，截止波长λ_c越大，波导腔体积越大。如此，当引入所述脊状结构16a时，可以在波导腔的腔体尺寸不变的情况下，大大提高工作信号的截止波长λ_c。即，通过在矩形波导100a的宽边或窄边增加固定介电常数的凸脊结构(例如脊状结构16a)，在矩形波导100a尺寸不变的情况下，可以使TE10X主模信号的传输截止波长变大。

可以理解，在本申请实施例中，所述信号隔离器100可应用至微波ODU中控制板末级的功率放大器或双工器的天线端口(ANT port)。当所述信号隔离器100应用至控制板末级的功率放大器或双工器的天线端口时，所述信号隔离器100可设置或集成于所述双工器或屏蔽盖上。

具体地，在第一种情况下，请一并参阅图6a及图6b，当所述信号隔离器100应用至控制板末级的功率放大器时，所述信号隔离器100设置于双工器200上。此时，所述信号隔离器100的第一壳体11可以为双工器腔体201。所述第二壳体12为双工器盖板202。所述双工器腔体201与双工器盖板202扣接在一起，以使得所述双工器盖板202覆盖所述双工器腔体201，进而形成相应的空腔波导。

具体地，在所述第一种情况下，所述信号隔离器100的腔体部113，匹配凸台13，铁氧体14，脊状结构16及吸波负载17设置于所述双工器腔体201的一表面。所述永磁体15设置于所述双工器腔体201的另一表面，且与所述铁氧体14间隔设置。所述信号隔离器100的调谐件18可通过螺母等固定件设置于所述双工器盖板202，并穿过所述双工器盖板202，以与所述匹配凸台13间隔设置。可以理解，所述双工器200上设置有多个信号隔离器100(例如四个)，所述信号隔离器100分别对应控制板末级的功率放大器，用以隔离回退信号保护器件。

在第二种情况下，请一并参阅图7a及图7b，当所述信号隔离器100应用至控制板末级的功率放大器时，所述信号隔离器100设置于屏蔽盖300上。此时，所述信号隔离器100的第一壳体11可以为所述屏蔽盖300。所述第二壳体12为其他结构件(图未示)。所述屏蔽盖300与所述其他结构件扣接在一起，以使得所述其他结构件覆盖所述屏蔽盖300，进而形成相应的空腔波导。

具体地，在所述第二种情况下，所述屏蔽盖300包括第三表面301及第四表面302。所述第三表面301与所述第四表面302相对设置。所述信号隔离器100的腔体部113，匹配凸台13，铁氧体14，脊状结构16及吸波负载17设置于所述第三表面301。所述其他结构件设置于所述第三表面301上(例如盖设于所述第三表面301)，以使得所述其他结构件覆盖所述腔体部113，进而形成相应的空腔波导。所述信号隔离器100的容置部114设置于所述第四表面302上。所述永磁体15设置于所述容置部114内，且与所述铁氧体14间隔设置。另外，所述信号隔离器100的调谐件18可通过螺母等固定件设置于所述第四表面302，并穿过所述第四表面302，以与所述匹配凸台13间隔设置。通过调节所述调谐件18，以调节所述调谐件18与所述匹配凸台13之间的距离，进而调节所述信号隔离器100的阻抗匹配。可以理解，所述屏蔽盖300上设置有多个信号隔离器100(例如两个)，所述信号隔离器100分别对应控制板末级的功率放大器，用以隔离回退信号并保护器件。

在第三种情况下，请一并参阅图8，当所述信号隔离器100应用至双工器的天线端口时，所述信号隔离器100设置于双工器400上。此时，所述信号隔离器100的第一壳体11可以为双工器腔体。所述第二壳体12为双工器盖板。所述双工器腔体与双工器盖板扣接在一起，以共同形成封闭的腔体，即空腔波导。

可以理解，在所述第三种情况下，所述双工器400上还设置有天线端口(ANTport)，RX通道及TX通道。其中，所述信号隔离器100设置于所述天线端口(ANT port)，用以提高TX通道和RX通道间的信号隔离度，降低信号间耦合度和通道间的相互影响。

可以理解，请一并参阅图9a，图9b及图9c，在本申请实施例中，所述信号隔离器100还可应用至微波ODU500。所述微波ODU500可装设于一抱杆600上，且与另一微波ODU500进行点对点通信。另外，所述ODU500还通过相应的中频电缆连接至微波室内单元(MicrowaveIndoor Unit，微波IDU)700，以与所述IDU700进行通信。

请一并参阅图10，所述微波ODU500包括下箱体501，控制板502，屏蔽盖503，双工器504及上箱体505。所述控制板502，屏蔽盖503，双工器504依次装设于所述下箱体501内。所述上箱体505盖设于所述下箱体501上，以与所述下箱体501共同收容所述控制板502，屏蔽盖503及双工器504。上述实施例所述的信号隔离器100可集成在所述屏蔽盖503和/或所述双工器504上。

具体地，所述控制板502为印刷电路板(printed circuit board，PCB)，其设置于所述下箱体501内。

所述屏蔽盖503装设于所述控制板502上，并盖住所述控制板502。所述控制板502的信号链路末端通过波导口(图未标)与所述屏蔽盖503信号连接。可以理解，所述屏蔽盖503上设置有隔离槽(图未示)，所述隔离槽内设置(例如粘贴)有吸波材料，用以吸收中频收发信机的电路信号，进而起到信号屏蔽隔离作用。其中，所述吸波材料是能吸收投射到其表面的电磁波能量，把通过材料的介质损耗将电磁能量转成其他形式的能量(例如热能)而消耗掉的一类材料，吸波材料一般由吸收剂和基体材料构成。

所述双工器504装配于所述屏蔽盖503上，且通过波导口(图未示)传输信号。所述双工器504还连接至所述上箱体505。所述上箱体505上还设置有公共波导口(图未示)。所述公共波导口为天线口。所述双工器504的信号发射和接收都是通过所述天线口来实现。其中，当信号发射时，所述信号从控制板502进入，接着从所述信号隔离器100的端口1输入，经过带脊状结构16的波导腔传输至所述匹配凸台13，所述匹配凸台13与所述调谐件18实现信号的阻抗匹配。由于所述铁氧体14具有磁旋特性，在所述永磁体15的作用下具有信号单向传输特征，进而信号从端口2输出。所述端口2的信号经过所述双工器504及ANT口输出，并通过所述微波ODU500外部的天线(例如微波天线)发射出去，此信号链路为发射(TX)链路。

同样，当所述微波ODU500通过外部的天线(例如微波天线)接收到信号时，所述信号从ANT口输入，并经所述双工器504从端口2输入至所述信号隔离器100。接着，所述信号隔离器100通过永磁体15控制所述铁氧体14的磁旋特性，进而使得所述信号从端口1输出至所述控制板502，此信号链路为接收(RX)链路。

可以理解，当所述微波ODU500中的所述双工器504和/或屏蔽盖503集成所述信号隔离器100时，所述微波ODU500的应用频率为6-100GHz，应用十分广泛。另外，由于所述信号隔离器100设置有脊状结构16，使得所述信号隔离器100由空腔波导变成脊波导。如此，在体积不变时，可大大提高工作频率的截止波长(工作频率降低)。同样，在工作频率固定时，可使得腔体结构的体积大大缩小，实现腔体隔离器(即所述信号隔离器100)的小型化。例如，通过验证表明，目前常用的未设置脊状结构的腔体隔离器的横截面尺寸大致为28mm，而设置有脊状结构16的信号隔离器100的横截面尺寸可减少至13.5mm。即，当信号隔离器100引入脊状结构16后，所述信号隔离器100的体积可至少缩小50％。

再者，请一并参阅表1，为目前常用的腔体隔离器与本申请的信号隔离器100分别采用不同的吸波负载材料的对比表。其中，目前腔体隔离器的吸波负载材料通常为羰基铁，其结构形状散热性差，导热系数和工作温度均较低，在大功率的热作用下熔点达到后容易烧毁。而本申请的信号隔离器100中的吸波负载17是采用碳化硅。所述碳化硅为高导热系数和高熔点材料，配合所述信号隔离器100的结构设计，可以大大提升所述信号隔离器100的功率容量。

表1常用腔体隔离器与本申请信号隔离器的吸波负载材料对比表

具体地，请一并参阅表2，由于所述信号隔离器100设置有碳化硅，可使得所述信号隔离器100的功率容量从37dBm提升到50dBm以上，即功率容量大大提升。

表2采用不同吸波负载材料时的频率及功率测试表

吸波负载材料	测试频率	摸底功率	极限功率
				羰基铁	7.36GHz	37dBm	38dBm(变色)
碳化硅	8.0GHz	≥50dBm	没有出现打火

另外，当所述信号隔离器100应用至高频段和小尺寸结构的腔体隔离器时，通过设置所述匹配凸台13及调谐件18，并使得所述调谐件18由介质材料制成。如此，通过调节所述调谐件18与所述匹配凸台13，以调节所述信号隔离器100的阻抗匹配，进而可有效降低金属螺杆的调谐敏感度。例如，在其中一个实施例中，当在26GHz/28GHz频段的微波ODU中的微波双工器，以及80GHz的E-band双工器中设置所述信号隔离器100，且采用介电常数为3.5的介质调谐螺杆(即调谐件18)时，相比于同尺寸的金属螺杆，其调谐敏感度大大降低。即当信号隔离器100应用至高频段和小尺寸结构的腔体隔离器时，通过采用介质调谐螺杆，可优化腔体隔离器的阻抗匹配调谐装置，以有效降低调谐难度。

综上，请一并参阅图11及表3，所述信号隔离器100及具有所述信号隔离器100的微波ODU500至少具有以下优点：

(1)信号隔离器100可集成在微波双工器和/或屏蔽盖中，且设置有脊状结构16。如此，可构成“脊波导”结构，使得所述脊状结构16附近因为边缘效应加载电容，使得截止波长变大。另外，所述信号隔离器100采用TE10X信号传输模式，使得同功率频率下，可有效降低波导横截面积，进而使得所述信号隔离器100的体积至少降低50％。

(2)由于信号隔离器100采用碳化硅材料的吸波负载17，其与传统的羰基铁材料相比，其工作温度和导热系数高很多，使得所述信号隔离器100的吸波性能强，功率容量大大提升。例如，其功率容量可从37dBm提升到50dBm。即，与同结构尺寸的其他吸波负载相比，所述信号隔离器100的功率可至少提升20％。再配合所述“脊波导”结构，可实现所述信号隔离器100的极致小型化。

(3)在本申请实施例中，由于所述信号隔离器100设置有调谐件18，所述调谐件18由介电常数大于1的介质材料制成或由金属材料制成。其中，当应用至高频段和小尺寸产品时，所述调谐件18采用介质材料制成。如此，与金属的调谐件相比，介质材料对电磁场相对透明，对电场围绕弱，其调谐敏感度低。例如，与利用金属材料制成的调谐件相比，采用介电常数大于1的介质材料时，其调谐敏感度可低至金属调节敏感度的四分之一。

(4)在本申请实施例中，由于所述信号隔离器100集成在双工器和/或屏蔽盖中，以构成小型化大功率的腔体隔离器。如此，可替代应用于8GHz频段以下的在板隔离器，以降低成本，并有效提高性能。例如，现有的在板隔离器的插损为0.5dB，而本申请的信号隔离器100构成的腔体隔离器的插损为0.3dB。即插损指标可提升0.2dB以上，且可大大提升微波ODU500收发通道的链路性能。

表3本申请信号隔离器与其他信号隔离器的性能对比表

类型	体积	成本	插损指标	功率指标
					在板隔离器	12.7mm*12.7mm	40RMB	插损<0.5dB	43dB
现有的腔体隔离器	28mm(腔横截面)	15RMB	插损<0.3dB	37dB
					本申请信号隔离器	13.5mm(腔横截面)	15RMB	插损<0.3dB	50dB

可以理解，在本申请实施例中，所述信号隔离器100可应用至矩形波导TE10X腔体隔离器。当然，在其他实施例中，并不对所述信号隔离器100的应用进行具体限制。例如，所述信号隔离器100还可应用至同轴、TE、TM模式腔体隔离器或其他腔体隔离器。

可以理解，在本申请实施例中，当所述信号隔离器100未设置所述吸波负载17时，所述信号隔离器100可构成环形器(Circulation)。即本申请中的“脊波导”结构(即脊状结构16)及介质的调谐件18也可应用至环形器中。

对于本领域的技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其他具体形式实现本申请。因此，只要在本申请的实质精神范围之内，对以上实施例所作的适当改变和变化都应该落在本申请要求保护的范围之内。

Claims

1.一种信号隔离器，其特征在于，所述信号隔离器包括第一壳体，第二壳体，铁氧体，永磁体及脊状结构，所述第一壳体的第一表面设置有腔体部，所述腔体部包括第一通道，第二通道及第三通道，所述第一通道，第二通道及第三通道彼此连通，并构成Y形结构，所述第二壳体设置于所述第一表面上，且覆盖所述腔体部，以使得所述第一通道，第二通道及第三通道均与所述第二壳体构成空腔波导，所述铁氧体设置于所述腔体部的中部位置，所述永磁体设置于所述第一壳体中与所述第一表面相背的第二表面，且与所述铁氧体间隔设置，所述脊状结构设置于对应的空腔波导的宽边或窄边，且延伸方向与对应的空腔波导的延伸方向一致，以使得对应的空腔波导构成脊波导。

2.如权利要求1所述的信号隔离器，其特征在于：所述信号隔离器还包括吸波负载，所述吸波负载设置于所述第一通道，第二通道及第三通道的其中一个通道内，所述第一通道，第二通道及第三通道中未设置所述吸波负载的通道设置有波导口，用以供信号进入或输出。

3.如权利要求2所述的信号隔离器，其特征在于：所述吸波负载为碳化硅吸波材料。

4.如权利要求2或3所述的信号隔离器，其特征在于：所述吸波负载的形状为梯形、三角体、T形或楔形。

5.如权利要求1-4任意一项所述的信号隔离器，其特征在于：所述信号隔离器还包括匹配凸台及调谐件，所述匹配凸台设置于所述腔体部的中部位置，且分别连接至对应空腔波导内的脊状结构，所述铁氧体设置于所述匹配凸台上，所述调谐件设置于所述第二壳体上，且穿过所述第二壳体，以与所述匹配凸台间隔设置，所述匹配凸台及调谐件构成调谐装置，以共同调节所述信号隔离器的阻抗匹配。

6.如权利要求5所述的信号隔离器，其特征在于：所述匹配凸台由金属材料制成，所述调谐件采用金属材料或介电常数大于1的介质材料制成。

7.如权利要求1-6任意一项所述的信号隔离器，其特征在于：所述第一壳体及第二壳体均由金属材料制成，所述脊状结构与对应的空腔波导一体成型。

8.如权利要求1-6任意一项所述的信号隔离器，其特征在于：所述脊状结构由介质材料制成，且粘贴至对应的空腔波导内。

9.如权利要求1-8任意一项所述的信号隔离器，其特征在于：所述对应的空腔波导的两个宽边或两个窄边设置有所述脊状结构，以使得所述对应的空腔波导构成双脊波导。

10.如权利要求1-9任意一项所述的信号隔离器，其特征在于：所述信号隔离器采用TE10X信号传输模式。

11.如权利要求1-10任意一项所述的信号隔离器，其特征在于：所述第一壳体为双工器腔体，所述第二壳体为双工器盖板，所述双工器盖板设置于所述双工器腔体上，且覆盖所述腔体部。

12.如权利要求1-10任意一项所述的信号隔离器，其特征在于：所述第一壳体为屏蔽盖，所述腔体部设置于所述屏蔽盖的一表面，所述屏蔽盖与其他结构件连接在一起，且所述其他结构件覆盖所述腔体部。

13.一种微波室外单元，其特征在于：所述微波室外单元包括控制板及双工器，所述控制板上设置有功率放大器，所述双工器上设置有天线端口，所述功率放大器及所述天线端口级联有如权利要求1-10任意一项所述的信号隔离器。

14.如权利要求13所述的微波室外单元，其特征在于：所述微波室外单元还包括屏蔽盖，所述隔离器集成于所述双工器和/或所述屏蔽盖上。

15.如权利要求13或14所述的微波室外单元，其特征在于：所述第一壳体为双工器腔体，所述第二壳体为双工器盖板，所述双工器盖板设置于所述双工器腔体上，且覆盖所述腔体部。

16.如权利要求14所述的微波室外单元，其特征在于：所述第一壳体为屏蔽盖，所述腔体部设置于所述屏蔽盖的一表面，所述屏蔽盖与其他结构件连接在一起，且所述其他结构件覆盖所述腔体部。

17.一种微波室外单元，其特征在于：所述微波室外单元包括下箱体，控制板，屏蔽盖，双工器及上箱体，所述控制板设置于所述下箱体内，所述屏蔽盖装设于所述控制板上，并盖住所述控制板，所述双工器装配于所述屏蔽盖上且连接至所述上箱体，所述上箱体盖设于所述下箱体上，以与所述下箱体共同收容所述控制板，屏蔽盖及双工器，所述微波室外单元还包括如权利要求1-10任意一项所述的信号隔离器，所述隔离器集成于所述双工器和/或所述屏蔽盖上。

18.如权利要求17所述的微波室外单元，其特征在于：所述第一壳体为双工器腔体，所述第二壳体为双工器盖板，所述双工器盖板设置于所述双工器腔体上，且覆盖所述腔体部。

19.如权利要求17所述的微波室外单元，其特征在于：所述第一壳体为屏蔽盖，所述腔体部设置于所述屏蔽盖的一表面，所述屏蔽盖与其他结构件连接在一起，且所述其他结构件覆盖所述腔体部。