CN117393980B - 一种卯榫结构的四工器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种卯榫结构的四工器，主要解决现有四工器生产过程中繁琐的结构装拆形式，产品体积大的问题。该四工器包括多个结构相同且首尾卯榫相接内部形成柱形空间的卯榫弦壳，卡接在卯榫弦壳形成的柱形空间内的十字隔腔，安装于所述十字隔腔的腔体内的低通滤波器，以及通过卯榫结构固定在卯榫弦壳两端的端盖；其中一端的端盖上开设有多个输入输出孔。本发明的四工器彻底蠲除了现有螺钉装拆的繁琐形式，有效地提高了生产效率。卯榫工艺的应用使得四工器安装更为紧密，减小了安装面之间的缝隙，提高了四工器的Q值；同时由于未使用螺钉安装，腔体内部就会减少安装产生的碎屑和金属粉尘，在一定程度上提高了四工器的三阶互调指标。

Description

一种卯榫结构的四工器

技术领域

本发明属于微波通信技术领域，具体地说，是涉及一种卯榫结构的四工器。

背景技术

随着近年射频微波技术领域不断发展，特别是对多路通信的微波产品需求也是与日俱增。在无线通讯中，射频信号通过天线接收或发射，为了节约装备的成本和体积，通常采用同一天线来实现不同频率的接收或发射。多路不同频段的滤波器通过一个频率分配网络级联构成多端口的频率选择器件，即多工器。多工器是将多路不同频段的信号合路成一路复合信号或将一路复合信号分解成多路不同频段的信号。由于多工器的重要战略地位，因此对多工器的性能指标、结构外形、体积重量、成本等有着非常严苛的要求。目前市面上多工器大多采用螺钉拆卸方式实现微波产品的装配，在多工器生产装配过程中，繁琐的螺钉在装配和调试过程中反复地拆取安装，极大地造成了工时的浪费，而且还很容易造成螺纹的机械损坏；同时，多工器多通道的微波信号模块的设计中，通常将通道电路平面并列或上下面重叠，平面占用率大，无法应用于安装尺寸受限的微波通信系统中；且在公共耦合端位置，将多路信号集成一体堆叠的焊接方式，电路匹配不良，造成每条通路信号相互交叉干扰，调试量大。焊接和连接处等位置存在杂质，焊接后未清洗干净的助焊剂等原因会产生无源互调失真信号。受结构形式的限制，也无法串联低通滤波器来改善多工器通道远端抑制，直接影响了整个多工器抗干扰能力。

针对上述的情况，要解决生产过程中繁琐的结构装拆形式，产品体积小型化，提高多工器抗干扰能力，成了工程设计师急切解决的一个问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种卯榫结构的四工器，主要解决现有四工器生产过程中繁琐的结构装拆形式，产品体积大的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种卯榫结构的四工器，包括多个结构相同且首尾卯榫相接内部形成柱形空间的卯榫弦壳，卡接在卯榫弦壳形成的柱形空间内的十字隔腔，安装于所述十字隔腔的腔体内的低通滤波器，以及通过卯榫结构固定在卯榫弦壳两端的端盖；其中一端的端盖上开设有多个输入输出孔。

进一步地，在本发明中，所述卯榫弦壳为4个，即所述卯榫弦壳为四分之一圆的弦形结构，两侧的弦端分别为用于卯榫弦壳首尾卯榫相接的卯眼和榫头；卯榫弦壳的弦内角位置设计有半U形缺口，当四个相同卯榫弦壳首尾相连榫接后，内面即形成用于榫接十字隔腔的四个凹槽；所述卯榫弦壳的两端端头的外表面设置有安装工型榫头的第一半槽。

进一步地，在本发明中，所述十字隔腔的中心设置有用于安装低通滤波器的通孔；十字隔腔上设置有的四个均分圆周的隔片，两两隔片间形成90°夹角的独立通道，每条通道径向的形式呈类三角形，每条通道上设置有若干谐振器；每条所述通道的底板靠近十字隔腔的端头处均设置有贯穿至通孔的穿线孔；其中，四个隔片的外端采用卯榫方式接入卯榫弦壳形成的凹槽内。

进一步地，在本发明中，所述低通滤波器采用“葫芦串”型，所述低通滤波器的输入端环径向圆周均布设计四处用于焊接导线的开孔；所述低通滤波器输出端在轴向中心设计用于焊接安装四工器信号输出的射频绝缘子的焊接孔。

进一步地，在本发明中，所述端盖包括左端盖和右端盖；所述左端盖和右端盖的侧面均设置有与第一半槽成对的第二半槽；靠近所述低通滤波器输出一端的端盖盖面轴向中心的输入输出孔为中心台阶孔，其中心对应至低通滤波器输出端的轴向中心的焊接孔，环绕中心台阶孔均布设计有四处对应至十字隔腔输入端的谐振器的副台阶孔；所述中心台阶孔和副台阶孔上均安装有射频绝缘子；中心台阶孔的射频绝缘子焊接至低通滤波器输出端的焊接孔内实现信号输出；副台阶孔的射频绝缘子通过导线焊接至十字隔腔输入端的谐振器上，实现四工器各电路输入。

进一步地，在本发明中，所述谐振器与所述十字隔腔一体成型。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

（1）本发明的四工器具有传统卯榫工艺的结构形式，且彻底蠲除了现有螺钉装拆的繁琐形式，有效地提高了生产效率。卯榫工艺的应用使得四工器安装更为紧密，减小了安装面之间的缝隙，提高了四工器的Q值；同时由于未使用螺钉安装，腔体内部就会减少安装产生的碎屑和金属粉尘，在一定程度上提高了四工器的三阶互调指标。

（2）本发明的四工器，采用了四个相同卯榫弦壳首尾相连榫接为主体的结构形式，优化结构空间，采用轴向设计思路，四路滤波通道均共面相承，空间利用率高，大大节省了体积，可以应用于空间局促的微波通信系统环境中。

（3）本发明的四工器的公共端采用均布四路导线抽头耦合形式集成，具有优良的耦合匹配；巧妙地在十字隔腔中心串联低通滤波器，使四工器的各通道具备更好的远端抑制特性，避免了各个通道之间寄生信号的产生，进而大大提高了设备的抗干扰能力，使信号通过四工器后频谱更加的纯净，提升整体系统性能指标。

附图说明

图1为本发明的卯榫弦壳结构示意图。

图2为本发明的十字隔腔结构示意图。

图3为本发明中采用低通滤波器结构示意图。

图4为本发明的四个卯榫弦壳首尾相连示意图。

图5为本发明的卯榫弦壳与十字隔腔、低通滤波器装配示意图。

图6为本发明的工型榫头、端盖、射频绝缘子的装配示意图。

图7为本发明的剖面示意图。

图8为本发明实施例中低通滤波器频率-抑制度仿真曲线图。

图9为本发明实施例中各频率-损耗仿真曲线图。

图10为本发明实施例中公共端各频率-回波损耗仿真曲线图。

图11为本发明实施例中支路各频率-回波损耗仿真曲线图。

其中，附图标记对应的名称为：

1-卯榫弦壳，2-十字隔腔，3-低通滤波器，4-端盖，4a-左端盖，4b-右端盖，5-卯眼，6-榫头，7-半U形缺口，8-凹槽，9-工型榫头，10-第一半槽，11-通孔，12-隔片，13-通道，14-谐振器，15-穿线孔，16-开孔，17-焊接孔，18-第二半槽，19-中心台阶孔，20-副台阶孔，21-射频绝缘子。

具体实施方式

下面结合附图说明和实施例对本发明作进一步说明，本发明的方式包括但不仅限于以下实施例。

本发明公开的一种卯榫结构的四工器，包括多个结构相同且首尾卯榫相接内部形成柱形空间的卯榫弦壳1，卡接在卯榫弦壳1形成的柱形空间内的十字隔腔2，安装于所述十字隔腔2的腔体内的低通滤波器3，以及通过卯榫结构固定在卯榫弦壳1两端的端盖4；其中一端的端盖上开设有多个输入输出孔。

如图1所示，在本实施例中，所述卯榫弦壳1为4个，即所述卯榫弦壳1为四分之一圆的弦形结构，两侧的弦端分别为用于卯榫弦壳1首尾卯榫相接的卯眼5和榫头6；卯榫弦壳1的弦内角位置设计有半U形缺口7，当四个相同卯榫弦壳1首尾相连榫接后，内面即形成用于榫接十字隔腔2的四个凹槽8；所述卯榫弦壳1的两端端头的外表面设置有安装工型榫头9的第一半槽10。

如图2所示，在本实施例中，所述十字隔腔2的中心设置有用于安装低通滤波器3的通孔11；十字隔腔2上设置有的四个均分圆周的隔片12，其中，四个隔片12的外端采用卯榫方式接入卯榫弦壳1形成的凹槽8内。

在本实施例中，两两隔片12间形成90°夹角的独立通道13，每条通道13径向的形式呈类三角形，保证了每条卯榫通道的结构稳定性。每条通道13上设置有若干谐振器14，用于实现四路不同频段的滤波电路，谐振器14与十字隔腔为一体成型。每条所述通道13的底板靠近十字隔腔2的端头处均设置有贯穿至通孔的穿线孔15，用于实现抽头耦合形式，可串联至低通滤波器，使四工器的各通道具备更好的远端抑制特性，进而大大提高了设备的抗干扰能力，使信号通过四工器后频谱更加的纯净，提升整体系统性能指标。

如图3所示，在本实施例中，所述低通滤波器3采用“葫芦串”型，根据远端抑制要求，低通滤波器通过建模仿真计算，确认“葫芦串”结构的几何尺寸，并得到相应的仿真结果，如图8所示。

在本实施例中，所述低通滤波器的输入端环径向圆周均布设计四处用于焊接导线的开孔16。用于焊接四工器抽头导线，导线可以穿过十字隔腔公共端的槽底的孔，实现与十字隔腔的谐振器形成抽头式耦合。所述低通滤波器3输出端在轴向中心设计用于焊接安装四工器信号输出的射频绝缘子的焊接孔17，用于安装四工器输出射频绝缘子，如图3所示。

在本实施例中，所述端盖4包括左端盖4a和右端盖4b；所述左端盖4a和右端盖4b的侧面均设置有与第一半槽10成对的第二半槽18；靠近所述低通滤波器3输出一端的端盖盖面轴向中心的输入输出孔为中心台阶孔19，其中心对应至低通滤波器3输出端的轴向中心的焊接孔17，环绕中心台阶孔19均布设计有四处对应至十字隔腔2输入端的谐振器的副台阶孔20；所述中心台阶孔19和副台阶孔20上均安装有射频绝缘子21；中心台阶孔19的射频绝缘子21焊接至低通滤波器3输出端的焊接孔17内实现信号输出；副台阶孔20的射频绝缘子21通过导线焊接至十字隔腔2输入端的谐振器14上，实现四工器各滤波通路抽头式耦合输入。

工型榫头的结构尺寸与卯榫弦壳、左右端盖四侧面均布的卯榫第一半槽、第二半槽对应，如图4~图6所示，将其卯榫安装后，即实现了一种卯榫结构四工器整体成型，其剖面示意如图7所示。以某四工器的四路通道为例，频段依次为：2.8～2.9GHz、3～3.2GHz、3.3～3.4GHz、3.5～3.6GHz。

使用滤波器仿真软件，对所需四工器每路频段进行综合分析，根据四工器各起止频率、损耗、回波损耗等指标，确定四工器的拓扑结构。根据综合分析结果进行三维建模仿真，包括单腔仿真、双腔耦合仿真、端口时延仿真、整体建模仿真、调试优化、组合仿真等。在设计单个滤波通道时，主要考虑在外形尺寸、插入损耗、功率容量之间权衡，腔体尺寸越大，单腔Q值越高，Q值越高，插入损耗越小。同轴腔结构的Q值也与阻抗有关，当阻抗为76Ω时，理论上存在最佳的Q值；当阻抗为30Ω时，理论上存在最高功率容量。如图9所示，为四工器各通道滤波器“频率—损耗”仿真曲线图。如图10所示，为四工器公共端各“频率—回波损耗”仿真曲线图；如图11所示，为四工器支路各“频率—回波损耗”仿真曲线图。由仿真曲线观察，本发明的这种卯榫结构的四工器，损耗、回波损耗指标优良，能够满足常规应用的要求。

上述实施例仅为本发明的优选实施方式之一，不应当用于限制本发明的保护范围，但凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种卯榫结构的四工器，其特征在于，包括多个结构相同且首尾卯榫相接内部形成柱形空间的卯榫弦壳（1），卡接在卯榫弦壳（1）形成的柱形空间内的十字隔腔（2），安装于所述十字隔腔（2）的腔体内的低通滤波器（3），以及通过卯榫结构固定在卯榫弦壳（1）两端的端盖（4）；其中一端的端盖上开设有多个输入输出孔；

所述卯榫弦壳（1）为4个，即所述卯榫弦壳（1）为四分之一圆的弦形结构，两侧的弦端分别为用于卯榫弦壳（1）首尾卯榫相接的卯眼（5）和榫头（6）；卯榫弦壳（1）的弦内角位置设计有半U形缺口（7），当四个相同卯榫弦壳（1）首尾相连榫接后，内面即形成用于榫接十字隔腔（2）的四个凹槽（8）；所述卯榫弦壳（1）的两端端头的外表面设置有安装工型榫头（9）的第一半槽（10）；

所述十字隔腔（2）的中心设置有用于安装低通滤波器（3）的通孔（11）；十字隔腔（2）上设置有的四个均分圆周的隔片（12），两两隔片（12）间形成90°夹角的独立通道（13），每条通道（13）径向的形式呈类三角形，每条通道（13）上设置有若干谐振器（14）；每条所述通道（13）的底板靠近十字隔腔（2）的端头处均设置有贯穿至通孔的穿线孔（15）；其中，四个隔片（12）的外端采用卯榫方式接入卯榫弦壳（1）形成的凹槽（8）内。

2.根据权利要求1所述的一种卯榫结构的四工器，其特征在于，所述低通滤波器（3）采用“葫芦串”型，所述低通滤波器的输入端环径向圆周均布设计四处用于焊接导线的开孔（16）；所述低通滤波器（3）输出端在轴向中心设计用于焊接安装四工器信号输出的射频绝缘子的焊接孔（17）。

3.根据权利要求2所述的一种卯榫结构的四工器，其特征在于，所述端盖（4）包括左端盖（4a）和右端盖（4b）；所述左端盖（4a）和右端盖（4b）的侧面均设置有与第一半槽（10）成对的第二半槽（18）；靠近所述低通滤波器（3）输出一端的端盖盖面轴向中心的输入输出孔为中心台阶孔（19），其中心对应至低通滤波器（3）输出端的轴向中心的焊接孔（17），环绕中心台阶孔（19）均布设计有四处对应至十字隔腔（2）输入端的谐振器的副台阶孔（20）；所述中心台阶孔（19）和副台阶孔（20）上均安装有射频绝缘子（21）；中心台阶孔（19）的射频绝缘子（21）焊接至低通滤波器（3）输出端的焊接孔（17）内实现信号输出；副台阶孔（20）的射频绝缘子（21）通过导线焊接至十字隔腔（2）输入端的谐振器（14）上，实现四工器的电路输入。

4.根据权利要求3所述的一种卯榫结构的四工器，其特征在于，所述谐振器（14）与所述十字隔腔（2）一体成型。