CN201022191Y - 一种双工器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种双工器，包括发射滤波器和接收滤波器，所述发射滤波器是金属同轴腔体滤波器，所述金属同轴腔体滤波器具有天线接口和发射信号接口，其特征在于，所述接收滤波器是介质滤波器，所述介质滤波器具有天线接口和接收信号接口，所述介质滤波器和金属同轴腔体滤波器通过连接件相连。本实用新型的双工器，比常规同轴腔结构双工器体积明显减小，满足了近年来对移动通信设备中的双工器的小型化需求。

Description

一种双工器

技术领域

本实用新型涉及一种双工器，尤其涉及适用于无线通信基站的双工器。

背景技术

目前移动通信基站普遍采用的双工器是具有交叉耦合结构的金属同轴空气腔体双工器，发射滤波器和接收滤波器通过交叉耦合形成不对称抑制，以达到对指定频段的抑制要求。在这些指标中通带插入损耗希望越小越好，带外抑制度指标适当。同轴腔双工器具有可调范围大、Q值较高等优点，因而在移动通信系统中得到了大量应用。然而腔体的Q值同腔体的体积正相关；为了满足发射滤波器和接收滤波器的抑制度要求，一般需要设定较多的腔体个数才行，因此同轴腔体双工器的体积和重量很大。

移动通信基站的发射功率较大，发射通路的滤波器需要承受大功率，大功率滤波器需要散热性能好、能承受大的场强而不会击穿。然而接收信号非常小，接收滤波器没有承受大功率的要求。

在中国专利申请号200520067110.6和中国专利申请号200520067109.6中分别描述了减小双工器体积的办法。其中一个的接收滤波器采用平面梳状滤波器，收发隔离采用环形器；另一个采用腔体滤波器串联梳状滤波器。这两种方法仍然对体积的减小有限。

日本在中国申请的专利申请号00128847.4讲述了一种双工器和通信设备。描述的是用于小功率场合的双工器，其中发射滤波器采用同轴介质谐振器，接收滤波器采用声表滤波器。不能直接用于基站设备。

美国专利US4742562讲述了采用单块介质滤波器做成的双工器，收发都用介质，用于较小功率的场合。US4431977描述了一种陶瓷介质带通滤波器，以及用此类滤波器做成的双工器。也不能直接用于基站设备。

专利CN98124243讲述了一种采用单个介质谐振器做成的收发双工器，目的也是为了实现双工器的小型化，采用分立元件做成，承受不了大的功率。

目前有UBE、江佳和CTS能制造相应的有较大耐压的介质滤波器。

图2A为常用同轴腔双工器200A结构示意图。这个双工器的发射滤波器202和接收滤波器201都是用金属同轴腔体做成，体积较大。ANT是天线接口，TX是发射信号接口，RX是接收信号接口。205是发射滤波器和接收滤波器的连接件。

目前常用的双工器接收滤波器201一般都有6个金属腔体。对于800MHz频段单个金属腔体的尺寸大约是高50mm，直径40mm到50mm。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种可用于无线通讯基站，比常规同轴腔结构双工器体积明显减小的双工器，满足近年来对移动通信设备中的双工器的小型化需求。

基于背景事实，通过减小接收滤波器体积的办法来减小整个双工器的体积是可能的，比如接收通路采用同轴介质滤波器。小型的介质同轴滤波器表现为插入损耗偏大，通过20W～60W功率时热耗大，散热困难；介质同轴滤波器的体积小，耐电场击穿能力不够高。因此目前介质同轴型滤波器的功率承受能力比较小，不能作为大功率通路。如果使用介质滤波器需要解决2个问题：应用于合适的功率场合，保证介质不击穿和保证介质滤波器能良好散热。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种双工器，包括发射滤波器和接收滤波器，所述发射滤波器是金属同轴腔体滤波器，所述金属同轴腔体滤波器具有天线接口和发射信号接口，其特征在于，所述接收滤波器是介质滤波器，所述介质滤波器具有天线接口和接收信号接口，所述介质滤波器和金属同轴腔体滤波器通过连接件相连。

所述双工器还具有一个介质滤波器，所述介质滤波器，单独构成接收电路。

所述接收介质滤波器，可以是串联的两个介质滤波器。

所述介质滤波器具有四个侧面和下端面，以及位于侧面和端面之间的同轴型谐振器，所述同轴型谐振器的下端接地，所述四个侧面和下端面、孔内壁敷有金属层。

所述同轴型谐振器，由多个信号地过孔和过孔间的电极构成，所述过孔内壁具有金属层，过孔的下端接地，上端开路并涂覆电导线条，过孔间的电极和过孔之间具有一定空间距离。

所述金属层是银层。

所述空间距离，根据电极电压设置，大于0.3毫米。

所述接收滤波器焊接在印制板上，通过印制板安装到发射滤波器的腔体侧面。

所述电极的输入端和输出端，分别是插入第一个和最后一个过孔中的绝缘包裹的导电短线，或者，是在介质滤波器的第一个和最后一个介质谐振器的两个外侧面的交界处分别敷设的两个彼此相连、但与其他导电涂层绝缘的导电涂层。

本实用新型克服了陶瓷介质滤波器的电压击穿能力小的缺点，比如CDMA信号，在大功率发射时的峰值电压很高，这个信号加在介质滤波器的输入端上，会在此输入端和信号地之间引起瞬间很大的电场强度，空气或介质不被击穿就需要有足够的空间距离，也就是滤波器电极与信号地之间的空间要足够大，但是过大的间隔满足不了小型化的要求。本实用新型确保了介质滤波器对发射通带的回波损耗足够小，使得发射信号能全部被反射。

附图说明

图1为参考UBE的某介质滤波器绘制的本实用新型输入电极示意图。

图2A为常用同轴腔双工器结构示意图。

图2B为本实用新型的第一实施例的一种双工器示意图。

图3为实用新型的第二实施例的包含两路接收通路的双工器示意图。

具体实施方式

近年来移动通信设备的小型化需求越来越明确，引起了对用于这一设备中的双工器的小型化需求。鉴于以上现实，通过合理选材做成了一种比常规同轴腔结构双工器体积明显减小的大功率双工器。本实施例的双工器，发射滤波器仍然采用金属腔体技术，而接收滤波器采用小型的介质同轴滤波器。通过减小接收滤波器体积的办法来减小整个双工器的体积。

图1是本实施方式中所采用的介质滤波器包含输入电极的局部图形(这个图形依据日本UBE的某介质滤波器绘制)。如图1所示，本实施例中，介质中间的圆孔102、105和106内壁、介质滤波器的四个侧面和介质滤波器下端面均敷以银层。而这些导电涂层构成信号地；圆孔的下端接地，上端开路并涂覆类似印刷电路的导电线条，构成四分之一波长谐振器；形成同轴型第一谐振器102、第二谐振器105和第三谐振器106等，这样第一谐振器102、第二谐振器105等谐振器的上端面是直流接地的。电极107同谐振器105耦合，同102之间也有耦合。103是107同102之间的空间距离，104是107同105之间的空间距离。对电极107加直流电压，电压高到一定程度，电极107就会对102或者105出现击穿现象。击穿电压与103、104间距的大小有关系；同时也与电极107的形状有关系，表现为电极的直角拐弯处更容易出现放电。因此空间距离103和104根据电极107的电压来确定，所选的滤波器必须保证适当大的耦合间隔。

实际选用的一种采用某介质滤波器的电极，间距103、104的直流耐压超过500V，电极107承受70W的CDMA发射功率无击穿现象。

制造介质滤波器输入输出的耦合电极常用方法有：在滤波器的第一个和最后一个介质谐振器圆孔中各自插入绝缘包裹的导电短线，分别作为输入、输出端；在介质滤波器的第一个和最后一个介质谐振器的两个外侧面的交界处各敷设两个小方块彼此相连、但与其他导电涂层绝缘的导电涂层，分别作为输入、输出端。当然还有其他制造电极的方法，但关键是使得电极对地的抗电场击穿能力足够，能承受我们要求的大功率发射信号。小尺寸的介质滤波器输入引脚同信号地的间距小承受不了大的功率；采用过大的间距的介质滤波器不是我们的目的。为此在采用尺寸合适的介质滤波器后，对输入输出电极采用所述的两种形式分别进行了试验，满足我们要求的耐压要求，实际样机满足所需功率等级。

实际的介质滤波器样机的接地面焊接在PCB(印制板)上，通过PCB再装到发射滤波器金属腔的侧面，这个焊接面也是信号地。PCB板是双面板，PCB两面的地通过过孔相连，过孔镀金属，用于介质滤波器的良好接地；这些过孔也能把介质滤波器所产生的热量传导到金属底板上；安装在印制板上的介质滤波器也利于缓冲机械冲击力对介质材料的影响。金属腔体外部或者侧面也是信号地，这样介质滤波器的地同双工器的地通过PCB连在一起了。

电极107同发射腔体滤波器通过交叉耦合合成形成双工器。然后在图2B的天线端口(ANT)加70W的CDMA发射信号，介质滤波器电极107这一端的表面温度比介质滤波器另一端的温度略高。

第一实施例

图2B为本实用新型提出的一种双工器200B示意图。发射滤波器204仍然采用金属同轴腔体，保证大功率和高Q值，保证低插损和满足特殊的带外抑制。所改变的是接收滤波器，把普通双工器中的腔体滤波器201改成介质滤波器203，允许203的插损指标比201的插损指标略大，其他带外指标同201接近，收发滤波器同样通过连接件205连接，但介质滤波器的体积却比同轴腔体的体积小很多。比如一个800MHz介质滤波器的尺寸大约在宽51mm^*高18mm^*深14.8mm，这个体积比单个金属腔体的体积还小。

第二实施例

图3为依据本实用新型实施的包含两路接收通路的双工器300结构示意图。金属腔体做的发射滤波器301同介质滤波器302构成双工器，单独的一个介质滤波器303是构成一个接收通路，以达到足够的抑制度。本实施例的双工器比采用腔体做接收滤波器的这类双工器体积明显减小。

第三实施例

本实施例中的双工器，所述双工器的发射滤波器是金属同轴腔体，接收滤波器是由两个介质滤波器串联形成，以达到足够的抑制度。本实施例的双工器比采用腔体做接收滤波器的这类双工器体积明显减小。

因为我们让介质滤波器所表现出来的特性是阻碍发射信号进入介质滤波器，但是实际的回波损耗不可能到零，只能通过指标折中使这个回波损耗尽量小。这样尽管发射信号功率很高，但进入介质滤波器的能量较小，实际大约有几瓦的功率变成热。为此介质滤波器也需要散热。

本实用新型主要在于合理选择材料，在体积和功率容量以及其它指标之间折中。对于接收滤波器所采用的函数形式、阶数、材料种类都不作限制，只要能够满足所述的功率容量即可。

Claims (9)

1.一种双工器，包括发射滤波器和接收滤波器，所述发射滤波器是金属同轴腔体滤波器，所述金属同轴腔体滤波器具有天线接口和发射信号接口，其特征在于，所述接收滤波器是介质滤波器，所述介质滤波器具有天线接口和接收信号接口，所述介质滤波器和金属同轴腔体滤波器通过连接件相连。

2.如权利要求1所述的双工器，其特征在于，所述双工器还具有一个介质滤波器，所述介质滤波器，单独构成接收电路。

3.如权利要求1所述的双工器，其特征在于，所述接收介质滤波器，是串联的两个介质滤波器。

4.如权利要求1至3任一所述的双工器，其特征在于，所述介质滤波器具有四个侧面和下端面，以及位于侧面和端面之间的同轴型谐振器，所述同轴型谐振器的下端接地，所述四个侧面和下端面、孔内壁敷有金属层。

5.如权利要求4所述的双工器，其特征在于，所述同轴型谐振器，由多个信号地过孔和过孔间的电极构成，所述过孔内壁具有金属层，过孔的下端接地，上端开路并涂覆电导线条，过孔间的电极和过孔之间具有一定空间距离。

6.如权利要求4所述的双工器，其特征在于，所述金属层是银层。

7.如权利要求4所述的双工器，其特征在于，所述空间距离，根据电极电压设置，大于0.3毫米。

8.如权利要求1所述的双工器，其特征在于，所述接收滤波器焊接在印制板上，通过印制板安装到发射滤波器的腔体侧面。

9.如权利要求5所述的双工器，其特征在于，所述电极的输入端和输出端，分别是插入第一个和最后一个过孔中的绝缘包裹的导电短线，或者，是在介质滤波器的第一个和最后一个介质谐振器的两个外侧面的交界处分别敷设的两个彼此相连、但与其他导电涂层绝缘的导电涂层。

Images