CN216597927U - 一种小型化高隔离度双工装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种小型化高隔离度双工装置，属于通信技术领域。其包括宽带阻抗变换器、合路器、高频滤波器和低频滤波器；低频滤波器的第一输入/输出端口、宽带阻抗变换器的第一输入/输出端口、高频滤波器的第一输入/输出端口均与合路器连接，其中，高频滤波器的第二输入/输出端口与高频接口连接，低频滤波器的第二输入/输出端口与低频接口连接，宽带阻抗变换器的第二输入/输出端口与天线口连接。本实用新型充分利用闲置空间，体积小、重量轻，满足了通信设备对设备小型化、低损耗、可快速切换的要求。

Description

一种小型化高隔离度双工装置

技术领域

本实用新型涉及通信技术领域，特别涉及一种小型化高隔离度双工装置。

背景技术

目前在通信系统中，射频前端的模块和天线馈源往往为分体式结构，二者之间通过射频同轴电缆或者波导等馈线方式进行连接。射频电缆连接虽然具连接方便，易拆卸等特点，但在具体工程应用中，因为其位于射频前端，属于频繁拆卸件，容易出现折损、接触不良、连接器插头损伤等问题，从而插入损耗变大。在通信系统中，射频前端模块和射频电缆位于低噪放和天线馈源之间，其插入损耗直接影响接收通道噪声系数，从而影响通信系统接收机门限，造成总体指标下降，因此设计时尽量应减少射频前端与馈源之间的接线损耗，其中最直接的方式就是将双工装置与馈源波导口直接相连。

抛物面天线的馈源方式无论是正馈还是偏馈，馈源均会对天线面的辐射和接收造成一定的遮挡，造成天线整体效率和增益有所下降，但是馈源对于天线来说是固有存在，不可替代或取消。设计时应尽量减少与天线馈源连接的射频前端模块的截面积，因此，一款截面积不大于天线馈源截面积的小型化射频前端组件需求是明确的。在通过功率为几十瓦的量级上，两只梳状线结构滤波器通过合路组合为双工器较为常见。常规的宽带梳状线结构滤波器，其各腔之间的耦合较强，非相邻腔体之间的泄漏容易造成阻带抑制度恶化而下降，比理论值低十几分贝或更多。实现较高的阻带抑制度则需要更多的阶数，会使得滤波器体积变大。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种小型化高隔离度双工装置。本实用新型充分利用闲置空间，体积小、重量轻，满足了通信设备对设备小型化、低损耗、可快速切换的要求。

为了实现上述目的，本实用新型所采取的技术方案为：

一种小型化高隔离度双工装置，包括宽带阻抗变换器1、合路器2、高频滤波器3和低频滤波器4；其特征在于，所述低频滤波器的第一输入/输出端口、宽带阻抗变换器的第一输入/输出端口、高频滤波器的第一输入/输出端口均与合路器连接，其中，高频滤波器的第二输入/输出端口与高频接口连接，低频滤波器的第二输入/输出端口与低频接口连接，宽带阻抗变换器的第二输入/输出端口与天线口连接；

当双工装置作为A型机使用时，发射信号从低频接口进入低频滤波器4，经合路器2的低端支路和宽带阻抗变换器1送往天线口；接收信号从天线口输入，依次经宽带阻抗变换器1、合路器2的高端支路、高频滤波器3后送至高频接口输出；

当双工装置作为B型机使用时，发射信号从高频接口进入高频滤波器3，经合路器2的高端支路、宽带阻抗变换器1送往天线口；接收信号从天线口输入，依次经宽带阻抗变换器1、合路器2的低端支路、低频滤波器4后送至低频接口输出。

进一步的，还包括外壳，所述宽带阻抗变换器1、合路器2、高频滤波器3和低频滤波器4均位于外壳内；所述高频接口和低频接口位于外壳的同一壁面外，且高频接口和低频接口关于其所在壁面中心对称；所述高频接口8和低频接口9均为同轴快插接口。

所述高频滤波器3和低频滤波器4的腔体均采用共形排列结构，两者分别位于宽带阻抗变换器2的波导外壁宽面的上下两侧。

进一步的，所述高频滤波器3和低频滤波器4均采用改进型梳状线滤波器；所述改进型梳状线滤波器的一端开路，另一端为短路的柱状谐振器，并且在改进型梳状线滤波器内相邻的谐振器之间设有用于提高阻带抑制度的隔离膜片7；在改进型梳状线滤波器内谐振器的短路端均设有用于实现腔间耦合的凸台连接结构6。

进一步的，所述宽带阻抗变换器1为阶梯型阻抗变换器，其第一输入/输出端口为空气介质同轴接口，位于波导轴向端口；合路器2为同轴“彐”型三端口结构，其中间同轴内导体与宽带阻抗变换器1的空气介质同轴接口相连，合路器的上、下端口分别与高频滤波器3的第一谐振器和低频滤波器4的第一谐振器通过抽头结构相连。

本实用新型采取上述技术方案所产生的有益效果在于：

1、本实用新型的双工装置工作在C频段，双工装置中天线端口采用波导口，可直接与馈源相连；高频接口、低频接口采用对称同轴快插接口。双工装置中高频滤波器和低频滤波器的腔体均采用共形排列结构设计，分别位于宽带阻抗变换器波导外壁宽面的上下两侧，充分利用闲置空间，体积小、重量轻，满足了通信设备对设备小型化、低损耗、可快速切换的要求。

2、本实用新型中的双工装置采用先合路再阻抗变换的方案，高频滤波器和低频滤波器均采用改进型梳状线谐振器结构，在低频滤波器和高频滤波器较大相对带宽宽≥20％的同时，实现了较高的收发隔离度≥90dB，满足了通信设备对双工装置宽带下的高收发隔离度要求。

附图说明

图1是本实用新型实施例A型机的组成和工作示意图；

图2是本实用新型实施例B型机的组成和工作示意图；

图3是本实用新型实施例的剖面结构示意图图；

图4是本实用新型实施例的高频滤波器结构示意图；

图5是本实用新型实施例的低频滤波器结构示意图；

图6是本实用新型实施例的接口示意图。

具体实施方式

下面，结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步的说明。

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

一种小型化高隔离度双工装置，包括宽带阻抗变换器1、合路器2、高频滤波器3、低频滤波器4。其特征在于：当双工装置为A型机时，低频滤波器4依次与合路器2、宽带阻抗变换器1相连，组成发射通道，发射信号从发射信号输入端口低频接口进入低频滤波器4，经合路器2的低端支路、宽带阻抗变换器1送往发射信号输出端口天线口方向；宽带阻抗变换器1依次与合路器2、高频滤波器3相连，组成接收通道，接收信号从接收信号输入端口天线口输入，依次经宽带阻抗变换器1、合路器2的高端支路、高频滤波器3后送至接收信号输出端口高频接口。

当双工装置为B型机时，高频滤波器3依次与合路器2、宽带阻抗变换器1相连，组成发射通道，发射信号从发射信号输入端口高频接口进入高频滤波器3，经合路器2的高端支路、宽带阻抗变换器1送往发射信号输出端口天线口方向；宽带阻抗变换器1依次与合路器2、低频滤波器4相连，组成接收通道，接收信号从接收信号输入端口天线口输入，依次经宽带阻抗变换器1、合路器2的低端支路、低频滤波器4后送至接收信号输出端口低频接口。

天线口采用波导口，可直接与馈源相连；高频接口8、低频接口9采用同轴快插接口，结构关于中心对称，旋转180°可实现A/B机型的快速切换。其中高频滤波器3和低频滤波器4的腔体均采用共形排列结构设计，分别位于宽带阻抗变换器1波导外壁宽面的上下两侧，充分利用闲置空间，高度不超过法兰盘。

双工装置采用先合路再宽带阻抗变换的方案，即从高频滤波器3和低频滤波器4先通过合路器2合成后同轴输出，再经宽带阻抗变换器1变换为波导口；高频滤波器3和低频滤波器4均采用改进型梳状线谐振器结构。改进型梳状线谐振器结构除包括一端开路，一端短路的传统柱状谐振器5之外，还包括两种新增结构：第一个新增结构，不同于传统梳状线滤波器，在其距离较近的谐振器之间增加了隔离膜片7，减小了非相邻腔之间的耦合泄漏，提高了阻带抑制度，从而实现宽带双工装置的收发高隔离度指标；第二个新增结构，不同于传统梳状线滤波器：在各谐振器的短路端，增加了凸台连接结构6，不同高度或宽度凸台连接结构6可实现不同强度的腔间耦合，此结构可加强各谐振器5之间的耦合，从而在一定程度上可以自由设计各谐振器之间的间距，实现宽带工作，降低了结构设计难度，易于共形结构设计。

宽带阻抗变换器1为阶梯型阻抗变换器，输出端口为空气介质同轴接口，位于波导轴向。合路器2为同轴“彐”型三端口结构，中间同轴内导体与宽带阻抗变换器1同轴接口相连，上下端口分别与高频滤波器3、低频滤波器4的第一谐振器以抽头结构形式相连。

图1是本实用新型的组成和工作流程示意图。双工装置由宽带阻抗变换器1、合路器2、高频滤波器3、低频滤波器4组成。当双工装置为A型机时，低频滤波器4依次与合路器2、宽带阻抗变换器1相连，组成发射通道，发射信号从发射信号输入端口低频接口9进入低频滤波器4，经合路器2的低端支路、宽带阻抗变换器1送往发射信号输出端口天线口方向；宽带阻抗变换器1依次与合路器2、高频滤波器3相连，组成接收通道，接收信号从接收信号输入端口天线口输入，依次经宽带阻抗变换器1、合路器2的高端支路、高频滤波器3后送至接收信号输出端口高频接口8。

图2是本实用新型为B型机时的工作流程示意图。当双工装置为B型机时，高频滤波器3依次与合路器2、宽带阻抗变换器1相连，组成发射通道，发射信号从发射信号输入端口高频接口8进入高频滤波器3，经合路器2的高端支路、宽带阻抗变换器1送往发射信号输出端口天线口方向；宽带阻抗变换器1依次与合路器2、低频滤波器4相连，组成接收通道，接收信号从接收信号输入端口天线口输入，依次经宽带阻抗变换器1、合路器2的低端支路、低频滤波器4后送至接收信号输出端口低频接口9。

图3为本实用新型的剖面结构示意图。对双工装置的各个组成部分宽带阻抗变换器1、合路器2、高频滤波器3、低频滤波器4整体结构布局，以及宽带阻抗变换器1的阶梯结构、合路器2的“彐”型结构、高频滤波器3、低频滤波器4的改进型梳状谐振器结构及相互间的连接做了直观的显示。

图4为本实用新型的高频滤波器的结构示意图。对高频滤波器的结构形式、腔体排布尤其是改进型增加隔离膜片后的梳状线结构和相邻腔体之间短路端的凸台连接结构做出明确的显示。

图5为本实用新型的低频滤波器的结构示意图。对低频滤波器的结构形式、腔体排布尤其是改进型增加隔离膜片后的梳状线结构和相邻腔体之间短路端的凸台连接结构做出明确的显示。

图1至图5中双工装置的实现方案、共形化的结构设计、改进型增加隔离膜片7后的梳状线谐振器结构和相邻谐振器短路端之间的凸台连接结构6可满足通信设备对双工装置宽带工作、小型化、高隔离度的要求。

图6为本实用新型的高频接口和低频接口示意图。高频接口8和低频接口9均采用同轴快插接口，结构关于中心对称，旋转180°可实现A/B机型的快速切换，满足了通信设备可快速切换A/B机型的要求。

本实用新型安装结构如下：双工装置位于馈源后方，其最大截面不大于馈源波导法兰盘截面。双工装置的波导口与天线馈源的波导口采用螺栓直接相连，A型机时高频接口与低噪声放大器射频入口相连，低频接口与功放射频输出接口相连。B型机时低频接口与低噪声放大器射频入口相连，高频接口与功放射频输出接口相连。

Claims (4)

1.一种小型化高隔离度双工装置，包括宽带阻抗变换器(1)、合路器(2)、高频滤波器(3)和低频滤波器(4)；其特征在于，所述低频滤波器的第一输入/输出端口、宽带阻抗变换器的第一输入/输出端口、高频滤波器的第一输入/输出端口均与合路器连接，其中，高频滤波器的第二输入/输出端口与高频接口连接，低频滤波器的第二输入/输出端口与低频接口连接，宽带阻抗变换器的第二输入/输出端口与天线口连接。

2.根据权利要求1所述的一种小型化高隔离度双工装置，其特征在于，还包括外壳，所述宽带阻抗变换器(1)、合路器(2)、高频滤波器(3)和低频滤波器(4)均位于外壳内；所述高频接口和低频接口位于外壳的同一壁面外，且高频接口和低频接口关于其所在壁面中心对称；所述高频接口(8)和低频接口(9)均为同轴快插接口；

所述高频滤波器(3)和低频滤波器(4)的腔体均采用共形排列结构，两者分别位于宽带阻抗变换器(1)的波导外壁宽面的上下两侧。

3.根据权利要求1所述的一种小型化高隔离度双工装置，其特征在于，所述高频滤波器(3)和低频滤波器(4)均采用改进型梳状线滤波器；所述改进型梳状线滤波器的一端开路，另一端为短路的柱状谐振器，并且在改进型梳状线滤波器内相邻的谐振器之间设有用于提高阻带抑制度的隔离膜片(7)；在改进型梳状线滤波器内谐振器的短路端均设有用于实现腔间耦合的凸台连接结构(6)。

4.根据权利要求1所述的一种小型化高隔离度双工装置，其特征在于，所述宽带阻抗变换器(1)为阶梯型阻抗变换器，其第一输入/输出端口为空气介质同轴接口，位于波导轴向端口；合路器(2) 为同轴“彐”型三端口结构，其中间同轴内导体与宽带阻抗变换器(1)的空气介质同轴接口相连，合路器的上、下端口分别与高频滤波器(3)的第一谐振器和低频滤波器(4)的第一谐振器通过抽头结构相连。

Images