一种基于新型公共腔结构的介质双工器的制作方法

1.本发明涉及通信设备技术领域，具体涉及一种基于新型公共腔结构的介质双工器。


背景技术：

2.微波双工器是移动通信、雷达、卫星、舰艇等系统中的基本元件之一，它主要实现滤噪、合路与选频等重要功能。近年来，随着移动通信的快速迅猛发展，无线频谱的资源越来越受限。新的通信形式对射频微波双工器提出了一体化、高性能、批量化、低成本的苛刻要求。传统使用的金属同轴空气腔双工器已无法满足大规模mimo系统的要求，介质谐振器由于内部材料介电常数较高，可以极大的降低双工器的尺寸，同时配合较好的烧制、电镀工艺和调试手段，介质双工器可以实现低成本、高良率的大规模生产。在这种应用需求和通信发展背景下，介质双工器也成了科学研究的热门课题。
3.介质双工器在5g的fdd制式中有巨大的需求，虽然介质双工器的每个通道都是单个滤波器，但是介质双工器的设计不仅要满足带内损耗与驻波指标，还往往要求具有陡峭的带外特性以及平坦的带内群时延特性，同时由于5g频谱资源划分较为破碎，双工器两频带之间可能间隔较远，从而增加了双工器的级数和拓扑结构的复杂度，也为外部耦合带宽带来了挑战，给仿真优化与后期调试增加了许多难度。


技术实现要素：

4.因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的介质双工器，在面对两频带之间间隔较远时，存在向两个频带馈电不足的缺陷，从而提供一种基于新型公共腔结构的介质双工器。
5.为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于新型公共腔结构的介质双工器，包括：上层滤波器、下层滤波器和公共腔结构，所述上层滤波器、所述下层滤波器和所述公共腔结构分别具有介质谐振腔，所述公共腔结构的介质谐振腔分别与所述上层滤波器和所述下层滤波器的介质谐振腔耦合连接；
6.在所述公共腔结构上具有抽头馈线结构，所述抽头馈线结构由一个打穿的金属通孔和在所述金属通孔的底部挖去介质块形成的空槽构成。
7.可选地，所述公共腔结构的介质谐振腔和所述下层滤波器的介质谐振腔之间，通过弯波导耦合连接。
8.可选地，所述弯波导的两端与介质谐振腔的耦合连接处，分别开设有耦合窗口。
9.可选地，所述耦合窗口为矩形。
10.可选地，所述上层滤波器和所述下层滤波器上均设有多个介质谐振腔。
11.可选地，所述上层滤波器和所述下层滤波器上，用于与所述公共腔结构的介质谐振腔耦合的第一个介质谐振腔上，分别设有磁场压缩通孔。
12.可选地，所述上层滤波器和所述下层滤波器上，分别设有至少一个耦合调试孔。
13.可选地，所述上层滤波器和所述下层滤波器上，每个所述介质谐振腔上均分别设有调试盲孔。
14.可选地，所述上层滤波器和所述下层滤波器上，远离所述公共腔结构的最后一个介质谐振腔的调节盲孔，均分别位于所述上层滤波器和所述下层滤波器的相对的面上；在所述上层滤波器和所述下层滤波器上，与最后一个所述介质谐振腔的调谐盲孔相背的面上，分别设有抽头。
15.可选地，所述上层滤波器和所述下层滤波器上的多个介质谐振腔之间，通过隔离墙分隔，所述隔离墙为挖去介质块形成的条形槽。
16.本发明技术方案，具有如下优点：
17.1.本发明提供的基于新型公共腔结构的介质双工器，在上层滤波器和下层滤波器之间通过公共腔结构耦合连接，在公共腔结构上具有抽头馈线结构，所述抽头馈线结构包括金属通孔，该金属通孔可作为一个四分之一波长谐振单元，该金属通孔可用于激励出横电磁模(tem)；另外，通过调整金属通孔下方的空槽的高度，可相当于调整谐振单元的长度，从而调整外部耦合；该馈电形式可以提供宽带的源耦合，解决了向介质双工器的两个通道馈电时能量不足的问题。
18.2.本发明提供的基于新型公共腔结构的介质双工器，通过弯波导进行上下两层介质谐振腔的耦合，在弯波导的两端的耦合连接处，分别设置有耦合窗口，通过调整耦合窗口的大小，可调整对应两个介质谐振腔的耦合强度。
19.3.本发明提供的基于新型公共腔结构的介质双工器，在上层滤波器和下层滤波器上分别设有磁场压缩通孔，由于在上层滤波器和下层滤波器上的第一个介质谐振腔受公共腔结构的介质谐振腔影响较大，导致自谐振频率被拉低，通过该磁场压缩通孔可改善该问题。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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。
21.图1为本发明实施例中提供的介质双工器的公共腔结构的一种具体实施方式的立体图。
22.图2为图1中的公共腔结构沿a
‑
a线的主视剖视图。
23.图3为图1中的公共腔结构沿b
‑
b线剖开的爆炸图。
24.图4为图1中所示的公共腔结构的群时延仿真结果图。
25.图5为本发明实施例中提供的介质双工器的一种具体实施方式的立体图。
26.图6为图5中的介质双工器沿c
‑
c线剖开的爆炸图。
27.图7为图5中的介质双工器沿d
‑
d线剖开的爆炸图。
28.图8为图7中所示的介质双工器的底面结构立体图。
29.图9为图5中所示的介质双工器的频率响应图。
30.附图标记说明：
31.1、输入接头；2、弯波导；3、金属通孔；4、空槽；5、耦合窗口；6、上层滤波器；7、下层滤波器；8、隔离墙；9、盲孔；10、抽头；11、耦合调试孔；12、磁场压缩通孔。
具体实施方式
32.下面将结合附图对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
33.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
34.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
35.此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
36.本实施例提供一种基于新型公共腔结构的介质双工器，如图1所示，该新型公共腔室结构包括：上层介质谐振腔和弯波导，所述弯波导可以等效为一条传输线，所述上层介质谐振腔与所述弯波导耦合连接。在上层介质谐振腔的介质块上设有抽头馈线结构，该抽头馈线结构包括一输入接头，在该输入接头的下方挖去介质块形成一空槽，该抽头馈线结构可以同时满足介质双工器的两个滤波器通道的外部耦合需要。
37.如图2所示，在该输入接头的中间打穿形成一金属通孔，该金属通孔与底部空槽连通。该金属通孔可作为一个四分之一波长谐振单元，该金属通孔可用于激励出横电磁模(tem)；另外，通过调整空槽的高度h，可相当于调整谐振单元的长度，从而调整外部耦合。采用上述公共腔室与介质双工器的两个滤波器进行耦合时，将上层介质谐振腔和一个滤波器的介质谐振腔耦合，将弯波导的第二端与另一个滤波器的介质谐振腔耦合，通过弯波导用于解决位于上下两层的滤波器的介质谐振腔之间耦合不足的问题，以满足分别位于上下两层的两个滤波器的介质谐振腔的腔间耦合。其中，弯波导的形状在本实施例中为弧形，作为可替换实施方式，该弯波导的形状还可以是矩形、直角折弯形的其他任意形状。
38.另外需要注意，弯波导自身在合适的频率处也会发生谐振，因此该公共腔结构的上层介质谐振腔和弯波导的自身体积不宜太大，需要根据实际需要调整至合适的大小。
39.如图3所示，所述弯波导的下端与下层滤波器的第一个介质谐振腔通过耦合连接；在弯波导的上下两端耦合连接处，分别开设有耦合窗口，该耦合窗口可以为矩形窗口；通过调整该矩形窗口的大小，可调整弯波导连接的两个介质谐振腔的耦合强度。
40.如图4所示，为本实施例提供的上述新型公共腔结构的群时延仿真结果图。在该图中，横坐标表示：频率，单位为：吉赫。纵坐标表示：群延时，单位：纳秒。
41.如图5所示，为本实施例提供的介质双工器的一种实施方式，该介质双工器采用了上述新型公共腔结构。具体的，包括：上层滤波器、下层滤波器上述公共腔结构，所述上层滤波器和下层滤波器采用上下叠层设置，并利用smt工艺焊接为一体，所述公共腔结构的弯波导通过采用smt工艺焊接在上层滤波器和下层滤波器的一侧。所述上层滤波器和所述下层滤波器分别具有介质谐振腔。在本实施例中，所述上层滤波器和所述下层滤波器的形状分别为矩形；然而，作为可替换实施方式，所述上层滤波器和所述下层滤波器的形状也可以为圆形、梯形或其他多边形的任意形状。本实施例提供的介质双工器，通过上述公共腔结构可以消除介质双工器的两个滤波器通道的互相耦合。
42.如图6所示，所述上层滤波器和所述公共腔结构的上层介质谐振腔设置为一体结构，在所述上层介质谐振腔和所述下层滤波器的第一个介质谐振腔的侧边上，通过弯波导耦合连接。
43.如图7所示，所述上层滤波器上，具有七个介质谐振腔，多个介质谐振腔之间，通过隔离墙分隔，所述隔离墙为挖去介质块形成的条形槽。其中第一个介质谐振腔至第六个介质谐振腔的正面，分别设有盲孔；所述上层滤波器的第七个介质谐振腔的正面设有一抽头。如图8所示，所述上层滤波器上，与上述抽头相对的背面上具有盲孔。在第一至第六个介质谐振腔上，通过改变盲孔的深度调整介质谐振腔的谐振频率。在第七个介质谐振腔上，通过盲孔和抽头的配合，进行调整介质谐振腔的谐振频率。
44.如图8所示，所述下层滤波器上，具有八个介质谐振腔，多个介质谐振腔之间，通过隔离墙分隔，所述隔离墙为挖去介质块形成的条形槽。其中第一个介质谐振腔至第七个介质谐振腔的正面，分别设有盲孔；所述下层滤波器的第八个介质谐振腔的正面设有一抽头。如图7所示，所述下层滤波器上，与上述抽头相对的背面上具有盲孔。在第一至第七个介质谐振腔上，通过改变盲孔的深度调整介质谐振腔的谐振频率。在第八个介质谐振腔上，通过盲孔和抽头的配合，进行调整介质谐振腔的谐振频率。
45.如图7、图8所示，所述上层滤波器和所述下层滤波器上，分别设有耦合调试孔，通过调整耦合调试孔的结构，可调整对应两介质谐振腔的腔间耦合。所述上层滤波器和所述下层滤波器上，用于与所述公共腔结构的介质谐振腔耦合的第一个介质谐振腔上，分别设有磁场压缩通孔；由于在上层滤波器和下层滤波器上的第一个介质谐振腔受公共腔结构的介质谐振腔影响较大，导致自谐振频率被拉低，通过该磁场压缩通孔可改善该问题。
46.如图9所示，本实施例提供的上述介质双工器的电磁仿真结果。在该图中，横坐标表示：频率，单位为：吉赫。纵坐标表示：s参数。可以看到，该介质双工器的回波损耗和插入损耗理想，隔离度较好，已将完成了设计指标。
47.在上述实施例中，在双工器的内部为任意介电常数的介质，例如陶瓷材质；而在双工器的外部为金属导电层，该金属导电层可以是金属电镀膜。
48.使用时，通过金属通孔在公共腔结构的上层介质谐振腔内激励出tem模式的场分布，并进一步通过耦合窗口和弯波导的磁耦合，在与公共腔相连的两个滤波器的介质谐振腔内激励出te10模。
49.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或
变动仍处于本发明的保护范围之中。