一种基于基片集成波导和互补螺旋谐振环的双工器的制造方法
【专利摘要】本发明设计一种基于基片集成波导和互补螺旋谐振环的双工器，属于通信【技术领域】，其特征在于：包括螺旋谐振环槽缝(71、74)、微带馈线(51、52、53)、金属化接地孔(40)、印刷在印制板另一面的金属地(10)、介质层(20)、印刷电路板(30)以及印刷电路板上的匹配槽缝(61、62)。本发明中采用金属化接地孔来代替金属圆柱，同印制板和地板组成矩形腔作为谐振腔，代替了传统腔体双工器的谐振腔，同时印制板上的槽缝都可以通过印制来实现，从而降低双工器的成本，制作简单，便于和电路进行一体化设计，容易调谐，具有很高的实用价值。本发明中在印制板上加入了互补的螺旋谐振器，互补的螺旋谐振器相当于加载了寄生电容，其缝宽会影响寄生电容的大小，其尺寸一般为谐振波长的十分之一，非常有利于双工器的小型化，从而使得在系统设计更为紧凑。
【专利说明】
一种基于基片集成波导和互补螺旋谐振环的双工器
【技术领域】
[0001]本发明涉及通信【技术领域】，具体的说，是一种基于基片集成波导和互补螺旋谐振环的双工器。
【背景技术】
[0002]双工器又称天线共用器，通常由两个不同频段的滤波器通过阻抗匹配网络连组成的，其主要作用是对通信信号进行频分和隔离，保证信号的发射和接收同时进行，从而使得收发信号共用一副天线，它是实现多信道事实双向通信的重要器件之一。
[0003]目前，移动通信系统中的双工器主要包括波导双工器、同轴双工器、介质双工器、SAff双工器、微带双工器等。但现在每种都有自己的优点和缺陷，波导双工器最大优点是损耗低，但这种双工器成本较高，调谐困难；同轴双工器损耗低，稳定性高，屏蔽好，生产复制性强，但应用于移动通信其体积仍显较大；介质谐振器是由电磁波在介质内部进行反复全反射所形成的，由它构成的双工器可以实现小型化，但高成本使其广泛应用受到阻碍；由声表面波SAW滤波器构成的双工器,它利用电信号与声信号的转换和对声信号的传输处理来完成滤波功能，具有性能优良、小体积、高性能的优点，但损耗较大，主要用于小型化要求很高的场合；微带双工器低成本，小型化，高频段的特性，但其本身固有的缺点是品质因数低，损耗较大。随着技术的发展，上述双工器与新技术结合是未来发展的一个方向，如缺陷地结构技术，基片集成波导技术，开口环与互补开口环谐振器等。
[0004]无线通信系统频率资源愈加紧缺，对双工器的性能指标的要求也越来越高。降低双工器的体积和成本对于整个通信系统成本的降低有非常重要的意义。高选择性、小型化、低成本的新型双工器是市场的迫切需求，也是双工器发展的必然趋势。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种基于基片集成波导和互补螺旋谐振环的双工器，主要解决现有技术中无法满足小型化、低成本、便于加工的等要求；
[0006]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下:
[0007]基于基片集成波导和互补螺旋谐振环的双工器，包括印制板、金属化圆孔和设置在印制板表面的印制板金属地；印制板还包括微带馈线、螺旋谐振环槽缝和馈线处的匹配槽缝。
[0008]进一步地，所述金属化接地孔是这样的，介质板上有一个透空，在透空的四周有一层金属镀层，金属镀层与印制板和印制板金属地相连接，这样的金属化接地孔一共有34个。
[0009]具体的，所述金属化接地孔上面16个，下面18个，左右总个数是一样的，都是17。
[0010]进一步地，所述印制板上的螺旋谐振环槽缝一单元是由第一小螺旋谐振环槽缝和第二小螺旋谐振环槽缝组成，螺旋谐振环槽缝二单元是由第三小螺旋谐振环槽缝和第四小螺旋谐振环槽缝组成，螺旋谐振环槽缝一单元和谐振环槽缝二单元的结构的一样的，都是围绕小螺旋谐振环槽缝的下边缝旋转180度得到的。
[0011]进一步地,所述小的谐振环由槽缝一到槽缝十六组成,槽缝一、槽缝二、槽缝三、槽缝四、槽缝五的宽度是相同的；槽缝七、槽缝八、槽缝九、槽缝十、槽缝i^一的宽度是相同的；槽缝十三、槽缝十四、槽缝十五的宽度是相同的；槽缝六把外环和中环连了起来；槽缝十二把中环和内环连起来了。
[0012]进一步地，所述馈线处的第一匹配槽缝，第二匹配槽缝分布在第一端口的两侧，第一匹配槽缝比第二匹配槽缝长，宽度相同。
[0013]作为优选，所述微带馈线为50欧姆微带馈线。
[0014]与现有技术相比，本发明具有以下有益效果:
[0015]本发明中采用金属化接地孔来代替金属圆柱，同印制板和地板组成矩形腔作为谐振腔，代替了传统腔体双工器的谐振腔，同时印制板上的槽缝都可以通过印制来实现，从而降低双工器的成本，制作简单，便于和电路进行一体化设计，容易调谐，具有很高的实用价值。
[0016]本发明中在印制板上加入了互补的螺旋谐振器，互补的螺旋谐振器相当于加载了寄生电容，其缝宽会影响寄生电容的大小，其尺寸一般为谐振波长的十分之一，非常有利于双工器的小型化，从而使得在系统设计更为紧凑。
【专利附图】
【附图说明】
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[0017]图1为本发明的结构示意图
[0018]上述附图中，附图标记对应的部件名称如下:
[0019]10-金属地；
[0020]20-介质层；
[0021]30-印刷电路板；
[0022]40-金属化接地孔；
[0023]51-第一端口，52-第二端口，53-第三端口 ；
[0024]61-第一匹配槽缝，62-第二匹配槽缝；
[0025]71-螺旋谐振环槽缝一单元，74-螺旋谐振环槽缝二单元；
[0026]72-第一小螺旋谐振环槽缝，73-第二小螺旋谐振环槽缝，75-第三小螺旋谐振环槽缝，76-第四小螺旋谐振环槽缝。
[0027]图2为小螺旋谐振环槽缝结构图
[0028]上述附图中，附图标记对应的部件名称如下:
[0029]701-槽缝一，702-槽缝二，703-槽缝三，704-槽缝四，705-槽缝五，706-槽缝六，707-槽缝七，708-槽缝八，709-槽缝九，710-槽缝十，711-槽缝i^一，712-槽缝十二，713-槽缝十三，714-槽缝十四，715-槽缝十五。
[0030]图3为设计的应用于WCDMA的基于基片集成波导和互补螺旋谐振环的双工器的S参数仿真结果。点轴比特性具体实施方案
[0031]下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。
[0032]实施例
[0033]为了解决现有技术中无法满足小型化、低成本、便于加工等要求。如图1所示，本发明公开了一种基于基片集成波导和互补螺旋谐振环的)双工器，主要包括:螺旋谐振环槽缝(71、74)、微带馈线(51、52、53)、金属化接地孔(40)、印刷在印制板另一面的金属地
(10)、介质层(20)、印刷电路板(30)以及印刷电路板上的匹配槽缝(61,62) 0
[0034]其中，本发明的双工器是通过两个不同频率的滤波器通过级联得到的，第一端口
(51)和第二端口(53)之间是一个滤波器,第一端口(51)和第三端口(52)是另外一个不同频率的滤波器，这两个滤波器都是基于基片集成波导的带通滤波器，两个滤波器的第一端口共用实现的此发明双工器。匹配槽缝(61，、62)起到阻抗匹配的作用，消除由于共用第一端口而产生的对于第一端口的适配影响。
[0035]此发明中通过加载互补的螺旋谐振环(71、74)来加大两个滤波器的谐振波长，进而实现双工器的小型化。螺旋谐振环槽缝单元(71、72)分别由两个小螺旋谐振环槽缝(72、73、75、76)组成，第一小螺旋谐振环槽缝(72)绕槽缝三(703)旋转一周得到第二小螺旋谐振环槽缝(73)，第一小螺旋谐振环槽缝(72)和第二小螺旋谐振环槽缝(73)构成螺旋谐振环槽缝一单元(71);第三小螺旋谐振环槽缝(75)绕槽缝三(703)旋转一周得到第四小螺旋谐振环槽缝(76)，第三小螺旋谐振环槽缝(75)和第四小螺旋谐振环槽缝(76)构成螺旋谐振环槽缝二单元(74)。
[0036]如图2所示，四个小螺旋谐振环槽缝(72、73、75、76)是由三个不完全的矩形环槽通过内外两两相连得到的，外环由槽缝一(701)、槽缝二(702)、槽缝三(703)、槽缝四(704)、槽缝五(705)构成；中环由槽缝七(707)、槽缝八(708)、槽缝九(709)、槽缝十(710)、槽缝i^一 (711)构成；内环由槽缝十三(713)、槽缝十四(714)、槽缝十五(715)构成。槽缝六(706)连接内环和中环；槽缝十二(712)连接中环和内环。
[0037]这里我们给出一个频段应用在WCDMA的双工器结果，我们采用了 Ansoft公司的HFSS三维电磁仿真软件对本发明进行了仿真。本双工器的尺寸为3 Imm X 22.5mm X 0.508mm,介质基板介电常数为2.2,印制板的尺寸为23mmX 18.2mm。
[0038]图3是应用于WCDMA的基于基片集成波导和互补螺旋谐振环的双工器的S参数仿真结果图。从图中可以看到1.92-1.98GHz和2.11-2.17GHz频段有较好的通带特性，带外隔离度较好，带内隔离度也能满足要求。有结果得到此发明专利是可行的。
[0039]以上是向熟悉本发明领域的工程技术人员提供的对本发明及其实施方案的描述，这些描述应被视为是说明性的，而非限定性的。工程技术人员可据此发明权利要求书中的思想做具体的操作实施，自然也可以据以上所述对实施方案做一系列的变更。
【权利要求】
1.基于基片集成波导和互补螺旋谐振环的双工器，其特征在于，包括螺旋谐振环槽缝、微带馈线、金属化接地孔、印刷在印制板另一面的金属地、介质层、印刷电路板以及印刷电路板上匹配槽缝；螺旋谐振环槽缝包括:螺旋谐振环槽缝一单元(71、72、73)、螺旋谐振环槽缝二单元(74、75、76)。
2.根据权利要求1所述的基于基片集成波导和互补螺旋谐振环的双工器，其特征在于，所述的印刷电路板上的槽缝(61、62)的宽度相同，长度。
3.根据权利要求1所述的基于基片集成波导和互补螺旋谐振环的双工器，其特征在于，所述微带馈线(51、52、53)为50欧姆微带馈线。
4.根据权利要求1所述的基于基片集成波导和互补螺旋谐振环的双工器，其特征在于，所述螺旋谐振环槽缝一单元(71)、小螺旋谐振环槽缝(72、73)，螺旋谐振环槽缝一单元(74)、小螺旋谐振环槽缝(75、76)之间的关系。
5.根据权利要求4所述的基于基片集成波导和互补螺旋谐振环的双工器，其特征在于，所述小螺旋谐振环槽缝(72、73、75、76)与槽缝(701、702、703、704、705、706、707、708、709、710、711、712、713、714、715)之间的关系。
6.根据权利要求1所述的基于基片集成波导和互补螺旋谐振环的双工器，其特征在于，所述槽缝(701、702、703、704、705、706、707、708、709、710、711、712、713、714、715)间距。
7.根据权利要求3所述的基于基片集成波导和互补螺旋谐振环的双工器，其特征在于，所述匹配槽缝出1、62)的长度和宽度。
【文档编号】H01P1/213GK104425859SQ201310376976
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2013年8月27日 优先权日:2013年8月27日
【发明者】卓普, 唐红艳, 李慧, 刘成丽, 顾明敏 申请人:电子科技大学