一种基于脊波导的宽带高隔离大功率双工器的制作方法

本实用新型涉及一种双工器。

背景技术：

双工器，具有合并接收和发射的功能，同时作为二信道多工器，还可以合并或分离两个信道，其实现方法是通过一个T形接头合并两个分别实现接收和发射信道功能的滤波器。双工器常用于无线通信系统的收发前段，连接天线与收发系统，要求两个信道的信号之间具有良好的隔离性，互相不产生窜扰。

随着现代无线通信技术的快速发展，导致低频段的频谱资源稀缺，使得现有通信系统的频率分配越来越密集，信道日益拥挤，临频之间的相互干扰越来越大，同时也促使未来5G技术必须向具有丰富资源的高频段扩展。为了满足系统自身收发要求并实现多系统共用，这就需要滤波器和双工器在满足插入损耗小的同时，实现更高的隔离、更宽的带宽以及更大的功率。

双工器中采用的高通滤波器，其等效电路模型由主线电容和短路支节电感构成。现有的宽带高通滤波器多采用带状线结构，包括传输主线和与之相连接的两个及以上的短路支节，其中如图1a所述传输主线由金属腔体外导体21、平行耦合内导体22、绝缘子23构成，如图1b所示短路支节由金属腔体外导体21、支节内导体24构成。平行耦合内导体模拟电容，绝缘子起到支撑平行耦合内导体的作用。支节内导体模拟电感，通过连接支节内导体与金属腔体外导体实现了支节电感的短路。

可以看到，这种带状线结构的高通滤波器，在零件加工和装配上，其电容、电感这两个重要参数的值完全是靠平行耦合内导体、绝缘子和支节内导体的尺寸来保证，对零件加工的精度要求很高；其零件的种类和数量也比较多，装配复杂耗时，一致性也得不到很好的保证。此外，从产品的电气性能方面考量，其带外抑制不理想，不能满足高隔离的发展需要，若要提高带外抑制的陡峭度必须通过增加电容和电感的阶数来实现，这势必就会增加零件的种类和数量、产品的体积、重量以及加工成本；相邻的平行耦合内导体之间间距较小，当输入功率较大时，此处易发生打火，因此产品可承受的功率容量小，不能满足大功率的发展需要。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是：增加高通滤波器的带宽，提高其带外抑制和功率容量，并且结构简单、装配方便、可靠性好。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是提供了一种基于脊波导的宽带高隔离大功率双工器，包括高通滤波器、低通滤波器、高通端同轴连接器、低通端同轴连接器及公共端同轴连接器，其特征在于，高通滤波器包括金属腔体和位于金属腔体内的金属单脊，在金属单脊的两端分别设有一阻抗变换装置，高通滤波器通过两个阻抗变换装置分别与高通端同轴连接器和公共端同轴连接器匹配连接；

低通滤波器包括金属腔体和位于金属腔体内的糖葫芦式内导体，糖葫芦式内导体包括若干高阻抗线及若干低阻抗线，高阻抗线与低阻抗线交替级联，位于第一级的高阻抗线与低通端同轴连接器的内导体轴向水平连接，位于最后一级的高阻抗线与公共端同轴连接器的内导体轴向垂直相连。

优选地，所述金属腔体和所述金属单脊一体加工成型。

本实用新型具有如下优点：

1、本实用新型通过运用脊波导自身具有截止波长的传输特性来实现高通设计，舍弃了通过串联电容和并联电感来实现高通的传统理念，实现了双工器的宽带、高隔离、大功率的高通特性。

2、本实用新型通过阻抗变换装置实现了脊波导分别到高通端和公共端这两个同轴连接器的匹配连接，同轴连接器的内导体直接与脊波导宽边正中的金属脊连接，便于器件的散热，提升了功率传输能力。

3、本实用新型很大程度上拓展了双工器的使用场合，特别适用于频带宽、隔离高、功率大的多频段合路系统。

4、本实用新型结构简单，零件数量较少，装配方便，有助于提高产品的批量生产能力和批次一致性。

附图说明

图1a为双工器中基于带状线的高通滤波器内部传输主线结构图；

图1b为双工器中基于带状线的高通滤波器内部短路支节结构图；

图2a为本实用新型提供的一种基于脊波导的宽带高隔离大功率双工器的外部俯视结构图。

图2b为本实用新型提供的一种基于脊波导的宽带高隔离大功率双工器的内部俯视结构图。

具体实施方式

为使本实用新型更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。

如图2a所示，本实用新型提供的一种基于脊波导的宽带高隔离大功率双工器由一个高通滤波器1、一个低通滤波器2、高通端同轴连接器3、低通端同轴连接器4、公共端同轴连接器5构成。

如图2b所示，高通滤波器1通过脊波导这一新结构实现，零件较少，只包括金属腔体6和金属单脊7，并且可以一体式加工。另外，还通过阻抗变换装置8实现了脊波导分别到高通端同轴连接器3和公共端同轴连接器5的匹配连接，结构简单、装配方便。

基于脊波导结构的高通滤波器，可有效克服现有宽带高通滤波器存在的带外抑制不高、功率容量小以及加工精度要求高、装配复杂等技术问题。其原理是：矩形波导自身具有截止波长的高通传输特性，其不仅损耗小、频带宽、功率容量大、机械强度高，而且结构简单、便于加工制造。脊波导，从矩形波导演变而来，更优于矩形波导：①当工作频带相同时，脊波导横截面比矩形波导更小；②当横截面尺寸相同时，脊波导单模工作的频带比矩形波导的频带宽；③当横截面尺寸相同时，脊波导的特性阻抗比矩形波导低，可把脊波导作为矩形波导与低阻抗的微带线、同轴线之间的过渡装置使用，以实现阻抗变换。通过对脊波导的横截面尺寸、长度以及阻抗变换装置进行优化设计，可得到一种宽带、高带外抑制、大功率的高通滤波器。只需改变脊波导横截面的尺寸即可调整通带的频率范围；只需增加脊波导的长度即可实现带外抑制的提高；可将脊波导适当地进行匹配折弯，以达到减小体积的目的。还可以看到，基于脊波导结构的高通滤波器零件较少，加工简单，装配方便。

低通滤波器2则采用糖葫芦式同轴线，通过将若干高、低阻抗线交替级联来实现，高阻抗线等效串联电感，低阻抗线等效并联电容，零件包括金属腔体6和糖葫芦式内导体9。其中，位于第一级的高阻抗线与低通端同轴连接器的内导体10轴向水平连接，位于最后一级的高阻抗线与公共端同轴连接器的内导体11轴向垂直相连，制造简单，性能良好。高通端同轴连接器3、低通端同轴连接器4、公共端同轴连接器5均可任意选配7-16型、4.3-10型、N型等，适用范围广。