一种温补衰减器、方向耦合器及腔体滤波器的制作方法

1.本技术属于温补衰减器(thermo variable attenuator)技术领域，尤其涉及一种温补衰减器、方向耦合器及腔体滤波器。


背景技术：

2.在滤波器工作过程中，其温度会随着自身发热和外界环境因素而变化。滤波器中的耦合器用于实现驻波检测和功率监控，耦合器的损耗与温度正相关。由于驻波检测和功率监控有范围控制，温度过高或过低都会造成耦合器超出范围值导致误报警而关闭功放。
3.传统的误报警解决方案，是在耦合器的输出链路增加温补衰减器进行温度补偿，当温度上升时温补衰减器的损耗减小，当温度下降时温补衰减器的损耗增加，这样平衡最终输出的耦合值。
4.然而，传统的温补衰减器只能实现固定衰减，衰减值和驻波值不可调，补偿系数固定，不能满足需要补偿系数变化较大的应用场景。


技术实现要素：

5.本技术实施例提供了一种温补衰减器、方向耦合器及腔体滤波器，以解决传统的温补衰减器只能实现固定衰减，衰减值和驻波值不可调，补偿系数固定，不能满足需要补偿系数变化较大的应用场景的问题。
6.本技术实施例的第一方面提供一种温补衰减器，包括第一可调电容单元、第一ntc电阻单元、ptc电阻单元、第二ntc电阻单元及第二可调电容单元；
7.所述第一可调电容单元的第一端与所述第一ntc电阻单元的第一端共接构成所述温补衰减器的第一端，所述第一可调电容单元的第二端接地；
8.所述第一ntc电阻单元的第二端与所述ptc电阻单元的第一端和所述第二ntc电阻单元的第一端共接；
9.所述ptc电阻单元的第二端接地；
10.所述第二ntc电阻单元的第二端与所述第二可调电容单元的第一端共接构成所述温补衰减器的第二端；
11.所述第二可调电容单元的第二端接地。
12.在一个实施例中，所述第一可调电容单元包括第一固定电容和第一可调电容，所述第二可调电容单元包括第二固定电容和第二可调电容；
13.所述第一固定电容的正极构成所述第一可调电容单元的第一端，所述第一固定电容的负极与所述第一可调电容的正极电连接，所述第一可调电容的负极构成所述第一可调电容单元的第二端；
14.所述第二固定电容的正极构成所述第二可调电容单元的第一端，所述第二固定电容的负极与所述第二可调电容的正极电连接，所述第二可调电容的负极构成所述第二可调电容单元的第二端。
15.在一个实施例中，所述第一固定电容和所述第二固定电容的容值小于或等于2pf，所述第一可调电容和所述第二可调电容的容值调节范围为0pf～2.56pf。
16.在一个实施例中，所述第一ntc电阻单元包括第一固定电阻和第一ntc电阻，所述第二ntc电阻单元包括第二固定电阻和第二ntc电阻；
17.所述第一固定电阻的第一端与所述第一ntc电阻的第一端共接构成所述第一ntc电阻单元的第一端，所述第一固定电阻的第二端与所述第一ntc电阻的第二端共接构成所述第一ntc电阻单元的第二端；
18.所述第二固定电阻的第一端与所述第二ntc电阻的第一端共接构成所述第二ntc电阻单元的第一端，所述第二固定电阻的第二端与所述第二ntc电阻的第二端共接构成所述第二ntc电阻单元的第二端。
19.在一个实施例中，所述第一固定电阻和所述第二固定电阻的阻值小于或等于8.2ω，所述第一ntc电阻和所述第二ntc电阻的标称阻值为100ω。
20.在一个实施例中，所述ptc电阻单元包括可调电阻和ptc电阻；
21.所述可调电阻的不动端构成所述ptc电阻单元的第一端，所述可调电阻的动端与所述ptc电阻的第一端电连接，所述ptc电阻的第二端构成所述ptc电阻单元的第二端；
22.或者，所述ptc电阻的第二端构成所述ptc电阻单元的第一端，所述ptc电阻的第一端与所述可调电阻的动端电连接，所述可调电阻的不动端构成所述ptc电阻单元的第二端。
23.本技术实施例的第二方面提供一种方向耦合器，包括第一滤波单元和本技术实施例的第一方面提供的温补衰减器；
24.所述第一滤波单元的第一端构成所述方向耦合器的输入端，所述第一滤波单元的第二端与所述温补衰减器的第一端电连接，所述温补衰减器的第二端构成所述方向耦合器的输出端。
25.在一个实施例中，所述方向耦合器还包括电连接在所述第一滤波单元的第二端和所述温补衰减器的第一端之间的第二滤波单元。
26.在一个实施例中，所述方向耦合器还包括包括n个所述第一滤波单元和n选一开关单元；
27.所述n个第一滤波单元的第一端分别构成所述方向耦合器的n个输入端，所述n个第一滤波单元的第二端分别与所述n选一开关单元的n个输入端一一对应电连接，所述n选一开关单元的输出端与所述温补衰减器的第一端电连接，n为大于1的整数。
28.本技术实施例的第三方面提供一种腔体滤波器，包括谐振腔、信号传输杆、前向耦合微带、反向耦合微带、前向耦合器及反向耦合器，所述前向耦合器和所述反向耦合器为本技术实施例的第二方面提供的方向耦合器；
29.所述信号传输杆全部或部分设置于所述谐振腔内部，所述信号传输杆的第一端构成腔体滤波器的射频信号端，所述信号传输杆的第二端构成腔体滤波器的天线连接端；
30.所述前向耦合微带靠近所述信号传输杆的第一端设置；
31.所述反向耦合微带靠近所述信号传输杆的第二端设置；
32.所述前向耦合器的输入端与所述前向耦合微带电连接，所述前向耦合器的输出端构成所述腔体滤波器的前向耦合信号端；
33.所述反向耦合器的输入端与所述反向耦合微带电连接，所述反向耦合器的输出端
构成所述腔体滤波器的反向耦合信号端。
34.本技术实施例的第一方面提供的温补衰减器，包括第一可调电容单元、第一ntc电阻单元、ptc电阻单元、第二ntc电阻单元及第二可调电容单元；第一可调电容单元的第一端与第一ntc电阻单元的第一端共接构成温补衰减器的第一端，第一可调电容单元的第二端接地；第一ntc电阻单元的第二端与ptc电阻单元的第一端和第二ntc电阻单元的第一端共接；ptc电阻单元的第二端接地；第二ntc电阻单元的第二端与第二可调电容单元的第一端共接构成温补衰减器的第二端；第二可调电容单元的第二端接地；通过采用ntc电阻和ptc电阻来适应温度变化的高温和低温环境，并在两端采用可调电容来匹配不同的驻波值，使得温补衰减器的补偿系数大且驻波回损和衰减值都可调。
35.可以理解的是，上述第二方面和第三方面的有益效果可以参见上述第一方面中的相关描述，在此不再赘述。
附图说明
36.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，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取其他的附图。
37.图1是本技术实施例提供的温补衰减器的结构示意图；
38.图2是本技术实施例提供的温补衰减器的电路原理图；
39.图3是本技术实施例提供的方向耦合器的第一种结构示意图；
40.图4是本技术实施例提供的方向耦合器的第二种结构示意图；
41.图5是本技术实施例提供的方向耦合器的第三种结构示意图；
42.图6是本技术实施例提供的方向耦合器的第四种结构示意图；
43.图7是本技术实施例提供的腔体滤波器的结构示意图。
具体实施方式
44.以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本技术实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本技术。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本技术的描述。
45.应当理解，当在本技术说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
46.还应当理解，在本技术说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
47.如在本技术说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。
[0048]
另外，在本技术说明书和所附权利要求书的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0049]
在本技术说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本技术的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。“多个”表示两个及两个以上。
[0050]
如图1所示，本技术实施例提供的温补衰减器10，包括第一可调电容单元11、第一ntc电阻单元12、ptc电阻单元13、第二ntc电阻单元14及第二可调电容单元15；
[0051]
第一可调电容单元11的第一端与第一ntc电阻单元12的第一端共接构成温补衰减器10的第一端，第一可调电容单元11的第二端接地；
[0052]
第一ntc电阻单元12的第二端与ptc电阻单元13的第一端和第二ntc电阻单元14的第一端共接；
[0053]
ptc电阻单元13的第二端接地；
[0054]
第二ntc电阻单元14的第二端与第二可调电容单元15的第一端共接构成温补衰减器10的第二端；
[0055]
第二可调电容单元15的第二端接地。
[0056]
在应用中，第一可调电容单元和第二可调电容单元可以通过设置容值可调的可调电容来实现，第一ntc电阻单元和第二ntc电阻单元可以通过设置负温度系数(negative temperature coefficient，ntc)热敏电阻来实现，可调电阻单元可以通过设置阻值可调的可调电阻(例如，电位器)来实现，ptc电阻单元可以通过设置正温度系数(positive temperature coefficient，ptc)热敏电阻来实现，具体可以根据实际需要进行选择。温补衰减器还可以包括用于与外部器件电连接的两个端口，温补衰减器的第一端和第二端各与一个端口电连接。
[0057]
在应用中，当第一可调电容单元和第二可调电容单元采用完全相同电路结构，第一ntc电阻单元和第二ntc电阻单元也采用完全相同电路结构时，整个温补衰减器为对称的t型电路结构，该对称结构使得温补衰减器的两个端口的属性相同，在与外部器件电连接时无需进行区分，便于接线。
[0058]
本技术实施例所提供的温补衰减器通过采用ntc电阻和ptc电阻来适应温度变化的高温和低温环境，并在两端采用可调电容来匹配不同的驻波值，使得温补衰减器的补偿系数大且驻波值和衰减值都可调，可以灵活应用在要求输出不同耦合值和不同驻波值的产品，只需要调节可调电阻和可调电容，便可在温补衰减器的端口处做到最佳驻波值和最佳耦合值的匹配，免去进行耦合值和驻波值调试时，频繁更换不同补偿系数固定的温度补偿器的烦恼。
[0059]
如图2所示，在一个实施例中，第一可调电容单元11包括第一固定电容c1和第一可调电容ct1，第二可调电容单元15包括第二固定电容c2和第二可调电容ct2；
[0060]
第一固定电容c1的正极构成第一可调电容单元11的第一端，第一固定电容c1的负
极与第一可调电容ct1的正极电连接，第一可调电容ct1的负极构成第一可调电容单元11的第二端；
[0061]
第二固定电容c2的正极构成第二可调电容单元15的第一端，第二固定电容c2的负极与第二可调电容ct2的正极电连接，第二可调电容ct2的负极构成第二可调电容单元15的第二端。
[0062]
在应用中，第一固定电容和第二固定电容的容值固定不可调，二者的类型和容值可以相同或不同；第一可调电容和第二可调电容的容值可调，二者的类型和容值调节范围可以相同或不同，可以根据实际需要进行选择。
[0063]
在应用中，第一固定电容和第一可调电容串联后对地电连接，构成第一可调电容单元，使得第一可调电容单元的等效容值小于第一固定电容的容值；第二固定电容和第二可调电容串联后对地电连接，构成第二可调电容单元，使得第二可调电容单元的等效容值小于第二固定电容的容值。这种固定电容和可调电容的串联结构，用于防止可调电容不能达到想要的容值，例如，对于射频频段在700mhz～4ghz之间的产品，在调节其回波损耗时，要求电容值可以在0.1pf～2pf之间选择，然而，目前但市场上可调电容的容值通常无法做到太小，因此，可以通过可调电容和固定电容串联的方式，来使得二者的等效容值可以达到要求。
[0064]
在一个实施例中，第一固定电容和第二固定电容的容值小于或等于2pf(例如，第一固定电容和第二固定电容的容值等于0.2pf)，第一可调电容和第二可调电容的容值调节范围为0pf～2.56pf。
[0065]
如图2所示，在一个实施例中，第一ntc电阻单元12包括第一固定电阻r1和第一ntc电阻ntc1，第二ntc电阻单元14包括第二固定电阻r2和第二ntc电阻ntc2；
[0066]
第一固定电阻r1的第一端与第一ntc电阻ntc1的第一端共接构成第一ntc电阻单元12的第一端，第一固定电阻r1的第二端与第一ntc电阻ntc1的第二端共接构成第一ntc电阻单元12的第二端；
[0067]
第二固定电阻r2的第一端与第二ntc电阻ntc2的第一端共接构成第二ntc电阻单元14的第一端，第二固定电阻r2的第二端与第二ntc电阻ntc2的第二端共接构成第二ntc电阻单元14的第二端。
[0068]
在应用中，第一固定电阻和第二固定电阻的阻值固定不可调，二者的类型和阻值可以相同或不同；第一ntc电阻和第二ntc电阻的阻值可随着温度升高而减小，二者的类型和温度特性曲线可以相同或不同，可以根据实际需要进行选择，例如，第一ntc电阻和第二ntc电阻在常温25℃下的标称阻值都为100ω。
[0069]
在应用中，第一固定电阻和第一ntc电阻并联构成第一ntc电阻单元，使得第一ntc电阻单元的等效阻值小于第一固定电阻的阻值；第二固定电阻和第二ntc电阻并联构成第二ntc电阻单元，使得第二ntc电阻单元的等效阻值小于第二固定电阻的阻值。这种固定电阻和ntc电阻的并联结构，用于防止ntc电阻的阻值随着温度变化时，由于温度变化过大而造成阻值变化过大。
[0070]
在一个实施例中，第一固定电阻和第二固定电阻的阻值小于或等于8.2ω(例如，第一固定电阻和第二固定电阻的阻值等于8.2ω)，第一ntc电阻和第二ntc电阻的标称阻值为100ω。
[0071]
如图2所示，在一个实施例中，ptc电阻单元13包括可调电阻t1和ptc电阻ptc；
[0072]
可调电阻t1的不动端构成ptc电阻单元13的第一端，可调电阻t1的动端与ptc电阻ptc的第一端电连接，ptc电阻ptc的第二端构成ptc电阻单元13的第二端。
[0073]
在另一种实现方式中，图2中ptc电阻单元的电路结构可以等效替换为：ptc电阻的第二端构成ptc电阻单元的第一端，ptc电阻的第一端与可调电阻的动端电连接，可调电阻的不动端构成ptc电阻单元的第二端。
[0074]
在应用中，可调电阻的阻值可调，ptc电阻的阻值可随着温度升高而增大，二者可以根据实际需要进行选择，例如，ptc电阻在常温25℃下的标称阻值为100ω。
[0075]
在应用中，可调电阻和ptc电阻串联后对地电连接，构成ptc电阻单元，用于防止ptc电阻的阻值随着温度变化时，由于温度变化过大而造成阻值变化过大。
[0076]
在一个实施例中，可调电阻单元的阻值调节范围为0ω～100ω，ptc电阻单元的标称阻值为100ω。
[0077]
应理解的是，本技术实施例所提供的温补衰减器，是由两个可调电容单元、两个ntc电阻单元及一个ptc电阻单元构成的t型电路结构，仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制。在应用中，可以根据实际需要对可调电容单元、ntc电阻单元及ptc电阻单元的数量进行调整，例如，可以采用一到两个可调电容单元、搭配ntc电阻单元和ptc电阻单元中的至少一种，来构成π型或l型电路结构，实现对不同驻波值的匹配。
[0078]
如图3所示，本技术实施例提供的方向耦合器(directional coupler)100包括温补衰减器10和第一滤波单元20；
[0079]
第一滤波单元20的第一端构成方向耦合器100的输入端，第一滤波单元20的第二端与温补衰减器10的第一端电连接，温补衰减器10的第二端构成方向耦合器100的输出端。
[0080]
在应用中，第一滤波单元可以通过任意类型的无源滤波器(passive filter，pf)或具有相应功能的电路来实现，例如，通过带通滤波器搭配π型和l型阻抗匹配电路来实现。
[0081]
在应用中，无源滤波器用于抑制与方向耦合器的输入端耦合的源端信号的杂散干扰，为了提高滤波效果，无源滤波器应当尽量靠近方向耦合器的输入端设置。阻抗匹配电路用于抑制因信号传输线路的阻抗突变带来的杂散信号，防止该杂散信号传输至与方向耦合器的输出端电连接的负载端。
[0082]
在应用中，方向耦合器可以根据实际需要作为前向耦合器(forward coupler，fwd)或反向耦合器(reverse coupler，rev)使用。
[0083]
本技术实施例所提供的方向耦合器通过采用前述实施例中的温补衰减器实现，使得调试定向耦合器时，可以通过调节温补衰减器，快速高效地匹配不同的耦合全温指标，可以有效避免在生产过程中因调试耦合值和驻波值，而反复更换和焊接定向耦合器进行匹配调试。
[0084]
如图4所示，在一个实施例中，方向耦合器100包括n个第一滤波单元21～2n和n选一开关单元30；
[0085]
第一滤波单元21～2n的第一端分别构成方向耦合器100的n个输入端，第一滤波单元21～2n的第二端与n选一开关单元30的n个输入端一一对应电连接，n选一开关单元30的输出端与温补衰减器10的第一端电连接，n为大于1的整数。
[0086]
在应用中，n个第一滤波单元都可以通过任意类型的无源滤波器或具有相应功能
的电路来实现，例如，通过带通滤波器搭配π型和l型阻抗匹配电路来实现。n个第一滤波单元可以采用相同的电路结构，任意两个第一滤波单元之间的滤波频段和阻抗匹配大小中的至少一个可以不相同。n选一开关单元包括n个选通端，用于根据实际需要选择将n个第一滤波单元中的任一个切换为与温补衰减器电连接。n选一开关单元可以通过单刀n掷开关来实现。方向耦合器中第一滤波单元的数量，也即n的数值可以根据实际需要进行设置，例如，n＝2,3,4,
…
。
[0087]
本技术实施例通过设置n个第一滤波单元和n选一开关单元，使得调试定向耦合器时，可以通过切换n选一开关单元的n个输入端和输出端之间的电连接，来选择不同的第一滤波单元实现源端信号滤波和抑制杂散信号。
[0088]
如图5所示，在一个实施例中，图3所示的方向耦合器100还包括电连接在第一滤波单元20的第二端和温补衰减器10的第一端之间的第二滤波单元40。
[0089]
如图6所示，在一个实施例中，图4所示的方向耦合器100还包括电连接在n选一开关单元30的输出端与温补衰减器10的第一端之间的第二滤波单元40。
[0090]
在应用中，第二滤波单元可以通过任意类型的无源滤波器或具有相应功能的电路来实现，例如，低通滤波器(low-pass filter，lpf)。
[0091]
在应用中，低通滤波器用于抑制与温补衰减器的第一端耦合的源端信号中的杂散干扰，具体用于抑制杂散干扰信号中的高频谐波，仅允许低频信号通过。
[0092]
如图7所示，本技术实施例还提供一种腔体滤波器1000，包括谐振腔200、信号传输杆300、前向耦合微带400、反向耦合微带500、前向耦合器101及反向耦合器102；
[0093]
信号传输杆300部分设置于谐振腔200内部，信号传输杆300的第一端构成腔体滤波器1000的射频信号端，信号传输杆300的第二端构成腔体滤波器1000的天线连接端；
[0094]
前向耦合微带400靠近信号传输杆300的第一端设置；
[0095]
反向耦合微带500靠近信号传输杆300的第二端设置；
[0096]
前向耦合器101的输入端与前向耦合微带400电连接，前向耦合器101的输出端构成腔体滤波器100的前向耦合信号端；
[0097]
反向耦合器102的输入端与反向耦合微带500电连接，反向耦合器102的输出端构成腔体滤波器100的反向耦合信号端。
[0098]
在应用中，前向耦合器和反向耦合器的具体电路结构和类型都可以相同或不同，二者都可通过前述任一实施例中的方向耦合器实现。
[0099]
在应用中，根据腔体滤波器的应用场景的不同，其射频信号端的作用和数量以及天线连接端的作用也不同，例如，当腔体滤波器应用于射频信号接收系统时，天线连接端用于外接天线以接收射频信号，射频信号端包括一个射频信号发射端，用于将经由天线接收并在腔体滤波器中传输之后的射频信号输出至射频信号接收装置，被射频信号接收装置接收；当腔体滤波器应用于射频信号发射系统时，射频信号端包括一个射频信号接收端，用于接收射频信号发射装置发射的射频信号，该射频信号在腔体滤波器中传输之后输出至天线连接端外接的天线，被天线发射；当腔体滤波器应用于射频信号收发系统时，天线连接端用于外接天线以收发射频信号，射频信号端包括一个射频信号发射端和一个射频信号接收端，射频信号发射端用于将经由天线接收并在腔体滤波器中传输之后的射频信号输出至射频信号接收装置，射频信号接收端用于将经由射频信号发射装置发射并在腔体滤波器中传
输之后的射频信号输出至天线。
[0100]
在应用中，射频信号接收系统具体可以是射频接收功率测量系统、射频信号发射系统具体可以是射频发射功率测量系统、射频信号收发系统具体可以是射频收发功率测量系统。
[0101]
在应用中，腔体滤波器可以包括与射频信号接收端电连接的射频信号接收接口、与射频信号发射端电连接的射频信号发射接口、与天线连接端电连接的天线接口、与前向耦合信号端电连接的前向耦合信号接口及与反向耦合信号端电连接的反向耦合信号接口，通过设置这些对外连接接口，便于腔体滤波器在实际应用中连接外部器件进行使用。
[0102]
在应用中，信号传输杆也可以全部设置于谐振腔内部，相应的，前向耦合微带、反向耦合微带、前向耦合器及反向耦合器也可以全部设置在谐振腔内部，腔体滤波器中各器件的位置和组合形式可以根据实际需要进行设置。
[0103]
图7中示例性的示出了前向耦合微带400、反向耦合微带500、前向耦合器101及反向耦合器102设置于谐振腔200外部，腔体滤波器1000包括射频信号接收接口rx、射频信号发射接口tx、天线接口ant、前向耦合信号接口fwd及反向耦合信号接口rew。
[0104]
本技术实施例所提供的腔体滤波器通过采用前述实施例中的方向耦合器作为前向耦合器和反向耦合器，不会因为产品温度高低的变化，产生太大的误差，从而不会超过系统监控的功率范围值，进而不会造成误报警而误关闭功放，可以有效提高系统的可靠性和稳定性。
[0105]
以上所述实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本技术的保护范围之内。