基片集成波导双工器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种基片集成波导双工器。该基片集成波导双工器包括主体部以及设置于所述主体部上的公共端接头、接收滤波通道输出端、发射滤波通道接收端，所述主体部上开设有第一接收谐振腔、第二接收谐振腔、第一发射谐振腔、第二发射谐振腔以及双模公共谐振腔；所述第一接收谐振腔、第二接收谐振腔以及所述双模公共谐振腔形成用于对所述公共端接头接收的信号进行滤波的接收滤波通道，所述第一发射谐振腔、第二发射谐振腔以及所述双模公共谐振腔对所述公共端接头将要发出的信号进行滤波的发射滤波通道，所述发射滤波通道和所述接收滤波通道相互隔离。本发明具有结构简单、尺寸小的有益效果。
【专利说明】基片集成波导双工器
【技术领域】
[0001]本发明涉及通信领域，具体涉及一种基片集成波导双工器。
【背景技术】
[0002]对通信系统来说，双工器对基于频分原理的收发机来说意义重大。它的性能对系统整体的收/发隔离、选择性、噪声系数、增益、灵敏度都有着重要的影响。传统双工器电路中通常需要用到连接接收通道滤波器与发射通道滤波器的T型接头，一方面占据了较大的面积，另一方面由于T接头中枝节的长度直接影响了两个通道中滤波器的性能，因此需要较长时间进行优化。
[0003]基片集成波导技术相较于金属波导具有体积小、易与有源电路集成、成本低等优势，相较于微带线技术具有辐射小、损耗低、适合用于较高频率应用等优势。
[0004]目前，尚缺少一种新型结构能够使得双工器设计抛弃传统的T型接头，用于设计新型的小型化的基片集成波导双工器。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中存在的缺陷，提供了一种改进的基片集成波导双工器，不再依赖传统的T型接头，使得双工器所占面积较小。
[0006]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:提供一种基片集成波导双工器，包括主体部以及设置于所述主体部上的公共端接头、接收滤波通道输出端、发射滤波通道接收端，所述主体部上开设有第一接收谐振腔、第二接收谐振腔、第一发射谐振腔、第二发射谐振腔以及双模公共谐振腔；
[0007]所述接收滤波通道输出端与所述第一接收谐振腔邻近设置并形成耦合，所述发射滤波通道接收端与所述第一发射谐振腔邻近设置并形成耦合；所述第一接收谐振腔与所述第二接收谐振腔邻近设置并通过耦合形成级联，所述第一发射谐振腔与所述第二发射谐振腔邻近设置并通过耦合形成级联，所述第二接收谐振腔和所述第二发射谐振腔分别与所述双模公共谐振腔邻近设置并分别与所述双模公共谐振腔通过耦合形成级联，所述公共端接头与所述双模公共谐振腔邻近设置并在预定位置形成耦合；
[0008]所述第一接收谐振腔、第二接收谐振腔以及所述双模公共谐振腔形成用于对所述公共端接头接收的信号进行滤波的接收滤波通道，所述第一发射谐振腔、第二发射谐振腔以及所述双模公共谐振腔形成对所述公共端接头发出的信号进行滤波的发射滤波通道，且所述发射滤波通道和所述接收滤波通道通过双模公共谐振腔中在不同通道滤波器中工作模式的不同，形成相互隔离。
[0009]优选地，所述第二发射谐振腔与所述双模公共谐振腔通过设置在所述主体部上的第一耦合槽相互耦合并形成级联，所述第二接收谐振腔与所述双模公共谐振腔通过设置在所述主体部上的第二耦合槽相互耦合并形成级联，所述双模公共谐振腔与所述公共端接头通过设置在所述主体部上的第三耦合槽形成耦合，所述第一接收谐振腔与所述接收滤波通道输出端通过设置在所述主体部上的第六耦合槽形成耦合，所述第一发射谐振腔与所述发射滤波通道接收端通过设置在所述主体部上的第七耦合槽形成耦合。
[0010]优选地，所述公共端接头、所述接收滤波通道输出端以及所述发射滤波通道接收端均为矩形的馈电微带线。
[0011]优选地，所述双模公共谐振腔呈长方体且分别与所述第二接收谐振腔以及第二发射谐振腔部分地相互对准，所述第一耦合槽设置在所述第二接收谐振腔与所述双模公共谐振腔相互对准的部分之间，所述第二耦合槽设置在所述第二发射谐振腔与所述双模公共谐振腔相互对准的部分之间。
[0012]优选地，所述第一接收谐振腔和第二接收谐振腔均呈长方体，且所述第一接收谐振腔和第二接收谐振腔部分地相互对准，所述主体部上还开设有用于级联所述第一接收谐振腔和第二接收谐振腔的第四耦合槽，所述第四耦合槽开设于所述第一接收谐振腔和第二接收谐振腔相互对准的部分之间。
[0013]优选地，所述第一发射谐振腔和第二发射谐振腔均呈长方体，所述第一发射谐振腔和第二发射谐振腔部分地相互对准，所述主体部上还开设有用于级联所述第一发射谐振腔和第二接发射振腔的第五耦合槽，所述第五耦合槽开设于所述第一发射谐振腔和第二发射谐振腔相互对准的部分之间。
[0014]优选地，所述基片集成波导双工器包括依次贴合的第一介质基板、所述第二介质基板以及所述第三介质基板，所述接收滤波通道输出端所述发射滤波通道接收端以及所述公共端接头均采用银浆印刷于所述第一介质基板的上表面；所述第三耦合槽、所述第六耦合槽以及所述第七耦合槽均采用银浆印刷于所述第二介质基板的上表面；所述第一耦合槽、所述第二耦合槽、所述第四耦合槽以及所述第五耦合槽均采用银浆印刷于所述第三介质基板的上表面；在所述第三介质基板的下表面采用银浆完全覆盖；所述第一接收谐振腔、所述第一发射谐振腔、所述双模公共谐振腔均开设在所述第二介质基板内部，所述第二接收谐振腔、所述第二发射谐振腔均开设在所述第三介质基板内部。
[0015]本发明的基片集成波导双工器具有以下有益效果:本发明提供的基片集成波导双工器的发射滤波通道和接收滤波通道共用一个双模公共谐振腔，利用双模公共谐振腔内不同谐振模式的分布特性，恰当选取该双模公共谐振腔与其他谐振腔级联的位置，从而形成两个通道滤波器间的隔离。本发明中，公共端接头只需要在一个预定位置与双模公共谐振腔耦合即可，与采用T形接头的双工器相比，具有体积更小、结构更简单的有益效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中:
[0017]图1是本发明一实施例中的基片集成波导双工器的立体结构示意图；
[0018]图2是本发明图1所示实施例中的基片集成波导双工器的主视图；
[0019]图3示出了在模拟双模公共谐振腔在接收滤波通道频率下的电场简单示意图；
[0020]图4示出了在模拟双模公共谐振腔在发射滤波通道频率下的电场简单示意图。
【具体实施方式】
[0021]为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的【具体实施方式】。
[0022]图1示出了本发明一实施例中的基片集成波导双工器，包括大致呈长方体状的主体部以及设置于主体部上的公共端接头80、接收滤波通道输出端10、发射滤波通道接收端40，主体部上开设有第一接收谐振腔20、第二接收谐振腔30、第一发射谐振腔50、第二发射谐振腔60以及双模公共谐振腔70。
[0023]接收滤波通道输出端10与所述第一接收谐振腔20邻近并形成耦合，发射滤波通道接收端40与第一发射谐振腔50邻近设置并形成耦合；第一接收谐振腔20与第二接收谐振腔30邻近设置并通过耦合形成级联，第一发射谐振腔50与第二发射谐振腔60邻近设置并通过耦合形成级联，第二接收谐振腔30和第二发射谐振腔60分别与双模公共谐振腔70邻近设置并分别与双模公共谐振腔70在预定位置耦合形成级联，公共端接头80与所述双模公共谐振腔70邻近设置并在预定位置形成耦合。
[0024]第一接收谐振腔20、第二接收谐振腔30以及双模公共谐振腔70中的一个谐振模式共同形成用于对公共端接头80接收的信号进行滤波的接收滤波通道，第一发射谐振腔50、第二发射谐振腔60以及双模公共谐振腔70中的另一个谐振模式共同形成对将通过公共端接头80要发出的信号进行滤波的发射滤波通道，发射滤波通道和所述接收滤波通道通过双模公共谐振腔中在不同通道滤波器中工作模式的不同，形成相互隔离。
[0025]公共端接头80用于与天线连接，并通过天线接收信号或者发射信号。公共端接头80将接收的信号通过接收滤波通道滤波后传递给接收滤波通道输出端10，接收滤波通道输出端10将处理后的信号输出到其它需要的装置中。发射滤波通道接收端40将其他装置中的需要通过天线发射的信号输入到发射滤波通道中进行滤波处理，然后再传递给公共端接头80，公共端接头80将信号传递给天线，天线将信号发射出去。
[0026]现有技术中，公共端接头80需要采用T形接头来分别与发射滤波器和接收滤波器的谐振腔进行耦合，并与天线连接。由于本发明有一个双模公共谐振腔70作为用于组成接收滤波通道和发射滤波通道的公共谐振腔。采用本发明可以使得公共端接头80不用采用T形接头，该公共端接头80只需要在预定位置与双模公共谐振腔70进行耦合。其具有结构更简单、体积更小的有益效果。
[0027]可以理解地，根据需要，第一接收谐振腔20和第二接收谐振腔30之间还可以级联一个或者一个以上的谐振腔，第一接收谐振腔20和第二接收谐振腔30通过之间的一个或一个以上的谐振腔级联以达到更好的滤波效果。第一发射谐振腔50和第二发射振腔60之间还可以级联如一个或者一个以上的谐振腔，第一发射谐振腔50和第二发射谐振腔60通过之间的一个或一个以上的谐振腔级联以达到更好的滤波效果。
[0028]在本实施例中，该基片集成波导双工器的主体部包括依次贴合的第一介质基板1、第二介质基板2以及第三介质基板3。第一介质基板I米用一张厚度为0.1mm,介电常数为
5.9的LTCC流延膜片制成。第二介质基板22采用四张厚度为0.1mm,介电常数为5.9的LTCC流延膜片叠片而成。第三介质基板33采用四张厚度为0.1mm，介电常数为5.9的LTCC流延膜片叠片而成。
[0029]本发明中，该基片集成波导双工器中的各个谐振腔，如发第一接收谐振腔20、第二接收谐振腔30、第一发射谐振腔50、第二发射谐振腔60以及双模公共谐振腔70均是基于基片集成波导技术，以长方形排列的金属化通孔和介质上下表面的金属层围成长方体腔体。除公共谐振腔以外的腔体尺寸，选择使腔体的TElOl模式的谐振频率等于所对应的发射滤波器或接收滤波器中心频率。双模公共谐振腔的尺寸，选择使腔体的TE102模式的谐振频率对应接收滤波通道的中心频率，使腔体的TE103模式的谐振频率对应发射滤波通道的中心频率。
[0030]第一接收谐振腔20、第一发射谐振腔50以及双模公共谐振腔70设置在第二介质基板2的内部。第一接收谐振腔20和第一发射谐振腔50开设在第二介质基板2的内部并分别设置在位于该双模公共谐振腔70的两侧。第二接收基片集成波导谐振腔30和第二发射基片集成波导谐振腔60均呈长方体状且开设在第三介质基板3内部。第二接收谐振腔30和第二发射谐振腔60部分地相互对准。
[0031]第一接收谐振腔20和第二接收谐振腔30均呈长方体，且第一接收谐振腔20和第二接收谐振腔30部分地相互对准，主体部上还开设有用于级联第一接收谐振腔20和第二接收谐振腔30的第四耦合槽23，第四耦合槽23开设于第一接收谐振腔20和第二接收谐振腔30相互对准的部分之间。
[0032]第一发射谐振腔50和第二发射谐振腔60均呈长方体，第一发射谐振腔50和第二发射谐振腔60部分地相互对准，主体部上还开设有用于级联第一发射谐振腔50和第二接发射振腔60的第五耦合槽56，第五耦合槽56开设于第一发射谐振腔50和第二发射谐振腔60相互对准的部分之间。
[0033]双模公共谐振腔70呈长方体且分别与第二接收谐振腔30以及第二发射谐振腔60部分地相互对准，第一耦合槽37设置在第二接收谐振腔30与双模公共谐振腔70正对的相互对准的部分之间，第二耦合槽67设置在第二发射谐振腔60与双模公共谐振腔70相互对准的部分之间。
[0034]公共端接头80为矩形馈电微带线，其设置在第一介质基板I上表面对应位置。并通过设置在第一介质基板I下表面对应位置的第三耦合槽78与双模公共谐振腔70耦合级联。
[0035]接收滤波通道输出端10以及发射滤波通道输入端40也为印刷在第一介质基板I上表面对应位置的矩形的馈电微带线。接收滤波通道输出端10和发射滤波通道接收端40分别通过设置在主体部上的第六耦合槽12及第七耦合槽45与第一接收接谐振腔20以及第一发射接收端耦合50。
[0036]第一稱合槽37、第二稱合槽67以及第三稱合槽78必须选择在合适的位置,才能够一方面分别激励起公共谐振腔中的两个谐振模式从而连接两个滤波通道，另一方面同时实现对两个滤波通道的隔离。我们给出了双模公共谐振腔70在计算机软件中分别模拟预定频率下的电场线图，如图2和图3所示。当该双模公共谐振腔70工作在接收滤波通道频率下，在A区域处的电场很弱或者几乎没有；而当该双模公共谐振腔70工作在发射通道滤波频率下，在B区域处的电场很弱或者几乎没有；在两种通道频率下，C区域的场强都很强。因此，将第二发射谐振腔60和双模公共谐振腔70在A区域级联，即第二耦合槽67设置在A区域，将第二接收谐振腔30和双模公共谐振腔70腔在B区域级联，即第一耦合槽37设置在B区域，即可以一方面实现对公共谐振腔中两种通道频率的激励，另一方面实现这两种通道频率之间的隔离。公共端接头80和双模公共谐振腔70在C区域耦合，即第三耦合槽78设置在C区域，则可以实现对两个通道频率的能量都实现耦合。当然图2和图3的图只是简单示出了某一频率下的电场图，当频率发生改变时电场图也会相应发生改变。
[0037]上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的【具体实施方式】，上述的【具体实施方式】仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。
【权利要求】
1.一种基片集成波导双工器，其特征在于，包括主体部以及设置于所述主体部上的公共端接头(80)、接收滤波通道输出端(10)、发射滤波通道接收端(40)，所述主体部上开设有第一接收谐振腔(20)、第二接收谐振腔(30)、第一发射谐振腔(50)、第二发射谐振腔(60)以及双模公共谐振腔(70)； 所述接收滤波通道输出端(10)与所述第一接收谐振腔(20)邻近设置并形成耦合，所述发射滤波通道接收端(40)与所述第一发射谐振腔(50)邻近设置并形成耦合；所述第一接收谐振腔(20)与所述第二接收谐振腔(30)邻近设置并通过耦合形成级联，所述第一发射谐振腔(50)与所述第二发射谐振腔(60)邻近设置并通过耦合形成级联，所述第二接收谐振腔(30)和所述第二发射谐振腔(60)分别与所述双模公共谐振腔(70)邻近设置并分别与所述双模公共谐振腔(70)通过耦合形成级联，所述公共端接头(80)与所述双模公共谐振腔(70)邻近设置并在预定位置形成耦合； 所述第一接收谐振腔(20)、第二接收谐振腔(30)以及所述双模公共谐振腔(70)形成用于对所述公共端接头(80)接收的信号进行滤波的接收滤波通道，所述第一发射谐振腔(50)、第二发射谐振腔(60)以及所述双模公共谐振腔(70)形成对将通过所述公共端接头(80)发出的信号进行滤波的发射滤波通道，且所述发射滤波通道和所述接收滤波通道通过双模公共谐振腔中在不同通道滤波器中工作模式的不同，形成相互隔离。
2.根据权利要求1所述的基片集成波导双工器，其特征在于，所述第二发射谐振腔(60)与所述双模公共谐振腔(70)通过设置在所述主体部上的第一耦合槽(37)相互耦合并形成级联，所述第二接收谐振腔(30)与所述双模公共谐振腔(70)通过设置在所述主体部上的第二耦合槽(67)相互耦合并形成级联，所述双模公共谐振腔(70)与所述公共端接头(80)通过设置在所述主体部上的第三耦合槽(78)形成耦合，所述第一接收谐振腔(20)与所述接收滤波通道输出端(10)通过设置在所述主体部上的第六耦合槽(12)形成耦合，所述第一发射谐振腔(50)与所述发射滤波通道接收端(40)通过设置在所述主体部上的第七率禹合槽(45 )形成f禹合。
3.根据权利要求1所述的基片集成波导双工器，其特征在于，所述公共端接头(80)、所述接收滤波通道输出端(10)以及所述发射滤波通道接收端(40)均为矩形的馈电微带线。
4.根据权利要求1所述的基片集成波导双工器，其特征在于，所述双模公共谐振腔(70)呈长方体且分别与所述第二接收谐振腔(30)以及第二发射谐振腔(60)部分地相互对准，所述第一耦合槽(37)设置在所述第二接收谐振腔(30)与所述双模公共谐振腔(70)相互对准的部分之间，所述第二耦合槽(67)设置在所述第二发射谐振腔(60)与所述双模公共谐振腔(70)相互对准的部分之间。
5.根据权利要求4所述的基片集成波导双工器，其特征在于，所述第一接收谐振腔(20)和第二接收谐振腔(30)均呈长方体，且所述第一接收谐振腔(20)和第二接收谐振腔(30)部分地相互对准，所述主体部上还开设有用于级联所述第一接收谐振腔(20)和第二接收谐振腔(30)的第四耦合槽(23)，所述第四耦合槽(23)开设于所述第一接收谐振腔(20)和第二接收谐振腔(30)相互对准的部分之间。
6.根据权利要求5所述的基片集成波导双工器，其特征在于，所述第一发射谐振腔(50)和第二发射谐振腔(60)均呈长方体，所述第一发射谐振腔(50)和第二发射谐振腔(60)部分地相互对准，所述主体部上还开设有用于级联所述第一发射谐振腔(50)和第二接发射振腔(60)的第五耦合槽(56)，所述第五耦合槽(56)开设于所述第一发射谐振腔(50)和第二发射谐振腔(60)相互对准的部分之间。
7.根据权利要求6所述的基片集成波导双工器，其特征在于，所述波导双工器包括依次贴合的第一介质基板(I)、所述第二介质基板(2)以及所述第三介质基板(3)，所述接收滤波通道输出端(10)、所述发射滤波通道接收端(40)以及所述公共端接头(80)均采用银浆印刷于所述第一介质基板(I)的上表面上；所述第三耦合槽(78)、所述第六耦合槽(12)以及所述第七耦合槽(45)均采用银浆印刷于所述第二介质基板(2)的上表面上；所述第一耦合槽(37)、所述第二耦合槽(67)、所述第四耦合槽(23)以及所述第五耦合槽(56)均采用银浆印刷于所述第三介质基板(3)的上表面上；在所述第三介质基板(3)的下表面采用银浆完全覆盖；所述第一接收谐振腔(20)、所述第一发射谐振腔(50)、所述双模公共谐振腔(70)均开设在所述第二介质基板(2)内部，所述第二接收谐振腔(30)、所述第二发射谐振腔(60)均开设 在所述第三介质基板(3)内部。
【文档编号】H01P1/208GK103531868SQ201310498569
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年10月22日 优先权日:2013年10月22日
【发明者】褚慧, 金晨, 陈建新, 施金, 唐慧, 周立衡, 包志华 申请人:南通大学