一种双层腔合路器及其耦合装置的制作方法

本实用新型涉及通信射频器件领域，尤其涉及一种双层腔合路器及其耦合装置。

背景技术：

在现代移动通信技术中，微波滤波器构成的微波器件已经成为了必不可少的重要组成部分，其中金属腔体滤波器由于其电磁屏蔽性好、结构紧凑、通带内插损低、体积小和功率容量高，通带带宽宽，易于批量加工、生产等优点，长期以来一直是移动通信系统基站发射滤波器和室内信号分布系统的首选品种。

微波腔体合路器由多路滤波器构成，当通带较多时采用双面布腔方式有利于器件小型化。采用双层腔的合路器，其公共端口通常为上下两层多个通路共用一个接头，其实现形式是产品设计的难点。传统的设计是在一个接头上焊接两根线，其中一根连接上层通路的第一个谐振腔，另一根线则连接下层通路的第一个谐振腔，从而达到耦合上下两层通路的效果，或者在腔体上下两个通路的第一个谐振腔的中间位置增加一个公共谐振腔，利用一个共腔同时耦合上下两层，或者是一部分通路采用电容式耦合，一部分采用直接馈电耦合。

在专利CN102623778A中介绍了第一种耦合形式，其端口需要焊接两根焊线(一根焊接上层谐振腔，另一根焊接下层谐振腔)，费时费力，而且焊点多必然增加了腔体的非线性因素，并且焊接端口上下可实现的带宽分别只有200MHz左右。

在专利CN204130675U中，采用的形式为一面是盘耦合，另一面从盘上面搭一根线焊接，此种端口装配复杂，而且有焊点，也会增加腔体的非线性因素，并且此种结构所实现的带宽只有 200MHz，不能满足带宽需求。

而采用双层共谐振腔的形式是指在上下双层之间设置一个公共谐振腔，此种设计会使谐振腔的数目增加一个，那插损也会相应增加，得不偿失；并且上下双层采用共腔，共腔位置一般是放在上下双层的中间位置，不仅加工困难，而且端口耦合复杂，难以调谐，不利于产品的小型化和批量生产。

技术实现要素：

本实用新型提供一种双层腔合路器，通过耦合棒与其安插的谐振柱台过孔的调节组合来实现增大上下双层两个通路总带宽的可调范围。同时，通过上述耦合孔与过孔的组合与双层腔合路器其他结构的配合，来实现上下层通路的带宽分配的调节。

为了实现上述目的，本实用新型提供以下技术方案：

一种双层腔合路器，其包括腔体、设于所述腔体内并将所述腔体分成上层腔和下层腔的隔板以及分别设于所述腔体相对的两端的公共端口和多个信号单端口，所述隔板靠近所述公共端口处开设有耦合孔；还包括耦合装置，所述耦合装置，其包括谐振柱台和耦合棒，所述谐振柱台包括电连接的上谐振柱台和下谐振柱台，其靠近公共端口且分别设于双层腔合路器的上层腔和下层腔中，在所述谐振柱台上与公共端口相对一侧开设有过孔，所述上谐振柱台与下谐振柱台均与所述隔板电性连接，所述耦合棒设于耦合孔处，并且所述耦合棒一端用于与合路器的公共端口连接，另一端插入所述过孔内。

优选地，所述耦合棒置于所述过孔中的长度增大或减少来调节上下层通路总带宽。

优选地，所述耦合棒分为相互连接的两级，其靠近公共端口一级的横截面积增大或减小来调节上下层通路总带宽。

优选地，所述耦合棒和过孔之间填充有介质。

优选地，所述耦合棒和过孔之间间隙的填充介质的有效长度小于或等于所述过孔与所述耦合棒重叠的长度。

优选地，所述耦合孔的大小尺寸可调来实现上下层带宽分配。

优选地，所述上谐振柱台或下谐振柱台分别与公共端口侧壁的距离或正对面积可调来实现上下层带宽分配。

优选地，还包括下谐振柱台套设有下谐振柱，下谐振柱台与下谐振柱在合路器的下层腔体的相互长度变化可调来实现上下层带宽分配。

优选地，所述上谐振柱台与下谐振柱台以所述隔板为平面上下对齐或错位设置。

相比现有技术，本实用新型的方案具有以下优点：

本实用新型的双层腔合路器只需要一个耦合棒插入过孔，足以实现上下双层两个通路带宽分别可达到高频1GHz (1710-2700MHz)、低频260MHz(700-960MHz)以上，比传统设计带宽都要宽很多，不仅满足高频段，而且包含了低频段，可以满足现阶段大部分频段合路需求，并且无需焊接，减少了腔体的非线性因素。针对之前的共谐振腔技术，本实用新型的技术方案更有利于腔体的小型化和简单化设计，而且不会增加插损。

另外，本实用新型还提供一种上述双层腔合路器中的耦合装置，满足现阶段大部分频段合路需求的同时，达到小型化和简单化设计、而且不会增加插损的设计要求。

所述耦合装置，其包括谐振柱台和耦合棒，所述谐振柱台包括电连接的上谐振柱台和下谐振柱台，其靠近公共端口且分别设于合路器的上层腔和下层腔中，在所述谐振柱台开设有过孔；所述耦合棒设于隔板靠近公共端口开设的耦合孔处，并且所述耦合棒一端用于与双层腔合路器的公共端口连接，另一端插入所述过孔内。

相比现有技术，本实用新型的方案具有以下优点：

本实用新型提供了一种耦合装置是利用一个耦合棒插入过孔可以同时实现上下双层两个滤波器通路的端口带宽，其上下双层两个通路带宽分别可达到高频1GHz(1710-2700MHz)、低频260MHz (700-960MHz)，满足了现代移动通信系统对滤波器小型化、频带宽、低插损、高抑制和结构简单的需求，而且无需焊接，减少了腔体的非线性因素。针对之前的共谐振腔技术，本实用新型的技术方案更有利于腔体的小型化和简单化设计，而且不会增加插损。

本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为耦合器所在合路器公共端的局部透视图；

图2为耦合器所在合路器单端的局部透视图；

图3为耦合器所在合路器的剖面图；

图4为耦合器所在合路器的侧视图；

图5为耦合器所在合路器的仰视图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用新型的限制。

本实用新型提供一种双层腔合路器，以便足以满足上下两个宽频通路的带宽需求，两路带宽分别可达到高频1GHz (1710-2700MHz)、低频260MHz(700-960MHz)以上。

如图1-5所示，本实用新型提供一种双层腔合路器。所述的双层腔合路器实现公共端口输入的信号在上下两层腔之间进行带宽分配，其包括腔体100、设于腔体100内将腔体分成上层腔110 和下层腔120的隔板130、设于腔体100相对两端为公共端口101 和信号单端口104，以及耦合装置。

所述隔板130在靠近公共端口101处开设有耦合孔131，用以实现信号在上下两层腔之间的耦合传输。

该耦合装置包括谐振柱台和与谐振柱台连接的耦合棒。

所述谐振柱台靠近所述公共端口101设置于所述隔板130上，其包括置于上层腔110的上谐振柱台111和在下层腔120内的下谐振柱台121，两者之间电性连接，且两者均与隔板130电性连接。所述谐振柱台与双层腔合路器的公共端口101相对的一侧开设有过孔103。所述耦合棒102置于耦合孔131对应的空间内，并且其一端与公共端口101连接，另一端插入所述过孔103内。

而且，上谐振柱台111和下谐振柱台121与隔板130的相对位置位于公共端口101的接头的轴线作为中心的对齐位置或左右错开设置。

该双层腔合路器通过调节耦合棒102和过孔103的相对位置来调节上下层通路的总带宽，与传统双层腔合路器相比，实现上下双层两个通路的带宽分别可达到高频1GHz(1710-2700MHz)、低频260MHz(700-960MHz)以上，也避免了端口因需焊线增加腔体的非线性因素和降低了耦合装置的复杂度。

本实用新型还提供一种置于上述双层腔合路器中的耦合装置，即为上述的耦合装置：其包括谐振柱台和与谐振柱台连接的耦合棒。

所述谐振柱台靠近所述公共端口101设置于所述隔板130上，其包括置于上层腔110的上谐振柱台111和在下层腔120内的下谐振柱台121，两者之间电性连接，且两者均与隔板130电性连接。所述谐振柱台与双层腔合路器的公共端口101相对的一侧开设有过孔103。所述耦合棒102置于耦合孔131对应的空间内，并且其一端与公共端口101连接，另一端插入所述过孔103内。

该耦合装置可以实现现阶段大部分频段合路需求，而且具备加工和装配方便，体积小等优点，将使双层腔结构形式的合路器能更好地应用于现代移动通信系统中。

耦合棒102插入过孔103中，通过调节耦合棒102与过孔103 的组合方式可调节上下层通路的总带宽。

具体地，通过调节耦合棒102置于过孔103中的长度来扩大上下层公共端的总带宽的可调范围。当耦合棒102增大在过孔103 中的长度，耦合面积增大，即耦合棒102和过孔103之间的耦合电容增加，即耦合棒102和过孔103的电磁能量增大，从而上下层通路的总带宽随之增大。相反地，当耦合棒102减少在过孔103 的长度，耦合面积减少，即耦合棒102和过孔103之间的耦合电容减少，上下层通路的总带宽减少。

本实施例中，耦合棒102分为相互连接的两级，一级是安插于过孔103的一段，另一级是公共端口101到过孔103入口的一段，即耦合棒102靠近公共端口101的一级。通过改变耦合棒102 的靠近公共端口101一级的横截面积以扩大上下层通路的总带宽的可调范围。具体地，若耦合棒102接近公共端口101一级横截面积变大，耦合棒102传递到公共端口101的能量增大，从而增大上下层通路的总带宽。反之，当耦合棒102接近公共端口101 一级横截面积变小时，耦合棒102传递到公共端口101的能量减少，从而减少上下层通路的总带宽。

由于电磁场能量一般集中在耦合棒102与过孔103之间，通过在耦合棒102与过孔103之间间隙填充不同介电常数的填充介质，以扩大公共端口101的总带宽的可调范围。具体地，当填充介质的介电常数增大，公共端口101的总带宽增大；相反地，当填充介质的介电常数减少，上下层通路的总带宽减少。

进一步，若改变填充介质的有效长度，以扩大上下层通路的总带宽的可调范围。所谓的有效长度的范围限于过孔103与耦合棒102的重叠长度的范围内，即小于或等于过孔103与耦合棒102 的重叠长度，其必定被限制在过孔103内。

以上改变耦合棒102与过孔103的组合方式可调节上下层通路的总带宽。随着上下层通路的总带宽的增加或减少，耦合棒102 所在层级通路的带宽增量或减少会更为明显。如图3中，耦合棒 102在上层腔110中，因此，这时上层通路的带宽增量或减量会更为明显。同时，下层通路的带宽会相应减少或增加。反之，若耦合棒102在下层腔120中，下层通路的带宽增量或减少会更为明显，同时上层通路的带宽会相应减少或增加。

本实用新型的双层腔合路器通过调节耦合棒102置于过孔103 的长度、耦合棒102与过孔103之间间隙的填充介质或其长度、耦合棒102靠近公共端口101的横截面积大小的变化，更方便地且更大范围地调节上下层通路的总带宽，也克服了传统双层合路器中焊线连接的结构复杂、带宽损耗大的缺点。

进一步地，本实用新型还可通过以下方式来调节上下两层通路的带宽分配：通过耦合棒102相对于隔板130的位置、耦合孔 131的大小、上谐振柱台111或下谐振柱台121分别与公共端侧壁 140的的距离或正对面积、以及下谐振柱台121和下谐振柱122在下层腔120的相互长度变化来实现。

具体地，通过改变耦合棒102在上谐振柱台111和下谐振柱台121之间的位置且与隔板130的上下方向上的距离来实现上下层通路的带宽分配。从图3所示，本实施例中，当耦合棒102放置于上层腔110，以隔板130为地，耦合棒102向上移动，即上层腔110对地的高度增大，则上层通路所分配的带宽会增大；同时，下层腔120对地的高度降低，下层通路所分配的带宽会相应减少。同理，若耦合棒102放置于下层腔120，耦合棒102向下移动，则下层通路所分配的带宽会增大，上层通路所分配的带宽会相应减少。即可通过调节耦合棒102的高度，实现上下双层通路的带宽分配。

具体地，在保持耦合棒102置于在上谐振柱台111和下谐振柱台121之间且位置不变的前提下，通过调节耦合孔131的尺寸大小，以实现调节下层或上层的通路的带宽分配。当耦合棒102 处于上层腔110且不发生位移的前提下，上层耦合带宽主要耦合棒102直接耦合到过孔103中，而下层端口耦合带宽主要靠上谐振柱111通过耦合孔131耦合过去，这时增大或减少耦合孔131 的尺寸大小则主要增大或减少下层通路的带宽分配，同时上层通路的带宽分配相应的减少或增加。反之，当耦合棒102处于下层且不发生位移的前提下，则增大或减少耦合孔131的大小主要会增大或减少上层通路的带宽分配，同时下层通路的带宽分配相应的减少或增加。

具体地，通过调节上谐振柱台111或下谐振柱台121分别与双层腔合路器腔体内壁的的之间的距离或正对面积的大小来实现上下层通路的带宽分配。所述的合路器腔体内壁特指是公共端口所在的侧壁140。当上谐振柱台111或下谐振柱台121靠近公共端口侧壁140时，耦合棒102靠近公共端口101的一级缩短，增强了过孔103到耦合棒102能量反馈回公共端口101的能力。反之，当上谐振柱台111或下谐振柱台121远离公共端口侧壁140时，耦合棒102靠近公共端口101的一级增长，削弱了过孔103到耦合棒102能量反馈回公共端口101的能力。具体地，当上谐振柱台111与侧壁140之间的距离减小时，上层通路的带宽分配增大，同时下层通路的带宽分配相应减少；当上谐振柱台111与侧壁140 之间的距离增大时，上层通路的带宽分配减少，同时下层通路的带宽分配相应增大。同理，当下谐振柱台121与侧壁140的距离减少时，下层通路的带宽分配增大，上层通路的带宽分配相应减少；当下谐振柱台121与侧壁140的距离增大时，下层通路的带宽分配减少，上层通路的带宽分配相应增大。

当上谐振柱台111与侧壁140的正对面积增大时，即增大对侧壁140的电容，增强电磁馈电传递，使上层通路的带宽分配增大；反之，当上层公共端口谐振柱111与公共端口侧壁121的正对面积减少两者之间的距离时，即减少对侧壁140的电容，削弱电磁馈电传递，使上层通路的带宽分配减少。同理，当下谐振柱台121与侧壁140的正对面积增大时，使下层通路的带宽分配增大；反之，当下谐振柱台121与侧壁140的正对面积减小时，使下层通路的带宽分配减少。

具体地，下谐振柱台121套接有下谐振柱122，利用下谐振柱台121和下谐振柱122之间的相互长度变化关系来调节上下层通路的带宽分配。当下谐振柱台121的长度增大的同时下谐振柱122 的长度减少，保持下层腔120频率不变，可增加下层通路的带宽分配，同时上层通路的带宽分配相应减少；当下谐振柱台121的长度减少的同时下谐振柱122的长度增大，保持下层腔120频率不变，可以减少下层通路的带宽分配，同时上层通路的带宽分配相应增加。

公共端口101和单端口104都各连有接头。在本实施例中，公共端口101连接有第一接头201，第一接头201与耦合棒102装配在一起。在本实施例中，第一接头201与耦合棒102为一体。根据过孔103在上谐振柱台111和下谐振柱台121之间位置的调整，直接调整第一接头201在公共端口101的位置来调整耦合棒 102的位置，确保耦合棒102安插于过孔103中。本实施例中，本实用新型包括2个单端口104，其分别接入第二、三接头202、203，第二接头202连接耦合棒105插入上层腔110内，接头203通过焊线125将信号耦合于下层腔120内。该双层腔合路器上层通带的频率范围为1710MHz-2700MHz,下层通带的频率范围为700MHz -960MHz。两个单端口上下两层共2个通路合路到接头201中，上层通路分配了1GHz以上的带宽，下层通路分配了260MHz以上的带宽，满足了现代移动通信系统对滤波器小型化、频带宽、低插损、高抑制和结构简单的需求。

以上所述仅是本实用新型的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。