滤波耦合器的制作方法

1.本发明涉及信号传输技术领域，尤其涉及一种滤波耦合器。


背景技术：

2.大功率滤波耦合器是大功率tr组件（t/r表示transmitter and receiver，t/r组件通常意义下是指一个无线收发系统中频与天线之间的部分）的重要组成部分，其中低通滤波器实现较高的谐波抑制，满足电磁兼容的要求，高方向性的定向耦合器监测输出功率和反射功率，实现组件的自我保护。
3.现有技术中，大功率低通滤波器的实现形式，一般分为集总参数低通滤波器和分布参数低通滤波器。大功率集总参数低通滤波器，一般用在较低的广播发射频率，越高频则插损、功率容量都会降低，很难满足千瓦的功率需求；分布参数低通滤波器，又包括同轴、微带、带线等传输形式，同轴形式加工精度要求较高，体积大，难以调试，微带形式插损大，且功率容量难以提高。另外，由于内部介质的不均匀性耦合带线的奇模和偶模的相速不相等，造成了方向性的下降，在弱耦合时的情况更严重，现有技术中，有采用添加电感结构的方案提高方向性，但是这种方案势必会大幅度的增加耦合带线的长度，在尺寸有限的情况下不适用。


技术实现要素：

4.发明目的：本发明提供一种滤波耦合器，旨在基于低通滤波器的高阻抗线部分采用气体介质作为填充，提高功率容量的同时，减小尺寸，降低加工和组装难度；进一步的，低通滤波器的开路枝节部分采用高分子聚合物介质作为支撑，提高阻抗减小线宽，降低尺寸；进一步的，在平行耦合带线的部分设置有用于填充气体的凹槽，以及短开路枝节，平衡奇模和偶模的相速，提高方向性。
5.技术方案：本发明一种滤波耦合器，包括：底座、低通滤波器和定向耦合器，其中：所述低通滤波器，设置于所述底座内，包括多节高阻抗线和多节开路枝节，高阻抗线之间串联后与耦合器输入端连接，开路枝节与高阻抗线并联，高阻抗线周围设置用于填充气体介质的凹槽；所述定向耦合器，设置于所述底座内，包括主耦合带线，主耦合带线的一端与低通滤波器中的高阻抗线连接，另一端与耦合器输出端连接。
6.具体的，开路枝节设置在高阻抗线的两侧，不同侧的每两节开路枝节连接于一点。
7.具体的，所述开路枝节由高分子聚合物介质支撑。
8.具体的，所述低通滤波器包括4节高阻抗线。
9.具体的，所述低通滤波器包括6节开路枝节。
10.具体的，所述定向耦合器，还包括副耦合带线，所述副耦合带线与所述主耦合带线平行设置。
11.具体的，所述副耦合带线的一侧设置多节开路枝节，副耦合带线一侧设置的开路枝节的长度范围为0.3mm至0.7mm。
12.具体的，在主耦合带线和副耦合带线的区域，底座上设置有槽口。
13.具体的，所述底座由长边侧和短边侧结合形成l型，低通滤波器设置在一侧，定向耦合器设置在底座的另一侧，低通滤波器中的高阻抗线设置于长边侧和短边侧的交界处。
14.具体的，还包括上盖板，所述上盖板与底座相适配，上盖板与底座内部设置有高分子聚合物介质填充作为支撑。
15.有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：提高功率容量，减小尺寸，降低加工和组装难度，平衡奇模和偶模的相速，提高方向性。
附图说明
16.图1为本发明提供的滤波耦合器的结构示意图；图2为现有技术中采用聚四氟乙烯介质填充的滤波耦合器的结构示意图；图3为本发明提供的滤波耦合器的上盖板的结构示意图；图4为本发明提供的滤波耦合器的传输和反射s参数；图5为没有加入短开路枝节和空气槽的滤波耦合器的耦合度和方向性；图6为本发明提供的滤波耦合器的耦合度和方向性；1-底座；2-高阻抗线；3-开路枝节；4-凹槽；5-高分子聚合物介质；6-耦合带线；7-短开路枝节；8-槽口；9-上盖板。
具体实施方式
17.下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。
18.参阅图1，其为本发明提供的滤波耦合器的结构示意图。
19.本发明提供一种滤波耦合器，包括：底座1、低通滤波器和定向耦合器，其中：所述低通滤波器，设置于所述底座1内，包括多节高阻抗线2和多节开路枝节3，高阻抗线2之间串联后与耦合器输入端连接，开路枝节3与高阻抗线2并联，高阻抗线2周围设置用于填充气体介质（可以为空气）的凹槽4；所述定向耦合器，设置于所述底座1内，包括主耦合带线，主耦合带线的一端与低通滤波器中的高阻抗线2连接，另一端与耦合器输出端连接。
20.在具体实施中，关于高阻抗线2的部分，参阅图2，现有技术中，通常采用高分子聚合物介质5（一般是聚四氟乙烯介质）填充在底座1内作为高阻抗线2的支撑，但是如果在目标阻抗相同的情况下，采用聚四氟乙烯填充时，带状线（高阻抗线2）将会较细，这将会给一体加工内导体造成很大的困难，而且较细的内导体导致功率容量受限，而本发明中，采用空气介质在高阻抗线2的周围作为填充，高阻抗线2的宽度与端口处的50ω相似，减小了不连续性，减小了突变和加工的难度，同时功率容量也有了提升。
21.在具体实施中，本发明中的串联的高阻抗线2选取110ω。
22.本发明实施例中，开路枝节设置在高阻抗线2的两侧，不同侧的每两节开路枝节3连接于一点。
23.在具体实施中，开路枝节为低阻抗，选取40ω。
24.在具体实施中，开路枝节与高阻抗线2并联，在高阻抗线2的一侧的一节开路枝节，与对应的在高阻抗线2的另一侧的一节开路枝节，连接于一点，开路枝节3为低阻抗，为了使开路枝节的线宽降低以减小尺寸，使用低阻抗线在高阻抗线2两侧并联的方式。
25.本发明实施例中，所述低通滤波器包括4节高阻抗线2。
26.本发明实施例中，所述低通滤波器包括6节开路枝节3，高阻抗线2的一侧设置3节，另一侧设置3节。
27.在具体实施中，4段高阻抗线2等效为电感，6节开路枝节3中，每两节连接于一点，可以等效为3节开路枝节，开路枝节等效为电容。
28.本发明实施例中，所述开路枝节3由高分子聚合物介质5支撑。
29.在具体实施中，为了提高阻抗的同时可以减小线宽，并且解决定向耦合器的中心导体（耦合带线6）的支撑和尺寸问题，将聚四氟乙烯介质填充底座1之中，作为开路枝节3部分的支撑。
30.本发明实施例中，所述定向耦合器，还包括副耦合带线，所述副耦合带线与所述主耦合带线平行设置。
31.本发明实施例中，所述副耦合带线的一侧设置多节短开路枝节7，副耦合带线一侧设置的短开路枝节7的长度范围为0.3mm至0.7mm，优选的，长度为0.5mm。
32.本发明实施例中，在主耦合带线和副耦合带线的区域，底座1上设置有槽口8（空气槽），同时槽口8的开口可以同时对应着主耦合带线和副耦合带线的部分，也即槽口8的开口可以横跨主耦合带线和副耦合带线，同时，对于上盖板9，也同样设置有对应的槽口8。
33.在具体实施中，采用两耦合带线平行设置，在副耦合带线上设置多节并联的短开路枝节，同时在夹板（也即底座1和/或上盖板9）设置耦合带线的区域部分，在夹板上设置凹槽4，可以显著提升耦合度和方向性，特别是在l波段的方向性上有了显著的提升。
34.本发明实施例中，所述底座1由长边侧和短边侧结合形成l型，低通滤波器设置在一侧，定向耦合器设置在底座1的另一侧，低通滤波器中的高阻抗线2设置于长边侧和短边侧的交界处。
35.参阅图3，本发明实施例中，滤波耦合器还包括上盖板9，所述上盖板9与底座1相适配，上盖板9与底座1内部设置有高分子聚合物介质5填充作为支撑。
36.在具体实施中，上盖板9和底座1构成带状线的夹板，聚四氟乙烯介质上支撑和聚四氟乙烯下支撑构成带状线的内介质，同时上盖板9和底座1，可以均对应的设置有在主耦合带线和副耦合带线的区域的槽口8，以及高阻抗线2周围设置用于填充气体介质的凹槽4。
37.参阅图4，其为本发明提供的滤波耦合器的传输和反射s参数，从图中可见，通带内的插损在0.1db，在二次谐波处的抑制在44db以上。整个通带内的回波损耗在-26db以下。
38.参阅图5和图6，从图中可以看出，现有技术中的双线平行耦合器未做任何措施，它的耦合度和方向性结果如图5所示，实线为耦合度、虚线为隔离度，在通带内耦合度为-29.8db，方向性为20db左右，在耦合带线上加入开路枝节，在夹板上开空气槽口8，可以更好的平衡奇模和偶模的相速差，改善方向性，它的耦合度和方向性结果如图 6所示，通带内的耦合度为-29.5db，方向性达到31db，较大幅度的改善了方向性。
39.本发明提供的滤波耦合器的实测数据如下表所示：
在具体实施中，本发明提供的滤波耦合器，提高了功率容量，实现了较小的尺寸和较高的带外抑制，在二次谐波处的抑制达到45dbc以上，且能承受3000w的峰值功率，平均功率超过500w，在弱耦合情况下的较高的方向性，方向性达到25db以上。