一种大功率高选择性多耦合微波组件

本发明涉及滤波功分耦合模块，尤其涉及一种大功率高选择性多耦合微波组件。

背景技术：

1、随着射频无源器件的发展以及5g的广泛使用，为实现万物互联的目标，对涉及到传输信号的射频微波模块以及通信基站提出了更高的要求，使其需要不断优化提高性能和尺寸，这使得射频前端中的各种器件一体化是我们需要重点关注的对象，因此，射频前端将朝着小型集成化和高性能的方向发展。

2、现有技术中，公开号为cn117317617a的中国发明专利申请《一种滤波功放天线阵模块》中的功率放大器和滤波器的电路设置在基板上，在谐振腔引出馈电探针贯穿基板连接馈电线形成功分器馈电、及连接至阵列天线并辐射电磁波，该模块中的滤波器设置成对称结构，由于对称结构的滤波器性能对温度变化非常敏感，会导致滤波器的温度稳定性差，且由于对称结构难以实现非常宽的带宽，从而限制了滤波器设计的灵活性，该滤波器和基板的材料均为ferro-a6m材料，导致该模块并不能应用在大功率的场景中，且该模块无法实现实现多路耦合输出。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于如何设计出一种大功率、集成度高、隔离度高的多耦合微波组件。

2、本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：一种大功率高选择性多耦合微波组件，包括滤波器、接地层、介质基板、功分器和耦合器，所述滤波器设置在接地层的上表面，所述接地层设置在介质基板的上表面，所述功分器设置在介质基板的下表面，所述滤波器和介质基板材质均为氧化铝，所述滤波器包括多个谐振腔，多个谐振腔尺寸相同且内部设置有盲孔，盲孔半径相同但深度不同，多个谐振腔沿着u型或n型路径方向通过耦合窗口依次连接，位于u型或n型路径的一端的谐振腔插入有第一馈电探针，另一端的谐振腔插入有第二馈电探针，第一馈电探针与输入微带线连接，第二馈电探针与功分器输入端连接，功分器输入端和功分器输出端分别作为耦合器的主耦合微带线，与支路耦合微带线组成耦合器。

3、本发明将高性能滤波器、功分器和耦合器通过级联结构连接在一起，集成度高、体积小，滤波器和介质基板的材质采用氧化铝，氧化铝材质具有高导热性，能够实现大功率要求，滤波器的结构为非对称结构，有效减少插入损耗，使得滤波器在群延迟特性上有更好的表面，且非对称结构设计更加灵活，功分器的一个输入端和两个输出端分别作为耦合器的主耦合微带线，与支路耦合微带线组成耦合器，能够得到三个不同耦合系数的耦合器，实现多路耦合输出，从而能够在一个模组中达到不同的耦合度。通过调整支路耦合微带线与功分器枝节之间间距和微带线线宽，能够调整耦合器的耦合量，实现不同标准的耦合器，多个耦合器之间隔离度高。

4、优选的，所述功分器包括第一阻抗变换器、第二阻抗变换器和隔离电阻，功分器的输入端分别通过第一阻抗变换器、第二阻抗变换器连接到功分器输出端，所述隔离电阻设置在第一阻抗变换器和第二阻抗变换器相互靠近的内侧端。

5、优选的，所述功分器输入端通过第一阻抗变换器连接到功分器输出端一，功分器输入端通过第二阻抗变换器连接到功分器输出端二，所述支路耦合微带线包括第一支路耦合微带线、第二支路耦合微带线和第三支路耦合微带线，功分器输入端与第一支路耦合微带线组成第一耦合器，功分器输出端一与第二支路耦合微带线组成第二耦合器，功分器输出端二与第三支路耦合微带线组成第三耦合器。

6、优选的，所述第一耦合器的耦合度为8db，第二耦合器的耦合度为16db，第三耦合器的耦合度为12db。

7、优选的，所述盲孔位于谐振腔的中心，多个谐振腔包括第一谐振腔、第二谐振腔、第三谐振腔、第四谐振腔、第五谐振腔和第六谐振腔，第一谐振腔内设置有第一盲孔，第二谐振腔内设置有第二盲孔，第三谐振腔内设置有第三盲孔，第四谐振腔内设置有第四盲孔，第五谐振腔内设置有第五盲孔，第六谐振腔内设置有第六盲孔。

8、优选的，所述第一谐振腔与第六谐振腔之间设置有第一方槽或第一圆孔形成感性交叉耦合，所述第二谐振腔与第五谐振腔之间设置有第二方槽或第二圆孔形成容性交叉耦合，引入传输零点。

9、优选的，所述第一馈电探针和第二馈电探针均为金属探针，所述第一馈电探针延伸并贯穿接地层和介质基板连接到输入微带线，第二馈电探针延伸并贯穿接地层和介质基板连接到功分器的输入端。

10、优选的，所述输入微带线和第二馈电探针处均加入金属屏蔽罩，所述金属屏蔽罩与接地层连接用于封堵电磁波。

11、优选的，所述输入微带线的特性阻抗为50欧姆。

12、优选的，所述介质基板的相对介电常数为9.8，损耗角正切为0.00014，厚度为1.524mm。

13、本发明提供的优点在于：

14、1、本发明将高性能滤波器、功分器和耦合器通过级联结构连接在一起，集成度高、体积小，滤波器和介质基板的材质采用氧化铝，氧化铝材质具有高导热性，能够实现大功率要求，滤波器的结构为非对称结构，有效减少插入损耗，使得滤波器在群延迟特性上有更好的表面，且非对称结构设计更加灵活，功分器的一个输入端和两个输出端分别作为耦合器的主耦合微带线，与支路耦合微带线组成耦合器，能够得到三个不同耦合系数的耦合器，实现多路耦合输出，从而能够在一个模组中达到不同的耦合度。通过调整支路耦合微带线与功分器枝节之间间距和微带线线宽，能够调整耦合器的耦合量，实现不同标准的耦合器，多个耦合器之间隔离度高。

15、2、本发明设置的盲孔半径相同但深度不同，通过调节盲孔的深度进行频点的微调，调节盲孔深度实现简单，在不更换模具的前提下，直接调节杆的深度可以直接调节盲孔深度。

16、3、本发明在第一谐振腔和第六谐振腔之间引入第一方槽或第一圆孔形成感性交叉耦合，在第二谐振腔和第五谐振腔之间引入第二方槽或第二圆孔形成容性交叉耦合，从而形成两个回路的180°相位差的传输回路，引入传输零点提高滤波器的通带选择特性。

技术特征：

1.一种大功率高选择性多耦合微波组件，其特征在于：包括滤波器(10)、接地层(20)、介质基板(30)、功分器和耦合器，所述滤波器(10)设置在接地层(20)的上表面，所述接地层(20)设置在介质基板(30)的上表面，所述功分器设置在介质基板(30)的下表面，所述滤波器(10)和介质基板(30)材质均为氧化铝，所述滤波器(10)包括多个谐振腔，多个谐振腔尺寸相同且内部设置有盲孔，盲孔半径相同但深度不同，多个谐振腔沿着u型或n型路径方向通过耦合窗口依次连接，位于u型或n型路径的一端的谐振腔插入有第一馈电探针(11)，另一端的谐振腔插入有第二馈电探针(12)，第一馈电探针(11)与输入微带线(60)连接，第二馈电探针(12)与功分器输入端(41)连接，功分器输入端(41)和功分器输出端(42)分别作为耦合器的主耦合微带线，与支路耦合微带线(51)组成耦合器。

2.根据权利要求1所述的大功率高选择性多耦合微波组件，其特征在于：所述功分器包括第一阻抗变换器(43)、第二阻抗变换器(44)和隔离电阻(45)，功分器的输入端(41)分别通过第一阻抗变换器(43)、第二阻抗变换器(44)连接到功分器输出端(42)，所述隔离电阻(45)设置在第一阻抗变换器(43)和第二阻抗变换器(44)相互靠近的内侧端。

3.根据权利要求2所述的大功率高选择性多耦合微波组件，其特征在于：所述功分器输入端(41)通过第一阻抗变换器(43)连接到功分器输出端一(421)，功分器输入端(41)通过第二阻抗变换器(44)连接到功分器输出端二(422)，所述支路耦合微带线(51)包括第一支路耦合微带线(511)、第二支路耦合微带线(512)和第三支路耦合微带线(513)，功分器输入端(41)与第一支路耦合微带线(511)组成第一耦合器，功分器输出端一(421)与第二支路耦合微带线(512)组成第二耦合器，功分器输出端二(422)与第三支路耦合微带线(513)组成第三耦合器。

4.根据权利要求3所述的大功率高选择性多耦合微波组件，其特征在于：所述第一耦合器的耦合度为8db，第二耦合器的耦合度为16db，第三耦合器的耦合度为12db。

5.根据权利要求1所述的大功率高选择性多耦合微波组件，其特征在于：所述盲孔位于谐振腔的中心，多个谐振腔包括第一谐振腔(13)、第二谐振腔(14)、第三谐振腔(15)、第四谐振腔(16)、第五谐振腔(17)和第六谐振腔(18)，第一谐振腔(13)内设置有第一盲孔(131)，第二谐振腔(14)内设置有第二盲孔(141)，第三谐振腔(15)内设置有第三盲孔(151)，第四谐振腔(16)内设置有第四盲孔(161)，第五谐振腔(17)内设置有第五盲孔(171)，第六谐振腔(18)内设置有第六盲孔(181)。

6.根据权利要求5所述的大功率高选择性多耦合微波组件，其特征在于：所述第一谐振腔(13)与第六谐振腔(18)之间设置有第一方槽或第一圆孔形成感性交叉耦合，所述第二谐振腔(14)与第五谐振腔(17)之间设置有第二方槽或第二圆孔形成容性交叉耦合，引入传输零点。

7.根据权利要求1所述的大功率高选择性多耦合微波组件，其特征在于：所述第一馈电探针(11)和第二馈电探针(12)均为金属探针，所述第一馈电探针(11)延伸并贯穿接地层(20)和介质基板(30)连接到输入微带线(60)，第二馈电探针(12)延伸并贯穿接地层(20)和介质基板(30)连接到功分器的输入端(41)。

8.根据权利要求7所述的大功率高选择性多耦合微波组件，其特征在于：所述输入微带线(60)和第二馈电探针(12)处均加入金属屏蔽罩(70)，所述金属屏蔽罩(70)与接地层(20)连接用于封堵电磁波。

9.根据权利要求1所述的大功率高选择性多耦合微波组件，其特征在于：所述输入微带线(60)的特性阻抗为50欧姆。

10.根据权利要求1所述的大功率高选择性多耦合微波组件，其特征在于：所述介质基板(30)的相对介电常数为9.8，损耗角正切为0.00014，厚度为1.524mm。

技术总结
本发明提供一种大功率高选择性多耦合微波组件，属于滤波功分耦合模块领域，包括滤波器、接地层、介质基板、功分器和耦合器，滤波器和介质基板材质均为氧化铝，多个谐振腔尺寸相同且内部设置有盲孔，多个谐振腔沿着u型或n型路径方向通过耦合窗口依次连接，位于u型或n型路径的一端的谐振腔插入有第一馈电探针，另一端的谐振腔插入有第二馈电探针，功分器输入端、输出端分别作为耦合器的主耦合微带线，与支路耦合微带线组成耦合器；滤波器、功分器和耦合器级联，集成度高，氧化铝实现大功率，功分器为主耦合微带线，与支路耦合微带线组成耦合器，实现多路耦合输出，调整支路耦合微带线与功分器枝节之间间距和微带线线宽，实现不同标准的耦合器。

技术研发人员：王刚,孙浩杰,胡云峰,高靖凯,汪明龙,陈德尚,陈明,李宗林,邓黎婷,高柯义岚,何蓓蓓,刘佩兰,吴先良
受保护的技术使用者：安徽大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/29