专利名称：一种具有多单元双工器的射频装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种射频装置，尤其涉及一种由多个独立的双工器组合而成适用于通讯系统基站的射频装置。
背景技术：
现代社会，随着移动通信行业的发展，移动电话和移动信息终端得到了越来越广泛的应用，并向小型化和高电气性能的方向发展。目前，通信系统所采用的射频覆盖了很宽的频带，例如，常用的频带有800MHz到1GHz，1.5GHz到2GHz。尤其是近来，随着移动通信行业的进一步发展，终端已经具有了很高的功能，可实现数字模式间的组合，如一种时分多址(TDMA)模式和一种码分多址(CDMA)模式的组合，相应地，产生了频带之间的组合，诸如800MHz频带和1.9GHz频带的组合。
为满足移动通信终端发展的需要，移动通信基站中的滤波器、双工器等射频元件应用也越来越广泛。其中，双工器就满足了移动通信设备双工制的需要，所谓双工制即任何一方都即能发射信号也能接收通信信号，但发射和接收信号分别使用不同的工作频率。如此，通过将接收和发射信号频率分开，且彼此之间保持一定的频率间隔，所以大大减小了频间干扰。现有技术中的这种双工器工作原理结构图如图1所示，包括一个发射通道的带通滤波器、一个接收通道的带通滤波器和一个低通滤波器，该低通滤波器起到滤除高频杂波的作用，使整个双工器的带外抑制性能更优良。其中，发射滤波器和接收滤波器最直接最基本的应用是抑制不需要的信号频率，而使需要的信号频率得以顺利传输，而双工器的作用就是避免直接将各通道用简单的传输线接头来迭加，从而避免由于反射和泄漏造成很大的能量损耗。同时，为满足双工器的高性能和体积小的要求，现有技术一般采用有载的谐振腔，有载的谐振腔其Q值(品质因数，quality factor)比无载的谐振腔要高，而在腔体滤波器中Q值的高低与双工器的性能成正比，即Q值越高其性能越好，但Q值往往与腔体的尺寸成正比，因此，在腔体滤波器中高性能与小体积往往是相互矛盾的，由滤波器组成的双工器设计中最关键的问题就是如何处理好性能与体积的矛盾。特别是在通信基站中，往往会存在用到多个双工器的情况，由于基站空间有限，对双工器所占有的空间就有限制，在使用多个双工器时，小体积、高性能的矛盾更为突出，如何解决这对矛盾也为更多的人所关注。
为解决双工器体积大的缺陷，美国第3,380,823号专利中，公开了一种具有两个双工器的声表面波双工器，将两个独立的双工器单元通过一个具有多层结构的容器进行组合，从而缩小了每个双工器单元所占的体积，但由于该双工器由声表面波滤波器组成，而声表面波滤波器与腔体滤波器相比，具有插入损耗大的缺点，组合后的双工器仍然具有插入损耗较大，带外抑制度小，选择性差的缺点，无法代替腔体双工器在相应领域的应用，特别是无法替代腔体双工器在移动通信基站上的应用。
综上所述，现有技术中的双工器装置无法同时实现较小的体积和较好的性能，没有克服体积与性能之间的矛盾，且现有技术中双工器之间的组合尚不能成功应用于腔体双工器。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中存在的双工器不能同时实现体积小和高性能的缺陷，以提供一种体积较小、结构紧凑、插入损耗小、带外抑制能力强、选择性强的具有多个双工器单元的射频装置。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为一种具有多单元双工器的射频装置，包括至少二个独立腔体双工器，每个腔体双工器都包括一个发射通道滤波器，一个接收通道滤波器，一组与外部连接的射频接口，所述多个腔体双工器置于同一个多层壳体内，相邻腔体双工器之间共用隔离板。
所述的射频装置，其中所述多个双工器为二个，所述壳体由底板分隔成二层，所述二个腔体双工器的任意二个通道滤波器腔体开口向外并排地设置在所述底板的两侧，所述隔离板包括所述底板和壳体内壁板。
所述的射频装置，其中所述二个腔体双工器的发射通道滤波器设置在所述底板的同一侧，所述二个腔体双工器的接收通道滤波器设置在所述底板的另一侧。
所述的射频装置，其中所述一个腔体双工器的发射通道滤波器和接收通道滤波器设置在所述底板的同一侧，另一个腔体双工器的发射通道滤波器和接收通道滤波器设置在所述底板的另一侧。
所述的射频装置，其中所述一个腔体双工器的发射通道滤波器和另一个腔体双工器的接收通道滤波器设置在所述底板同一侧，所述一个腔体双工器的接收通道滤波器和另一个腔体双工器的发射通道滤波器设置在所述底板的另一侧。
所述的射频装置，其中所述射频装置的面板设置在与所述每个腔体双工器的每个通道滤波器相邻的壳体侧面，所述所有射频接口均设置在所述面板上。
所述的射频装置，其中所述射频接口中的天线接口设置在靠近所述壳体底板的位置。
所述的射频装置，其中所述每个腔体双工器还包括 一低通滤波模块，所述低通滤波模块的一端与所述发射通道滤波器和接收通道滤波器的并联端相接，所述低通滤波模块的另一端与所述天线接口相接，所述低通滤波模块采用同轴线滤波器。
本发明的有益效果为由于本发明将所述多个独立腔体双工器设置在同一多层壳体内，相邻腔体双工器共用同一壁板或底板，这种设计方法使得腔体双工器结构紧凑，在体积上远远小于多个独立双工器的体积，而在性能上，具有与腔体尺寸相同的独立双工器同样的插入损耗小、带外抑制能力强、选择性强的优越性能，因此，克服了腔体双工器小体积和高性能不能同时兼顾的矛盾；再者，由于相邻腔体双工器共用同一壁板或底板，从而节省了一个壁和一个底板的材料，降低了很多成本，使生产更为方便；又由于双工器所有的射频接口都设置在射频装置的面板上，不仅方便了该射频装置与其它装置配合使用，并且由于没有线缆连接从而避免了线缆带来的插入损耗，进一步保证了射频装置的优良性能。
图1为现有技术中双工器的原理图。
图2为本发明所述具有两个独立双工器单元的射频装置的原理图。
图3为本发明所述具有两个独立双工器单元的射频装置采用的谐振腔的结构横截面图。
图4为在同一壳体内两个双工器单元的发射通道的立体结构图。
图5为本发明所述具有两个独立双工器单元的射频装置去掉上盖板以后两个双工器发射通道的俯视图。
图6为在同一壳体内两个双工器单元的接收通道的立体结构图。
图7为本发明所述具有两个独立双工器单元的射频装置去掉下盖板以后两个双工器接收通道的俯视图。
图8是图4所示发射通道滤波器的传输特性曲线。
图9为本发明所述具有两个独立双工器单元的射频装置去掉面板以后的前向横截剖面图。
具体实施方式
下面根据附图，以具有二个腔体双工器单元为例对本发明作进一步详细说明图1揭示了现有技术中的双工器的基本原理，即一个双工器往往包含有两个带通滤波器，还可以包含一个低通滤波器，通过将两个带通滤波器并联再与低通滤波器串连来组成双工器。
从图2所示的本发明原理图中可见，射频装置包含二个双工器单元，每一个双工器单元都包括一个发射通道滤波器、一个接收通道滤波器、一个低通滤波模块、连接外部天线的天线端子组、连接外部电路的接收端子组、连接外部电路的传输端子组、还可以包括一个耦合模块及连接外部电路的耦合端子组，以双工器单元A为例，信号通过天线接收后，接收到的信号通过天线端口1进入双工器单元，依次通过耦合模块、低通滤波模块和接收通道滤波器，经接收端口2输入基站系统；信号发射时，从基站系统经发射端口3发射出的信号依次经过发射通道滤波器、低通滤波模块、耦合模块，并经天线端口1发射出去。其中，传输通道滤波器装置(包括发射通道滤波器和接收通道滤波器)包括有谐振腔、谐振杆、频率调节螺杆和射频接头，每个谐振腔都有自己的谐振中心频率，相邻谐振腔之间彼此耦合，整个滤波器装置具有自己的谐振通带。所述低通滤波模块的存在使得本装置对高频谐波信号具有更高的抑制能力，所述耦合模块的作用是将天线口的信号能量通过耦合的方式传递出一部分，通过前向耦合端口4和后向耦合端口5向驻波告警电路传送，由驻波告警电路对信号进行检测，另外每个双工器还配有测试端子6，用于必要时对信号进行测试。在本发明中低通滤波模块采用同轴线滤波器方式实现。
图3显示了本发明所采用的传输通道滤波器其中一个谐振腔的结构。本谐振腔采用有载的方式，包括腔体23，谐振杆21，频率调谐螺杆22，盖板24，其中腔体23有一个可以用盖板24覆盖的开口，谐振杆21固定在腔体23上，频率调谐螺杆22位于盖板上，它通过改变螺杆到底部的距离来改变腔体的谐振频率，传输通道滤波器由多个谐振腔组成，腔与腔之间开有窗口使能量通过耦合来传递。
由图4、图5、图6、图7所示，本发明在结构设计上，两个腔体双工器单元共同置于一个壳体20内，壳体20由底板27分隔成二层。二个双工器的任意二个通道滤波器，例如图4所示为双工器A和双工器B的发射通道腔体滤波器其腔体231、232开口向外地并排设置在壳体底板27的一侧，二个腔体231、232共用壁板28，谐振杆211、212分别置于谐振腔231、232内；双工器A和双工器B的接收通道腔体滤波器，其腔体233、234开口向外地并排设置在壳体底板27的另一侧，也就是双工器A和双工器B所对应的发射通道谐振腔腔体231、232的背面，二个腔体233、234共用壁板28，谐振杆213、214分别置于谐振腔233、234内。由此可见，二个腔体双工器置于同一壳体内，并且共用同一壁板28和底板27，因此结构紧凑，在体积上远远小于腔体尺寸相同的多个独立双工器的体积，达到了体积小、性能高的目的；而且节省了一个壁板和一个底板的材料，降低了很多成本，生产更方便。
图8是图4、图5所示发射通道滤波器的传输特性曲线。从曲线中可以看出，该滤波器对低于1800M和高于1900M的信号都有很强的抑制作用，尤其是对高于1900M的信号的衰减度接近100db，从而实现了对CDMA系统所用的1900M信号的强抑制作用。
由图4、图5、图6、图7还可见，本发明所述装置的面板29位于与双工器单元A和双工器单元B的发射通道滤波器和接收通道滤波器都相邻的壳体20的一个侧面，耦合模块15、16设置在面板29和二个双工器之间，所有射频接口(端子)17均设计在同一个面板29上，所有射频接口包括双工器A和双工器B中发射端口、接收端口、天线端口、耦合端口和测试端口。这一设计不仅方便了该射频装置与其它装置配合使用，并且由于没有线缆连接从而避免了线缆带来的插入损耗，进一步保证了射频装置的优良性能。
图9是本发明二个双工器同置于一个壳体去掉面板以后的截面剖视图，以此图详细说明几种实施方式如下。图中，处于11位置的接收通道滤波器1和处于12位置的发射通道滤波器1构成了双工器单元A，处于13位置的接收通道滤波器2和处于14位置的发射通道滤波器2构成了双工器单元B。由图可见，二个双工器的发射通道滤波器并排设置在底板27的一侧(上侧)，二个双工器的接收通道滤波器并排设置在底板27的另一侧(下侧)，并且每个双工器的传输通道之间背对背设置，由底板27隔开，此时，两个双工器A和B之间共用的隔离板为壁板28。由此还可以演变出另一种结构形式当二个双工器的发射通道滤波器位置不变，而接收通道滤波器1和接收通道滤波器2的位置互换，即接收通道滤波器1处在13位置，接收通道滤波器2处于11位置，也就是二个双工器的发射、接收通道滤波器交叉设置，这时，两个双工器A和B之间共用的隔离板为壁板28和底板27。若有三个或更多腔体双工器单元组合时，可按上述结构将其设计在同一壳体内，第三个双工器C与双工器A或双工器B为邻共用同一壁板，依此类推。
在实际使用中，其结构设计也可将双工器单元A的接收通道滤波器1和发射通道滤波器1分别设置在壳体底板27的一侧，即12和14的位置，而将双工器单元B的接收通道滤波器2和发射通道滤波器2设置在双工器A的对应通道滤波器的背面，即11和13的位置，此时，双工器单元A和双工器单元B共用底板27；由此还可以演变出另一种结构形式双工器单元A的接收通道滤波器1和发射通道滤波器1位置不变，而双工器B的的接收通道滤波器2和发射通道滤波器2互换位置，即双工器B的的接收通道滤波器2设置在双工器A的发射通道滤波器1背面即13的位置，双工器B的的发射通道滤波器2设置在双工器A的接收通道滤波器1背面即11的位置，此时，双工器单元A和双工器单元B共用底板27和壁板28，同样实现了体积小、性能高的目的。
在实际使用中，其结构设计还可以将双工器单元A的接收通道滤波器1和双工器单元B的发射通道滤波器2并排设置在底板27的一侧，即12和14的位置，双工器单元A的发射通道滤波器1和双工器单元B的接收通道滤波器2设置在底板27的另一侧，即11和13的位置，此时，每个双工器的发射通道滤波器和接收通道滤波器背对背设置，双工器单元A和双工器单元B共用的隔离板为壁板28。由此还可以演变出另一种结构形式双工器单元A的接收通道滤波器1和双工器单元B的发射通道滤波器2位置不变，而双工器单元A的发射通道滤波器1和双工器单元B的接收通道滤波器2位置互换，即双工器单元A的发射通道滤波器1设置在双工器单元B的发射通道滤波器2的背面即13位置，双工器单元B的接收通道滤波器2设置在双工器单元A的接收通道滤波器1的背面即11位置，此时，双工器单元A和双工器单元B共用的隔离板为壁板28和底板27。此类结构同样实现了体积小、性能高的目的。
在上述结构中，可以把该装置的天线接口1和天线接口7设计在与该装置壳体底板27相交位置的面板上，使天线接口与通道的距离最近，有利于进一步减小插入损耗、提高射频装置的性能。
可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，演绎出其它组合结构，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
权利要求1.一种具有多单元双工器的射频装置，包括至少二个独立腔体双工器，每个腔体双工器都包括一个发射通道滤波器，一个接收通道滤波器，一组与外部连接的射频接口，其特征在于所述多个腔体双工器置于同一个多层壳体内，相邻腔体双工器之间共用隔离板。
2.根据权利要求1所述的射频装置，其特征在于所述多个双工器为二个，所述壳体由底板分隔成二层，所述二个腔体双工器的任意二个通道滤波器腔体开口向外并排地设置在所述底板的两侧，所述隔离板包括所述底板和壳体内壁板。
3.根据权利要求2所述的射频装置，其特征在于所述二个腔体双工器的发射通道滤波器设置在所述底板的同一侧，所述二个腔体双工器的接收通道滤波器设置在所述底板的另一侧。
4.根据权利要求2所述的射频装置，其特征在于所述一个腔体双工器的发射通道滤波器和接收通道滤波器设置在所述底板的同一侧，另一个腔体双工器的发射通道滤波器和接收通道滤波器设置在所述底板的另一侧。
5.根据权利要求2所述的射频装置，其特征在于所述一个腔体双工器的发射通道滤波器和另一个腔体双工器的接收通道滤波器设置在所述底板的同一侧，所述一个腔体双工器的接收通道滤波器和另一个腔体双工器的发射通道滤波器设置在所述底板的另一侧。
6.根据权利要求2所述的射频装置，其特征在于所述射频装置的面板设置在与所述每个腔体双工器的每个通道滤波器相邻的壳体侧面，所述所有射频接口均设置在所述面板上。
7.根据权利要求6所述的射频装置，其特征在于所述射频接口中的天线接口设置在靠近所述壳体底板的位置。
8.根据权利要求1至7中任意一项所述的射频装置，其特征在于所述每个腔体双工器还包括一低通滤波模块，所述低通滤波模块的一端与所述发射通道滤波器和接收通道滤波器的并联端相接，所述低通滤波模块的另一端与所述天线接口相接，所述低通滤波模块采用同轴线滤波器。
专利摘要一种具有多单元双工器的射频装置，包括至少二个独立腔体双工器，每个腔体双工器都包括一个传输通道滤波器，一个接收通道滤波器，一个低通滤波模块，一组与外部连接的射频接口，所述多个腔体双工器置于同一个多层壳体内，所述多个腔体双工器的相邻单元之间共用隔离板。这种结构设计使得腔体双工器结构紧凑，不但缩小了整个装置的体积，而且在性能上，具有与腔体尺寸相同的独立双工器同样的插入损耗小、带外抑制能力强、选择性强等优越性能，因此，克服了腔体双工器小体积和高性能不能同时兼顾的矛盾。
文档编号H04B1/50GK2664294SQ20032011792
公开日2004年12月15日 申请日期2003年11月8日 优先权日2003年11月8日
发明者黄友元, 宫超鹏, 黄专喜, 刘宁 申请人:摩比天线技术(深圳)有限公司