一种实现多路功分的腔体耦合器制造技术

本发明专利技术属于射频通信技术领域，具体涉及一种实现多路功分的腔体耦合器。本发明专利技术包括金属波导、一端开口的矩形金属腔体及位于金属波导和矩形金属腔体之间的两个“工”字形耦合窗；金属波导一端为波导口隔离端，另一端为波导口耦合端，通过中间的两个“工”字形耦合窗与矩形金属腔体发生能量耦合传输；一端开口的矩形金属腔体具有TE

【技术实现步骤摘要】
一种实现多路功分的腔体耦合器


[0001]本专利技术属于射频通信
，具体涉及一种实现多路功分的腔体耦合器。

技术介绍

[0002]近年来，微波通信系统中大量使用多天线/阵列天线技术，这使得系统中的通道数越来越多。当前，射频前端广泛使用的多路馈电网络解决方案还是采用多个耦合器或者功分器级联。从基本结构上看，传统的耦合器和功分器均有自身的优势和功能限制。一方面，采用多个耦合器级联的方案时，虽然可以将弱耦合端口预留给小信号检测使用，但是显然会迅速增大电路的体积，不利于系统集成，同时也增加了级联损耗。另一方面，如果采用传统两路功分器级联的方案，则依然存在用电路体积增大换取多路输出的问题。虽然一些高校、科研院所已经开展了多路功分器的研究，可以在一定程度上减小电路体积，但是很少会考虑到给在线检测预留弱耦合输出端口，而且绝大部分的研究都仅限于低功率容量的平面电路。
[0003]对于室分系统而言，其体积往往与通道数成正相关，设计难度也会随着通道的增加而增大。如何充分发挥耦合器与多路功分器的功能优势，将二者集成到一起设计，对于减少系统中的器件个数，减小体积，降低级联损耗具有重要的研究价值。
[0004]但到目前为止，具备多路功率分配功能的腔体耦合器还很少被报道。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于解决上述现有技术中的不足，提出一种实现多路功分的腔体耦合器，即将耦合器和功分器集成在一起设计，从系统集成的角度减小电路体积，并且满足NR3.5G通信频段的室分组网需求。
[0006]本专利技术为实现上述专利技术目的，采取的技术方案如下：
[0007]一种实现多路功分的腔体耦合器，包括金属波导、一端开口的矩形金属腔体及位于金属波导和矩形金属腔体之间的两个“工”字形耦合窗；所述金属波导一端为波导口隔离端，另一端为波导口耦合端，通过中间的两个“工”字形耦合窗与矩形金属腔体发生能量耦合传输；所述一端开口的矩形金属腔体具有TE
102
模和TE
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模，开口端为波导口输入端，与波导口输入端正对面的是金属壁；在靠近金属壁一侧，从矩形金属腔体底部固定有偶数个同轴输出端，同轴输出端即直通端，沿着磁场的环形方向摆放且都摆放在TE
102
模和TE
103
模最接近金属壁一侧的一个磁场环中，保证输出相位一致。
[0008]进一步的作为本专利技术的优选技术方案，所述同轴输出端的顶部设置有烛台形探针馈电结构，实现端口阻抗调整；所述烛台形探针馈电结构包括从上至下依次连接的烛台形探针顶层圆柱、烛台形探针中层圆柱及烛台形探针底层圆柱；烛台形探针顶层圆柱、烛台形探针中层圆柱及烛台形探针底层圆柱的直径和高度均不同。
[0009]进一步的作为本专利技术的优选技术方案，所述波导口隔离端与波导口输入端在同一水平面；所述波导口耦合端与金属壁在同一水平面。
[0010]进一步的作为本专利技术的优选技术方案，采用“工”字形耦合窗，先通过中间的大耦合窗粗调耦合度，再通过上下两条细缝微调需要的耦合度。
[0011]本专利技术所述的一种实现多路功分的腔体耦合器，采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
[0012](1)本专利技术可以在不影响多路端口正常输出的前提下实时提取耦合信号，便于系统在线检测。本专利技术的直通端可以实现两路甚至多路的功率分配。
[0013](2)本专利技术还实现了波导端口与同轴端口的转换，便于从上一级波导电路接收到高功率输入信号后再与下一级具有同轴输入端的器件连接，即无需额外配备波导到同轴的接口转换器。
[0014](3)本专利技术将两个频率靠近的模式同时引入工作频带，从而拓展了器件的带宽。同轴输出端口顶部设置了烛台形探针馈电结构，便于实现端口阻抗调整，从而达到匹配的效果。多个同轴输出端需要沿着磁场的环形方向(电场等势面)摆放，且都摆放在两个模式(TE
102
模和TE
103
模)最后一个磁场环中(靠近输出端金属壁短路面)，从而保证输出相位一致。
[0015](4)本专利技术采用“工”字形耦合窗，先通过中间的大耦合窗粗调耦合度，再通过上下两条细缝微调需要的耦合度。
[0016](5)本专利技术的插入损耗低，各通道输出一致好，可以满足NR3.5G通信频段的室分组网需求。
[0017](6)本专利技术将耦合器和功分器融合在一起设计，有利于系统集成、降低成本、提高设计效率。
附图说明
[0018]图1为本专利技术实施例的矩形金属腔体谐振器中TE
102
模的俯视磁场分布示意图；
[0019]图2为本专利技术实施例的矩形金属腔体谐振器中TE
103
模的俯视磁场分布示意图；
[0020]图3为本专利技术实施例的具有两路直通端的腔体耦合器的三维视图；
[0021]图4为本专利技术实施例的具有两路直通端的腔体耦合器正视图；
[0022]图5为本专利技术实施例的具有两路直通端的腔体耦合器的俯视图及主耦合腔中的磁场分布俯视图；
[0023]图6为本专利技术实施例的烛台形探针馈电结构示意图；
[0024]图7为本专利技术实施例的具有两路直通端的腔体耦合器仿真S参数图；
[0025]图8为本专利技术实施例的具有两路直通端的腔体耦合器仿真输出相位(∠S
21
和∠S
31
)；
[0026]图9为本专利技术实施例的具有四路直通端的腔体耦合器的三维视图；
[0027]图10为本专利技术实施例的具有四路直通端的腔体耦合器的俯视图及主耦合腔中的磁场分布俯视图；
[0028]图11为本专利技术实施例的具有四路直通端的腔体耦合器仿真S参数图；
[0029]图12为本专利技术实施例的具有四路直通端的腔体耦合器仿真输出相位(∠S
21
,∠S
31
,∠S
41
和∠S
51
)。
具体实施方式
[0030]下面结合附图详细的描述本专利技术的作进一步的解释说明，以使本领域的技术人员可以更深入地理解本专利技术并能够实施，但下面通过参考实例仅用于解释本专利技术，不作为本专利技术的限定。
[0031]如图1、2所示，展示了矩形金属腔体谐振器中TE
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模和TE
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模的磁场分布。这两种模式的电场都只有y轴方向的分量，磁场沿着z轴方向出现驻波分布。从磁场分布规律来看，这两个模式在x轴方向上均只有一个磁场环分布，即一个“半驻波数”。如图1所示，在z轴方向上，TE
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模有两个半驻波数，为两个磁场环分布，如图2所示，TE
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模有三个半驻波数，为三个磁场环分布。当谐振器的尺寸设定为55
×
26
×
145mm3时，TE
102
模的谐振频率为3.3GHz，TE
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模的谐振频率为4.1GHz。将这两个模式同时引入工作频本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种实现多路功分的腔体耦合器，其特征在于，包括金属波导、一端开口的矩形金属腔体及位于金属波导和矩形金属腔体之间的两个“工”字形耦合窗；所述金属波导一端为波导口隔离端，另一端为波导口耦合端，通过中间的两个“工”字形耦合窗与矩形金属腔体发生能量耦合传输；所述一端开口的矩形金属腔体具有TE
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模和TE
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模，开口端为波导口输入端，与波导口输入端正对面的是金属壁；在靠近金属壁一侧，从矩形金属腔体底部固定有偶数个同轴输出端，同轴输出端即直通端，沿着磁场的环形方向摆放且都摆放在TE
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模和TE
103
模最接近金属壁一侧的一个磁场环中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：于玮，杨永杰，
申请(专利权)人：南通大学，
类型：发明
国别省市：