無源雙工前端組件的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種無源雙工前端組件，包括：諧振腔、至少一個置于所述諧振腔內(nèi)的饋源，以及連接于諧振腔下方的饋電層；所述諧振腔由金屬反射板、豎立于金屬反射板上的金屬圍框和用于遮蓋金屬圍框上方的蓋板共同圍成，所述饋源設(shè)于所述金屬反射板上，所述饋電層包括并聯(lián)饋電網(wǎng)絡(luò)空腔和雙工器空腔，并且所述并聯(lián)饋電網(wǎng)絡(luò)空腔與所述饋源連接。本實用新型的無源雙工前端組件具有低輪廓、結(jié)構(gòu)簡化、體積緊湊的特點(diǎn)；并且該無源雙工前端組件的整個腔體采用整體加工形成，其天線饋電簡單、增益高，功能高度集中，因而避免了各模塊之間互聯(lián)的接口，減小了接頭的插入損耗，從而提高了產(chǎn)品性能的可靠性。
【專利說明】無源雙工前端組件 【【技術(shù)領(lǐng)域】】
[0001] 本實用新型涉及一種微波無源天饋?zhàn)酉到y(tǒng)，尤其涉及一種無源雙工前端組件。 【【背景技術(shù)】】
[0002] 隨著通信系統(tǒng)集成化的發(fā)展，多功能模塊集成化、模塊的多功能化越來越受到重 視，如：可將基帶部分、信號處理部分以及有源射頻部分芯片化。但對于無源前端所需的濾 波器、天線等無源器件卻難以實現(xiàn)芯片集成化，原因為無源器件需要足夠的電尺寸才能實 現(xiàn)所需的電性能。現(xiàn)有技術(shù)中，通常將無源器件集成到芯片或者系統(tǒng)的封裝結(jié)構(gòu)上。
[0003] 傳統(tǒng)的無源雙工前端組件由天線、濾波器、雙工器等獨(dú)立的模塊簡單的疊加組合 而成。其最大的優(yōu)點(diǎn)是可單獨(dú)對某一模塊提具體要求，然而更多展現(xiàn)的是缺點(diǎn)和不足，譬如 整體體積大，成本較高，模塊之間性能相互影響，互聯(lián)接口過多而降低整體可靠性等。隨著 目前通信系統(tǒng)小型化的發(fā)展趨勢，尤其是現(xiàn)在小型化網(wǎng)絡(luò)級設(shè)備、微基站（small cell)等 對雙工前端的集成度和小型化的要求越來越高，一方面希望體積小、輪廓較低，同時成本更 優(yōu)，另一方面也要求整體性能和可靠性更高。
[0004] 此外，傳統(tǒng)的雙工器因相對帶寬較窄，均需要使用調(diào)諧螺釘進(jìn)行調(diào)試。由此，雙工 器的可靠性會受影響，同時增加了人工調(diào)試的成本。 【實用新型內(nèi)容】
[0005] 本實用新型的目的在于提供一種無源雙工前端組件，其采用多層平面腔體結(jié)構(gòu)、 多功能集成，具有低輪廓、高增益的特點(diǎn)，并且其雙工器無需經(jīng)過調(diào)試即可實現(xiàn)較好的雙工 和濾波效果。
[0006] 為實現(xiàn)該目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案：
[0007] -種無源雙工前端組件，其包括：諧振腔、至少一個置于所述諧振腔內(nèi)的饋源，以 及連接于諧振腔下方的饋電層；所述諧振腔由金屬反射板、堅立于金屬反射板上的金屬圍 框和用于遮蓋金屬圍框上方的蓋板共同圍成，所述饋源設(shè)于所述金屬反射板上，所述饋電 層包括并聯(lián)饋電網(wǎng)絡(luò)空腔和雙工器空腔，并且所述并列饋電網(wǎng)絡(luò)空腔與所述饋源連接。
[0008] 所述蓋板由介質(zhì)平板和設(shè)于所述介質(zhì)平板上的金屬柵組成或者所述蓋板由金屬 平板和設(shè)于所述金屬平板上的金屬柵組成，所述金屬柵包括多個周期性間隔設(shè)置的金屬 條，并且每個所述金屬條兩端與所述金屬圍框連接。
[0009] 上述金屬柵中，所述多個金屬條以兩兩平行的方式設(shè)置。
[0010] 上述金屬柵中，所述多個金屬條包括第一部分金屬條和第二部分金屬條，第一部 分金屬條沿第一方向設(shè)置，第二部分金屬條沿與第一方向相交的第二方向設(shè)置，并且每部 分中的多個金屬條兩兩平行設(shè)置。
[0011] 所述金屬條粘貼或電鍍于所述介質(zhì)平板的上表面或下表面。
[0012] 較佳地，所述無源雙工前端組件還包括至少一個用于展寬該無源雙工前端組件工 作頻段的同心臺階安裝部，所述饋源設(shè)置于所述同心臺階安裝部中。
[0013] 所述同心臺階安裝部為三級臺階，其橫截面形狀呈圓形、菱形或正多邊形。
[0014] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具備如下優(yōu)點(diǎn)：
[0015] 1、本實用新型的無源雙工前端組件具有低輪廓、結(jié)構(gòu)簡化、體積緊湊的特點(diǎn)；并且 該無源雙工前端組件的整個腔體采用整體加工形成，其天線饋電簡單、增益高，功能高度集 中，因而避免了各模塊之間互聯(lián)的接口，減小了接頭的插入損耗，從而提高了產(chǎn)品性能的可 靠性。
[0016] 2、本實用新型的無源雙工前端組件中，所述雙工器在免調(diào)試的前提下即可實現(xiàn)較 好的雙工和濾波性能,其可靠性高并且成本更低。 【【專利附圖】

【附圖說明】】
[0017] 圖1為本實用新型的無源雙工前端組件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018] 圖2為圖1所示無源雙工前端組件的分解圖；
[0019] 圖3為圖1所示無源雙工前端組件的蓋板的示意圖；
[0020] 圖4a為無源雙工前端組件的蓋板的一個較佳實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021] 圖4b為無源雙工前端組件的蓋板的另一個較佳實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022] 圖5是圖1所示實施例的無源雙工前端組件的增益性能曲線；
[0023] 圖6是圖1所示實施例的無源雙工前端組件的回波損耗曲線。 【【具體實施方式】】
[0024] 下面結(jié)合附圖和示例性實施例對本實用新型作進(jìn)一步地描述，其中附圖中相同的 標(biāo)號全部指的是相同的部件。此外，如果已知技術(shù)的詳細(xì)描述對于示出本實用新型的特征 是不必要的，則將其省略。
[0025] 請參閱圖1至圖6,本實用新型的無源雙工前端組件，其包括：諧振腔10,至少一個 例如四個置于所述諧振腔10內(nèi)的饋源20,以及設(shè)置于諧振腔10下方的饋電層40。
[0026] 所述諧振腔10由用于固定饋源20的金屬反射板13、堅立于金屬反射板13上的金 屬圍框12和用于遮蓋金屬圍框12上方且形成有供饋源信號向外輻射的通孔的蓋板11共 同圍成。
[0027] 如前所述，本實用新型的無源雙工前端組件還包括四個饋源20。所述四個饋源20 設(shè)置于所述金屬反射板13上，并且所述四個饋源形成2X2單元的饋源陣列，每個饋源20 的形式為圓波導(dǎo)。在其他實施方式中，所述饋源20還可以為方波導(dǎo)、矩形波導(dǎo)或喇叭狀波 導(dǎo)，所述多個饋源20也可以不形成饋源陣列設(shè)置。
[0028] 較佳地，本實用新型的無源雙工前端組件還包括用于展寬該無源雙工前端組件工 作頻段的同心臺階安裝部30,所述同心臺階安裝部30設(shè)置于金屬反射板13中部位置上，并 且所述同心臺階安裝部30的數(shù)量與所述饋源20 -致，用于將所述饋源20安裝于其內(nèi)。所 述同心臺階安裝部30具有至少一級例如三級臺階，每級臺階的橫截面形狀呈圓形、菱形或 正多邊形。所述同心臺階安裝部30的結(jié)構(gòu)尺寸可以根據(jù)全波仿真軟件確定，通過設(shè)計同心 臺階安裝部30,從而展寬該無源雙工前端組件的工作頻段，使得其相對頻帶寬度可達(dá)10? 13%。
[0029] 本實用新型的無源雙工前端組件中，所述金屬圍框12既可以起支撐蓋板11的作 用，也能夠防止電磁波從所述諧振腔10側(cè)邊泄露，進(jìn)而影響該諧振腔的性能。由于金屬圍 框12的高度與該無源雙工前端組件的工作頻率的對應(yīng)波長呈特定比例關(guān)系。為了縮小該 無源雙工前端組件的體積，使其盡可能低輪廓化，所述金屬圍框12設(shè)置為其高度小于一倍 波長。
[0030] 請參閱圖3,所述蓋板11由介質(zhì)平板110和設(shè)于介質(zhì)平板110上的金屬柵111組 成。具體地，蓋板11的中間部分呈周期性間隔設(shè)置有條帶狀金屬柵111。所述金屬柵111 粘貼或電鍍于所述介質(zhì)平板110的上表面或下表面。由此，該蓋板11具有部分反射特性。
[0031] 此外，所述蓋板11也可以由金屬平板112和設(shè)于所述金屬平板112上的金屬柵 111組成。具體地，所述金屬柵111包括在金屬平板112上以多個間隔114設(shè)置的多個金屬 條113和所述多個間隔114,如圖4a所示。其中所述多個金屬條113縱向延伸且相鄰兩個 金屬條平行設(shè)置。由此，所述蓋板11具有多個供上述饋源信號向外輻射的通道，該蓋板11 具有部分反射特性。
[0032] 所述金屬柵111還可以在所述金屬平板112上設(shè)置成具有多個金屬柵格117的形 式，如圖4b所不。具體地，所述多個金屬條113包括多個第一部分金屬條116和多個第二部 分金屬條115。所述多個第一部分金屬條116沿第一方向縱長設(shè)置，所述多個第二部分金屬 條115沿與第一方向交叉的第二方向縱長設(shè)置，并且每部分內(nèi)的金屬條兩兩平行設(shè)置。通 過以上方式，較優(yōu)地在金屬平板112上形成具有供饋源信號向外輻射的多個金屬柵格117 的金屬柵111。較佳地，上述所述第一方向與所述第二方向垂直。進(jìn)一步地，所述第一方向 為水平方向，所述第二方向與水平方向垂直。
[0033] 在其他實施方式中，所述金屬柵111也可以在介質(zhì)平板110上設(shè)置成具有多個金 屬柵格117的形式。
[0034] 由于增益G與反射系數(shù)P之間呈一定的正比例關(guān)系，而通常反射系數(shù)P大于 0. 7。為此，可以通過全波仿真軟件(如Ansoft HFSS、CST MW Studio等）確定金屬柵111或 金屬網(wǎng)格112的結(jié)構(gòu)、尺寸參數(shù)，使蓋板11對應(yīng)極化的反射系數(shù)P符合增益G的需求。
[0035] 如前所述，所述饋電層40設(shè)置于所述金屬反射板13下方。所述饋電層40包括一 個扁波導(dǎo)并聯(lián)饋電網(wǎng)絡(luò)空腔41和一個雙工器空腔42,并且所述并聯(lián)饋電網(wǎng)絡(luò)空腔41與所 述饋源20連接。其中，扁波導(dǎo)是指其厚度約為現(xiàn)有波導(dǎo)的1/5至1/3的波導(dǎo)；雙工器空腔 42包括低通帶的圓腔和高通帶的橢圓腔。所述雙工器空腔42與上述金屬反射板13結(jié)合構(gòu) 成雙工器，通過全波仿真軟件精確設(shè)計各腔體的尺寸、多個圓腔和橢圓腔之間的角度和相 對位置，再通過適當(dāng)?shù)募庸すに嚤ＷC，從而實現(xiàn)本實用新型的雙工器無需經(jīng)過調(diào)試即可達(dá) 到較好的信號匹配的目的。較佳地，本實用新型的雙工器空腔42為雙模諧振腔。
[0036] 本實用新型的饋電層40采用扁波導(dǎo)準(zhǔn)平面方案，即所采用的波導(dǎo)相對于現(xiàn)有波 導(dǎo)來說其波導(dǎo)組的高度更小，大致呈扁平狀，從而使得本實用新型饋電層40的腔體厚度僅 為現(xiàn)有腔體厚度的1/3至1/5左右，有利于降低輪廓厚度，實現(xiàn)無源雙工前端組件整體結(jié)構(gòu) 準(zhǔn)平板扁平化的目的。
[0037] 圖5為本實用新型的無源雙工前端組件的兩個端口在14. 0?16. 0GHz頻段的增 益頻率響應(yīng)曲線圖；圖6為本實用新型的無源雙工前端組件的兩個端口在14. 0?16. 0GHz 頻段的回波損耗響應(yīng)曲線圖。從圖5和圖6可以看出，本實用新型的無源雙工前端組件的 增益頻率響應(yīng)分別在高、低兩個通帶以外有較快的衰落，體現(xiàn)了其濾波效果較好和兩個端 口相互抑制的特性。
[0038] 通過以上的設(shè)計，本實用新型的無源雙工前端組件可以實現(xiàn)雙工、濾波與增益的 一體化集成。同時，其整體厚度僅為20_左右，實現(xiàn)本實用新型無源雙工前端組件低輪廓 的目的。
[0039] 雖然上面已經(jīng)示出了本實用新型的一些示例性實施例，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員將 理解，在不脫離本實用新型的原理或精神的情況下，可以對這些示例性實施例做出改變，本 實用新型的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。
【權(quán)利要求】
1. 一種無源雙工前端組件，其特征在于包括：諧振腔、至少一個置于所述諧振腔內(nèi)的 饋源，以及設(shè)置于諧振腔下方的饋電層；所述諧振腔由金屬反射板、堅立于金屬反射板上的 金屬圍框和用于遮蓋金屬圍框上方的蓋板共同圍成，所述饋源設(shè)于所述金屬反射板上，所 述饋電層包括并聯(lián)饋電網(wǎng)絡(luò)空腔和雙工器空腔，并且所述并聯(lián)饋電網(wǎng)絡(luò)空腔與所述饋源連 接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無源雙工前端組件，其特征在于，所述蓋板由介質(zhì)平板和設(shè) 于所述介質(zhì)平板上的金屬柵組成或者所述蓋板由金屬平板和設(shè)于所述金屬平板上的金屬 柵組成，所述金屬柵包括多個周期性間隔設(shè)置的金屬條，并且每個所述金屬條兩端與所述 金屬圍框連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的無源雙工前端組件，其特征在于，所述多個金屬條以兩兩平 行的方式設(shè)置。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的無源雙工前端組件，其特征在于，所述多個金屬條包括第一 部分金屬條和第二部分金屬條，第一部分金屬條沿第一方向設(shè)置，第二部分金屬條沿與第 一方向相交的第二方向設(shè)置，并且每部分中的多個金屬條兩兩平行設(shè)置，從而形成具有多 個網(wǎng)格的金屬柵。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的無源雙工前端組件，其特征在于，所述金屬條粘貼或電鍍于 所述介質(zhì)平板的上表面或下表面。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無源雙工前端組件，其特征在于，還包括與所述饋源數(shù)量相 等的、具有至少一級臺階的同心臺階安裝部，所述饋源設(shè)置于所述同心臺階安裝部中。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的無源雙工前端組件，其特征在于，所述同心臺階安裝部為三 級臺階，每級臺階的橫截面形狀呈圓形、菱形或正多邊形。
【文檔編號】H01P1/20GK203910946SQ201420108791
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年3月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月11日
【發(fā)明者】姜汝丹, 李岳峰, 顧楷, 謝巍, 羅輝 申請人:京信通信技術(shù)(廣州)有限公司