CN109841936A - 一种可调耦合结构及通讯前端设备元件 - Google Patents

Abstract

一种可调耦合结构及通讯前端设备元件。本发明设置有金属耦合片，其无电接触地设置于两个谐振杆之间；在金属耦合片与谐振杆之间增加调节螺杆，所述各调节螺杆分别与其相邻的谐振杆平行。各调节螺杆分别由调节螺母固定并调节其相对所述金属耦合片和/或所述谐振杆的高度，由于这样的设置方式，本发明的调节螺杆能够同时与金属耦合片和谐振杆耦合，以实现对通讯前端设备元件信号通道内交叉耦合强度的调节。本发明中，调节螺杆同时与金属耦合片和谐振杆耦合，达到改变金属耦合片与谐振杆之间的耦合量的目的，可大幅改善耦合部件与谐振杆之间的耦合强度，本发明结构简单、可操作性强、批量一致性好并且实现成本低廉。

Description

一种可调耦合结构及通讯前端设备元件

技术领域

本发明涉及微波通讯器件，具体而言涉及一种可调耦合结构及通讯前端设备元件。

背景技术

双工器、合路器、滤波器等元件被广泛应用于通信领域的前端设备中，其产品性能的好坏会直接影响到整个通信质量。在此类通讯前端设备元件的产品设计过程中往往需要利用耦合元件、谐振杆等非接触耦合结构实现容性交叉耦合、抽头耦合等技术指标。

但是，现有非接触耦合结构通常采用特定尺寸的金属片与谐振杆进行直接耦合。此种耦合结构中，金属耦合元件或金属片与谐振杆耦合时，耦合量直接由金属耦合元件或金属片物料自身尺寸而确定。一旦金属耦合元件或金属片被装配在通讯前端设备元件内，其相对谐振杆的耦合面积即被固定，耦合面积与耦合强度直接相关。也就是说，现有的金属耦合元件或金属片，其与谐振杆的耦合强度是固定值。如果耦合量不能满足要求，则需要重新加工、更换耦合结构，其生产效率低，加工一致性差。

然而，由于金属耦合元件或金属片物料本身在加工过程中难以避免的存在加工误差，一些高要求产品在批量生产时，往往会因为物料的加工误差而导致每台产品实际的耦合强度都不相同。尤其，当金属耦合元件或金属片的加工误差导致产品不能满足实际所需要的耦合量或耦合强度时，现有非接触耦合结构无法进行弥补。这会导致产品指标无法达标，产品性能差，批量生产的产品其参数的一致性较差。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种可调耦合结构及通讯前端设备元件，本发明在金属耦合片与谐振杆之间增加调节螺杆，同时与金属耦合片和谐振杆耦合，以实现对通讯前端设备元件信号通道内交叉耦合强度的调节。本发明具体采用如下技术方案。

首先，为实现上述目的，提出一种可调耦合结构，其设置于通讯前端设备元件内部的信号通道中间，包括：金属耦合片，其无电接触地设置于两个谐振杆之间；调节螺杆，包括至少两个，所述调节螺杆分别设置于所述金属耦合片与所述各谐振杆之间，所述各调节螺杆分别与其相邻的谐振杆平行；调节螺母，用于固定并调节所述调节螺杆相对所述金属耦合片和/或所述谐振杆的高度。

可选的，上述的可调耦合结构中，所述金属耦合片的两端分别设置有向所述谐振杆和所述调节螺杆张开的结构，所述金属耦合片的两端至少部分地贴近所述谐振杆和所述调节螺杆的侧壁。

可选的，上述的可调耦合结构中，所述金属耦合片为扳手形、工字形或在两端设置有至少部分包围所述谐振杆和所述调节螺杆的开槽，所述金属耦合片的厚度根据耦合强度调节范围而确定。

可选的，上述的可调耦合结构中，还包括绝缘固定组件，其设置于所述金属耦合片的中部，用于将所述金属耦合片无电接触地固定于所述调节螺杆之间。

可选的，上述的可调耦合结构中，所述绝缘固定组件包括：绝缘螺钉和绝缘垫片；所述金属耦合片的中部或两端还设置有配合所述绝缘螺钉直径大小的通孔，所述绝缘螺钉穿过所述通孔，通过所述绝缘垫片将所述金属耦合片无电接触地架设于所述调节螺杆之间。

可选的，上述的可调耦合结构中，所述金属耦合片被架设以接近所述谐振杆，所述调节螺杆接近所述金属耦合片的高度。

同时，为实现上述目的，本发明还提供一种通讯前端设备元件，包括：腔体，用于接收、容纳并处理微波信号；盖板，用于封闭所述腔体；其中，所述腔体内部的信号通道中间设置有如权利要求1至6所述的可调耦合结构。

可选的，上述的通讯前端设备元件中，所述通讯前端设备元件包括但不限于：双工器、合路器、滤波器。

可选的，上述的通讯前端设备元件中，所述调节螺杆的外径根据耦合强度调节范围而确定；所述调节螺母的内径与所述调节螺杆的外径匹配，所述调节螺母设置于所述盖板上，所述盖板上对应所述调节螺母下端面的位置还设置有与所述调节螺杆的外径相匹配的调节孔，所述调节螺杆的上端由所述调节螺母固定于所述盖板上，所述调节螺杆的下端穿过所述调节孔伸入所述腔体内的金属耦合片和谐振杆之间，并保持与所述金属耦合片和谐振杆无电接触。

有益效果

本发明设置有金属耦合片，其无电接触地设置于两个谐振杆之间，并且在金属耦合片与谐振杆之间增加调节螺杆。所述各调节螺杆分别与与其相邻的谐振杆平行，各调节螺杆分别由调节螺母固定并调节其相对所述金属耦合片和/或所述谐振杆的高度。由于这样的设置方式，本发明的调节螺杆能够同时与金属耦合片和谐振杆耦合，达到改变金属耦合片与谐振杆之间的耦合量，尤其是达到调节通讯前端设备元件信号通道内交叉耦合强度的目的。

本发明通过调整调节螺杆的进深来满足耦合量的要求。可以有效的弥补物料加工误差、设计误差，其结构简单、可操作性强。本发明应用于通讯前端设备元件，在加工定型后，检测产品指标达不到设计要求时，不用更换已安装的物料，仅通过增加调节螺杆的进深，即可实现对耦合强度的调节，进而达到产品要求，辅助耦合片与谐振杆之间的耦合。应用本发明的产品，其参数一致性更高，生产效率也更高。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，并与本发明的实施例一起，用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的通讯前端设备元件的俯视图；

图2是本发明的通讯前端设备元件的剖面图；

图3是本发明通讯前端设备元件中可调耦合结构的示意图；

图中，1表示金属耦合片，2表示谐振杆，3表示绝缘螺钉，4表示绝缘垫片，5表示腔体，6表示盖板，7表示盖板安装螺钉，8表示接头，9表示接头安装螺钉，10表示调节螺杆，11表示谐振杆安装螺钉，12表示调节螺母。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语，包括技术术语和科学术语，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本发明中所述的“和/或”的含义指的是各自单独存在或两者同时存在的情况均包括在内。

本发明中所述的“内、外”的含义指的是相对于通讯前端设备元件的腔体本身而言，指向腔体内部的方向为内，反之为外；而非对本发明的装置机构的特定限定。

本发明中所述的“连接”的含义可以是元件之间的直接连接也可以是元件间通过其它元件的间接连接。

本发明中所述的“上、下”的含义指的是由通讯前端设备元件的腔体底部指向盖板的方向即为上，由盖板指向腔体底部的方向即为下，而非对本发明的装置机构的特定限定。

本发明所提供的可调耦合结构可用于双工器、合路器、滤波器等通讯前端设备部件。

参考图1，其为根据本发明的一种通讯前端设备元件的俯视图，包括：

腔体5，其侧壁设置有接头8，用于通过所述接头8接收微波信号进入所述腔体，腔体内接近所述接头8的位置设置有谐振杆2，微波信号在腔体内与腔体内部所容纳的结构作用以进行对微波信号的处理，再通过另一接头8输出处理后的微波信号；

盖板6，用于封闭所述腔体5；

其中，所述腔体5内部的谐振杆2之间形成有信号通道，本发明在该信号通道的中间设置有可调耦合结构。该可调耦合结构包括有：调节螺杆10及金属耦合片1；

金属耦合片1，其无电接触地设置于两个谐振杆2之间，所述金属耦合片与所述谐振杆垂直，用于实现交叉耦合；

调节螺杆10，包括至少两个，所述调节螺杆10分别设置于所述金属耦合片1与其两端的谐振杆2之间，所述各调节螺杆10分别与其相邻的谐振杆2平行；

调节螺母12，用于固定并调节所述调节螺杆10相对所述金属耦合片1和/或所述谐振杆2的高度。

参考图2，上述调耦合结构中：

谐振杆可设置为上端开口的管状结构。其可通过设置在下底部的谐振杆安装螺钉11与所述腔体5的底部固定，其上端的开口位置还可进一步设置伸入开口内部的调节螺杆，以通过该调节螺杆的进深进一步调节产品指标参数。

参考图3所示，在一种典型的实现方式下，所述金属耦合片1的中部可设置为长条形，所述金属耦合片1的两端分别设置有向所述谐振杆2和所述调节螺杆10张开的结构，所述金属耦合片1的两端至少部分地贴近所述谐振杆2和所述调节螺杆10的侧壁，并保持所述金属耦合片1的平面垂直于所述谐振杆2和所述调节螺杆10。具体而言，所述的金属耦合片1，其平面结构可设置为如图3所示的扳手形，也可类似的设置为工字形或在两端设置有至少部分包围所述谐振杆2和所述调节螺杆10的开槽，所述金属耦合片1的厚度根据耦合强度调节范围而确定。

上述的金属耦合片1通过绝缘固定组件实现固定。所述绝缘固定组件包括：绝缘螺钉3和绝缘垫片4，其设置于所述金属耦合片1的中部，用于将所述金属耦合片1无电接触地固定于所述调节螺杆10之间。在一种实现方式下，所述金属耦合片1的中部还设置有配合所述绝缘螺钉3直径大小的通孔，所述绝缘螺钉3穿过所述通孔，通过所述绝缘垫片4将所述金属耦合片1无电接触地架设于所述调节螺杆10之间的固定筋的上端面。其架设的高度大约在所述谐振杆2的中间高度。

所述的调节螺杆10，其外径根据耦合强度调节范围而确定；其长度至少能够从所述盖板6向腔体内部延伸并到达接近所述金属耦合片1的高度。具体而言，其可通过设置于盖板6上方的调节螺母12实现固定以及对其伸入腔体长度的调节：所述调节螺母12的内径与所述调节螺杆10的外径匹配，所述调节螺母12设置于所述盖板6上，所述盖板6上对应所述调节螺母12下端面的位置还设置有与所述调节螺杆10的外径相匹配的调节孔，所述调节螺杆10的上端由所述调节螺母12固定于所述盖板6上，所述调节螺杆10的下端穿过所述调节孔伸入所述腔体5内的金属耦合片1和谐振杆2之间，并保持与所述金属耦合片1和谐振杆2无电接触。组装完毕后，在元件参数达不到设计要求的情况下，可通过拧动所述调节螺杆10，使其相对所述盖板向上或向下旋转，从而实现对耦合强度的调节。由此，本发明能够增加或减少耦合部件与谐振杆之间的耦合面积以及耦合强度可调节范围，在物料装配后提供简便有效的耦合强度调节方式。

由此，本发明可通过调节螺杆的进深来调节谐振杆与金属耦合片之间的耦合强度，调节螺杆进得越深，耦合强度越大。

在一种更为具体的实现方式下，通讯前端设备元件，其腔体5内部具体设置有4个谐振杆2，其中两个谐振杆2设置在接近腔体侧壁的接头8的位置，另两个远离所述接头。在接近两接头8的所述谐振杆2之间还设置有隔离筋，所述隔离筋由所述腔体5上设置接头的一侧壁向所述腔体5的中间延伸并设置有弯折角，由此将所述腔体5分割为两个腔室。所述绝缘固定组件由固定筋架起，并设置为贴近所述隔离筋的弯折角，将所述金属耦合片1无电接触地固定于所述两个腔室之间，并保持其中所述金属耦合片1的中部、所述金属耦合片1两端所设置的调节螺杆10之间的连线均与所述弯折角的延伸方向平行。由此，所述金属耦合片1的两个端部分别向腔体的对角延伸，并部分地包围设置在两个对角的两个谐振杆2。两个对角的两个谐振杆2与所述金属耦合片1的端部之间所形成的间隙内，设置有由盖板向下延伸的调节螺杆10。

由此，本发明通过管状的谐振杆与相对其垂直设置的金属耦合片进行非接触耦合，在谐振杆与金属耦合片之间局部位置增加调节螺杆。这样金属耦合片可直接与谐振杆耦合，金属耦合片也可与调节螺杆耦合，实现调节螺杆与谐振杆的耦合，大幅增加了耦合面积和耦合强度的可调节范围，可对耦合强度进行准确调节。

具体而言，上述可调耦合结构包括谐振杆、调节螺杆及与所述谐振杆非接触耦合的金属耦合片；所述谐振杆包括谐振主杆以及下底部，谐振杆的下底部由谐振杆安装螺钉11与所述腔体5的底部实现固定；所述金属耦合片与所述谐振主杆垂直并通过绝缘固定组件与谐振杆相对固定；所述调节螺杆介于谐振杆与金属耦合片之间。

其中，所述谐振主杆可以是实心或空心的圆杆、方杆、三角形杆等。一般，优选谐振主杆采用上端开口的管状结构。谐振杆正上方的管口可设置调节螺杆，其伸入谐振杆内孔里，通过其进深影响产品指标。同时，这样也可以将用于固定和调节谐振杆的螺钉、螺栓等紧固件设置于管状结构内部，减小占用空间，使结构更紧凑。

所述绝缘固定组件用于将金属耦合片固定在通讯前端设备部件的腔体中，并保证金属耦合片与腔体之间的绝缘，其还可采用绝缘材料制成的卡钩、螺钉套件、支架等形式。

本方案中，金属耦合片位于谐振杆的侧面，可设置为一个或由多个拼接而成。调节螺杆位于金属耦合片与谐振主杆之间，其接近所述金属耦合片或谐振主杆的下端部可根据需要设置为特定的形状以实现特定的耦合面积，如，设置为扁平的结构或特定的柱体结构。该耦合结构的耦合强度可采用的调节方法，例如，通过改变调节螺杆的直径大小来调节金属耦合片与调节螺杆的耦合面积、谐振主杆与调节螺杆的耦合面积，通过调节调节螺杆的高度，改变耦合结构之间正对的面积大小，即耦合面积大小，以此达到改变金属耦合片与谐振主杆之间的耦合强度调节范围大小：调节螺杆的耦合面积越大，耦合强度调节范围越大。

除了以上调节手段，对于金属耦合片位于谐振主杆侧面这种耦合结构，其耦合强度调节范围还可以通过调节金属耦合片的厚度来实现：金属耦合片的厚度越大，耦合面积越大，则耦合强度调节范围越大。

图1显示了一种具体的通讯前端设备部件的俯视透视图。如图1所示，该通讯前端设备部件具有一个腔体5，盖板6通过盖板安装螺钉7固定在腔体5上即可形成一个封闭的容腔。如图1所示，在腔体5中设置有四个谐振杆2，每个谐振杆2均包括用于谐振的谐振主杆。本实施例中的谐振主杆为上端开口的管状结构，可通过插入管状结构中的谐振杆安装螺钉11来将谐振杆2固定于腔体5中并可调节谐振杆2的高度，实现相对所述金属耦合片、调节螺杆的耦合面积的调节。本实施例通讯前端设备部件的腔体5中所设置的金属耦合片1，其根据产品设计要求分别与两个或多个谐振杆2分别非接触耦合。如图1所示，该通讯前端设备部件具有两个与其他部件进行信号传输的接头8，分别通过接头安装螺钉9固定在腔体5的侧壁上。接头8在腔体5中的一端包括一根导体杆，导体杆的端部连接有导体盘，导体盘的盘面朝向相应谐振杆2的谐振主杆，通过导体盘与谐振杆2的非接触耦合实现电磁信号的传输。调节螺杆10固定在盖板6上，伸入所述腔体内的谐振杆2和金属耦合片1相对的间隙之间，穿过盖板6与各谐振杆2和金属耦合片1耦合，由于调节螺杆10的上端通过调节螺母实现可调节的固定，因此，可通过选择调节螺杆10的尺寸和伸入位置、深度调节该通讯前端设备部件的工作频率及耦合状况。

如图1、2、3所示，本实施例中的金属耦合片1的中段设置为长条的形状，其两端设置为两个半环形金属片，整体形状类似双头扳手，其具体尺寸参数根据产品性能要求而具体设计。每个半环形金属片分别非接触地套在一个谐振杆2的谐振主杆上，且在金属耦合片与谐振主杆之间有足够的空间容纳调节螺杆10；调节螺杆10位于谐振主杆与金属耦合片1之间；为了使得金属耦合片1能够固定在腔体5中并且不与腔体5、谐振杆2、调节螺杆10直接接触，本实施例中通过一组由非金属材料制成的绝缘螺钉3及绝缘垫片4将金属耦合片1固定于腔体5中。

根据图1、2、3可知，本实施例中的调节螺杆10与金属耦合片1、谐振杆2的谐振主杆之间均存在较强的耦合作用。根据基本的电磁理论可知，调节螺杆10在腔体侧壁方向上的投影与谐振杆2的谐振主杆在腔体侧壁方向上的投影之间有相互重叠的面积，即耦合面积；调节螺杆10在腔体侧壁方向上的投影与金属耦合片1在腔体侧壁方向上的投影之间同样存在相互重叠的耦合面积。上述的耦合面积，以及调节螺杆10与谐振杆2的谐振主杆在腔体底部上的投影距离距离，调节螺杆10与金属耦合片1在腔体底部上的投影距离，调节螺杆10的直径大小，金属耦合片1的厚度，这几个因素对调节螺杆10与谐振杆2、金属耦合片1间耦合作用的强度关系最大，因此可通过对这些因素的调节来获得所需要的耦合强度。

其中，调节螺杆10与谐振杆2的谐振主杆之间投影的重叠面积越大，则调节螺杆10与谐振杆2间的耦合强度越大，反之则耦合变弱。该参数的调节可通过改变调节螺杆直径大小及谐振杆形状和伸入腔体的深度来调整。

调节螺杆10与金属耦合片1之间投影的重叠面积越大，则调节螺杆10与金属耦合片1间的耦合强度越大，反之则耦合变弱。这一耦合面积可通过改变调节螺杆10的直径大小，改变调节螺杆10与谐振主杆间、调节螺杆10与金属耦合片1间的耦合强度，从而间接改变金属耦合片1与谐振杆2间的耦合强度。

除此以外，还可以采用其它各种可行的调节方式，例如，在半环形金属片的环形宽度、半环弧度以及厚度一定的条件下，可通过调整调节螺杆10的位置来调整耦合强度，调节螺杆10与半环形金属片的内环、谐振主杆的距离越近，耦合强度越大。

通过以上具体实施例可知，本发明技术方案可通过上述的调节结构大幅改善耦合部件与谐振杆之间耦合强度可调节范围，并且提供了多种简便有效的耦合强度调节方式。本发明耦合结构的结构简单，实现成本低廉，可广泛应用于双工器、合路器、滤波器等通讯前端设备部件，具有很高的推广应用价值。

以上仅为本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种可调耦合结构，其特征在于，设置于通讯前端设备元件内部的信号通道中间，包括：

金属耦合片（1），其无电接触地设置于两个谐振杆（2）之间；

调节螺杆（10），包括至少两个，所述调节螺杆（10）分别设置于所述金属耦合片（1）与所述各谐振杆（2）之间，所述各调节螺杆（10）分别与其相邻的谐振杆（2）平行；

调节螺母（12），用于固定并调节所述调节螺杆（10）相对所述金属耦合片（1）和/或所述谐振杆（2）的高度。

2.如权利要求1所述的可调耦合结构，其特征在于，所述金属耦合片（1）的两端分别设置有向所述谐振杆（2）和所述调节螺杆（10）张开的结构，所述金属耦合片（1）的两端至少部分地贴近所述谐振杆（2）和所述调节螺杆（10）的侧壁。

3.如权利要求2所述的可调耦合结构，其特征在于，金属耦合片（1）为扳手形、工字形或在两端设置有至少部分包围所述谐振杆（2）和所述调节螺杆（10）的开槽，所述金属耦合片（1）的厚度根据耦合强度调节范围而确定。

4.如权利要求1-3所述的可调耦合结构，其特征在于，还包括绝缘固定组件，其设置于所述金属耦合片（1）的中部或两端，用于将所述金属耦合片（1）无电接触地固定于所述调节螺杆（10）之间。

5.如权利要求4所述的可调耦合结构，其特征在于，所述绝缘固定组件包括：绝缘螺钉（3）和绝缘垫片（4）；

所述金属耦合片（1）的中部还设置有配合所述绝缘螺钉（3）直径大小的通孔，所述绝缘螺钉（3）穿过所述通孔，通过所述绝缘垫片（4）将所述金属耦合片（1）无电接触地架设于所述调节螺杆（10）之间。

6.如权利要求1-5所述的可调耦合结构，其特征在于，所述金属耦合片（1）被架以接近所述谐振杆（2），所述调节螺杆（10）接近所述金属耦合片（1）的高度。

7.一种通讯前端设备元件，包括：

腔体（5），用于接收、容纳并处理微波信号；

盖板（6），用于封闭所述腔体（5）；

其特征在于，所述腔体（5）内部的信号通道中间设置有如权利要求1至6所述的可调耦合结构。

8.如权利要求7所述的通讯前端设备元件，其特征在于，所述通讯前端设备元件包括但不限于：双工器、合路器、滤波器。

9.如权利要求7-8所述的通讯前端设备元件，其特征在于，所述调节螺杆（10）的外径根据耦合强度调节范围而确定；

所述调节螺母（12）的内径与所述调节螺杆（10）的外径匹配，所述调节螺母（12）设置于所述盖板（6）上，所述盖板（6）上对应所述调节螺母（12）下端面的位置还设置有与所述调节螺杆（10）的外径相匹配的调节孔，所述调节螺杆（10）的上端由所述调节螺母（12）固定于所述盖板（6）上，所述调节螺杆（10）的下端穿过所述调节孔伸入所述腔体（5）内的金属耦合片（1）和谐振杆（2）之间，并保持与所述金属耦合片（1）和谐振杆（2）无电接触。