懸置微帶線濾波器及雙工器以及濾波器的設計及調試方法
2023-10-11 01:08:44 1
專利名稱：懸置微帶線濾波器及雙工器以及濾波器的設計及調試方法
技術領域：
本發明涉及用於通信技術領域中的射頻裝置，尤其涉及一種採用懸置微帶線結構的濾波器，以及由這種濾波器構成的雙工器；本發明還涉及該濾波器的設計方法和快速調試方法。
背景技術：
隨著無線通訊技術的飛速發展，各種頻段、各種制式的通訊設備不斷出現並投入使用。為了避免各種通信系統信號間包括自身系統間的收發相互幹擾，需要使用射頻濾波器進行濾波。特別是在無線基站上，為了在同一個天線上實現接收和發送信號，需要使用雙工器。
在無線基站系統中的濾波器和雙工器不會採用常用的微帶線結構的濾波器，主要原因是插損過大。業界都毫無例外地採用空腔濾波器或空腔介質濾波器，空腔濾波器的原理是通過空氣諧振腔之間的電場和磁場相互耦合形成濾波作用，而空氣諧振腔的幾何形狀決定了諧振頻率；由於機械加工決定了空腔的精度，導致必須使用具有等效電容或電感作用的螺絲進行調整，才能滿足濾波器雙工器的指標，因此空腔濾波器或空腔介質濾波器具有以下缺點●良品率低；生產批量一致性差、機械加工精度上要求高；●成本高；每個空腔濾波器或空腔介質濾波器根據不同的指標情況需有幾個、十幾個、幾十個螺絲進行反覆調整，由於加工調試複雜，指標頻率調整複雜，導致成本高。
●製造周期長；由於需反覆調試，投入人力時間多，導致製造周期長；●加之空腔濾波器是一個精密金屬加工件，指標要求較高，因此大幅降低成本十分困難。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種採用懸置微帶線結構的濾波器，該結構的濾波器既解決了對機械加工精度要求高、製造周期長、批量生產一致性差的問題，同時又保留了空氣傳輸媒介的低損耗特點。
本發明的另一目的是，提供一種由該懸置微帶線結構的濾波器構成的雙工器。
本發明的又一目的是，還要提供一種該濾波器的快速設計方法和快速調整方法。
本發明為解決上述技術問題所採用的技術方案為一種懸置微帶線濾波器，包括由金屬殼形成的一腔體，所述腔體內設置一PCB雙面板，所述PCB雙面板固定在所述金屬殼的側壁上，且與所述金屬殼的上下內壁具有一定空氣高度；所述PCB雙面板的一面按預定形狀蝕刻有作為懸置微帶線的十字節級聯傳輸線。
所述的濾波器，其中所述十字節級聯傳輸線由一節以上的十字節單元級聯組成；每一級十字節單元由預定結構尺寸的十字節、開路線和傳輸線構成；在離開所述十字節級聯傳輸線一定距離的PCB雙面板正反兩面鋪有相通的PCB地，且所述PCB地與所述金屬殼相連。
所述的濾波器，其中所述的金屬殼由上屏蔽盒與下屏蔽盒構成，所述帶有十字節級聯傳輸線的PCB雙面板固定安裝在上下屏蔽盒中間；PCB雙面板正反兩面的PCB地通過若干通孔連通，並與所述上下屏蔽盒緊密接觸。
所述的濾波器，其中相連的所述十字節之間採用PCB地形成的屏蔽牆進行隔離。
所述的濾波器，其中所述上下屏蔽盒與PCB雙面板之間的空氣高度為所述PCB雙面板厚度的1/2～4倍；所述PCB雙面板採用低損耗介電常數的板材。
所述的濾波器，其中所述的十字節單元的開路線在預定位置設有折彎。
一種採用懸置微帶線濾波器組成的雙工器，包括由金屬殼形成的一腔體，所述腔體內設置有發射濾波器和接收濾波器；發射濾波器和接收濾波器相接的ANT天線端連接天線，發射濾波器的TX發射端連接發射機電路，接收濾波器的RX接收端連接接收機電路；一PCB雙面板固定在所述金屬殼的側壁上，所述PCB雙面板上蝕刻有至少一組十字節級聯傳輸線，作為發射或接收濾波器；所述PCB雙面板與所述金屬殼的上下內壁具有一定空氣高度。
所述的雙工器，其中所述PCB雙面板的同一面帶有分別作為發射濾波器和接收濾波器的兩組十字節級聯傳輸線；所述發射濾波器與接收濾波器之間採用T型連接；所述的ANT天線端、TX發射端、RX接收端通過同軸連接器分別與天線、發射機電路、接收機電路連接。
所述的雙工器，其中所述發射濾波器和接收濾波器的十字節級聯傳輸線分置於所述PCB雙面板的正反兩面，並且錯開分布；所述發射濾波器與接收濾波器的ANT天線端通過通孔連接。
一種懸置微帶線濾波器的設計方法，在濾波器的工作頻率內，採用以下步驟A、根據已確定的懸置微帶線結構的物理結構參數及PCB板的結構電氣參數，在電路求解仿真軟體中得出優化後等效的帶狀線結構；
B、在所述電路求解仿真軟體中用帶狀線十字節模型求解出近似等效的懸置微帶十字節的物理結構尺寸；C、在三維電磁場軟體求解驗證所述的懸置微帶十字節的物理結構尺寸。
所述的設計方法還包括以下步驟D、對懸置微帶線的每個十字節，分別進行三維電磁場軟體求解，得出每個十字節的散射參數；E、針對懸置微帶線的每個十字節，在電路求解仿真軟體中，以等效三維電磁場軟體求解的每個十字節的散射參數為目標前提，求解懸置微帶十字節開路線模型的長度參數L+ΔL；其中，L為在電路求解仿真軟體中求解出的懸置微帶十字節的原有開路線長度；ΔL為由開路等效電容等效的開路線長度；F、得出每個懸置微帶十字節準確的開路線長度L-ΔL，並將每個懸置微帶十字節的開路線用準確的開路線長度L-ΔL替代原有開路線長度L。
所述的設計方法，其中步驟A所述懸置微帶線的物理結構參數及PCB板的結構電氣參數包括懸置微帶線的上下空氣高度、傳輸線厚度，PCB介質的損耗正切角和介電常數。
一種懸置微帶線濾波器的調整方法，包括以下步驟A、選取用於調整濾波器頻偏的導電片；以及選擇所述導電片的預置位置，該預置位置明顯改變十字節級聯傳輸線與地之間的間距；B、根據所述導電片的厚度和導電特性，通過實際仿真，得出導電片層數或導電片設置的精確位置對所述濾波器頻率偏移的具體影響值；
C、對於製造完成後需要校正頻率偏移的懸置微帶線濾波器，根據實際頻率偏移以及步驟B得出的所述具體影響值，將所需層數的導電片固定在所述精確位置上。
所述的調整方法，其中當所述濾波器的頻率向下偏移時，所述的調整方法包括如下所述步驟A中所述的預置位置為所述十字節級聯傳輸線的開路線附近的PCB地與上屏蔽盒接觸處；所述步驟B的具體處理如下根據所述導電片的厚度和導電特性，通過實際仿真，得出設置在預置位置的導電片層數對所述濾波器頻率偏移的具體影響值；所述步驟C中所述的精確位置等同所述預置位置。
所述的調整方法，其中當所述濾波器的頻率向上偏移時，所述的調整方法包括如下所述步驟A中所述的預置位置為所述傳輸線的開路線端部的正下方並與PCB反面地線以及下屏蔽盒接觸處；所述步驟B包括的具體步驟為B1、根據所述導電片的厚度和導電特性，通過實際仿真，得出導電片設置在不同精確位置時對所述濾波器頻率偏移的具體影響值；B2、在所述PCB雙面板上標識出所述不同的精確位置；所述步驟C中所述的所需層數的導電片為一層導電片。
所述的調整方法，其中所述的導電片採用金屬墊片。
本發明的有益效果為由於本技術方案的濾波器和雙工器，實際成品的頻率偏移指標主要由PCB板上十字節級聯傳輸線圖形的加工精度決定，即相當於把控制金屬腔體的機械加工精度轉變成了控制PCB圖形的製造精度，而PCB的加工精度遠高於機械結構的加工精度，控制PCB圖形的精度更易於實現；因此，本發明的濾波器和雙工器對屏蔽盒機械加工和PCB雙面板加工無特別精度要求，且製作良品率極高，基本無需調試，同時能保證批量生產良好的特性一致性；因此可極大地降低成本，並易於進行批量生產，使供貨周期會大大縮短。
本發明提供的該濾波器的設計方法，由於採用了利用電路求解仿真軟體中帶狀線十字節模型局部近似等效懸置微帶線十字節模型優化出一個懸置微帶線十字節級聯濾波器，以及再用三維電磁場軟體校正電路求解仿真軟體優化出的懸置微帶十字節的技術方案，因此解決了電路求解仿真軟體中懸置微帶十字節模型和懸置微帶開路線模型不準確的技術難題，實現了快速準確地設計出滿足設計指標的懸置微帶線十字節型濾波器。
本發明提供的該濾波器的快速調整方法。由於在該濾波器設計完成後PCB雙面板加工製作前，就通過實際仿真得出用來調整濾波器頻率偏移的導電片的層數以及作用的位置對該濾波器頻率偏移的具體影響值，並在PCB板上作出標識；因此對於加工完成後少數需要校正頻率偏移的濾波器，可以用導電片一次性快速準確地進行校正調整；具有調試簡單節省時間的優點。
圖1為本發明懸置微帶線濾波器的剖面圖；圖2為十字節單元示意圖；圖3為懸置微帶線濾波器除去上屏蔽盒的俯視圖；圖4為懸置微帶線濾波器測試結果圖；圖5為十字節的開路線折彎的示意圖；圖6為雙工器的方框圖；
圖7a圖7b為懸置微帶線雙工器的PCB板正/反兩面示意圖；圖8a圖8b為懸置微帶線結構和等效的帶狀線結構的示意圖；圖9為三維電磁場軟體中懸置微帶線十字節和近似等效的電路求解仿真軟體中帶狀線十字節的求解結果比較曲線；圖10為懸置微帶開路線橫截面的等效電路圖；圖11a、b、c、d、e、f、g、h為優化L+ΔL後的十字節在電路求解仿真軟體和優化前L在三維電磁場軟體求解S參數的比較曲線；圖12為非對稱帶狀線結構圖；圖13為使用導電片校正頻率向下偏移的濾波器時PCB板正面圖；圖14為校正頻率向下偏移的濾波器時，導電片安放的位置示意；圖15a圖15b為使用導電片校正頻率向上偏移的濾波器時PCB板正面圖和反面圖；圖16為校正頻率向上偏移的濾波器時，導電片安放的位置示意；圖17為在PCB板上標識頻率校正值對應位置的示意。
具體實施例方式
下面根據附圖和實施例對本發明作進一步詳細說明參見圖1圖2圖3，本發明的懸置微帶線濾波器，其基本結構包括由金屬殼1形成的一腔體，所述腔體內設置一PCB雙面板20，PCB雙面板固定在金屬殼的側壁上，且PCB雙面板與金屬殼的上下內壁之間具有一定空氣高度h；所述的PCB雙面板的正面蝕刻有預定形狀的十字節級聯傳輸線30，十字節級聯傳輸線30由一節以上如圖2所示的十字節單元級聯組成，而每一級十字節單元都由預定結構尺寸的十字節33、開路線32和傳輸線31構成，每一個十字節單元組成一個諧振器或阻抗轉換器，同時通過級聯的十字節組成濾波器；在離開十字節級聯傳輸線一定距離的PCB板上，也就是在十字節級聯傳輸線周圍的PCB雙面板正反兩面，均鋪有相通的PCB地21，且PCB地21與所述金屬殼相連。採用如上所述結構的濾波器，其實際成品的指標主要由PCB板上十字節級聯傳輸線圖形的加工精度來決定的，而與空腔濾波器頻率偏移由機械加工精度決定相比，顯而易見，控制PCB圖形的加工精度要比控制機械加工精度容易的多，更易於實現，因此本發明的濾波器的良品率極高。
本發明懸置微帶線濾波器採用的具體結構如圖1所示，所述的金屬殼由上屏蔽盒10與下屏蔽盒11構成，帶有十字節級聯傳輸線30的PCB雙面板20固定安裝在上下屏蔽盒中間，PCB雙面板20與上下屏蔽盒內壁保持一定的空氣高度，具體設計時，PCB雙面板採用低損耗介電常數的板材，空氣高度h是PCB雙面板板材厚度d的1/2～4倍，這樣使大部分能量都從空氣4中傳輸，有效地降低了濾波器插入損耗。按照微波的常規設計，在十字節級聯傳輸線正下方的PCB板背面上不走任何線，以避免對十字節級聯傳輸線產生影響；而在本發明中，在相連的所述十字節之間採用PCB銅皮地21形成的屏蔽牆進行隔離，如圖3所示，用來減少十字節之間的相互影響。另外在十字節級聯傳輸線周圍的PCB雙面板正反兩面都鋪銅皮，形成大片PCB地，同時在上下銅皮處打大量的過孔22使PCB正反兩面的地相互連通；所述的PCB雙面板安裝在上下屏蔽盒中間時，正反面PCB地與上下屏蔽盒緊密接觸，並通過金屬緊固件(螺釘)使PCB地與上下屏蔽盒緊緊相連；這種方式既使濾波器具備了良好的散熱功能，同時也具有良好的屏蔽效果。上述具體結構的濾波器，保留了損耗低、濾波性能好的優點，其特性測試結果見圖4，同時製作和裝配工藝簡單方便、加工精度容易控制，一次性良品率極高，只要把加工好的PCB板放在下屏蔽盒中，焊上同軸連接器後加上上屏蔽盒，上下屏蔽盒用螺絲緊固，無需任何調試，90％以上都滿足設計指標。因此可大幅度降低成本，縮短製造周期。
本發明中的十字節級聯傳輸線的十字節圖形形狀、大小和十字節級聯數，根據具體設計需求而定，不受限制。並且在實際設計製作中，還可以根據具體需要，對本發明的懸置微帶線濾波器進行變形處理，例如為了縮小濾波器尺寸，如圖5所示，對十字節級聯傳輸線的十字節開路線進行打彎處理，即在十字節單元的開路線的預定位置設有折彎321，具有同樣的效果，卻減小了十字節級聯傳輸線佔用PCB板的面積。
利用本發明所述的懸置微帶線濾波器可以組成雙工器。雙工器如圖6所示，由發射濾波器和接收濾波器組成，發射濾波器和接收濾波器相接的ANT天線端連接天線，發射濾波器的TX發射端連接發射機電路，接收濾波器的RX接收端連接接收機電路。雙工器允許來自發射機電路的發射機信號僅通過發射機頻帶導向天線，同時允許來自天線的接收信號僅通過接收頻帶把它饋送到接收機，實現用同一天線同時進行收發信號；採用雙工器可防止發射信號對接收機電路的幹擾，以及接收信號對發射機電路的幹擾。本發明的雙工器同樣包括由金屬殼形成的一腔體，所述腔體內設置有發射濾波器和接收濾波器；一PCB雙面板固定在所述金屬殼的側壁上，所述PCB雙面板上蝕刻有至少一組十字節級聯傳輸線，作為發射或接收濾波器；PCB雙面板與所述金屬殼的上下內壁具有一定空氣高度。具體實例如圖7a圖7a b所示，所述PCB雙面板的同一面帶有分別作為發射濾波器和接收濾波器的兩組十字節級聯傳輸線，所述發射濾波器與接收濾波器的一端之間採用T型連接；PCB板固定在上下屏蔽盒中間，PCB的地直接與上下屏蔽盒接觸；所述的ANT天線端、TX發射端、RX接收埠通過同軸連接器分別與天線、發射機電路、接收機電路連接。本發明的雙工器在實施中，還可以將發射濾波器和接收濾波器的十字節級聯傳輸線分置於PCB雙面板的正反兩面，並且作為發射濾波器的十字節級聯傳輸線與作為接收濾波器的十字節級聯傳輸線錯開分布，發射濾波器與接收濾波器的ANT天線端通過通孔連接。上述用懸置微帶線濾波器組成的雙工器具有前述懸置微帶線濾波器的所有優點。
關於懸置微帶線十字節濾波器的設計，由於懸置微帶線是一種十分複雜的結構形式，沒有準確的計算式和通用的近似計算式，只在一些特殊情形下才有近似計算式，因此懸置微帶線通常在電路求解仿真軟體和三維電磁場仿真軟體中進行求解設計完成。三維電磁場仿真軟體可以對任意形狀的圖形進行場求解，具有十分準確的仿真求解結果，但是仿真時間過長，不適宜用於有多個優化參數情況下的仿真求解；而電路求解仿真軟體採用電路求解的方法，具有較快的求解時間，但無法考慮不規則圖形和無模型的圖形，並且十字節單元中的懸置微帶開路線、懸置微帶十字節在電路求解仿真軟體中的模型不準確；若按照通常的設計方法先在電路求解仿真軟體求得一個具體尺寸圖形的濾波器，然後在三維電磁場軟體中求解印證結果，就需反反覆覆的進行上述優化求解過程，直至在三維電磁場軟體求解得到一個符合設計指標要求的濾波器。這種設計過程會十分漫長，並具有不確定性。為了解決電路求解仿真軟體中懸置微帶十字節模型和懸置微帶開路線模型不準確的技術難題，實現懸置微帶線十字節型濾波器的快速設計，本發明提供了一種懸置微帶線十字節濾波器的快速設計方法。
參見圖8a和圖8b，本發明設計方法的基本原理是由於傳輸線在一定的工作頻率和電長度範圍內，相同寬度和長度的懸置微帶線30和帶狀線60傳輸線的阻抗和電長度相等，因此對於具體的懸置微帶線結構，可以得到一個近似等效的帶狀線結構；而在電路求解仿真軟體中，帶狀線十字節模型具有較高的準確度，因此利用電路求解仿真軟體中帶狀線十字節模型求解出近似等效的懸置微帶線十字節的優化結果。其方法包括如下步驟在濾波器的工作頻率內，A、根據已確定的懸置微帶線的物理結構參數及PCB板的結構電氣參數，如PCB板距上下地5的空氣高度、傳輸線30厚度，PCB介質70的損耗正切角和介電常數，在電路求解仿真軟體中得出優化後等效的帶狀線結構即等效PCB介質71的等效介電常數和帶狀線介質高度和等效的損耗正切角；B、在所述電路求解仿真軟體中用帶狀線十字節模型求解出近似等效的懸置微帶十字節的優化結果，即懸置微帶十字節的長度、寬度等物理結構尺寸；C、在三維電磁場軟體求解驗證所述的懸置微帶十字節的優化結果。
採用上述方法，在電路求解仿真軟體帶狀線十字節模型等效懸置微帶十字節模型情況下，根據具體的濾波器設計指標，就可以優化出一個懸置微帶線十字節級聯的濾波器。從圖9所示的求解結果比較中，可以看出在電路求解仿真軟體中用帶狀線十字節模型近似替代懸置微帶十字節模型的設計仿真求解結果(曲線b)，與三維電磁場軟體中懸置微帶線十字節的求解結果(曲線a)基本一致；也就是說在電路求解仿真軟體中的帶狀線十字節模型可以局部近似等效三維電磁場軟體中懸置微帶線十字節結果，也就是與設計完成後的測試結果基本一致。解決了懸置微帶十字節模型不準確的難題。
根據上述方法得到的一個具體的懸置微帶線十字節級聯的濾波器，由於沒有考慮懸置微帶開路線模型不準確的影響，兩者求解結果稍有偏差。為了消除懸置微帶開路線模型不準確的影響，需對上述方法得到的優化結果進行校正處理。導致懸置微帶開路線模型不正確，主要是沒有考慮開路等效電容的影響。如圖10所示，開路等效電容也等效於一小段理想的開路線，也就是說，等效開路截面比實際截面端向外延伸了一段距離ΔL。對此，可以通過下述方法來校正處理。因此，懸置微帶線十字節濾波器的設計方法還包括如下步驟D、對懸置微帶線的每個十字節，分別進行三維電磁場軟體求解，得出每個十字節的散射參數(S參數)；
E、針對懸置微帶線的每個十字節，在電路求解仿真軟體中，以等效三維電磁場軟體求解的每個十字節的S參數為目標前提，求解懸置微帶十字節開路線模型的長度參數L+ΔL；其中，L為在電路求解仿真軟體中求解(優化)出的懸置微帶十字節的原有開路線長度；ΔL為由開路等效電容等效的開路線長度；F、得出每個懸置微帶十字節準確的開路線長度L-ΔL，L-ΔL的值就是抵消懸置微帶線開路線模型不準確後的開路線長度實際值；並將每個懸置微帶十字節的開路線用準確的開路線長度L-ΔL替代原有開路線長度L；之後再按照原順序級聯十字節，就是設計完成後的懸置微帶線十字節型濾波器。
圖11所示為優化L+ΔL後的十字節在電路求解仿真軟體和優化前L在三維電磁場軟體求解S參數比較實例，可以看出二者的曲線基本重疊，說明消除了懸置微帶開路線模型不準確的問題。採用這種方法，就無需在三維電磁場軟體中優化濾波器的參數，只需對具體的濾波器每個十字節求解一次S參數，大量的設計工作都在電路求解仿真軟體中完成，大大減少了在三維電磁場軟體的求解時間，提高了懸置微帶線十字節型濾波器的設計效率。
本發明的設計方法中，提到的近似等效帶狀線十字節結構模型，不僅限於對稱帶狀線結構近似等效，也包含非對稱帶狀線結構的近似等效。如圖12所示的，當圖中高度h1等於高度h2時的帶狀線結構稱為對稱帶狀線等效帶狀線結構；當圖中高度h1不等於高度h2時的帶狀線結構即稱為非對稱帶狀線等效帶狀線結構。
在懸置微帶線十字節型濾波器的製作加工過程中，由於屏蔽盒加工誤差造成上下屏蔽盒與PCB雙面板間的空氣高度變化，或者PCB板板厚公差，以及PCB廠家對十字節級聯傳輸線的加工誤差，可能會造成濾波器的頻率發生最大5MHz到10MHz的偏差，導致濾波器無法滿足設計指標，因此，需要對不滿足設計指標的懸置微帶線十字節型濾波器進行調試，以減少加工後成品的報廢，進一步提高良品率。為此，本發明還提供了一種快速調整懸置微帶線十字節型濾波器頻率偏移的方法，並且只需調整一次就可以把不滿足設計指標的調整成滿足設計指標的濾波器。
由於改變傳輸線與地之間的間距，會導致傳輸線到地的等效電容大小的改變，從而造成濾波器頻率偏移；本發明利用這一特點對因有頻率偏移而無法滿足指標的濾波器進行校正。本發明的調整方法，其基本步驟為A、選取用於調整濾波器頻偏的導電片並且事先測量其厚度，以及選擇導電片的預置位置；該預置位置能明顯改變十字節級聯傳輸線與地之間的間距；B、根據導電片的厚度和導電特性，通過實際仿真，得出導電片層數或導電片設置的精確位置對所述濾波器頻率偏移的具體影響值；C、對於製造完成後需要校正頻率偏移的懸置微帶線濾波器，根據實際頻率偏移以及步驟B得出的所述具體影響值，將所需層數的導電片固定在所述精確位置上，就可以一次性地完成對懸置微帶線十字節型濾波器的頻率偏移的調整。
對於圖1所示結構的懸置微帶線十字節型濾波器，1/4波長的開路線處與上下屏蔽盒之間的空氣高度對頻率偏移最為敏感，只要在開路線附近的銅皮地上增加一定厚度的薄導電片，就可以實現濾波器的頻率校正。因此對於頻率向上偏移和頻率向下偏移的濾波器分別採用以下具體的調整方法。
對於頻率向下偏移的濾波器的校正方法A、如圖13、圖14所示，選取具有一定厚度的導電片8，將導電片預置在十字節級聯傳輸線的開路線附近的PCB地21與上屏蔽盒10接觸處；B、根據導電片8的厚度和導電特性，通過實際仿真，得出設置在該位置的導電片層數對所述濾波器頻率偏移的具體影響值；C、對於製造完成後需要校正頻率偏移的懸置微帶線濾波器，根據實際頻率偏移以及導電片層數對濾波器頻率向上偏移的具體影響值，選用1～3片導電片放在PCB雙面板開路線附近與上屏蔽盒接觸的地上，頻率向下偏移的濾波器就可以馬上校正過來。此時的精確位置就是預置位置。
對於頻率向上偏移的濾波器的校正方法A、選取具有一定厚度的導電片8，將導電片預置在如圖15圖16所示傳輸線的開路線32端部的正下方並與PCB反面地線21以及下屏蔽盒11接觸處；在此處放置導電片，相當於減小了正對導電片部分的開路線對地的間距，可以有效地增加開路線與地間的等效電容；因此，導電片覆蓋開路線的部分越大，等效電容增加的越多；B1、根據所述導電片的厚度和導電特性，通過實際仿真，得出導電片設置在預置位置左右的不同的精確位置時，對所述濾波器頻率向上偏移的具體影響值；B2、如圖17所示，在PCB板的加工圖以及加工後的PCB雙面板上用絲印方法標識出頻率校正值對應的不同的精確位置；例如濾波器頻率向上偏移5MHz時導電片應放置的精確位置點，以及濾波器頻率向上偏移10MHz時應放置的精確位置點；C、對於製造完成後需要校正頻率偏移的懸置微帶線濾波器，根據實際頻率偏移以及導電片設置的精確位置對濾波器頻率向上偏移的具體影響值，將一導電片放在PCB絲印標識23所示的相應位置上，用PCB雙面板與下屏蔽盒把導電片緊緊夾住，緊密結合，頻率向上偏移的濾波器就可以馬上校正過來。
以上所述用來調整頻率偏移的導電片採用具有一定厚度的金屬墊片，如薄銅片，也可以採用高介質常數、低損耗的其它材料的墊片。
可以理解的是，對本領域普通技術人員來說，可以根據本發明的技術方案及其發明構思加以等同替換或改變，而所有這些改變或替換都應屬於本發明所附的權利要求的保護範圍。
權利要求
1.一種懸置微帶線濾波器，包括由金屬殼形成的一腔體，其特徵在於所述腔體內設置一PCB雙面板，所述PCB雙面板固定在所述金屬殼的側壁上，且與所述金屬殼的上下內壁具有一定空氣高度；所述PCB雙面板的一面按預定形狀蝕刻有作為懸置微帶線的十字節級聯傳輸線。
2.根據權利要求1所述的濾波器，其特徵在於所述十字節級聯傳輸線由一節以上的十字節單元級聯組成；每一級十字節單元由預定結構尺寸的十字節、開路線和傳輸線構成；在離開所述十字節級聯傳輸線一定距離的PCB雙面板正反兩面鋪有相通的PCB地，且所述PCB地與所述金屬殼相連。
3.根據權利要求2所述的濾波器，其特徵在於所述的金屬殼由上屏蔽盒與下屏蔽盒構成，所述帶有十字節級聯傳輸線的PCB雙面板固定安裝在上下屏蔽盒中間；PCB雙面板正反兩面的PCB地通過若干通孔連通，並與所述上下屏蔽盒緊密接觸。
4.根據權利要求3所述的濾波器，其特徵在於相連的所述十字節之間採用PCB地形成的屏蔽牆進行隔離。
5.根據權利要求4所述的濾波器，其特徵在於所述上下屏蔽盒與PCB雙面板之間的空氣高度為所述PCB雙面板厚度的1/2～4倍；所述PCB雙面板採用低損耗介電常數的板材。
6.根據權利要求1至5任一權項所述的濾波器，其特徵在於所述的十字節單元的開路線在預定位置設有折彎。
7.一種採用懸置微帶線濾波器組成的雙工器，包括由金屬殼形成的一腔體，所述腔體內設置有發射濾波器和接收濾波器；發射濾波器和接收濾波器相接的ANT天線端連接天線，發射濾波器的TX發射端連接發射機電路，接收濾波器的RX接收端連接接收機電路；其特徵在於一PCB雙面板固定在所述金屬殼的側壁上，所述PCB雙面板上蝕刻有至少一組十字節級聯傳輸線，作為發射或接收濾波器；所述PCB雙面板與所述金屬殼的上下內壁具有一定空氣高度。
8.根據權利要求7所述的雙工器，其特徵在於所述PCB雙面板的同一面帶有分別作為發射濾波器和接收濾波器的兩組十字節級聯傳輸線；所述發射濾波器與接收濾波器之間採用T型連接；所述的ANT天線端、TX發射端、RX接收端通過同軸連接器分別與天線、發射機電路、接收機電路連接。
9.根據權利要求7所述的雙工器，其特徵在於所述發射濾波器和接收濾波器的十字節級聯傳輸線分置於所述PCB雙面板的正反兩面，並且錯開分布；所述發射濾波器與接收濾波器的ANT天線端通過通孔連接。
10.一種懸置微帶線濾波器的設計方法，在濾波器的工作頻率內，採用以下步驟A、根據已確定的懸置微帶線結構的物理結構參數及PCB板的結構電氣參數，在電路求解仿真軟體中得出優化後等效的帶狀線結構；B、在所述電路求解仿真軟體中用帶狀線十字節模型求解出近似等效的懸置微帶十字節的物理結構尺寸；C、在三維電磁場軟體求解驗證所述的懸置微帶十字節的物理結構尺寸。
11.根據權利要求10所述的設計方法，其特徵在於所述設計方法還包括以下步驟D、對懸置微帶線的每個十字節，分別進行三維電磁場軟體求解，得出每個十字節的散射參數；E、針對懸置微帶線的每個十字節，在電路求解仿真軟體中，以等效三維電磁場軟體求解的每個十字節的散射參數為目標前提，求解懸置微帶十字節開路線模型的長度參數L+ΔL；其中，L為在電路求解仿真軟體中求解出的懸置微帶十字節的原有開路線長度；ΔL為由開路等效電容等效的開路線長度；F、得出每個懸置微帶十字節準確的開路線長度L-ΔL，並將每個懸置微帶十字節的開路線用準確的開路線長度L-ΔL替代原有開路線長度L。
12.根據權利要求10或11所述的設計方法，其特徵在於步驟A所述懸置微帶線的物理結構參數及PCB板的結構電氣參數包括懸置微帶線的上下空氣高度、傳輸線厚度，PCB介質的損耗正切角和介電常數。
13.一種懸置微帶線濾波器的調整方法，包括以下步驟A、選取用於調整濾波器頻偏的導電片；以及選擇所述導電片的預置位置，該預置位置明顯改變十字節級聯傳輸線與地之間的間距；B、根據所述導電片的厚度和導電特性，通過實際仿真，得出導電片層數或導電片設置的精確位置對所述濾波器頻率偏移的具體影響值；C、對於製造完成後需要校正頻率偏移的懸置微帶線濾波器，根據實際頻率偏移以及步驟B得出的所述具體影響值，將所需層數的導電片固定在所述精確位置上。
14.根據權利要求13所述的調整方法，其特徵在於當所述濾波器的頻率向下偏移時，所述的調整方法包括如下所述步驟A中所述的預置位置為所述十字節級聯傳輸線的開路線附近的PCB地與上屏蔽盒接觸處；所述步驟B的具體處理如下根據所述導電片的厚度和導電特性，通過實際仿真，得出設置在預置位置的導電片層數對所述濾波器頻率偏移的具體影響值；所述步驟C中所述的精確位置等同所述預置位置。
15.根據權利要求13所述的調整方法，其特徵在於當所述濾波器的頻率向上偏移時，所述的調整方法包括如下所述步驟A中所述的預置位置為所述傳輸線的開路線端部的正下方並與PCB反面地線以及下屏蔽盒接觸處；所述步驟B包括的具體步驟為B1、根據所述導電片的厚度和導電特性，通過實際仿真，得出導電片設置在不同精確位置時對所述濾波器頻率偏移的具體影響值；B2、在所述PCB雙面板上標識出所述不同的精確位置；所述步驟C中所述的所需層數的導電片為一層導電片。
16.根據權利要求13至15任一權項所述的調整方法，其特徵在於所述的導電片採用金屬墊片。
全文摘要
本發明公開了一種懸置微帶線濾波器及雙工器，以及設計方法和調整方法。濾波器包括由金屬殼形成的一腔體，腔體內設置一PCB雙面板，PCB雙面板固定在金屬殼的側壁上，與金屬殼的上下內壁具有一定空氣高度；PCB雙面板的一面蝕刻有預定形狀的十字節級聯傳輸線。該結構的濾波器和雙工器的頻率偏移指標主要由PCB板上十字節級聯傳輸線圖形的加工精度決定，因此易於控制，具有很高的一次性良品率。
文檔編號H04B7/14GK1838476SQ20051003386
公開日2006年9月27日 申請日期2005年3月24日 優先權日2005年3月24日
發明者厲進軍, 楊瑞泉 申請人:華為技術有限公司