可调双工器

1.本技术涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种可调双工器。


背景技术：

2.在卫星通信领域，高品质因数可调谐多工器允许卫星传输容量的可变分配。具体地，需要多工器的多个通道保持连续，并且在保持可调滤波器带宽不变的情况下，调整中心频率的偏移，以将总传输带宽灵活地重新分配到不同的可调滤波器中，从而增加可用带宽，进一步提高系统频谱效率。
3.相关技术公开的可调双工器通过直接用t型结连接两个独立的可调谐可调滤波器可使得两个滤波通道连续。但是，可调双工器的两个滤波通道的响应可能会严重失真，这是因为在一个连续通道可调双工器中，滤波通道的相互作用非常强，并且这些相互作用会随着可调双工器的频率被调谐而变化。


技术实现要素：

4.鉴于上述问题，本技术实施例提供一种可调双工器，其中，可调双工器具有通道连续的两个可调滤波器，且随着可调双工器的频率被调谐，两个可调滤波器的通道之间的相互作用较小。
5.为实现上述目的，本技术实施例采用的技术方案是：一种可调双工器，包括可调滤波器、连续通道、调谐件和驱动组件。
6.所述可调滤波器设有两个，两个所述可调滤波器并排设置；所述连续通道连接两个所述可调滤波器，并使两个所述可调滤波器的通道连续；所述调谐件设有多个，各所述调谐件分设于两个所述可调滤波器的同一侧，所述调谐件可活动地穿设于对应所述可调滤波器，所述调谐件的局部伸入对应所述可调滤波器的内部，用于调节对应所述可调滤波器的谐振频率；所述驱动组件设有一个，所述驱动组件连接各所述调谐件，用于带动各所述调谐件活动，以调节所述调谐件伸入对应所述可调滤波器内的长度。
7.本技术提供的可调双工器的有益效果在于：通过设置连续通道连接两个可调滤波器，使两个可调滤波器的通道连续。设置调谐件，各调谐件分设于两个可调滤波器的同一侧，调谐件可活动地穿设于对应可调滤波器，调谐件的局部伸入对应可调滤波器的内部，通过改变调谐件伸入对应可调滤波器的长度可调节对应可调滤波器的谐振频率。上设置驱动组件，驱动组件连接各调谐件，用于带动各调谐件活动，以调节调谐件伸入对应可调滤波器内的长度。使得一个驱动组件可以带动所有的调谐件同步移动相同的距离，以使得两个可调滤波器被同步调谐，且两个可调滤波器被调谐的频率相等，使得两个可调滤波器的通道间的频率间隙可以保持稳定，进而减小两个可调滤波器的通道之间的相互作用，减小两个通道的响应的失真。而且，一个驱动组件带动所有的调谐件移动，可以大大减小可调双工器的体积，使得可调双工器的结构更加简洁和紧凑。
8.在一些实施例中，其中一所述可调滤波器于远离所述连续通道的一侧设有发射
端，另外一所述可调滤波器于远离所述连续通道的一侧设有接收端，所述连续通道设有公共端。
9.在一些实施例中，所述可调滤波器包括多个谐振器和两个端口，各所述谐振器按照预设耦合关系耦合，其中一所述端口与其中一所述谐振器连接，并用于作为所述发射端或所述接收端，另外一所述端口与另外一所述谐振器连接，并用于连接所述连续通道。
10.在一些实施例中，相邻的两个所述谐振器之间通过耦合结构相耦合，所述耦合结构包括第一耦合窗口和容性凸起，所述第一耦合窗口为感性耦合窗口，并连通相邻的两个所述谐振器，所述容性凸起设于所述感性耦合窗口。
11.在一些实施例中，不相邻的两个所述谐振器之间通过第二耦合窗口交叉耦合，所述第二耦合窗口为感性耦合窗口。
12.在一些实施例中，所述谐振器设有四个，四个所述谐振器呈矩形阵列布置，四个所述谐振器分别为第一谐振器、第二谐振器、第三谐振器和第四谐振器，所述第一谐振器、所述第二谐振器、所述第三谐振器和所述第四谐振器依次耦合，所述第一谐振器和所述第四谐振器交叉耦合，所述第一谐振器和所述第四谐振器分别设有所述端口。
13.在一些实施例中，所述谐振器设有两个，两个所述谐振器分别为第五谐振器和第六谐振器，所述第五谐振器和所述第六谐振器相耦合，所述第五谐振器和所述第六谐振器分别设有所述端口。
14.在一些实施例中，所述端口和对应所述谐振器之间通过馈电结构相连，所述馈电结构为设于所述端口和对应所述谐振器之间的槽状结构。
15.在一些实施例中，所述驱动组件包括移动平台和驱动结构，所述移动平台位于所述可调滤波器设有所述调谐件的一侧，所述移动平台连接各所述调谐件，所述驱动结构用于带动所述移动平台靠近或远离所述可调滤波器。
16.在一些实施例中，所述驱动结构包括驱动件和至少两个从动件，所述从动件的一端与所述驱动件的驱动端相连接，另一端与所述移动平台相连接，且在所述驱动件的带动下，所述从动件可带动所述移动平台平移。
附图说明
17.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1是本技术其中一个实施例中的可调双工器结构示意图；
19.图2是图1所示的可调双工器另一视角的结构示意图；
20.图3是图1所示的可调双工器中的谐振板的结构示意图；
21.图4是连续通道的结构示意图；
22.图5是谐振器和调谐件的结构示意图；
23.图6是相邻的两个谐振器以及谐振器之间的耦合结构的示意图；
24.图7是谐振器与馈电结构的示意图；
25.图8是本技术其中一个实施例中的可调滤波器的结构示意图；
26.图9是本技术另一个实施例中的可调滤波器的结构示意图；
27.图10是本技术一个实施例的可调双工器中两个可调滤波器的滤波通道响应结果和合成结果曲线图；
28.图11是本技术一个实施例的可调双工器的两个可调滤波器的耦合矩阵；
29.图12是图6中的结构在不同w
mp
和h
mp
下的耦合曲线图；
30.图13是本技术实施例的可调双工器中可调滤波器的群时延与h
ms
之间的关系图。
31.附图标记：
32.11、可调滤波器；111、谐振器；1111、第一谐振器；1112、第二谐振器；1113、第三谐振器；1114、第四谐振器；1115、第五谐振器；1116、第六谐振器；112、端口；113、耦合结构；1131、第一耦合窗口；1132、容性凸起；114、第二耦合窗口；115、馈电结构；
33.12、连续通道；121、公共端；
34.13、谐振板；131、第一凹槽；132、第二凹槽；133、定位孔；134、通孔；135、第一耦合块；136、第二耦合块；137、第三耦合块；138、馈电块；139、穿设孔；
35.14、底板；
36.2、调谐件；
37.3、驱动组件；31、移动平台；32、驱动结构；321、驱动件；322、从动件；323、导向杆；324、导向柱。
具体实施方式
38.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
39.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
40.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
41.在本技术说明书中描述的参考“一个实施例”、“一些实施例”或“实施例”意味着在本技术的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。此外，在一个或多个实施例中，可以以任何合适的方式组合特定的特征、结构或特性。
42.灵活地将可用传输容量重新分配给不同的业务是未来通信卫星任务的关键目标之一。如在新一代多波束高吞吐量卫星(hts)应用中，高品质因数(q)可调谐多工器允许hts传输容量的可变分配，将总传输带宽灵活地重新分配到不同业务区域的子带(信道)中，从而增加可用带宽，进一步提高系统频谱效率。
43.以可调双工器为例，为了实现可调谐，在可调滤波器的谐振腔内插入调谐件，通过改变调谐件插入谐振腔内的长度改变谐振腔内的电磁场，从而调谐可调双工器的频率。为了满足hts的适当频率重用模式，在重新配置响应时，需要可调谐可调双工器的两个通道尽量保持连续。相关技术公开的可调双工器通过直接用t型结连接两个独立的可调谐可调滤波器可使得两个滤波通道连续。但是，可调双工器的两个滤波通道的响应可能会严重失真，这是因为在一个连续通道可调双工器中，滤波通道的相互作用非常强，并且这些相互作用会随着可调双工器的频率被调谐而变化。随着对可调双工器的两个可调滤波器进行调谐，两个可调滤波器的滤波通道间的频率间隙会失去稳定，从而使得两个滤波通道之间的作用力改变，两个滤波通道的响应严重失真。
44.鉴于上述问题，本技术实施例提出一种可调双工器，可调双工器具有通道连续的两个可调滤波器，且随着可调双工器的频率被调谐，两个可调滤波器的通道之间的相互作用较小。
45.为了说明本技术的技术方案，下面结合具体附图及实施例来进行说明。
46.请参考图1，本技术实施例提供了一种可调双工器，可调双工器包括可调滤波器11、连续通道12、调谐件2和驱动组件3。
47.可调滤波器11设有两个，两个可调滤波器11并排设置；连续通道12连接两个可调滤波器11，并使两个可调滤波器11的通道连续；调谐件2设有多个，各调谐件2分设于两个可调滤波器11的同一侧，调谐件2可活动地穿设于对应可调滤波器11，调谐件2的局部伸入对应可调滤波器11的内部，用于调节对应可调滤波器11的谐振频率；驱动组件3设有一个，驱动组件3连接各调谐件2，用于带动各调谐件2活动，以调节调谐件2伸入对应可调滤波器11内的长度。
48.本技术提供的可调双工器的有益效果在于：通过设置连续通道12连接两个可调滤波器11，使两个可调滤波器11的通道连续。设置调谐件2，各调谐件2分设于两个可调滤波器11的同一侧，调谐件2可活动地穿设于对应可调滤波器11，调谐件2的局部伸入对应可调滤波器11的内部，通过改变调谐件2伸入对应可调滤波器11的长度可调节对应可调滤波器11的谐振频率。驱动组件3连接各调谐件2，用于带动各调谐件2活动，以调节调谐件2伸入对应可调滤波器11内的长度。使得一个驱动组件3可以带动所有的调谐件2同步移动相同的距离，以使得两个可调滤波器11被同步调谐，且两个可调滤波器11被调谐的频率相等，使得两个可调滤波器11的通道间的频率间隙可以保持稳定，进而减小两个可调滤波器11的通道之间的相互作用，减小两个通道的响应的失真。而且，一个驱动组件3带动所有的调谐件2移动，可以大大减小可调双工器的体积，使得可调双工器的结构更加简洁和紧凑。
49.需要说明的是，可调滤波器11内设置有谐振腔，谐振腔是用以使高频电磁场在其内持续振荡的空腔。由于电磁场完全集中于谐振腔内，没有辐射损耗，故具有较高的品质因数。在谐振腔内，电磁场可以在一系列频率下进行振荡，电磁场的频率大小与谐振腔的形状、几何尺寸及谐振的波型有关。通过改变调谐件2伸入可调滤波器11内的长度，可以改变谐振腔内部空间的形状和几何尺寸，从而可以改变谐振腔内的电磁场的频率大小，使得可调滤波器11成为可调谐可调滤波器11。
50.可选的，本技术实施例的可调双工器的调谐件2陶瓷介质件。
51.可选地，调谐件2为多边形柱状结构，调谐件2可滑动地穿设于对应可调滤波器11
的对应侧。
52.请参考图10和图3，在一实施例中，将仿真结果与合成结果进行比较，二者基本达成一致。同时可以看出，可调双工器的两个通道在各调谐件2伸入对应所述可调滤波器11内的长度相等时，在特定频率范围内，两个通道的响应几乎为一条平行于频率(x)轴的直线，这说明响应几乎保持不变；两个通道间的频率间隙也很稳定。其中，s
11
和s
21
分别为可调双工器的两个通道的相应曲线；synthesis表示合成结果；simulation表示仿真结果；h
t
为插入谐振器111内的调谐件2的长度。
53.具体地，初始状态下，在本技术实施例的可调双工器中各调谐件2伸入对应所述可调滤波器11内的长度相等，并且，调谐时，驱动组件3带动各调谐件2同步移动相同的距离，以使得各调谐件2伸入对应所述可调滤波器11内的长度始终相等。进而可以使得两个可调滤波器11的通道间的频率间隙可以保持稳定。
54.请参考图4，连续通道12呈等分t形结构，且连续通道12的两个输出口分别用于连通可调滤波器11。通过上述设置，具体地，采取可调滤波器11设计综合技术对两个具有独立通道的可调滤波器11进行单独可调滤波器11综合获得两个可调滤波器11的耦合矩阵，连续通道12与可调滤波器11连接构成可调双工器的em模型-耦合矩阵混合拓扑结构。通过对得到的可调双工器拓扑结构中两个耦合矩阵进行线性拓展，即可以提取出最终的耦合矩阵，从而完成具有频率连续特性的可调双工器的综合。
55.在一具体实施例中，两个可调滤波器11的耦合矩阵分别如图11所示。
56.请参考图1至图3，在一些实施例中，可调双工器包括谐振板13和底板14，谐振板13上设有第一凹槽131和两个第二凹槽132，两个第二凹槽132分别位于第一凹槽131的两侧，第二凹槽132与第一凹槽131相连通，底板14覆盖于第一凹槽131和第二凹槽132，以使得底板14与第一凹槽131围合形成连续通道12，且使得底板14与第二凹槽132围合形成可调滤波器11。
57.通过将可调双工器拆分成可组装在一起的独立的谐振板13和底板14，在不影响可调双工器的功能的基础上，简化了可调双工器的制作工艺，从而降低了本技术实施例的可调双工器的生产成本。
58.请参考图3，两个第二凹槽132分别位于第一凹槽131的两侧，通过上述设置，可使得可调双工器的结构更加紧凑，进一步减小可调双工器的占用的空间。
59.请参考图1和图3，在谐振板13和底板14均设有定位孔133。在组装可调双工器时，将谐振板13和底板14相对设置，且使谐振板13和底板14上的定位孔133一一对应，将校准螺钉(图中未示出)依次贯穿谐振板13和底板14上的定位孔133即可将谐振板13和底板14组装。
60.在谐振板13上开设有连通可调滤波器11通道的穿设孔139，调谐件2可滑动地贯穿于穿设孔139，且调谐件2的至少一部分容置在可调滤波器11内。
61.请参考图3，可选的，通过在谐振板13上两个第二凹槽132之间开设通孔134，可以减轻谐振板13的重量。
62.请参考图1至图4，在本技术的一些实施例中，其中一可调滤波器11于远离连续通道12的一侧设有发射端，另外一可调滤波器11于远离连续通道12的一侧设有接收端，连续通道12设有公共端121。
63.请参考图1至图4，在一些实施例中，可调滤波器11包括多个谐振器111和两个端口112，各谐振器111按照预设耦合关系耦合，其中一端口112与其中一谐振器111连接，并用于作为发射端或接收端，另外一端口112与另外一谐振器111连接，并用于连接连续通道12。
64.请参考图5，具体地，调谐件2的数量与谐振器111的数量相等，每个谐振器111一对一地设有调谐件2。
65.请参考图6，在一些实施例中，相邻的两个谐振器111之间通过耦合结构113相耦合，耦合结构113包括第一耦合窗口1131和容性凸起1132，第一耦合窗口1131为感性耦合窗口，并连通相邻的两个谐振器111，容性凸起1132设于感性耦合窗口。
66.通过上述设置，本技术实施例的可调双工器，采用等分的连续通道12连通两个可调滤波器11，并通过在可调滤波器11内插入调谐件2来调节可调滤波器11内的电磁场，再通过采用一些独特的耦合结构113，可以在保持可调滤波器11带宽不变的情况下，同步调整所有的调谐件2，实现中心频率的偏移。
67.请参考图3，在一具体实施例中，谐振板13上设有第一耦合块135，第一耦合块135的两端分别连接于第二凹槽132的槽底和底板14，第一耦合块135用于将可调滤波器11内的空间划分为至少两个相互连通的谐振腔，以形成至少两个相互连通的谐振器111。并且，第一耦合块135用于在谐振器111里形成上述第一耦合窗口1131。
68.请参考图3，在一具体实施例中，谐振板13上还设有第二耦合块136，第二耦合块136的一端连接于第二凹槽132的槽底，另一端向谐振腔内延伸，第二耦合块136用于在谐振器111内里形成上述容性凸起1132。
69.通过改变第二耦合块136的尺寸可以改变耦合结构113。
70.可选地，第二耦合块136与第一耦合块135相对设置。在第二耦合块136靠近与其相对的第一耦合块135的方向上，第二耦合块136的宽度设为w
mp
，第二耦合块136在靠近底板14的方向上的高度设为h
mp
。通过改变w
mp
和h
mp
可以改变第二耦合块136的尺寸。
71.基于图6中的两个谐振器111和耦合结构113，图12为提取不同w
mp
和h
mp
下的耦合曲线。减小h
mp
或增大w
mp
会使耦合曲线的位置升高。然而，改变h
mp
会显著影响低频区域的耦合，而w
mp
在高频区域表现出更强的可控性。因此，在适当的w
mp
和h
mp
下，本技术实施例的可调双工器中的耦合部分可以控制不同斜率因子和幅度的理论耦合线，其中，k为斜率因子，h
t
为插入谐振器111内的调谐件2的长度。
72.在一些实施例中，不相邻的两个谐振器111之间通过第二耦合窗口114交叉耦合，第二耦合窗口114为感性耦合窗口。请参考图3，谐振板13上还设有第三耦合块137，第三耦合块137的一端连接于第二凹槽132的槽底，另一端向谐振腔内延伸，第三耦合块137用于在谐振器111内里形成上述第二耦合窗口114。
73.请参考图8，在一些实施例中，谐振器111设有四个，四个谐振器111呈矩形阵列布置，四个谐振器111分别为第一谐振器1111、第二谐振器1112、第三谐振器1113和第四谐振器1114，第一谐振器1111、第二谐振器1112、第三谐振器1113和第四谐振器1114依次耦合，第一谐振器1111和第四谐振器1114交叉耦合，第一谐振器1111和第四谐振器1114分别设有端口112。
74.请参考图9，在一些实施例中，谐振器111设有两个，两个谐振器111分别为第五谐振器1115和第六谐振器1116，第五谐振器1115和第六谐振器1116相耦合，第五谐振器1115
和第六谐振器1116分别设有端口112。
75.请参考图7，在一些实施例中，端口112和对应谐振器111之间通过馈电结构115相连，馈电结构115为设于端口112和对应谐振器111之间的槽状结构。请参考图3，谐振板13上还设有馈电块138，馈电块138的一端连接于第二凹槽132的槽底，另一端向谐振腔内延伸，馈电块138用于在可调滤波器11器内里形成上述馈电结构115。
76.设馈电块138与底板14在调谐件2长度方向上的距离为h
ms
，通过改变h
ms
，可以改变馈电结构115的耦合强度。
77.图13提取了一个实施例中的可调滤波器11的群时延。可以看出，改变h
ms
会调整群时延的大小(调整馈电结构115的耦合强度)，而当被调谐时，响应的形状几乎不变。而且，输入/输出耦合与群时延有关，如果输入/输出耦合不变，则群时延保持不变。其中，group delay为群时延，frequency为频率，h
t
为插入谐振器111内的调谐件2的长度。
78.在一些实施例中，驱动组件3包括移动平台31和驱动结构32，移动平台31位于可调滤波器11设有调谐件2的一侧，移动平台31连接各调谐件2，驱动结构32用于带动移动平台31靠近或远离可调滤波器11。移动平台31起到将驱动结构32和所有调谐件2连接的作用，并且还用于将驱动结构32的驱动端的移动转化为调谐件2的移动。
79.请参考图1和图2，底板14、谐振板13和移动平台31在调谐件2的长度方向上依次排布，使得移动平台31能够带动调谐件2沿调谐件2的长度方向滑动，从而便于改变调谐件2容置在谐振器111内的长度，以便于调整两个可调滤波器11的谐振频率。
80.请参考图1和图2，移动平台31镂空设置，以减轻移动平台31的重量，从而减轻驱动结构32的压力，减小驱动结构32的损坏，从而延长驱动结构32的使用寿命。
81.请参考图2，驱动结构32设置在底板14上，且与谐振板13间隔分布，驱动结构32的驱动路径与调谐件2的长度方向平行。通过上述设置，合理配置了驱动结构32和可调滤波器11的位置，很大程度上减少了可调双工器内的无用空间，使得可调双工器的结构较为紧凑。
82.请参考图1，可选的，在谐振板13上设有两个导向柱324，移动平台31可滑动地套设在导向柱324的外周侧。导向柱324起到导向和支撑的作用，不仅可以使得移动平台31在移动时更加平稳；还可以减轻移动平台31落在驱动结构32的重量，从而减轻驱动结构32的压力，延长驱动结构32的使用寿命。
83.在一些实施例中，驱动结构32包括驱动件321、从动件322和至少一个导向杆323，导向杆323的长度方向与调谐件2的长度方向平行，且导向杆323贯穿于移动平台31，从动件322的一端与驱动件321的驱动端相连接，另一端与移动平台31相连接，且在驱动件321的带动下，从动件322可带动移动平台31沿导向杆323平移。
84.设置至少一个导向杆323，移动平台31可滑动地套设在导向杆323的外周侧。导向杆323起到导向和支撑的作用，不仅可以使得移动平台31在移动时保持平衡，可以避免移动平台31相对谐振板13倾斜，从而可以保证各调谐件2移动相同的距离，进而至少各调谐件2插入谐振器111的部分得到相同长度的增加或减少；还可以减轻移动平台31落在驱动结构32的重量，从而减轻驱动结构32的压力，延长驱动结构32的使用寿命。
85.请参考图1和图2，可选的，导向杆323有两个，且两个导向杆323位于从动件322的两侧。
86.由于本技术实施例的可调双工器中在两个谐振器111内容置的调谐件2的长度相
等时，两个可调滤波器11的通道间的频率间隙可以保持稳定，从而可以减小两个通道之间的相互作用。所以需要每一个谐振器111内容置的调谐件2的长度相等，本技术实施例的可调双工器通过设置导向柱324、导向杆323、移动平台31、从动件322和驱动件321，可以使得在调谐时，所有的调谐件2可以稳定移动，且可以保持谐振器111内容置的调谐件2的长度相等，进而使得两个可调滤波器11的通道间的频率间隙保持稳定。
87.以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参考前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本技术的保护范围之内。