基于枝節(jié)加載階梯阻抗諧振器的四通帶雙工器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于枝節(jié)加載階梯阻抗諧振器的四通帶雙工器，主要解決傳統(tǒng)雙工器通道內(nèi)通帶的獨立調(diào)節(jié)性，體積大和選擇性差的問題。其包括微帶介質(zhì)基板(1)、金屬接地板(2)、兩個枝節(jié)加載階梯阻抗諧振器(3,4)、公共饋線(5)、兩條輸出饋線(6,7)。每個枝節(jié)加載階梯阻抗諧振器均由兩個偽交指型結(jié)構(gòu)的開路枝節(jié)加載階梯阻抗諧振器組成，每個開路枝節(jié)加載階梯阻抗諧振器均由階梯阻抗諧振器和開路枝節(jié)組成，且每個階梯阻抗諧振器呈“U”形，每個開路枝節(jié)位于所在的階梯阻抗諧振器的中間，形成偽交指型雙“山”字形結(jié)構(gòu)。本發(fā)明能在每個通道實現(xiàn)兩個獨立調(diào)節(jié)的通帶，而且結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，通帶選擇性高，可用于多通帶收發(fā)通信系統(tǒng)。
【專利說明】基于枝節(jié)加載階梯阻抗諧振器的四通帶雙工器
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于電子器件【技術領域】，特別涉及微帶四通帶雙工器，可用于無線通信系統(tǒng)射頻前端。
【背景技術】
[0002]隨著移動通信、衛(wèi)星通信和雷達、遙感技術的迅猛發(fā)展，無線頻譜日益擁擠，同時滿足多信道實時雙向通信的需求，往往需要在射頻設備前端設計多通道的波道合成和分離器件，因此對通信系統(tǒng)中的射頻微波收發(fā)器提出了越來越高的要求。微帶雙工器作為雙通道的選頻器件，可以使收發(fā)系統(tǒng)同時共用一個天線，從而減小系統(tǒng)的復雜度與收發(fā)信號的串擾，微帶雙工器具有尺寸小、重量輕、成本低、易加工的優(yōu)點，在微波電路中得以廣泛應用。
[0003]2013 年，Hung-ffei Wu 等人在 IEEE Transactions on Microwave and WirelessComponents Letters 期刊(vol.23，n0.5，pp.240-242，2013)上發(fā)表了 “Design of NewQuad-Channel Diplexer With Compact Circuit Size”,首次利用雙通帶濾波器和雙工器的技術設計了一種四通帶雙工器。該四通帶雙工器由兩對相互耦合的階梯阻抗諧振器以及具有源和負載耦合的饋線組成，通過調(diào)節(jié)階梯阻抗諧振器的阻抗比和長度比來獲得雙通帶響應，再利用均勻阻抗傳輸線作公共耦合饋線實現(xiàn)雙工器設計。該結(jié)構(gòu)雖然可以在每個通道內(nèi)實現(xiàn)兩個通帶，但是僅依靠階梯阻抗諧振器難以實現(xiàn)兩個通帶的獨立調(diào)節(jié)，而且體積比較大。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明目的在于針對上述已有技術的不足，提出一種基于枝節(jié)加載階梯阻抗諧振器的四通帶雙工器，以實現(xiàn)兩個通帶的獨立調(diào)節(jié)，并減小體積。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明基于枝節(jié)加載階梯諧振器的四通帶雙工器，包括介質(zhì)基板、金屬接地板、兩個枝節(jié)加載階梯阻抗諧振器、公共饋線和兩條輸出饋線；公共饋線和兩條輸出饋線均放置在微帶介質(zhì)基板的上方，每個枝節(jié)加載階梯阻抗諧振器形成一個傳輸通道，其特征在于:
[0006]第一枝節(jié)加載階梯阻抗諧振器由兩個偽交指型結(jié)構(gòu)的開路枝節(jié)加載階梯阻抗諧振器組成，每一個開路枝節(jié)加載階梯阻抗諧振器由第一階梯阻抗諧振器和第一開路枝節(jié)組成，且第一階梯阻抗諧振器呈“U”形，第一開路枝節(jié)位于第一階梯阻抗諧振器的中間，形成在豎直方向的偽交指型雙“山”字形結(jié)構(gòu)；
[0007]第二枝節(jié)加載階梯阻抗諧振器由兩個偽交指型結(jié)構(gòu)的開路枝節(jié)加載階梯阻抗諧振器組成；每一個開路枝節(jié)加載階梯阻抗諧振器由第二階梯阻抗諧振器和第二開路枝節(jié)組成，且第二階梯阻抗諧振器呈“U”形，第二開路枝節(jié)位于第二階梯阻抗諧振器的中間，形成在水平方向的偽交指型雙“山”字形結(jié)構(gòu)。
[0008]作為優(yōu)選，所述的第一階梯阻抗諧振器的長度滿足:[0009]2(Ln +/_?2) = /2 = ?/2(./κ)χ7^)，其中，L11和L12是第一階梯阻抗諧振器中兩個
不同特征傳輸線的長度，λ gl為該諧振器工作在諧振頻率時的工作波長，c為真空中的光速，h為該諧振器的有效介電常數(shù)，f1(l為第一枝節(jié)加載階梯阻抗諧振器(3)的諧振頻率。
[0010]作為優(yōu)選，所述的第二階梯阻抗諧振器的長度滿足:
[0011]2(L2I +L」2) = 1,/2 = /2(./2?χ7^)，其中，L21和L22是第二階梯阻抗諧振器中兩
個不同特征傳輸線的長度，λ g2為該諧振器工作在諧振頻率時的工作波長，c為真空中的光速，ε e為該諧振器的有效介電常數(shù)，f20為第二枝節(jié)加載階梯阻抗諧振器的諧振頻率。
[0012]作為優(yōu)選，所述第一開路枝節(jié)的長度L13滿足:L13 < λ gl/4, λ gl為第一枝節(jié)加載階梯阻抗諧振器工作在諧振頻率時的工作波長。
[0013]作為優(yōu)選，所述第二開路枝節(jié)的長度L23滿足:L23 < λ g2/4，λ g2為第二枝節(jié)加載階梯阻抗諧振器工作在諧振頻率時的工作波長。
[0014]作為優(yōu)選，所述公共饋線，其包含兩個輸入主饋線和輸入主饋線末端的50歐姆連接線；該第一輸入主饋線與第二枝節(jié)加載階梯阻抗諧振器中的第二枝節(jié)加載階梯阻抗諧振器兩邊平行；該第二輸入主饋線與第一枝節(jié)加載階梯阻抗諧振器中的第一枝節(jié)加載階梯阻抗諧振器兩邊平行。
[0015]作為優(yōu)選，兩條輸出饋線，包括第一輸出主饋線、第二輸出主饋線、與第一輸出主饋線末端相連的50歐姆連接線，以及與第二輸出主饋線末端相連的50歐姆連接線；該第一輸出主饋線與第一枝節(jié)加載階梯阻抗諧振器中的第一階梯阻抗諧振器的兩邊平行；該第二輸出主饋線與第二枝節(jié)加載階梯阻抗諧振器中的第二階梯阻抗諧振器的一邊平行。
[0016]本發(fā)明具有以下技術優(yōu)點:
[0017]1.本發(fā)明由于采用了兩個級聯(lián)的偽交指型結(jié)構(gòu)枝節(jié)加載階梯阻抗諧振器，可以在一個通道內(nèi)產(chǎn)生兩個獨立調(diào)節(jié)的通帶，同時由于每個通道的枝節(jié)加載階梯阻抗諧振器采用雙“山”字形結(jié)構(gòu)，減小了雙工器的整體尺寸。
[0018]2.本發(fā)明由于采用了枝節(jié)加載的階梯阻抗諧振器，使得在通帶之間產(chǎn)生一個傳輸零點，提高了帶外的抑制度。
[0019]3.本發(fā)明由于采用了階梯阻抗傳輸線作為公共饋線，可以通過調(diào)節(jié)傳輸線的長度比和阻抗比來調(diào)節(jié)兩個通道的外部耦合，增加了調(diào)節(jié)的自由度。
[0020]4.本發(fā)明由于采用階梯阻抗諧振器，有效解決了基頻整數(shù)倍雜散響應的問題，使得寄生頻率在3倍頻以外。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明的三維結(jié)構(gòu)圖；
[0022]圖2為圖1的俯視圖；
[0023]圖3為本發(fā)明實施例1的傳輸響應曲線圖；
[0024]圖4為本發(fā)明實施例1的反射響應和隔離響應曲線圖；
[0025]圖5為本發(fā)明實施例2的傳輸響應曲線圖；
[0026]圖6為本發(fā)明實施例2的反射響應和隔離響應曲線圖；
[0027]圖7為本發(fā)明實施例3的傳輸響應曲線圖；[0028]圖8為本發(fā)明實施例3的反射響應和隔離響應曲線圖。
【具體實施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例作詳細說明:
[0030]實施例1:設計尺寸為38.15謹X 33.39謹?shù)乃耐◣щp工器。
[0031]參照圖1和圖2，本發(fā)明主要由微帶介質(zhì)基板1、金屬接地板2、第一枝節(jié)加載階梯阻抗諧振器3、第二枝節(jié)加載階梯阻抗諧振器4、公共饋線5、第一輸出饋線6、第二輸出饋線7組成。公共饋線5、第一輸出饋線6和第二輸出饋線7均放置在微帶介質(zhì)基板I的上方。其中:
[0032]所述微帶介質(zhì)基板1，選用介電常數(shù)為2.45，厚度為1mm的覆銅板，其銅面作為金屬接地板2 ；
[0033]所述第一枝節(jié)加載階梯阻抗諧振器3，由兩個級聯(lián)成偽交指型結(jié)構(gòu)的第一開路枝節(jié)加載階梯阻抗諧振器31組成，每個第一開路枝節(jié)加載階梯阻抗諧振器31均由第一階梯阻抗諧振器311和第一開路枝節(jié)312組成。其中，第一階梯阻抗諧振器311的第一傳輸線的寬度W11和第二傳輸線的寬度W12滿足:Wn = 3mm, W12 = lmm,該第一階梯阻抗諧振器311的第一傳輸線的長度L11和第二傳輸線的長度L12滿足:
[0034]
【權利要求】
1.一種基于枝節(jié)加載階梯阻抗諧振器的四通帶雙工器，包括介質(zhì)基板(I)、金屬接地板(2)、兩個枝節(jié)加載階梯阻抗諧振器(3，4)、公共饋線(5)和兩條輸出饋線(6，7);該公共饋線(5)和兩條輸出饋線(6，7)均放置在微帶介質(zhì)基板(I)的上方，每個枝節(jié)加載階梯阻抗諧振器形成一個傳輸通道，其特征在于: 第一枝節(jié)加載階梯阻抗諧振器(3)由兩個偽交指型結(jié)構(gòu)的開路枝節(jié)加載階梯阻抗諧振器(31)組成，每一個開路枝節(jié)加載階梯阻抗諧振器(31)由第一階梯阻抗諧振器(311)和第一開路枝節(jié)(312)組成，且第一階梯阻抗諧振器(311)呈“U”形，第一開路枝節(jié)(312)位于第一階梯阻抗諧振器(311)的中間，形成在豎直方向的偽交指型雙“山”字形結(jié)構(gòu)； 第二枝節(jié)加載階梯阻抗諧振器(4)由兩個偽交指型結(jié)構(gòu)的開路枝節(jié)加載階梯阻抗諧振器(41)組成；每一個開路枝節(jié)加載階梯阻抗諧振器(41)由第二階梯阻抗諧振器(411)和第二開路枝節(jié)(412)組成，且第二階梯阻抗諧振器(411)呈“U”形，第二開路枝節(jié)(412)位于第二階梯阻抗諧振器(411)的中間，形成在水平方向的偽交指型雙“山”字形結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權利要求1所述的四通帶雙工器，其特征在于，第一階梯阻抗諧振器(311)的長度滿足:+ L12) = /^/2 = r/2(/K)x^)，其中，L11和L12是第一階梯阻抗諧振器(311)中兩個不同特征傳輸線的長度，λ gl為第一枝節(jié)加載階梯阻抗諧振器(3)工作在諧振頻率時的工作波長，c為真空中的光速，ε e為該諧振器的有效介電常數(shù)，f10為第一枝節(jié)加載階梯阻抗諧振器(3)的諧振頻率。
3.根據(jù)權利要求1所述的四通帶雙工器，其特征在于，第二階梯阻抗諧振器(411)的長 度滿足:2(L2I +Ζ22) = 42/2 = ?_/2(./2ι:.χ^)，其中，L21和L22是第二階梯阻抗諧振器(411)中兩個不同特征傳輸線的長度，Xg2為第二枝節(jié)加載階梯阻抗諧振器(4)諧振器工作在諧振頻率時的工作波長，c為真空中的光速，ε e為該諧振器的有效介電常數(shù)，f20為第二枝節(jié)加載階梯阻抗諧振器(4)的諧振頻率。
4.根據(jù)權利要求1所述的四通帶雙工器，其特征在于，第一枝節(jié)加載階梯阻抗諧振器(3)中的第一開路枝節(jié)(312)的長度L13滿足:L13< λ gl/4, λ gl為第一枝節(jié)加載階梯阻抗諧振器(3)工作在諧振頻率時的工作波長。
5.根據(jù)權利要求1所述的四通帶雙工器，其特征在于，第二枝節(jié)加載階梯阻抗諧振器(4)中的第二開路枝節(jié)(412)的長度L23滿足:L23< λ g2/4, λ g2為第二枝節(jié)加載階梯阻抗諧振器(4)工作在諧振頻率時的工作波長。
6.根據(jù)權利要求1所述的四通帶雙工器，其特征在于，所述公共饋線(5)，其包含兩個輸入主饋線(51，52)和與第二輸入主饋線(52)末端連接的50歐姆連接線(53)； 所述第一輸入主饋線(51)與第二枝節(jié)加載階梯阻抗諧振器(4)中的第二開路枝節(jié)加載階梯阻抗諧振器(41)兩邊平行； 所述第二輸入主饋線(52)與第一枝節(jié)加載階梯阻抗諧振器(3)中的第一開路枝節(jié)加載階梯阻抗諧振器(31)兩邊平行。
7.根據(jù)權利要求1所述的四通帶雙工器，其特征在于，兩條輸出饋線(6，7)，包括第一輸出主饋線(61)、第二輸出主饋線(71)、與第一輸出主饋線末端相連的50歐姆連接線(62)，和與第二輸出主饋線末端相連的50歐姆連接線(72)； 所述第一輸出主饋線(61)與第一枝節(jié)加載階梯阻抗諧振器(3)中的第一階梯阻抗諧振器(311)的兩邊平行； 所述第二輸出主饋線(71)與第二枝節(jié)加載階梯阻抗諧振器(4)中的第二階梯阻抗諧振器(41 1)的一邊平行。
【文檔編號】H01P1/205GK103943920SQ201410181934
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月30日 優(yōu)先權日:2014年4月30日
【發(fā)明者】吳邊, 張靈芝, 邱楓, 楊帥, 孫守家 申請人:西安電子科技大學