[發明專利]一種集總參數的具有諧波抑制功能90度正交耦合器

有效

• 申請號: 201310222432.2
• 申請日: 2013-06-06
• 公開（公告）號: CN103338016A
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發明（設計）人: 李凌云;葉禹;孫曉瑋
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統與信息技術研究所
• 主分類號: H03H7/01
• 分類號: H03H7/01
• 代理公司: 上海泰能知識產權代理事務所 31233
• 代理人: 宋纓;孫健

技術領域

本發明涉及通信電路元件技術領域，特別是涉及一種集總參數的具有諧波抑制功能90度正交耦合器。

背景技術

在現代通信系統中，射頻以及微波毫米波電路中，如平衡式放大器、鏡像抑制混頻器、平衡式倍頻器和天線系統等等中，常常需要用到90度正交耦合器。隨著電長度的周期性規律變化特性，傳統的基于工作頻率電長度的90度正交耦合器的設計往往導致其高次諧波在輸出端口無法被抑制，這個缺點在非線性電路比如非線性功率放大器、混頻器、倍頻器等等中將被明顯放大。因為非線性電路的諧波分量豐富且明顯，其在輸出端口的出現將會影響整個系統的噪聲、功率輸出、相位噪聲和誤碼率等性能。尤其是在當今的移動電子通信市場中，隨著多頻(multi-band)多模(multi-mode)技術的發展，能夠同時滿足各種頻段及通信標準的射頻收發機成為了目前的發展方向，為了能夠保持頻譜的純潔度和各個頻帶之間的隔離度，目前系統中需要額外的帶通/帶阻濾波器來實現諧波抑制的功能，這增加了系統的成本和面積，所以能夠帶有諧波抑制功能的90度正交耦合器既能實現信號的正交耦合/分解，又能實現高次諧波的抑制，成逐漸成為發展的方向。目前傳統的帶諧波抑制功能的90度正交耦合器大多采用微帶耦合結構，如多枝節線耦合器，90度微帶混合環，Lange耦合器等等。這些基于電長度的微帶結構180度耦合器在射頻頻段范圍內所占用的面積非常大，極大增加了射頻系統的面積和成本，同時為了實現諧波抑制功能，其結構愈加復雜，包括“缺陷地”和分形等實現較為困難的手段，一方面增加了設計成本，另一方面通過文獻報導來看，這些特殊的結構大大的減小了90度正交耦合器的工作帶寬。最近，一些基于集總元器件的180度耦合器在期刊中有所報道，如“Designofcompact90oand?180ocouplerswithharmonicsuppressionusinglumped-elementbandstopresonators,”IEEE?Trans.Microw.TheoryTech.,vol.58,no.11,pp.2932-2939,Nov.2010.但是其電路只能提供很窄的頻帶寬度(小于15%)，因而大大限制了其的應用，尤其是在目前的移動通信系統。

發明內容

本發明提供一種集總參數的具有諧波抑制功能的90度正交耦合器，其使用器件數量少，占用面積小，且具有較寬的工作頻帶，從而解決了目前帶諧波抑制功能的90度正交耦合器工作帶寬相對較窄、占用面積大以及價格高昂的技術問題。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：提供一種集總參數的具有諧波抑制功能90度正交耦合器，包括五個電容和三個電感，五個電容分別為第一電容、第二電容、第三電容、第四電容和第五電容，三個電感分別為第一電感、第二電感和第三電感，所述第一電容跨接在第一連接點和第三連接點之間；所述第二電容跨接在第二連接點和第四連接點之間；所述第三電容跨接在第三連接點和第五連接點之間；所述第四電容跨接在第四連接點和第六連接點之間；所述第一電感跨接在第一連接點和第二連接點之間；所述第二電感和第五電容以并聯的形式跨接在第三連接點和第四連接點之間；所述第三電感跨接在第五連接點和第六連接點之間；所述第一連接點連接于第一端口；所述第二連接點連接于第二端口；所述第六連接點連接于第三端口；所述第五連接點連接于第四端。

所述第一電容、第二電容、第三電容和第四電容具有相同的電容值。

所述第一電感和第三電感具有相同的電感值。

所述第二電感的電感值為其中，Z₀為系統的輸入輸出阻抗，ω₀為系統的基波工作頻率，n是抑制的諧波次數。

所述第五電容的電容值為其中，Z₀為系統的輸入輸出阻抗，ω₀為系統的基波工作頻率，n是抑制的諧波次數。

所述第一電容、第二電容、第三電容和第四電容的電容值為其中，Z₀為系統的輸入輸出阻抗，ω₀為系統的基波工作頻率。

所述第一電感和第三電感的電感值為其中，Z₀為系統的輸入輸出阻抗，ω₀為系統的基波工作頻率。

有益效果

由于采用了上述的技術方案，本發明與現有技術相比，具有以下的優點和積極效果：本發明采用集總參數元件，相比于傳統的微帶180度耦合器能夠極大的縮小面積和成本，并且克服了工作帶寬相對不寬的缺點，從而能夠滿足無線移動通信系統小型化、多頻段和低成本的要求。

附圖說明