[發(fā)明專利]一種對(duì)稱性可控的輸入/輸出耦合結(jié)構(gòu)

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310409907.9
• 申請(qǐng)日: 2013-09-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103682540A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭旭波;商兆江;魏斌;曹必松;張曉平;索冠男
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號(hào): H01P5/04
• 分類號(hào): H01P5/04;H01P1/203
• 代理公司: 北京清亦華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 廖元秋

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于微波通訊設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種對(duì)稱性可控的輸入/輸出耦合結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。

背景技術(shù)

美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)（FCC）于2002年批準(zhǔn)了超寬帶技術(shù)在短距離無(wú)線通信領(lǐng)域的應(yīng)用。基于非常廣闊的應(yīng)用前景和相當(dāng)巨大的市場(chǎng)價(jià)值，超寬帶無(wú)線通信技術(shù)受到了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界越來(lái)越多的廣泛關(guān)注。超寬帶無(wú)線通信技術(shù)具有以下幾方面的優(yōu)勢(shì)：高的數(shù)據(jù)傳輸速率（可高達(dá)500Mb/s）；低的發(fā)射功率；低的截獲概率和高的保密性。目前超寬帶技術(shù)已在許多領(lǐng)域得到應(yīng)用，例如定位、救援雷達(dá)、成像、短距離高速率通信系統(tǒng)和個(gè)人無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)（WPANs）。作為超寬帶系統(tǒng)前端的關(guān)鍵器件之一，超寬帶濾波器性能的好壞直接影響了整個(gè)通信系統(tǒng)的質(zhì)量。

近幾年來(lái)，隨著超寬帶通信的發(fā)展，其與現(xiàn)有通信系統(tǒng)特別是無(wú)線局域網(wǎng)（5GHz）和衛(wèi)星通信系統(tǒng)（8GHz）間的干擾問(wèn)題越來(lái)越受到重視。因此設(shè)計(jì)具有帶阻特性的超寬帶濾波器成為國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界、工業(yè)界的最新研究熱點(diǎn)之一。在過(guò)去的研究中，許多方法被用來(lái)設(shè)計(jì)具有帶阻特性的超寬帶濾波器以抑制這些干擾信號(hào)。

圖1為英國(guó)赫瑞瓦特大學(xué)的Hussein?Shaman和Jia-Sheng?Hong采用的非對(duì)稱輸入/輸出耦合結(jié)構(gòu)（詳見(jiàn)H.Shaman?and?J.S.Hong，“Asymmetric?parallel-coupled?lines?for?notch?implementation?in?UWB?filters”,IEEE?Microw.Wireless?Compon.Lett.,VOL.17,NO.7，JULY2007.PP.516-518）。此非對(duì)稱輸入/輸出耦合結(jié)構(gòu)包括輸入饋線11、輸出饋線12和平行耦合線13，其平行耦合線的上下微帶線13a和13b的電長(zhǎng)度不等長(zhǎng)。此結(jié)構(gòu)可在超寬帶中引入一個(gè)阻帶以抑制不需要的干擾信號(hào)，阻帶的相關(guān)特性（中心頻率，帶寬等）可由非對(duì)稱輸入輸出耦合結(jié)構(gòu)的相關(guān)參數(shù)決定（可參見(jiàn)上述文獻(xiàn)）。這種非對(duì)稱輸入/輸出耦合結(jié)構(gòu)不但能在通帶內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)阻帶，還能增強(qiáng)諧振器與饋線間的耦合強(qiáng)度。但是這種方法引入的阻帶的中心頻率在濾波器設(shè)計(jì)完成后不能自由改變，引入的阻帶也不能自由開(kāi)關(guān)。而外界的干擾信號(hào)往往與環(huán)境密切相關(guān)，不同時(shí)間和不同地點(diǎn)的干擾信號(hào)的頻率往往也不一樣，在某些時(shí)候或某些地方也可能不存在干擾信號(hào)。因此，研制具有可控帶阻特性的超寬帶濾波器可以充分有效的利用超寬帶頻譜資源并提高超寬帶系統(tǒng)的整體性能。

圖2為現(xiàn)有典型的非對(duì)稱輸入/輸出耦合結(jié)構(gòu)在超寬帶濾波器上應(yīng)用示意圖，該非對(duì)稱耦合結(jié)構(gòu)在超寬帶濾波器的帶內(nèi)引入一個(gè)帶阻特性。此典型的具有陷波特性的超寬帶濾波器包括輸入饋線21、輸出饋線22、外部耦合線23和24、多模諧振器25。其中多模諧振器25不只限于此一種類型多模諧振器，也可用其他類型多模諧振器替換。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為克服已有技術(shù)的不足之處,提出一種對(duì)稱性可控的輸入/輸出耦合結(jié)構(gòu)，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，輸入/輸出耦合結(jié)構(gòu)的對(duì)稱狀態(tài)可由接地開(kāi)關(guān)自由控制；采用本結(jié)構(gòu)可以設(shè)計(jì)出具有開(kāi)關(guān)或同時(shí)具有開(kāi)關(guān)和可調(diào)帶阻特性的超寬帶濾波器。

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，采用以下技術(shù)方案：

一種對(duì)稱性可控的輸入/輸出耦合結(jié)構(gòu)，包括輸入饋線，輸出饋線，平行耦合線，一塊或多塊外部微帶線和一個(gè)或多個(gè)開(kāi)關(guān)；平行耦合線的上、下兩條微帶線的端口與一塊或多塊外部微帶線構(gòu)成叉指耦合陣列結(jié)構(gòu)，所述叉指耦合陣列結(jié)構(gòu)是由平行耦合線的末端梳狀分叉結(jié)構(gòu)與一塊或多塊外部微帶線的端口梳狀分叉結(jié)構(gòu)相互交叉形成，它們之間相互不接觸；所述外部微帶線通過(guò)開(kāi)關(guān)接地，通過(guò)一個(gè)或多個(gè)開(kāi)關(guān)控制一塊或多塊外部微帶線接地和斷開(kāi)的兩種狀態(tài)或狀態(tài)組合，改變輸入/輸出耦合結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性；所述外部微帶線接地和斷開(kāi)兩種狀態(tài)分別對(duì)應(yīng)與該外部微帶線相連的開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通和斷開(kāi)兩種狀態(tài)。耦合結(jié)構(gòu)一側(cè)的N塊外部微帶線的接地和斷開(kāi)狀態(tài)的不同組合最多可以實(shí)現(xiàn)2的N次方種對(duì)稱狀態(tài)。

所述對(duì)稱性可控的輸入/輸出耦合結(jié)構(gòu)的微帶結(jié)構(gòu)部分是上下對(duì)稱的。

所述對(duì)稱性可控的輸入/輸出耦合結(jié)構(gòu)可廣泛應(yīng)用于耦合型超寬帶濾波器的設(shè)計(jì)中。

所述對(duì)稱性可控的輸入/輸出耦合結(jié)構(gòu)中的開(kāi)關(guān)是實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通和斷開(kāi)兩種狀態(tài)的開(kāi)關(guān)。

本發(fā)明利用對(duì)稱性可控的耦合結(jié)構(gòu)在超寬帶濾波器通帶內(nèi)引入了可控的帶阻特性，以抑制不需要的干擾信號(hào)，可有效利用超寬帶的頻譜資源和提高超寬帶系統(tǒng)的性能。

本發(fā)明的技術(shù)特點(diǎn)及優(yōu)越性在于：