[發(fā)明專利]電磁分路耦合的高隔離度雙工器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510098846.8
• 申請(qǐng)日: 2015-03-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104681900B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-08-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 肖建康;李勇;朱敏;白小平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H01P1/20
• 分類號(hào): H01P1/20;H01P1/203
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專利中心61205
• 代理人: 王品華,張問(wèn)芬

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于微波器件技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種通道隔離度幅值在40dB以上的新型小型化雙工器，可用于小型化的射頻通信系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在無(wú)線通信系統(tǒng)中，射頻收發(fā)機(jī)和天線連接共同完成接收和發(fā)送信號(hào)的處理任務(wù)。如果給接收機(jī)和發(fā)送機(jī)各配置一個(gè)天線，不僅會(huì)增加電路的體積和成本，兩個(gè)天線之間還會(huì)產(chǎn)生相互的干擾，使得系統(tǒng)穩(wěn)定和可靠性降低。雙工器可以使收發(fā)機(jī)共用一副天線而又使其不相互影響。

雙工器包括收發(fā)開(kāi)關(guān)和頻段雙工器兩種。如果收發(fā)機(jī)使用同一頻段，則雙工器就相當(dāng)于一個(gè)收發(fā)開(kāi)關(guān)。當(dāng)天線接收信號(hào)時(shí)，發(fā)射機(jī)斷開(kāi)，接收機(jī)與天線連接，接收從天線傳來(lái)的信號(hào)；發(fā)射機(jī)工作時(shí)，接收機(jī)斷開(kāi)，將發(fā)射信號(hào)傳到天線上發(fā)射出去。頻段雙工器是將不同頻段的信號(hào)利用一副共用天線分別進(jìn)行發(fā)射和接收，它可以顯著提高抗干擾能力。所以這種頻段雙工器擁有更加廣泛的應(yīng)用范圍。

雙工器根據(jù)使用的傳輸線的種類可以分為波導(dǎo)雙工器、同軸雙工器、介質(zhì)雙工器和微帶雙工器。微帶雙工器的優(yōu)點(diǎn)在于小型化、低成本、易加工、易集成等，所以廣泛應(yīng)用于射頻和微波通信系統(tǒng)中。但其也有功率容量較小，插入損耗較大的缺點(diǎn)。

雙工器是由兩個(gè)濾波器組成的三端口網(wǎng)絡(luò)，有一個(gè)公共端口。但是如果只是將兩個(gè)普通的濾波器連接在一起，將會(huì)不可避免的產(chǎn)生干擾而使整個(gè)系統(tǒng)的性能變壞。為了降低兩個(gè)通道濾波器之間的相互干擾，必須采取措施以提高兩個(gè)濾波器之間的隔離度。傳統(tǒng)的方法是在公共端引入消納電路，使得輸入導(dǎo)納在全部頻譜上為一個(gè)恒定的實(shí)常數(shù)。但是消納電路的引入使得雙工器的結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，也增加了體積，而且并不能完全消除干擾。隔離度是雙工器設(shè)計(jì)的關(guān)鍵指標(biāo)之一，為了獲得好的隔離度，雙工器中的濾波器需要具有良好的頻率選擇性來(lái)抑制不需要的信號(hào)。此前很多文獻(xiàn)報(bào)道都集中在使用交叉耦合技術(shù)產(chǎn)生傳輸零點(diǎn)來(lái)提高濾波器的頻率選擇性，進(jìn)而為雙工器帶來(lái)好的隔離度。但是為了達(dá)到交叉耦合，應(yīng)該滿足諧振器之間的非相鄰耦合和相鄰耦合相位相反，即非相鄰耦合如果是電耦合，則相鄰耦合應(yīng)該是磁耦合。交叉耦合結(jié)構(gòu)的濾波器都是由多個(gè)諧振器耦合而成的，電路尺寸大，因此由其構(gòu)成的雙工器結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，尺寸更大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種高隔離度雙工器設(shè)計(jì)方案，并解決現(xiàn)有雙工器電路尺寸大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明包括：介質(zhì)基板和三個(gè)端口(其中一個(gè)是公共端)，介質(zhì)基板的正面設(shè)有金屬微帶電路結(jié)構(gòu)，反面的金屬鍍層為金屬微帶貼片的接地板，各個(gè)端口分別與金屬微帶結(jié)構(gòu)相連，且位于同一平面上，其特征在于：

金屬微帶結(jié)構(gòu)以公共端口為中心分為形狀相同、大小不同的左右兩部分，形成頻率不同的兩個(gè)濾波器，濾波器是左右對(duì)稱結(jié)構(gòu)；

微帶線結(jié)構(gòu)，由頂端開(kāi)口的等腰直角三角形微帶環(huán)、彎曲微帶線段和包圍在該等腰直角三角形底邊及兩腰邊下半部外側(cè)的耦合折線微帶線段組成，公共端到一個(gè)濾波器的距離大約為另一通道濾波器工作頻率處波導(dǎo)波長(zhǎng)的四分之一，等腰直角三角形底邊的中間位置處設(shè)有磁耦合通孔，折線微帶線段在與磁耦合通孔的正下側(cè)對(duì)應(yīng)位置處設(shè)有電耦合開(kāi)口，該磁耦合通孔和電耦合開(kāi)口以及三角形頂端開(kāi)路端所產(chǎn)生的電耦合構(gòu)成電磁分路耦合結(jié)構(gòu),形成濾波器的左右兩個(gè)傳輸零點(diǎn)，電主耦合與磁主耦合各控制一個(gè)傳輸零點(diǎn)。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1.本發(fā)明中由于金屬微帶結(jié)構(gòu)以公共端口為中心分為形狀相同、大小不同的左右兩部分，形成頻率不同的兩個(gè)對(duì)稱結(jié)構(gòu)的濾波器，并用微帶“T”形連接結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)濾波器的公共端，避免了傳統(tǒng)雙工器中由于用兩個(gè)帶通濾波器并聯(lián)組成而要引入的消納電路，使得結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單。

2.本發(fā)明由于金屬微帶結(jié)構(gòu)中等腰直角三角形底邊的中間位置處設(shè)有磁耦合通孔，折線微帶線段在與磁耦合通孔正下側(cè)的對(duì)應(yīng)位置處設(shè)有電耦合開(kāi)口，通過(guò)該磁耦合通孔與電耦合開(kāi)口以及三角形微帶線頂端開(kāi)口分別產(chǎn)生磁、電耦合效應(yīng)，即采用分路的電磁耦合結(jié)構(gòu)，使得每個(gè)帶通濾波器通帶兩側(cè)均能產(chǎn)生傳輸零點(diǎn)。傳輸零點(diǎn)分別由磁主耦合效應(yīng)與電主耦合效應(yīng)得到。

3.本發(fā)明的電、磁耦合強(qiáng)度可以單獨(dú)進(jìn)行調(diào)控，即可通過(guò)調(diào)節(jié)磁耦合通孔的半徑改變?yōu)V波器通帶左側(cè)傳輸零點(diǎn)的位置，可通過(guò)調(diào)節(jié)電耦合的大小，即調(diào)節(jié)微帶開(kāi)路端耦合間隙的距離改變?yōu)V波器通帶右側(cè)傳輸零點(diǎn)的位置，實(shí)現(xiàn)帶通濾波器通帶兩側(cè)傳輸零點(diǎn)的單獨(dú)可調(diào)可控，大大增強(qiáng)了濾波器的頻率選擇性和帶外抑制能力。