[發明專利]一種UHF波段外負載功分平衡濾波器

有效

• 申請號: 201510407791.4
• 申請日: 2015-07-13
• 公開（公告）號: CN104993197A
• 公開（公告）日: 2015-10-21
• 發明（設計）人: 李博文;喬冬春;戴永勝;陳燁;劉毅;潘航;張超
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: H01P1/203
• 分類號: H01P1/203
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱顯國

1.一種UHF波段外負載功分平衡濾波器，其特征在于，包括一個微波功分器和兩個定向耦合器以及四個平衡濾波器組成，其中：

所述微波功分器包括50歐姆阻抗第一輸入端口(P1)、輸入電感(Lin1)、第一λ/4傳輸線(S1)、第二λ/4傳輸線(S2)、100歐姆電阻(R)、第一輸出電感(Lout1)、第二輸出電感(Lout2)、50歐姆阻抗第一輸出端口(P2)、50歐姆阻抗第二輸出端口(P3)和接地端；

其中第一輸入電感(Lin1)一端與表面貼裝的50歐姆阻抗第一輸入端口(P1)連接，另一端與第一λ/4傳輸線(S1)、第二λ/4傳輸線(S2)連接，第一λ/4傳輸線(S1)的另一端與100歐姆電阻(R)一端連接，第二λ/4傳輸線(S2)另一端與100歐姆電阻(R)另一端連接。第一輸出電感(Lout1)一端與第一λ/4傳輸線(S1)連接，另一端與表面貼裝的50歐姆阻抗第一輸出端口(P2)連接，第二輸出電感(Lout2)一端與第二λ/4傳輸線(S2)連接，另一端與表面貼裝的50歐姆阻抗第二輸出端口(P3)連接；

50歐姆阻抗第一輸入端口(P1)為信號的輸入端口，輸入信號經由第一輸入電感(Lin1)分成兩路傳輸，一路經第一λ/4傳輸線(S1)與100歐姆電阻(R)由第一輸出電感(Lout1)，在第一輸出端口(P2)輸出。另一路經第二λ/4傳輸線(S2)與100歐姆電阻(R)由第二輸出電感(Lout2)，在第二輸出端口(P3)輸出；

所述第一定向耦合器(D1)包括50歐姆阻抗第二輸入端口(P4)、第一匹配線(L1)、50歐姆阻抗第一直通端口(P5)、第二匹配線(L2)、50歐姆阻抗第一耦合端口(P6)、第三匹配線(L3)、50歐姆阻抗第一隔離端口(P7)、第四匹配線(L4)、第一雙螺旋結構的寬邊耦合帶狀線(U1)、第二雙螺旋結構的寬邊耦合帶狀線(U2)和接地端；

其中，第一雙螺旋結構的寬邊耦合帶狀線(U1)垂直位于第二雙螺旋結構的寬邊耦合帶狀線(U2)上方，第一匹配線(L1)、第二雙螺旋結構的寬邊耦合帶狀線(U2)和第二匹配線(L2)在同一平面，第一匹配線(L1)與表面貼裝的50歐姆阻抗第二輸入端口(P4)連接，第二匹配線(L2)與表面貼裝的50歐姆阻抗第一直通端口(P5)連接，第二雙螺旋結構的寬邊耦合帶狀線(U2)左端與第一匹配線(L1)連接，第二雙螺旋結構的寬邊耦合帶狀線(U2)右端與第二匹配線(L2)連接；第三匹配線(L3)、第一雙螺旋結構的寬邊耦合帶狀線(U1)和第四匹配線(L4)在同一平面，第三匹配線(L3)與表面貼裝的50歐姆阻抗第一耦合端口(P6)連接，第四匹配線(L4)與表面貼裝的50歐姆阻抗第一隔離端口(P7)連接，第一雙螺旋結構的寬邊耦合帶狀線(U1)左端與第三匹配線(L3)連接，第一雙螺旋結構的寬邊耦合帶狀線(U1)右端與第四匹配線(L4)連接；

來自50歐姆阻抗第一輸出端口(P2)的信號，從50歐姆阻抗第二輸入端口(P4)進入，經過第一匹配線(L1)，通過第一雙螺旋結構的寬邊耦合帶狀線(U1)、第二雙螺旋結構的寬邊耦合帶狀線(U2)的電磁耦合，分成兩路，一路通過第二匹配線(L2)，在第一直通端口(P5)輸出，另一路通過第三匹配線(L3)，在第一耦合端口(P6)輸出；

所述第二定向耦合器(D2)包括50歐姆阻抗第三輸入端口(P8)、第五匹配線(L5)、50歐姆阻抗第二直通端口(P9)、第六匹配線(L6)、50歐姆阻抗第二耦合端口(P10)、第七匹配線(L7)、50歐姆阻抗第二隔離端口(P?11)、第八匹配線(L8)、第三雙螺旋結構的寬邊耦合帶狀線(U3)、第四雙螺旋結構的寬邊耦合帶狀線(U4)和接地端；

其中，第三雙螺旋結構的寬邊耦合帶狀線(U3)垂直位于第四雙螺旋結構的寬邊耦合帶狀線(U4)上方，第五匹配線(L5)、第四雙螺旋結構的寬邊耦合帶狀線(U4)和第六匹配線(L6)在同一平面，第五匹配線(L5)與表面貼裝的50歐姆阻抗第三輸入端口(P8)連接，第六匹配線(L6)與表面貼裝的50歐姆阻抗第二直通端口(P9)連接，第四雙螺旋結構的寬邊耦合帶狀線(U4)左端與第五匹配線(L5)連接，第四雙螺旋結構的寬邊耦合帶狀線(U4)右端與第六匹配線(L6)連接；第七匹配線(L7)、第三雙螺旋結構的寬邊耦合帶狀線(U3)和第八匹配線(L8)在同一平面，第七匹配線(L7)與表面貼裝的50歐姆阻抗第二耦合端口(P10)連接，第八匹配線(L8)與表面貼裝的50歐姆阻抗第二隔離端口(P11)連接，第三雙螺旋結構的寬邊耦合帶狀線(U3)左端與第七匹配線(L7)連接，第三雙螺旋結構的寬邊耦合帶狀線(U3)右端與第八匹配線(L8)連接。微波功分器的第一輸出端口(P2)與第一定向耦合器(D1)的第二輸入端口(P4)連接，第二輸出端口(P3)與第二定向耦合器(D2)的第三輸入端口(P8)連接；

來自50歐姆阻抗第二輸出端口(P3)的信號，從50歐姆阻抗第三輸入端口(P8)進入，經過第五匹配線(L5)，通過第三雙螺旋結構的寬邊耦合帶狀線(U3)、第四雙螺旋結構的寬邊耦合帶狀線(U4)的電磁耦合，分成兩路，一路通過第六匹配線(L6)，在第二直通端口(P9)輸出，另一路通過第七匹配線(L7)，在第二耦合端口(P10)輸出；

所述第一平衡濾波器(F1)包括50歐姆阻抗第四輸入端口(P12)、第二輸入電感(Lin2)、第一級并聯諧振單元(L11、L21、L31)、第二級并聯諧振單元(L12、L22、L32)、第三級并聯諧振單元(L13、L23、L33)、第四級并聯諧振單元(L14、L24、L34)、第五級并聯諧振單元(L15、L25、L35)、第六級并聯諧振單元(L16、L26、L36)、第三輸出電感(Lout3)、第四輸出電感(Lout4)、第一Z形級間耦合帶狀線(Z1)、接地端；

各級并聯諧振單元均由三層平行帶狀線組成，第一級并聯諧振單元(L11、L21、L31)由第一層的第一帶狀線(L11)、第二層的第二帶狀線(L21)、第三層的第三帶狀線(L31)并聯而成，第二級并聯諧振單元(L12、L22、L32)由第一層的第四帶狀線(L12)、第二層的第五帶狀線(L22)、第三層的第六帶狀線(L32)并聯而成，第三級并聯諧振單元(L13、L23、L33)由第一層的第七帶狀線(L13)、第二層的第八帶狀線(L23)、第三層的第九帶狀線(L33)并聯而成，第四級并聯諧振單元(L14、L24、L34)由第一層的第十帶狀線(L14)、第二層的第十一帶狀線(L24)、第三層的第十二帶狀線(L34)并聯而成，第五級并聯諧振單元(L15、L25、L35)由第一層的第十三帶狀線(L15)、第二層的第十四帶狀線(L25)、第三層的第十五帶狀線(L35)并聯而成，第六級并聯諧振單元(L16、L26、L36)由第一層的第十六帶狀線(L16)、第二層的第十七帶狀線(L26)、第三層的第十八帶狀線(L36)并聯而成；

其中，50歐姆阻抗第四輸入端口(P12)與第二輸入電感(Lin2)一端連接，第一級并聯諧振單元(L11、L21、L31)的第二層的第二帶狀線(L21)與第二輸入電感(Lin2)另一端連接，第六級級并聯諧振單元(L16、L26、L36)的第二層的第十七帶狀線(L26)與第三輸出電感(Lout3)一端連接，第四輸出電感(Lout4)一端與第六級并聯諧振單元(L16、L26、L36)的第三層的第十八帶狀線(L36)連接，第一Z形級間耦合帶狀線(Z1)位于并聯諧振單元的下方；

每層帶狀線接地端相同，一端接地，另一端開路，第二層與第一、三層接地端相反，第一Z形級間耦合帶狀線(Z1)兩端均接地；

來自第一直通端口(P5)的信號通過第四輸入端口(P12)，輸入信號經由第二輸入電感(Lin2)傳輸到第二帶狀線(L21)，經過第一級并聯諧振單元、第二級并聯諧振單元、第三級并聯諧振單元、第四級并聯諧振單元、第五級并聯諧振單元、第六級并聯諧振單元、第一Z形級間耦合帶狀線(Z1)的電磁耦合，一路傳輸到第十七帶狀線(L26)，在第三輸出電感(Lout3)輸出。另一路傳輸到第十八帶狀線(L36)，在第四輸出電感(Lout4)輸出；

第二平衡濾波器(F2)包括50歐姆阻抗第五輸入端口(P13)、第三輸入電感(Lin3)、第一級并聯諧振單元(L41、L51、L61)、第二級并聯諧振單元(L42、L52、L62)、第三級并聯諧振單元(L43、L53、L63)、第四級并聯諧振單元(L44、L54、L64)、第五級并聯諧振單元(L45、L55、L65)、第六級并聯諧振單元(L46、L56、L66)、第五輸出電感(Lout5)、第六輸出電感(Lout6)、第二Z形級間耦合帶狀線(Z2)、接地端；

各級并聯諧振單元均由三層平行帶狀線組成，第一級并聯諧振單元(L41、L51、L61)由第一層的第十九帶狀線(L41)、第二層的第二十帶狀線(L51)、第三層的第二十一帶狀線(L61)并聯而成，第二級并聯諧振單元(L42、L52、L62)由第一層的第二十二帶狀線(L42)、第二層的第二十三帶狀線(L52)、第三層的第二十四帶狀線(L62)并聯而成，第三級并聯諧振單元(L43、L53、L63)由第一層的第二十五帶狀線(L43)、第二層的第二十六帶狀線(L53)、第三層的第二十七帶狀線(L63)并聯而成，第四級并聯諧振單元(L44、L54、L64)由第一層的第二十八帶狀線(L44)、第二層的第二十九帶狀線(L54)、第三層的第三十帶狀線(L64)并聯而成，第五級并聯諧振單元(L45、L55、L65)由第一層的第三十一帶狀線(L45)、第二層的第三十二帶狀線(L55)、第三層的第三十三帶狀線(L65)并聯而成，第六級并聯諧振單元(L46、L56、L66)由第一層的第三十四帶狀線(L46)、第二層的第三十五帶狀線(L56)、第三層的第三十六帶狀線(L66)并聯而成；

其中，50歐姆阻抗第五輸入端口(P13)與第三輸入電感(Lin3)一端連接，第一級并聯諧振單元(L41、L51、L61)的第二層的第二十帶狀線(L51)與第三輸入電感(Lin3)另一端連接，第六級級并聯諧振單元(L46、L56、L66)的第二層的第三十五帶狀線(L56)與第六輸出電感(Lout6)一端連接，第五輸出電感(Lout5)一端與第六級并聯諧振單元(L46、L56、L66)的第三層的第三十六帶狀線(L66)連接，第二Z形級間耦合帶狀線(Z2)位于并聯諧振單元的下方；

每層帶狀線接地端相同，一端接地，另一端開路，第二層與第一、三層接地端相反，第二Z形級間耦合帶狀線(Z2)兩端均接地；

來自第一耦合端口(P6)的信號通過第五輸入端口(P13)，輸入信號經由第三輸入電感(Lin3)傳輸到第二十帶狀線(L51)，經過第一級并聯諧振單元、第二級并聯諧振單元、第三級并聯諧振單元、第四級并聯諧振單元、第五級并聯諧振單元、第六級并聯諧振單元、第二Z形級間耦合帶狀線(Z2)的電磁耦合，一路傳輸到第三十五帶狀線(L56)，在第六輸出電感(Lout6)輸出。另一路傳輸到第三十六帶狀線(L66)，在第五輸出電感(Lout5)輸出；

第三平衡濾波器(F3)包括50歐姆阻抗第六輸入端口(P14)、第四輸入電感(Lin4)、第一級并聯諧振單元(L71、L81、L91)、第二級并聯諧振單元(L72、L82、L92)、第三級并聯諧振單元(L73、L83、L93)、第四級并聯諧振單元(L74、L84、L94)、第五級并聯諧振單元(L75、L85、L95)、第六級并聯諧振單元(L76、L86、L96)、第七輸出電感(Lout7)、第八輸出電感(Lout8)、第三Z形級間耦合帶狀線(Z3)、接地端；

各級并聯諧振單元均由三層平行帶狀線組成，第一級并聯諧振單元(L71、L81、L91)由第一層的第三十七帶狀線(L71)、第二層的第三十八帶狀線(L81)、第三層的第三十九帶狀線(L91)并聯而成，第二級并聯諧振單元(L72、L82、L92)由第一層的第四十帶狀線(L72)、第二層的第四十一帶狀線(L82)、第三層的第四十二帶狀線(L92)并聯而成，第三級并聯諧振單元(L73、L83、L93)由第一層的第四十三帶狀線(L73)、第二層的第四十四帶狀線(L83)、第三層的第四十五帶狀線(L93)并聯而成，第四級并聯諧振單元(L74、L84、L94)由第一層的第四十六帶狀線(L74)、第二層的第四十七帶狀線(L84)、第三層的第四十八帶狀線(L94)并聯而成，第五級并聯諧振單元(L75、L85、L95)由第一層的第四十九帶狀線(L75)、第二層的第五十帶狀線(L85)、第三層的第五十一帶狀線(L95)并聯而成，第六級并聯諧振單元(L76、L86、L96)由第一層的第五十二帶狀線(L76)、第二層的第五十三帶狀線(L86)、第三層的第五十四帶狀線(L96)并聯而成；

其中，50歐姆阻抗第六輸入端口(P14)與第四輸入電感(Lin4)一端連接，第一級并聯諧振單元(L71、L81、L91)的第二層的第三十八帶狀線(L81)與第四輸入電感(Lin4)另一端連接，第六級級并聯諧振單元(L76、L86、L96)的第二層的第五十三帶狀線(L86)與第七輸出電感(Lout7)一端連接，第八輸出電感(Lout8)一端與第六級并聯諧振單元(L76、L86、L96)的第三層的第五十四帶狀線(L96)連接，第三Z形級間耦合帶狀線(Z3)位于并聯諧振單元的下方；

每層帶狀線接地端相同，一端接地，另一端開路，第二層與第一、三層接地端相反，第三Z形級間耦合帶狀線(Z3)兩端均接地；

來自第二直通端口(P9)的信號通過第六輸入端口(P14)，輸入信號經由第四輸入電感(Lin4)傳輸到第三十八帶狀線(L81)，經過第一級并聯諧振單元、第二級并聯諧振單元、第三級并聯諧振單元、第四級并聯諧振單元、第五級并聯諧振單元、第六級并聯諧振單元、第三Z形級間耦合帶狀線(Z3)的電磁耦合，一路傳輸到第五十三帶狀線(L86)，在第七輸出電感(Lout7)輸出。另一路傳輸到第五十四帶狀線(L96)，在第八輸出電感(Lout8)輸出；

第四平衡濾波器(F4)包括50歐姆阻抗第七輸入端口(P15)、第五輸入電感(Lin5)、第一級并聯諧振單元(L101、L111、L121)、第二級并聯諧振單元(L102、L112、L122)、第三級并聯諧振單元(L103、L113、L123)、第四級并聯諧振單元(L104、L114、L124)、第五級并聯諧振單元(L105、L115、L125)、第六級并聯諧振單元(L106、L116、L126)、第九輸出電感(Lout9)、第十輸出電感(Lout10)、第四Z形級間耦合帶狀線(Z4)、接地端；

各級并聯諧振單元均由三層平行帶狀線組成，第一級并聯諧振單元(L101、L111、L121)由第一層的第五十五帶狀線(L101)、第二層的第五十六帶狀線(L111)、第三層的第五十七帶狀線(L121)并聯而成，第二級并聯諧振單元(L102、L112、L122)由第一層的第五十八帶狀線(L102)、第二層的第五十九帶狀線(L112)、第三層的第六十帶狀線(L122)并聯而成，第三級并聯諧振單元(L103、L113、L123)由第一層的第六十一帶狀線(L103)、第二層的第六十二帶狀線(L113)、第三層的第六十三帶狀線(L123)并聯而成，第四級并聯諧振單元(L104、L114、L124)由第一層的第六十四帶狀線(L104)、第二層的第六十五帶狀線(L114)、第三層的第六十六帶狀線(L124)并聯而成，第五級并聯諧振單元(L105、L115、L125)由第一層的第六十七帶狀線(L105)、第二層的第六十八帶狀線(L115)、第三層的第六十九帶狀線(L125)并聯而成，第六級并聯諧振單元(L106、L116、L126)由第一層的第七十帶狀線(L106)、第二層的第七十一帶狀線(L116)、第三層的第七十二帶狀線(L126)并聯而成；

其中，50歐姆阻抗第七輸入端口(P15)與第五輸入電感(Lin5)一端連接，第一級并聯諧振單元(L101、L111、L121)的第二層的第五十六帶狀線(L111)與第五輸入電感(Lin5)另一端連接，第六級級并聯諧振單元(L106、L116、L126)的第二層的第七十一帶狀線(L116)與第九輸出電感(Lout9)一端連接，第十輸出電感(Lout10)一端與第六級并聯諧振單元(L106、L116、L126)的第三層的第七十二帶狀線(L126)連接，第四Z形級間耦合帶狀線(Z4)位于并聯諧振單元的下方；

每層帶狀線接地端相同，一端接地，另一端開路，第二層與第一、三層接地端相反，第四Z形級間耦合帶狀線(Z4)兩端均接地；

來自第二耦合端口(P10)的信號通過第七輸入端口(P15)，輸入信號經由第五輸入電感(Lin5)傳輸到第五十六帶狀線(L111)，經過第一級并聯諧振單元、第二級并聯諧振單元、第三級并聯諧振單元、第四級并聯諧振單元、第五級并聯諧振單元、第六級并聯諧振單元、第四Z形級間耦合帶狀線(Z4)的電磁耦合，一路傳輸到第七十一帶狀線(L116)，在第九輸出電感(Lout9)輸出。另一路傳輸到第七十二帶狀線(L126)，在第十輸出電感(Lout10)輸出；

微波功分器的第一輸出端口(P2)與第一定向耦合器(D1)的第二輸入端口(P4)連接，第二輸出端口(P3)與第二定向耦合器(D2)的第三輸入端口(P8)連接，第一定向耦合器(D1)的第一直通端口(P5)與第一平衡濾波器(F1)的第四輸入端口(P12)連接，第一定向耦合器(D1)的第一耦合端口(P6)與第二平衡濾波器(F2)的第五輸入端口(P13)連接，第二定向耦合器(D2)的第二直通端口(P9)與第三平衡濾波器(F3)的第六輸入端口(P14)連接，第二定向耦合器(D2)的第二耦合端口(P10)與第四平衡濾波器(F4)的第七輸入端口(P15)連接。

2.根據權利要求1所述的UHF波段外負載功分平衡濾波器，其特征在于，所述各個50歐姆阻抗輸入端口(P1、P4、P8、P12、P13、P14、P15)、輸入電感(Lin1、Lin2、Lin3、Lin4、Lin5)、λ/4傳輸線(S1、S2)、輸出電感(Lout1、Lout2、Lout3、Lout4、Lout5、Lout6、Lout7、Lout8、Lout9、Lout10)、50歐姆阻抗輸出端口(P2、P3)、50歐姆阻抗直通端口(P5、P9)、50歐姆阻抗耦合端口(P6、P10)、50歐姆阻抗隔離端口(P7、P11)、匹配線(L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7、L8)、雙螺旋結構的寬邊耦合帶狀線(U1、U2、U3、U4)、第一級并聯諧振單元(L11、L21、L31、L41、L51、L61、L71、L81、L91、L101、L111、L121)、第二級并聯諧振單元(L12、L22、L32、L42、L52、L62、L72、L82、L92、L102、L112、L122)、第三級并聯諧振單元(L13、L23、L33、L43、L53、L63、L73、L83、L93、L103、L113、L123)、第四級并聯諧振單元(L14、L24、L34、L44、L54、L64、L74、L84、L94、L104、L114、L124)、第五級并聯諧振單元(L15、L25、L35、L45、L55、L65、L75、L85、L95、L105、L115、L125)、第六級并聯諧振單元(L16、L26、L36、L46、L56、L66、L76、L86、L96、L106、L116、L126、Z形級間耦合帶狀線(Z1、Z2、Z3、Z4)和接地端均采用多層低溫共燒陶瓷工藝實現。