[發明專利]一種混合耦合微帶雙工器

在審

• 申請號: 201710304618.0
• 申請日: 2017-05-03
• 公開（公告）號: CN107171044A
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發明（設計）人: 張濤;徐濤;劉飛;鄧宏偉
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H01P1/203
• 分類號: H01P1/203;H01P5/19
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所32237
• 代理人: 賀翔,劉輝

技術領域

本發明屬于移動通訊信號中轉技術領域，具體是一種混合耦合微帶雙工器。

背景技術

雙工器是通信系統設備必不可少的器件。隨著無線通信系統頻率資源的愈加緊缺，對雙工器的性能指標的要求也越來越高。降低雙工器的體積和成本對于整個通信系統成本的降低有非常重要的意義。高選擇性、高隔離、小型化、低成本的新型雙工器是市場的迫切需求，也是雙工器發展的必然趨勢。

利用SIR（Stepped Impendence Resonator，是利用不同特性阻抗的傳輸線實現諧振的一種結）結構可以實現諧振器表面積的大大縮小，同時提升諧振器的諧波頻率，可以實現雙工器的寬上阻帶。對于由SIR組成的濾波器而言，通過調節低阻抗區域和高阻抗區域的間距和饋線連接在開路枝節上的位置，可以分別調節諧振器之間的電、磁耦合系數比以及開路枝節位于第二饋線兩邊的電長度比，進而產生傳輸零點并且控制其位置和個數。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種混合耦合微帶雙工器，該雙工器有效地提高了濾波器的選擇性，并利用設計的濾波器實現了一種結構緊湊的雙工器，并具有寬阻帶、高選擇性、高隔離的特性，滿足了通信系統的實際需求。

為實現上述發明目的，本發明基于混合耦合實現多傳輸零點的理論，設計了具有多個靠近通帶的傳輸零點的高性能濾波器，具體技術方案如下：

一種混合耦合微帶雙工器，形成于介質基板上，包括第一饋線、第二饋線、第三饋線、第一開路枝節、第二開路枝節、第三開路枝節、第四開路枝節、第一諧振器、第二諧振器、第三諧振器、第四諧振器、公共節點、第一高阻抗區域、第二高阻抗區域、第一低阻抗區域、第二低阻抗區域；其中，所述第一饋線、公共節點、第一開路枝節、第二饋線、第二開路枝節和第一、第二諧振器組成第一濾波器，產生第一通頻帶；所述第一饋線、公共節點、第三開路枝節、第三饋線與第四開路枝節和第三、第四諧振器組成第二濾波器，產生第二通頻帶。

進一步的，所述第一、第二、第三、第四諧振器是SIR結構，即是由兩段尺寸不等的微帶線沿虛軸XX’連接而成，第一諧振器與第二諧振器的尺寸決定第一濾波器的工作頻段，第三諧振器與第四諧振器的尺寸決定第二濾波器的工作頻段。

更進一步，所述第一濾波器和第二濾波器通過公共節點相連，所述第一濾波器和第二濾波器具有一個公共的饋線即第一饋線和一個輸入輸出端口；所述第一饋線與公共節點垂直相連；所述第一開路枝節、第一諧振器和第二開路枝節、第二諧振器都與虛軸XX’平行，且關于虛軸YY’對稱，所述第一開路直枝節、第二開路枝節均與相應的諧振器高、低阻抗傳輸線分界面對齊；所述第三開路枝節、第三諧振器和第四開路枝節、第四諧振器也都與虛軸XX’平行，且關于虛軸ZZ’對稱，同樣所述第三開路直枝節、第四開路枝節均與相應的諧振器高、低阻抗傳輸線分界面對齊。

另一種改進，所述第一諧振器、第二諧振器、第三諧振器、第四諧振器在沿X指向X’處的一端分別通過金屬化過孔接地。

另一種改進，所述第一、第二、第三饋線的特性阻抗為50歐姆；連接第一饋線端口為第一端口。連接第二饋線端口為第二端口，連接第三饋線端口為第三端口。

上述技術方案中，所述第一濾波器工作在第一通頻帶，第二濾波器工作在第二通頻帶，其中第一通頻帶工作在以中心頻率為2.4GHz的WLAN系統，第二通頻帶工作在以中心頻率為2.6GHz的WLAN系統。

本發明的一種混合耦合微帶雙工器，設計的第一濾波器在其通帶的上阻帶和下阻帶分別有一個和兩個傳輸零點，第二濾波器在其通帶的上阻帶和下阻帶分別有兩個和一個傳輸零點，同時，由于第一和第二濾波器之間的相互負載效應，使得在第二和第一通頻帶的帶內下方各產生一個新的傳輸零點，傳輸零點的位置靠近通帶邊緣，具有很高的頻率選擇性，且其中的兩個零點位置靠近并位于另外一個通帶的工作頻率，使得第二端口和第三端口有很高的隔離度，同時也實現了寬阻帶。本發明的雙工器，具有緊湊的結構，且兩個通帶的帶寬和中心頻率可以通過不同的尺寸參數進行獨立的調節，符合市場對雙工器高選擇性、高隔離、小型化、低成本的新型雙工器是市場的迫切需求 。

附圖說明

圖1是本發明的混合耦合微帶雙工器所采用印刷電路板（PCB）的示意圖；

圖2是本發明的混合耦合微帶雙工器一個實施例中結構示意圖；

圖3是本發明的混合耦合微帶雙工器一個實施例中濾波器的傳輸零點與電、磁耦合系數比及開路枝節電長度比關系的3D圖；

圖4為本發明的混合耦合微帶雙工器一個實施例中采用HFSS軟件的仿真結果；