一种多阶传输线和短路线的具有切比雪夫滤波特性的阻抗变换器及制备方法技术

本发明专利技术公开一种多阶传输线和短路线的具有切比雪夫滤波特性的阻抗变换器，包括输入端单元和输出端单元，在所述输入端单元和所述输出端单元之间通过多阶传输线依次串联的阻抗变换单元；以及不超过多阶传输线数量的短接线；其中，当所述多阶传输线为奇数阶时，所述短接线为偶数段，且对称分布在所述多阶传输线中心两侧；当所述多阶传输线为偶数阶且所述短接线为偶数段时，所述短接线对称分布在所述多阶传输线中心两侧；当所述多阶传输线为偶数阶且所述短接线为奇数段时，所述多阶传输线中心处设置有一段短接线，剩余短接线对称分布在所述多阶传输线中心两侧。本发明专利技术还提供一种多阶传输线和短路线的具有切比雪夫滤波特性的阻抗变换器的制备方法。

An impedance converter with Chebyshev filtering characteristics for multi-order transmission lines and short circuits and its preparation method

The invention discloses an impedance converter with Chebyshev filtering characteristics for multi-order transmission lines and short-circuit lines, including input and output units, impedance conversion units serially connected through multi-order transmission lines between the input unit and the output unit, and short connections not exceeding the number of multi-order transmission lines, where the multi-order transmission lines are odd numbers. When the multi-order transmission line is even, the short connection is symmetrically distributed on both sides of the center of the multi-order transmission line; when the multi-order transmission line is even and the short connection is even, the short connection is symmetrically distributed on both sides of the center of the multi-order transmission line; when the multi-order transmission line is even and the short connection is odd, a section is arranged at the center of the multi-order transmission line. Short wiring, the remaining short wiring is symmetrically distributed on both sides of the center of the multi-stage transmission line. The invention also provides a preparation method of impedance converter with Chebyshev filtering characteristics for multi-order transmission line and short circuit line.

【技术实现步骤摘要】
一种多阶传输线和短路线的具有切比雪夫滤波特性的阻抗变换器及制备方法
本专利技术涉及射频电路微带线器件制造
，更具体的是，本专利技术涉及一种多阶传输线和短路线的具有切比雪夫滤波特性的阻抗变换器及制备方法。
技术介绍
随着时代的飞速发展整个社会对于信息元素的需求量是日益变多。人类从最原先的狼烟传输信息的时代一直到现在用的电以及电磁来传输信息，在通信
得到了很大的提高。其中电磁传输信息成为了整个现代通信技术的中流砥柱。在无线电磁传输信息的时候需要发送设备以及接受设备，其中阻抗变换器起着很重要的作用。在现代通讯设备电磁传送信息的时候，在满足低插入损耗和低延时效果的同时，需要过滤掉了有用信号以外的别的频率的噪声，减小别的频段之间的干扰，提高传输信息质量。另外一方面，由于电磁通信技术的普及在空气当中有着很多频段空间噪声，传输信息时，必须对这些空气噪声进行过滤。微带线做的阻抗变换器有着很好的滤波效果。微带线做的阻抗变换器从理论上既可以对其阻抗发生改变，也有很好的选频特性，相对灵敏。随着无线通信技术的普及对这种具有好的滤波特性的阻抗变换器的需求量很大，所以制作具有切比雪夫滤波特性的阻抗变换器的时候制作材料得便宜，并且能够量产。比如：在移动通信当中，手机天线小型化，并且市场的需求量会很大，需要量产。微带线做的阻抗变换器正好有这些特性。通常的切比雪夫等波纹滤波特性的阻抗变换器在n段微带线串联和n+1的短接线(接地线)才能的到特别好的切比雪夫等波纹。通常的4段传输线做的阻抗变换器的电路图如图1所示。由于需要更多的短接线，导致电路板在制作过程中非常的复杂。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是设计开发了一种多阶传输线和短路线的具有切比雪夫滤波特性的阻抗变换器，减少阻抗变换器的短接线的个数，能改变器件输入端的阻抗并且具有切比雪夫滤波特性，在特定的频率工作。本专利技术的另一个目的是设计开发一种多阶传输线和短路线的具有切比雪夫滤波特性的阻抗变换器的制备方法，减少阻抗变换器的短接线的个数，并且在不同位置的短接线的特性阻抗不同，能够根据需求选择器件的模型，灵活性高。本专利技术提供的技术方案为：一种多阶传输线和短路线的具有切比雪夫滤波特性的阻抗变换器，包括输入端单元和输出端单元，还包括在所述输入端单元和所述输出端单元之间通过多阶传输线依次串联的阻抗变换单元；以及不超过多阶传输线数量的短接线；其中，当所述多阶传输线为奇数阶时，所述短接线为偶数段，且对称分布在所述多阶传输线中心两侧；当所述多阶传输线为偶数阶且所述短接线为偶数段时，所述短接线对称分布在所述多阶传输线中心两侧；当所述多阶传输线为偶数阶且所述短接线为奇数段时，所述多阶传输线中心处设置有一段短接线，剩余短接线对称分布在所述多阶传输线中心两侧。优选的是，所述多阶传输线为4阶，所述短接线为2段，且所述短接线对称分布在4阶传输线中心两侧。优选的是，所述多阶传输线为4阶，所述短接线为3段，其中一段短接线设置在4阶传输线中心，剩余两段短接线对称设置在4阶传输线中心两侧。优选的是，所述多阶传输线为4阶，所述短接线为4段，且所述短接线对称分布在4阶传输线中心两侧。一种多阶传输线和短路线的具有切比雪夫滤波特性的阻抗变换器的制备方法，包括如下步骤：步骤1：建立n阶传输线ABCD矩阵和短接线ABCD矩阵：其中，为n阶传输线中第i段传输线的ABCD矩阵，为n阶传输线中第k段短接线的ABCD矩阵，n为传输线阶数，S为短接线段数，θ为传输线和短接线的电长度，Zi为n阶传输线中第i段传输线的特性阻抗，Zsk为n阶传输线中第k段短接线的特性阻抗；步骤2：沿所述n阶传输线输入端到输出端方向，按照传输线和短接线的位置关系，依次将传输线ABCD矩阵和短接线ABCD矩阵连乘得到步骤3：确定n阶传输线输入端到输出端的传输系数为：其中，k＝ZS/ZL，且k≥1，为n阶传输线输入端到输出端的传输系数，ZS为n阶传输线输入端单元阻抗，ZL为n阶传输线输出端单元阻抗；步骤4：根据理想情况下的n阶切比雪夫等波纹的传输公式：使得确定所述n阶传输线中的n段传输线和S段短接线的特征阻抗值。优选的是，在步骤2中，将传输线ABCD矩阵和短接线ABCD矩阵连乘得到其中，a0,a1,...,an；b0,b1,…,bn,bn+1；c0,c1,…,cn,cn+1；d0,d1,...,dn为系数，且由各段传输线和短接线的特性阻抗确定。优选的是，在步骤3中，所述n阶传输线输入端到输出端的传输系数的确定通过如下公式确定；且|S11|2+|S21|2＝1；其中，S11为n阶传输线输入端到输出端的反射系数。优选的是，在步骤3中，其中，X0,X1,…,Xn；Y0,Y1,…,Yn,Yn+1为特性阻抗系数，且Xn＝(an-kdn)，Yn+1＝(bn+1-kcn+1)。优选的是，在步骤4中：令使得其中，u0,u1,…,un,un+1为系数；通过对应项系数相等确定：当n为偶数时，X0＝X2＝…＝Xn＝0；Yn+1＝εun+1,Yn-1＝εun-1,…Y3＝εu3,Y1＝εu1；当n为奇数时，X1＝X3＝…＝Xn＝0；Yn+1＝εun+1,Yn-1＝εun-1,...Y2＝εu2,Y0＝εu0；根据系数之间的关系确定n段传输线和S段短接线的特征阻抗值之间的关系，并求解n段传输线和S段短接线的特征阻抗值。优选的是，还包括：将获得的n段传输线和S段短接线的特征阻抗值输入至ADS中得到n段传输线和S段短接线的线长和线宽，将所述线长和线宽输入至Sonnet中做电磁场仿真，并进行校正得到n段传输线和S段短接线的实际线长和线宽；按照所述实际线长和线宽制作前面板模型，并将所述前面板模型做成1:1图片格式在电路板打印机中打印后，用腐蚀液腐蚀掉铜板。本专利技术所述的有益效果：(1)本专利技术设计开发的多阶传输线和短路线的具有切比雪夫滤波特性的阻抗变换器，减少阻抗变换器的短接线的个数，能改变器件输入端的阻抗并且具有切比雪夫滤波特性，在特定的频率工作。并且其滤波特性比较平缓。另一方面相比传统的带有切比雪夫滤波特性的阻抗变换器，在特定的约束条件下，可以相对灵活的改变的模型，实现切比雪夫滤波特性。(2)本专利技术设计开发的多阶传输线和短路线的具有切比雪夫滤波特性的阻抗变换器的制备方法，减少阻抗变换器的短接线的个数，减少阻抗变换器接的短接线的个数。可根据微带线的参数设计等等，可以更好的去选择哪个模型去做哪种模型的阻抗变换器。并且在不同位置的短接线的特性阻抗不同，我们可以根据我们的工程上的需求去，选择我们的器件的模型，灵活性高。附图说明图1为通常切比雪夫滤波特性的n段传输线和(n+1)段短接线来实现阻抗变换器的设计图。图2为本专利技术实施例1所述的阻抗变换器的设计图。图3为本专利技术实施例2所述的阻抗变换器的设计图。图4为本专利技术实施例3所述的阻抗变换器的设计图。图5为本专利技术实施例4所述的阻抗变换器的设计图。图6为本专利技术实施例5所述的阻抗变换器的设计图。图7为本专利技术在实施例1在ADS中得到的等波纹阻抗变换器的仿真波形图。图8为本专利技术实施例1在Sonnet校正后得到的等波纹阻抗变换器的仿真波形图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。本专利技术提供一种多阶传输线和短本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多阶传输线和短路线的具有切比雪夫滤波特性的阻抗变换器，包括输入端单元和输出端单元，其特征在于，还包括在所述输入端单元和所述输出端单元之间通过多阶传输线依次串联的阻抗变换单元；以及不超过多阶传输线数量的短接线；其中，当所述多阶传输线为奇数阶时，所述短接线为偶数段，且对称分布在所述多阶传输线中心两侧；当所述多阶传输线为偶数阶且所述短接线为偶数段时，所述短接线对称分布在所述多阶传输线中心两侧；当所述多阶传输线为偶数阶且所述短接线为奇数段时，所述多阶传输线中心处设置有一段短接线，剩余短接线对称分布在所述多阶传输线中心两侧。

【技术特征摘要】
1.一种多阶传输线和短路线的具有切比雪夫滤波特性的阻抗变换器，包括输入端单元和输出端单元，其特征在于，还包括在所述输入端单元和所述输出端单元之间通过多阶传输线依次串联的阻抗变换单元；以及不超过多阶传输线数量的短接线；其中，当所述多阶传输线为奇数阶时，所述短接线为偶数段，且对称分布在所述多阶传输线中心两侧；当所述多阶传输线为偶数阶且所述短接线为偶数段时，所述短接线对称分布在所述多阶传输线中心两侧；当所述多阶传输线为偶数阶且所述短接线为奇数段时，所述多阶传输线中心处设置有一段短接线，剩余短接线对称分布在所述多阶传输线中心两侧。2.如权利要求1所述的多阶传输线和短路线的具有切比雪夫滤波特性的阻抗变换器，其特征在于，所述多阶传输线为4阶，所述短接线为2段，且所述短接线对称分布在4阶传输线中心两侧。3.如权利要求1所述的多阶传输线和短路线的具有切比雪夫滤波特性的阻抗变换器，其特征在于，所述多阶传输线为4阶，所述短接线为3段，其中一段短接线设置在4阶传输线中心，剩余两段短接线对称设置在4阶传输线中心两侧。4.如权利要求1所述的多阶传输线和短路线的具有切比雪夫滤波特性的阻抗变换器，其特征在于，所述多阶传输线为4阶，所述短接线为4段，且所述短接线对称分布在4阶传输线中心两侧。5.一种多阶传输线和短路线的具有切比雪夫滤波特性的阻抗变换器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：建立n阶传输线ABCD矩阵和短接线ABCD矩阵：其中，为n阶传输线中第i段传输线的ABCD矩阵，为n阶传输线中第k段短接线的ABCD矩阵，n为传输线阶数，S为短接线段数，θ为传输线和短接线的电长度，Zi为n阶传输线中第i段传输线的特性阻抗，Zsk为n阶传输线中第k段短接线的特性阻抗；步骤2：沿所述n阶传输线输入端到输出端方向，按照传输线和短接线的位置关系，依次将传输线ABCD矩阵和短接线ABCD矩阵连乘得到步骤3：确定n阶传输线输入端到输出端的传输系数为：其中，k＝ZS/ZL，且k≥1，为n阶传输线输入端到输出端的传输系数，ZS为n阶传输线输入端单元阻抗，ZL为n阶传输线输出端单元阻抗；步骤4：根据理想情况下的n阶切比雪夫等波纹的传输公式：使得确定所述n阶...

【专利技术属性】
技术研发人员：王小龙，包春喜，吴斌，王庆凤，卢革宇，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22