功分滤波器的上层微带结构及双频等分Gysel功分滤波器制造技术

本实用新型专利技术提供一种功分滤波器的上层微带结构，所述功分滤波器的上层微带结构包括阻抗变换组件、分支微带组件、开路微带组件及短路微带组件，所述阻抗变换组件的输入端及短路微带组件的一端分别依次连接所述功分滤波器的输入端口(I/P)，所述阻抗变换组件的第一输出端及所述分支微带组件的一端分别连接所述功分滤波器的输出端口(O/P1)，所述阻抗变换组件的第二输出端及所述分支微带组件的另一端分别连接所述功分滤波器的输出端口(O/P2)，所述开路微带组件的一端连接所述分支微带组件的中间端。结构简单、调节灵活。结构简单、调节灵活。结构简单、调节灵活。

【技术实现步骤摘要】
功分滤波器的上层微带结构及双频等分Gysel功分滤波器


[0001]本技术属于功率分配技术改进领域，尤其涉及可应用在射频前端电路的集成双频带滤波功能的双通带等分Gysel功分滤波器。

技术介绍

[0002]功分器和滤波器是射频前端常见的基础器件。功分器用于对信号进行两路或多路功率分配和组合。滤波器因为其可以分离出需要的频带，对信号和噪声的处理起着重要作用，被广泛应用于通信系统电路中的各个领域。它们经常被同时用于微波电路。
[0003]之前对于功分器的研究焦点主要集中于拓宽频带，减小面积，双频响应以及谐波抑制。同时，对于单通带和多通带的滤波电路，如何减小其体积、提高频率选择性、灵活控制不同通带的工作频率、增加传输零点也是无源微波电路的一个研究焦点。
[0004]将功分器和滤波器进行级联使用不仅可以实现信号分配的功能，还可以使得信号具有良好的频率选择性，因此这样的设计存在于许多射频子系统中。但是二者直接级联、单独优化不仅会导致插入损耗过大，还会因为电路之间的匹配调节增加电路体积和设计难度。如果能够在电路拓扑层面把功分器和滤波电路进行集成设计，从而实现电路体积小型化，插入损耗降低的目的。过去已有许多对功分滤波器的研究，在K.X.Wang,X.Y.Zhang and B.Hu,"Gysel Power Divider With Arbitrary Power Ratios and Filtering Responses Using Coupling Structure,"in IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques,vol.62,no.3,pp.431
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440,March 2014.中作者提出了一个使用具有90
°
相移特性的耦合结构替代传统Gysel功分器中阻抗变换微带线来实现滤波器与功分器集成设计的方法。该方法的不足之处是，不能满足目前移动通信系统对于多频带通信的需求。
[0005]为了能够将双频段的功分器和滤波器进行融合设计。许多学者提出了多种方法，但这些研究都是针对Wilkinson功分器的，目前对于双频段下的功分器和滤波器融合设计基本都是基于Wilkinson结构的，这些设计的不足之处主要是由于Wilkinson功分器内部不存在接地点，在大功率场景下会导致热量积累。Gysel功分器因为隔离网络中电阻器件的接地设计使得其能够在大功率场景下进行工作，但是关于双频段下Gysel功分器和滤波器的融合设计仍然空缺。

技术实现思路

[0006]本技术的目的在于提供一种功分滤波器的上层微带结构，旨在解决将功分器和滤波器直接级联、单独优化导致的插入损耗过大，电路之间的匹配调节导致的电路体积和设计难度增加、和现有的威尔金森功分器无法适用于大功率的技术问题。
[0007]本技术是这样实现的，一种功分滤波器的上层微带结构，所述功分滤波器的上层微带结构包括阻抗变换组件、分支微带组件、开路微带组件及短路微带组件，所述阻抗变换组件的输入端及短路微带组件的一端分别依次连接所述功分滤波器的输入端口(I/P)，所述阻抗变换组件的第一输出端及所述分支微带组件的一端分别连接所述功分滤波器
的输出端口(O/P1)，所述阻抗变换组件的第二输出端及所述分支微带组件的另一端分别连接所述功分滤波器的输出端口(O/P2)，所述开路微带组件的一端连接所述分支微带组件的中间端。
[0008]本技术的进一步技术方案是：所述阻抗变换组件包括两个在不同工作频段内均具有90度相移的双频滤波阻抗变换器，两个所述双频滤波阻抗变换器水平对称耦合组成上半阻抗变换器和下半阻抗变换器。
[0009]本技术的进一步技术方案是：所述上半阻抗变换器与下半阻抗变换器相同，均由基于中心枝节加载的二分之一波长的第一谐振器和第二谐振器耦合组成。
[0010]本技术的进一步技术方案是：所述上半阻抗变换器中的所述第一谐振器与第二谐振器相同，所述第一谐振器包括第一微带线、第二微带线、第三微带线及第四微带线，所述第二微带线的一端连接所述第一微带线的一端，所述第四微带线的一端连接所述第一微带线的另一端，所述第三微带线的一端连接所述第一微带线的中间，所述第三微带线的长度根据功分器的两个工作频点的比值获取，所述第二微带线的长度及第四微带线的长度均大于第三微带线的长度，第一微带线的另一端还与输入端口(I/P)连接，所述第二谐振器的相对应的微带线与第一输出端口(O/P1)连接，所述下半阻抗变换器中的第二谐振器的相对应的微带线与第二输出端口(O/P2)连接。
[0011]本技术的进一步技术方案是：所述第二微带线、第三微带线及第四微带线位于所述第一微带线的同一侧，所述第二微带线、第三微带线及第四微带线相互之间平行，所述第三微带线与第二微带线之间的间距与第四微带线之间的间距相等。
[0012]本技术的另一目的在于提供一种双频等分Gysel功分滤波器，所述双频等分Gysel功分滤波器包括所述的上层微带结构。
[0013]本技术的进一步技术方案是：所述双频等分Gysel功分滤波器还包括隔离元件、中层介质板及下层接地金属板，上层微带结构和隔离元件附着在中层介质板的上表面，下层接地金属板附着在中层介质板的下表面，所述隔离元件的两端分别连接所述上层微带结构中的分支微带组件上。
[0014]本技术的有益效果是：双频等分Gysel功分滤波器，通过调节上半或下半阻抗变换器的谐振器间的耦合强度和端口位置，可以灵活调节结构等效阻抗和带宽；调节中心枝节长度，可以灵活调节第二工作频率。结合对整体电路拓扑结构的设计，进而实现匹配和双频工作的要求。结构简单、调节灵活，既保留了Gysel功分器适用于大功率场景的优点，又使得其信号具有了在双频段下的频率选择性。
附图说明
[0015]图1是本技术实施例提供的双频等分Gysel功分滤波器的平面结构示意图。
[0016]图2是本技术实施例提供的双频滤波阻抗变换器的上半阻抗变换器的平面结构示意图。
[0017]图3是本技术实施例提供的双频等分Gysel功分滤波器的传输特性曲线图。
[0018]图4是本技术实施例提供的双频等分Gysel功分滤波器的输出回波损耗和隔离系数。
具体实施方式
[0019]本技术中，用在两个工作频率下都具有90度相移特性的双频滤波器作为阻抗变换器去替代Gysel功分器中的四分之一波长微带线，阻抗变换器的输入输出阻抗可以通过调节阻抗变换器内部的谐振器之间的耦合强度和端口位置来进行匹配，可以通过调节阻抗变换器中的中心枝节长度来实现对第二工作频率的控制，其带宽也可以通过端口位置的变换进行控制。同时，在通带边缘引入了三个传输零点，这可以提高信号的频率选择性。由于功分器融合了双频滤波阻抗变换器，所以可以同时实现功率分配和频率选择的功能。
[0020]一种功分滤波器的上层微带结构，所述功分滤波器的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种功分滤波器的上层微带结构，其特征在于，所述功分滤波器的上层微带结构包括阻抗变换组件、分支微带组件、开路微带组件及短路微带组件，所述阻抗变换组件的输入端及短路微带组件的一端分别依次连接所述功分滤波器的输入端口(I/P)，所述阻抗变换组件的第一输出端及所述分支微带组件的一端分别连接所述功分滤波器的输出端口(O/P1)，所述阻抗变换组件的第二输出端及所述分支微带组件的另一端分别连接所述功分滤波器的输出端口(O/P2)，所述开路微带组件的一端连接所述分支微带组件的中间端。2.根据权利要求1所述的功分滤波器的上层微带结构，其特征在于，所述阻抗变换组件包括两个在不同工作频段内均具有90度相移的双频滤波阻抗变换器，两个所述双频滤波阻抗变换器水平对称耦合组成上半阻抗变换器和下半阻抗变换器。3.根据权利要求2所述的功分滤波器的上层微带结构，其特征在于，所述上半阻抗变换器与下半阻抗变换器相同，均由基于中心枝节加载的二分之一波长的第一谐振器和第二谐振器耦合组成。4.根据权利要求3所述的功分滤波器的上层微带结构，其特征在于，所述上半阻抗变换器中的所述第一谐振器与第二谐振器相同，所述第一谐振器包括第一微带线、第二微带线、第三微带线及第四微带线，所述第二微带线的一端连接所述第一微带线的一端，所述第四微带线的一端连接所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王凯旭，吴泽宇，陈煜城，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学深圳，
类型：新型
国别省市：