【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及射频电子元器件领域，具体而言涉及一种宽带频分双工器。
技术介绍
1、无线电通信设备为简化设计，普遍采用收发链路共用一副天线的方案。为实现实时双向通信，收发链路选用不同的频道，通过频分双工器实现收发链路间的隔离，并耦接至同一副天线。而像手机等现代移动通信设备通常要支持工作在不同频道的多种通信标准，因而需要为多个收发链路进行分频或者合路，这就要使用多个频分双工器。
2、频分双工器的核心功能是对两个不同频道的收发链路进行分路或合路，并为两路信道提供隔离，防止电路间相互影响。
3、现有频分双工器大多是采用通带不重叠的两个滤波器通过t形接口电路连接在一起，构建一个三端口网络：在分路端口，其端口频域特征与所接滤波器的端口频域特征一致，既通带内匹配，通带外失配；在合路端口，其端口频域特征表现为在两个滤波器的通带内均匹配，其它频率范围则失配；分路端口间的隔离度与t形接口电路的去耦性能和每个滤波器带外对另一频道的抑制能力有关。
4、由双带通滤波器构建的频分双工器可以看作是窄带双工器，受到带通滤波器带宽的强烈约束，不具备可重构性或复用性，既一种窄带频分双工器只能满足两个特定频道信号的分路或者合路。当需要构建一个频分多工器时，需要多个带通滤波器，而多个滤波器去耦电路的设计是十分复杂的。
5、从电磁兼容的角度上说，对于接收信道，滤波器与频分双工器集成在一起是有好处的，但对于发射信道，滤波器应靠近发射源放置，当发射源与频分双工器无法就近布局时，为抑制发射源的带外辐射就必须就近增加一个滤波器，从
6、由高低通滤波器组合构建的频分双工器具有宽带特征，两个滤波器具有相同的3db截止频率fc，该频率即为分频点。注入合路端口的单音信号在分频点到达两个分路端口的功率相等，也就是说在分频点fc，宽带频分双工器等效为3db功分器。
7、这种宽带频分双工器用低阶数的巴特沃斯型滤波器即可实现。例如在美国科技图书出版社artech house于1995年出版的《rf design guide-systems，circuits andequations》一书中，作者彼得·维茨穆勒给出了一款分频点为100mhz的宽带频分双工器设计，其电路构成及元件参数如图1所示。
8、对该电路设计建模并进行仿真，我们可以直观的看到该宽带频分双工器的电性能，如图2a及图2b所示。
9、图2a中s21是合路端口与低通端口间的传输系数，s31是合路端口与高通端口间的传输系数，s32是低通端口与高通端口间的传输系数。m1为读数标记，由m1的读数可以看出，两分频滤波器的3db截止频率都为100.8mhz，两分路端口间的隔离度等于两滤波器在同一频率处插入损耗的叠加。
10、图2b中s11、s22和s33分别是合路端口、低通端口和高通端口的反射系数。显然，合路端口在全频段都表现出良好的匹配特征，而分路端口在各自插入损耗很小的通带区域匹配性能良好，但由通带向阻带过渡，随着插入损耗的增加反射系数也逐渐恶化。在分频点100.8mhz处，两分路端口的回波损耗均为-6db左右。
11、这种宽带频分双工器在三个端口的通带内都可以提供宽阔的匹配带宽，分路端口可通过级联相应的带通滤波器增加端口间的隔离度。显而易见，这种双工器与滤波器分离的设计提高了系统设计的灵活性，也降低了对级联滤波器带外抑制性能的要求。
12、但是同时，在该宽带频分双工器分频点附近，分路端口的隔离度和反射系数恶化严重，造成这一频带利用困难。
13、在分频点fc处，宽带频分双工器等效为3db功分器，根据能量守恒定律，不可能通过增加两个滤波器的交叠区域改善分路端口在分频点附近的匹配性能，这样做反而会恶化两个分路端口间的隔离度。
14、通过增加两个滤波器的阶数使过渡带变得陡峭可以压缩分频点附近的不可用带宽，这是以增加双工器的设计复杂度和电路元件数量为代价的，并且不能从根本上解决问题。
15、用具有陡峭过渡带特征的切比雪夫或椭圆函数滤波器替代巴特沃斯滤波器也能够压缩分频点附近的不可用带宽，但事实上，相同阶数的切比雪夫或椭圆函数滤波器都要比巴特沃斯滤波器复杂，并且同样不能从根本上解决问题。
16、到目前为止，没有见到能够从根本上解决宽带频分双工器分频点附近频带不可用问题的现有技术。在无线电通信领域射频频段频谱资源异常紧张的当下，现有宽带频分双工器很难满足频道间隔很窄的应用需求，或者说，现有宽带频分双工器的应用存在较严重的频谱资源浪费问题。
技术实现思路
1、针对带通双工器存在的复用性差和现有宽带频分双工器存在的较严重的频谱资源浪费问题，本专利技术公开了一种宽带频分双工器。
2、本专利技术的宽带频分双工器技术方案，包括合路端口、低通端口和高通端口；合路端口并联有第一lc串联谐振接地网络；低通端口并联有第二lc串联谐振接地网络；第一lc串联谐振接地网络及第二lc串联谐振接地网络的串联节点间跨接有变压器t和电阻器r；变压器t和电阻器r的串联节点连接有接地电抗元件；合路端口与低通端口间连接有电抗元件。
3、更进一步地，合路端口与低通端口具有相同的阻抗，其阻抗值与电阻器r的取值相等。
4、更进一步地，并联在合路端口的第一lc串联谐振接地网络和并联在低通端口的第二lc串联谐振接地网络的电感量与电容量相同，从而使两个lc串联谐振接地网络的串联谐振角频率ω0相同；两个lc串联谐振接地网络的电容器端分别连接合路端口和低通端口，两个lc串联谐振接地网络的电感器端均接地；两个lc串联谐振接地网络中电感器的取值为l＝r/ω0，电容器的取值为c＝1/(r·ω0)。
5、更进一步地，变压器t的次级线圈的一端与第一lc串联谐振接地网络的串联节点相连；电阻器r的一端与第二lc串联谐振接地网络的串联节点相连；变压器t的次级线圈的另一端与电阻器r的另一端串联；变压器t的初级线圈接高通端口。
6、更进一步地，连接在变压器t和电阻器r串联节点的接地电抗元件为至少一个电容器，电容器的取值为第一lc串联谐振接地网络或第二lc串联谐振接地网络中电容器取值的2倍。
7、更进一步地，跨接在合路端口与低通端口间的电抗元件为至少一个电感器，电感器的取值为第一lc串联谐振接地网络或第二lc串联谐振接地网络中电感器取值的2倍。
8、本专利技术的技术方案中提出了另一种宽带频分双工器，包括合路端口、低通端口和高通端口；合路端口并联有第一lc串联谐振接地网络；高通端口并联有第二lc串联谐振接地网络；第一lc串联谐振接地网络及第二lc串联谐振接地网络的串联节点间跨接有变压器t及电阻器r；变压器t及电阻器r的串联节点连接有接地电抗元件；合路端口及高通端口之间跨接有电抗元件。
9、更进一步地，合路端口与高通端口具有相同的阻抗，其阻抗值与电阻器r的取值相等本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种宽带频分双工器，其特征在于包括：合路端口、低通端口和高通端口。
2.所述合路端口并联有第一LC串联谐振接地网络；
3.根据权利要求1所述的一种宽带频分双工器，其特征在于，所述合路端口与所述低通端口具有相同的阻抗，其阻抗值与所述电阻器R的取值相等。
4.根据权利要求1所述的一种宽带频分双工器，其特征在于，并联在所述合路端口的所述第一LC串联谐振接地网络和并联在所述低通端口的所述第二LC串联谐振接地网络的电感量与电容量相同，从而使两个所述LC串联谐振接地网络的串联谐振角频率ω0相同；所述两个LC串联谐振接地网络的电容器端分别连接所述合路端口和所述低通端口，所述两个LC串联谐振接地网络的电感器端均接地；所述两个LC串联谐振接地网络中电感器的取值为L＝R/ω0，电容器的取值为C＝1/(R·ω0)。
5.根据权利要求1所述的一种宽带频分双工器，其特征在于，所述变压器T的次级线圈的一端与所述第一LC串联谐振接地网络的串联节点相连；所述电阻器R的一端与所述第二LC串联谐振接地网络的串联节点相连；所述变压器T的次级线圈的另一端与所述电阻器R
6.根据权利要求1所述的一种宽带频分双工器，其特征在于，连接在所述变压器T和所述电阻器R串联节点的所述接地电抗元件为至少一个电容器，所述电容器的取值为所述任一LC串联谐振接地网络中电容器取值的2倍。
7.根据权利要求1所述的一种宽带频分双工器，其特征在于，跨接在所述合路端口与所述低通端口间的所述电抗元件为至少一个电感器，所述电感器的取值为所述任一LC串联谐振接地网络中电感器取值的2倍。
8.一种宽带频分双工器，其特征在于包括：合路端口、低通端口和高通端口；
9.根据权利要求7所述的一种宽带频分双工器，其特征在于，所述合路端口与所述高通端口具有相同的阻抗，其阻抗值与所述电阻器R的取值相等。
10.根据权利要求7所述的一种宽带频分双工器，其特征在于，所述第一LC串联谐振接地网络和所述第二LC串联谐振接地网络的电感量与电容量相同，从而使两个所述LC串联谐振接地网络的串联谐振角频率ω0相同；所述两个LC串联谐振接地网络的电感器端分别连接所述合路端口和所述高通端口，所述两个LC串联谐振接地网络的电容器端均接地；所述两个LC串联谐振接地网络中电感器的取值为L＝R/ω0，电容器的取值为C＝1/(R·ω0)。
11.根据权利要求7所述的一种宽带频分双工器，其特征在于，所述变压器T的次级线圈的一端与所述第一LC串联谐振接地网络的串联节点相连；所述电阻器R的一端与所述第二LC串联谐振接地网络的串联节点相连；所述变压器T的次级线圈的另一端与所述电阻器R的另一端串联；所述变压器T的初级线圈接所述低通端口。
12.根据权利要求7所述的一种宽带频分双工器，其特征在于，连接在所述变压器T和所述电阻器R串联节点的所述接地电抗元件为至少一个电感器，所述电感器的取值为所述任一LC串联谐振接地网络中电感器取值的2倍。
13.根据权利要求7所述的一种宽带频分双工器，其特征在于，跨接在所述合路端口与所述低通端口间的所述电抗元件为至少一个电容器，所述电容器的取值为所述任一LC串联谐振接地网络中电容器取值的2倍。
...【技术特征摘要】
1.一种宽带频分双工器，其特征在于包括：合路端口、低通端口和高通端口。
2.所述合路端口并联有第一lc串联谐振接地网络；
3.根据权利要求1所述的一种宽带频分双工器，其特征在于，所述合路端口与所述低通端口具有相同的阻抗，其阻抗值与所述电阻器r的取值相等。
4.根据权利要求1所述的一种宽带频分双工器，其特征在于，并联在所述合路端口的所述第一lc串联谐振接地网络和并联在所述低通端口的所述第二lc串联谐振接地网络的电感量与电容量相同，从而使两个所述lc串联谐振接地网络的串联谐振角频率ω0相同；所述两个lc串联谐振接地网络的电容器端分别连接所述合路端口和所述低通端口，所述两个lc串联谐振接地网络的电感器端均接地；所述两个lc串联谐振接地网络中电感器的取值为l＝r/ω0，电容器的取值为c＝1/(r·ω0)。
5.根据权利要求1所述的一种宽带频分双工器，其特征在于，所述变压器t的次级线圈的一端与所述第一lc串联谐振接地网络的串联节点相连；所述电阻器r的一端与所述第二lc串联谐振接地网络的串联节点相连；所述变压器t的次级线圈的另一端与所述电阻器r的另一端串联；所述变压器t的初级线圈接所述高通端口。
6.根据权利要求1所述的一种宽带频分双工器，其特征在于，连接在所述变压器t和所述电阻器r串联节点的所述接地电抗元件为至少一个电容器，所述电容器的取值为所述任一lc串联谐振接地网络中电容器取值的2倍。
7.根据权利要求1所述的一种宽带频分双工器，其特征在于，跨接在所述合路端口与所述低通端口间的所述电抗元件为至少一个电感器，所述电感器的取值为所述任一...
【专利技术属性】
技术研发人员：邓旭亮，
申请(专利权)人：苏州汰砾微波技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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