集成带通滤波功能的等分功率分配器制造技术

本发明专利技术公开了集成带通滤波功能的等分功率分配器，包括上层微带结构,隔离元件，中间层介质基板和下层接地金属板。每一个集成带通滤波功能的等分功率分配器包括两个单频带通滤波电路以及连接在该两个单频带通滤波电路之间的隔离元件。集成带通滤波功能的等分功率分配器的输入阻抗与输出阻抗相同，每一个单频带通滤波电路的输入输出阻抗可通过改变谐振器之间的耦合强度和端口位置进行调节以进行功率分配并实现匹配。每一个单频带通滤波电路由三个四分之一波长的谐振器耦合组成。本发明专利技术可用于各类射频前端系统中，具有功率分配和频率选择的功能，相比于级联的滤波电路与功分器而言体积更小，有利于器件的集成化与小型化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种具有滤波功能的功率分配器，特别涉及可应用于射频前端电路的集成带通滤波功能的等分功率分配器。
技术介绍
功率分配器是微波电路中一个基础的部分，因为其有分离和组合信号的功能，所以在很多天线阵列和平衡电路中都要用到。而带通滤波电路是无线通信系统中另一种不可缺少的部分，因其可以分离出需要的频带。这两种元件在许多微波系统中同时存在。 在过去的几十年，有大量关于功率分配器的研究。研究的焦点在于拓宽频带，减小面积，双频响应以及谐波抑制。与此同时，带通滤波电路也是无源电路设计中重要的研究领域。单通带和多通带滤波电路是两个不同的研究方向。研究的焦点在于减小体积、提高频率选择性、灵活控制多个通带的工作频率及带宽、增加传输零点等方面。在很多的射频子系统中，功率分配器以及滤波电路通常需要连接在一起以实现分离和滤除信号的功能。然而，所有上面提到的功率分配器以及滤波电路的研究都只是注重他们本身的特性，很少有考虑两者结合的可能性。传统的系统中通常应用离散器件实现这两个功能。但是，这样尺寸会很大。具有双重功能的单一器件能同时具有两种功能，可以满足小型化的要求。同时有分离/组合功率信号以及频率选择的双功能器件已经有一些学者研究过。在 K. J. Song, and Q. Xue, “Novel Ultra-Wideband (UffB) MultilayerSlotline Power Divider With Bandpass Response, ” IEEE Microw. Wireless Compon.Lett. , vol. 20，no. I, pp. 13-15，Jan, 2010.中，作者完成了一个具有带通相应的超宽带功率分配器。多层微带开槽线耦合用于分离/组合信号以及阻隔无用频率带。此外，一种兼具带通响应和谐波抑制的威尔金森功率分配器设计在文献P. Cheong, K. Lai, andK. Tam, “Compact Wilkinson Power Divider with Simultaneous Bandpass Responseand Harmonic Suppression, ” in 2010 IEEE MTT-S International Microwave SymposiumDigest, Snaheim, USA, 2010.中被提出，在这个设计中，交叉指阶梯阻抗f禹合线被用于实现功能。另外，在文献 X. Y. Tang, and K. Mouthaan, “Filter Integrated WilkinsonPower Dividers, ” Microwave and Optical Technology Letters, vol. 52, no. 12, pp.2830-2833，Dec, 2010.中提到，Π-型传输线可以被集成到功率分配器中，然而，文章中只是用Π-型传输线，其滤波功能有待提高。为了填补这一空白，本专利技术提出了一种新型的集成带通滤波功能的等分功率分配器。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术存在的上述不足，提出了集成带通滤波功能的等分功率分配器。本专利技术中中，单频带通滤波电路用作阻抗转换器以代替传统的四分之一波长传输线。电阻，电容或电感作为隔离元件连接于两个单频带通滤波电路的开路端以得到良好的隔离效果。因为隔离器件摆放的特殊位置，所提出的结构有较小的尺寸，能提高电路的集成度。因为功率分配器中集成了单频带通滤波电路，所以可以同时实现功率分配和频率选择的功能。为实现本专利技术目的，本专利技术所采用的技术方案如下 集成带通滤波功能的等分功率分配器，包括上层微带结构、隔离元件、中间层介质基板和下层接地金属板，上层微带结构附着在中间层介质板上表面，中间层介质板下表面为接地金属；其特征在于上层微带结构包括两个单频带通滤波电路，两个单频带通滤波电路结构相同，排布成上下对称的结构，两个单频带通滤波电路共用一个输入端口作为集成带通滤波功能的等分功率分配器的输入端口 I/P，两个单频带通滤波电路的输出端口作为集成带通滤波功能的等分功率分配器的第一输出端口 0/P1和第二输出端口 0/P2。上述集成带通滤波功能的等分功率分配器，位于上方的单频带通滤波电路由三个四分之一波长谐振器耦合组成，分别为第一谐振器、第二谐振器和第三谐振器；其中第一谐振器为依次连接的第一微带线、第二微带线、第三微带线和第四微带线构成的始端开路，末端接地的微带线；第二谐振器为依次连接的第五微带线、第六微带线、第七微带线、第八微带线、第九微带线和第十微带线构成的始端接地，末端开路的微带线；第三谐振器为依次连 接的第十一微带线、第十二微带线、第十三微带线和第十四微带线构成的始端接地，末端开路的微带线；其中第二微带线和第十三微带线耦合，第三微带线和第十二微带线耦合，第四微带线和第五微带线耦合，第五微带线的一端和第十一微带线的一端耦合；第一谐振器的开路端与输入端口 Ι/P相连接，第三谐振器的十三微带线与第一输出端口 0/P相连接；隔离元件的一端与位于上方的第二谐振器的开路端连接，另一端与位于下方的单频带通滤波电路相应谐振器的开路端连接。上述集成带通滤波功能的等分功率分配器，四分之一波长谐振器的长度Z为所述单频带通滤波电路的谐振频率/对应的波长』的四分之一；其中，Z为实际微带线长度。上述集成带通滤波功能的等分功率分配器，单频带通滤波电路通带左右传输零点由谐振器间的交叉耦合产生。上述集成带通滤波功能的等分功率分配器，集成带通滤波功能的等分功率分配器的输入阻抗与输出阻抗相同，每一个单频带通滤波电路的输入输出阻抗可通过改变谐振器之间的耦合强度和端口位置进行调节以实现匹配。上述集成带通滤波功能的等分功率分配器，隔离元件为电阻、电容或电感。相对于现有技术，本专利技术具有如下优点 (I)在传统的功率分配器中集成了带通滤波功能，可以同时实现功率分配和过滤信号的功能，而且相比于级联的滤波电路与功分器而言尺寸更小有利于射频前端系统的集成化以及小型化。(2)集成带通滤波功能的等分功率分配器有比传统的分立的功率分配器和滤波器组合而成的系统有更低的插入损耗。附图说明图I是集成带通滤波功能的等分功率分配器的结构图。图2是单频带通滤波电路的传输特性曲线图。图3是集成带通滤波功能的等分功率分配器的结构示意图。图4a是集成带通滤波功能的等分功率分配器的传输特性曲线图。图4b是集成带通滤波功能的等分功率分配器的输出回波损耗和隔离系数。具体实方式 下面结合附图对本专利技术作进一步详细的说明，但本专利技术要求保护的范围并不局限于下例表述的范围。如图I所示，集成带通 滤波功能的等分功率分配器包括上层微带结构，隔离元件，中间层介质基板和下层接地金属板，上层微带结构附着在中间层介质板上表面，中间层介质板下表面为接地金属；其特征在于上层微带结构包括两个单频带通滤波电路，两个单频带通滤波电路结构相同，排布成上下对称的结构，两个单频带通滤波电路共用一个输入端口作为集成带通滤波功能的等分功率分配器的输入端口 I/P，两个单频带通滤波电路的输出端口作为集成带通滤波功能的等分功率分配器的第一输出端口 0/P1和第二输出端口0/P2。隔离元件18的一端与位于上方的第二谐振器2的开本文档来自技高网...

【技术保护点】
集成带通滤波功能的等分功率分配器，包括上层微带结构、隔离元件、中间层介质基板和下层接地金属板，上层微带结构附着在中间层介质板上表面，中间层介质板下表面为接地金属；其特征在于：上层微带结构包括两个单频带通滤波电路，两个单频带通滤波电路结构相同，排布成上下对称的结构，两个单频带通滤波电路共用一个输入端口作为集成带通滤波功能的等分功率分配器的输入端口(I/P),两个单频带通滤波电路的输出端口作为集成带通滤波功能的等分功率分配器的第一输出端口(O/P1)和第二输出端口(O/P2)。

【技术特征摘要】
1.集成带通滤波功能的等分功率分配器，包括上层微带结构、隔离元件、中间层介质基板和下层接地金属板，上层微带结构附着在中间层介质板上表面，中间层介质板下表面为接地金属；其特征在于上层微带结构包括两个单频带通滤波电路，两个单频带通滤波电路结构相同，排布成上下对称的结构，两个单频带通滤波电路共用一个输入端口作为集成带通滤波功能的等分功率分配器的输入端口(I/P)，两个单频带通滤波电路的输出端口作为集成带通滤波功能的等分功率分配器的第一输出端口(0/P1)和第二输出端口(0/P2)。2.根据权利要求I所述集成带通滤波功能的等分功率分配器，其特征在于位于上方的单频带通滤波电路由三个四分之一波长谐振器耦合组成，分别为第一谐振器(I)、第二谐振器(2)和第三谐振器(3);其中第一谐振器(I)为依次连接的第一微带线(4)、第二微带线(5)、第三微带线(6)和第四微带线(7)构成的始端开路，末端接地的微带线；第二谐振器(2)为依次连接的第五微带线(8)、第六微带线(9)、第七微带线(10)、第八微带线(11)、第九微带线(12)和第十微带线(13)构成的始端接地，末端开路的微带线；第三谐振器(3)为依次连接的第十一微带线(14)、第十二微带线(15)、第十三微带线(16)和第十四微带线(17...

【专利技术属性】
技术研发人员：章秀银，李聪，余枫林，王凯旭，胡斌杰，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：