一種基于電磁混合耦合的微帶雙工器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于電磁混合耦合的微帶雙工器，包括雙面覆銅微帶板，雙面覆銅微帶板的同一面上分別制作有兩個通帶頻率和帶寬可控的濾波器、第一端口饋線、第二端口饋線、T型接頭、第一端口、第二端口、第三端口，該雙面覆銅微帶板的另一面為覆銅接地板；所述兩個濾波器均主要由三個相互耦合的四分之一波長的微帶諧振器組成，三條微帶諧振器一端的相連接處存在接地通孔，每個濾波器中相鄰兩個微帶諧振器之間存在電耦合。本實用新型在原有磁耦合基礎上，引入了電耦合，使得通過調節(jié)磁耦合和電耦合的強度能靈活地改變雙工器的帶寬，且改進后的濾波器在上下截止頻率附近會產(chǎn)生數(shù)個傳輸零點，使得調整這些零點的位置可減少兩個濾波器的相互影響。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及頻分雙工的【技術領域】，尤其是指一種基于電磁混合耦合的微帶雙 工器。 -種基于電磁混合耦合的微帶雙工器

【背景技術】
[0002] 由于近年來無線通信的高速發(fā)展，無論是3G技術的普及、物聯(lián)網(wǎng)的火熱還是4G的 到來，都標志著無線技術又將迎來一個蓬勃發(fā)展的高峰期。如今的無線通信系統(tǒng)，基本都是 雙工的系統(tǒng)，對于時分雙工，只要將收與發(fā)安排在不同的時間片就可以解決問題了，而對于 頻分雙工，為了減少天線的數(shù)量則需要設計專門的器件來使不同頻率的電磁波共用一副天 線而不互相引起干擾，這樣的器件就是雙工器。而小型化、成本低、低損耗、高隔離度的雙工 器也成為了近年來的研究熱點之一。
[0003] 目前，常用的雙工器類型有：波導雙工器、同軸雙工器、介質雙工器、SAW雙工器。 這些雙工器各有優(yōu)缺點，比如波導雙工器應用的時間最久也最成熟，它損耗低、工作頻率 高，但是體積大、成本高、調諧困難；同軸雙工器的介質損耗和歐姆損耗都很小，并且穩(wěn)定性 高、屏蔽性好，但是在移動通信頻域內，它的體積仍然顯得太大；介質雙工器雖然實現(xiàn)了雙 工器的小型化，但是成本太高；SAW雙工器可以實現(xiàn)任意精度的頻率特性，而且體積小、設 計靈活性好、可靠性高，但不足之處是成本高、損耗大、高頻承受功率低。
[0004] 如今移動通信技術的不斷發(fā)展，頻譜資源越來越匱乏。隨著便攜式無線電子產(chǎn)品 的瘋狂增長，小型化、成本低、高頻化成為了雙工器研究的標向，而微帶雙工器正好能滿足 這些要求，并且良好結構的雙工器還能滿足較低損耗和較高隔離度的要求。
[0005] 目前微帶雙工器比較常用也比較方便的設計方法是先設計出兩個位于低頻段和 高頻段的帶通濾波器，然后用T型接頭把這兩個不同中心頻率的帶通濾波器連接起來，再 通過調整各個端口的匹配以及修正兩個濾波器與T型接頭的連接帶來的互相耦合的影響， 使微帶雙工器的性能能達到預期的指標。到目前為止，最常見的微帶雙工器里面的耦合方 式是電f禹合。


【發(fā)明內容】

[0006] 本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種綜合性能較好的基于電磁 混合耦合的微帶雙工器，具有更靈活的選擇性，能夠滿足小型化、低成本、濾波特性好、高隔 離度、具有通帶大范圍可控性能雙工器的設計要求。
[0007] 為實現(xiàn)上述目的，本實用新型所提供的技術方案為：一種基于電磁混合耦合的微 帶雙工器，包括雙面覆銅微帶板，所述雙面覆銅微帶板的同一面上分別制作有兩個通帶頻 率和帶寬可控的濾波器、第一端口饋線、第二端口饋線、T型接頭、用于傳輸混頻電磁波信號 的第一端口、用于傳輸高頻段電磁波信號的第二端口、用于傳輸?shù)皖l段電磁波信號的第三 端口，該雙面覆銅微帶板的另一面為覆銅接地板；其中，所述T型接頭鄰近設置在兩個濾波 器之間，該T型接頭的縱向饋線與第一端口連接；所述第一端口饋線鄰近設置在其中一濾 波器相對T型接頭的另一側旁，該第一端口饋線的一端與所述T型接頭的一橫向饋線端頭 之間存在耦合間隙，可引入源負載耦合，其另一端與第三端口連接；所述第二端口饋線鄰近 設置在另一濾波器相對Τ型接頭的另一側旁，該第二端口饋線的一端與所述Τ型接頭的另 一橫向饋線端頭之間存在耦合間隙，可引入源負載耦合，其另一端與第二端口連接；所述兩 個濾波器均主要由三個相互耦合的四分之一波長的微帶諧振器組成，所述三個微帶諧振器 的一端相互連接，并在連接處存在接地通孔，每個濾波器中的三個微帶諧振器間隔并排，且 相鄰兩個微帶諧振器之間存在電耦合；所述兩個濾波器的接地通孔可用焊錫與覆銅接地板 連接上，且連接后成為短路端，并為各自微帶諧振器之間引入磁耦合。
[0008] 所述第一端口、第二端口、第三端口均為50歐姆的匹配阻抗。
[0009] 在每個濾波器中，位于中間的微帶諧振器平行于Τ型接頭的縱向饋線，位于兩側 的微帶諧振器均由四條微帶組成，其中兩條平行于Τ型接頭的縱向饋線，另外兩條垂直于Τ 型接頭的縱向饋線，所述兩條平行于Τ型接頭縱向饋線的微帶的一端通過其中一條垂直于 Τ型接頭縱向饋線的微帶連接；所述平行于Τ型接頭縱向饋線的兩條微帶中，較短的微帶靠 近位于中間的那個微帶諧振器，較長的微帶的另一端連接于另一條垂直于Τ型接頭縱向饋 線的微帶，且該微帶與位于中間的微帶諧振器連接。
[0010] 所述第一端口饋線、Τ型接頭、其中一濾波器的接地通孔之間保留有預留空間，所 述第二端口饋線、Τ型接頭、另一濾波器的接地通孔之間保留有預留空間。
[0011] 本實用新型與現(xiàn)有技術相比，具有如下優(yōu)點與有益效果：
[0012] 1、通過引入源負載耦合和電磁混合耦合，使濾波器產(chǎn)生多個傳輸零點，合理地調 整這些傳輸零點的頻率位置能使整個雙工器獲得很高的隔離度；
[0013] 2、諧振器之間采用電磁混合耦合的方式使得雙工器的帶寬可以大范圍控制，再加 上可以通過調整諧振器的長度改變兩個帶通濾波器的中心頻率，因此，本實用新型的微帶 雙工器能夠非常靈活地適應多種通信系統(tǒng)；
[0014] 3、本結構的雙工器具有較低插入損耗，帶外選擇性好，濾波特性好的特點；
[0015] 4、由于雙工器為微帶結構，重量輕、成本低、適合工業(yè)批量生產(chǎn)，因此雙工器具備 結構簡單、設計容易、制造成本低廉的優(yōu)點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016] 圖1為本實用新型的微帶雙工器示意圖。
[0017] 圖2為本實用新型的微帶雙工器的散射參數(shù)仿真結果圖。

【具體實施方式】
[0018] 下面結合具體實施例對本實用新型作進一步說明。
[0019] 參見圖1所示，本實施例所述的基于電磁混合耦合的微帶雙工器，包括雙面覆銅 微帶板1，所述雙面覆銅微帶板1的同一面上分別制作有兩個通帶頻率和帶寬可控的濾波 器、第一端口饋線12、第二端口饋線4、Τ型接頭8、用于傳輸混頻電磁波信號的第一端口 Portl、用于傳輸高頻段電磁波信號的第二端口 Port2、用于傳輸?shù)皖l段電磁波信號的第三 端口 Port3,該雙面覆銅微帶板1的另一面為覆銅接地板；其中，所述T型接頭8鄰近設置在 兩個濾波器之間，該T型接頭8的縱向饋線與第一端口 Portl連接；所述第一端口饋線12 鄰近設置在其中一濾波器相對T型接頭8的另一側旁，該第一端口饋線12的一端與所述T 型接頭8的一橫向饋線端頭之間存在耦合間隙9,可引入源負載耦合，以獲得更好的帶外選 擇性，該第一端口饋線12的另一端與第三端口 Port3連接；所述第二端口饋線4鄰近設置 在另一濾波器相對T型接頭8的另一側旁，該第二端口饋線4的一端與所述T型接頭8的 另一橫向饋線端頭之間存在耦合間隙7,可引入源負載耦合，以獲得更好的帶外選擇性，該 第二端口饋線4的另一端與第二端口 Port2連接；所述第一端口 Portl、第二端口 Port2、第 三端口 Port3均為50歐姆的匹配阻抗。
[0020] 所述兩個濾波器均主要由三個相互耦合的四分之一波長的微帶諧振器組成，具體 如圖1所示，其中一濾波器包括有微帶諧振器13、14、15，而另一濾波器包括有微帶諧振器 2、3、16,所述三個微帶諧振器13、14、15的一端相互連接，并在連接處存在接地通孔11，所 述三個微帶諧振器2、3、16的一端相互連接，并在連接處存在接地通孔5,每個濾波器中的 三個微帶諧振器間隔并排，且相鄰兩個微帶諧振器之間存在電耦合，在每個濾波器中，位于 中間的微帶諧振器平行于T型接頭8的縱向饋線，位于兩側的微帶諧振器均由四條微帶組 成，其中兩條平行于T型接頭8的縱向饋線，另外兩條垂直于T型接頭8的縱向饋線，所述 兩條平行于T型接頭8縱向饋線的微帶的一端通過其中一條垂直于T型接頭8縱向饋線的 微帶連接；所述平行于T型接頭8縱向饋線的兩條微帶中，較短的微帶靠近位于中間的那個 微帶諧振器，較長的微帶的另一端連接于另一條垂直于T型接頭8縱向饋線的微帶，且該微 帶與位于中間的微帶諧振器連接。通過調整微帶諧振器之間的電耦合和磁耦合，每個濾波 器的帶寬都可以在很寬的范圍內調節(jié)；通過引入源端耦合可以在每個濾波器的通帶兩側產(chǎn) 生兩個傳輸零點，極大地提高了雙工器的帶外抑制。
[0021] 所述接地通孔11和接地通孔5可用焊錫與覆銅接地板連接上，且連接后成為短路 端，本實施例中所述的兩個濾波器通過相應的接地通孔與覆銅接地板連接上，為各自微帶 諧振器之間引入磁耦合。
[0022] 此外，為了方便焊接通孔，并防止微帶諧振器與饋線短路，本實施例所述的第一端 口饋線12、T型接頭8、其中一濾波器的接地通孔11之間保留有預留空間10,所述第二端口 饋線4、Τ型接頭8、另一濾波器的接地通孔5之間保留有預留空間6。
[0023] 參見圖2所示，顯示了本微帶雙工器的散射參數(shù)仿真結果，其中心頻率分別為 1.8Ghz和2.4Ghz。橫軸表示本微帶雙工器的信號頻率，縱軸表示幅度，包括插入損耗（S 12、 S13)的幅度、回波損耗（Sn、S22、S33)的幅度以及隔離度（S 23)的幅度，其中Sn表示portl 的回波損耗，S22表示port2的回波損耗，S33表示port3的回波損耗，S12表示portl和 port3的插入損耗，S13表示portl和port3的插入損耗。插入損耗表示一個信號的輸入功 率與另一個端口信號的輸出功率之間的關系，其相應的數(shù)學函數(shù)為：輸出功率/輸入功率 (dB)=20*log|S 21|?；夭〒p耗表示該端口信號的輸入功率與信號的反射功率之間的關系， 其相應的數(shù)學函數(shù)如下：反射功率/入射功率==20*log| Sn |。
[0024] 從圖中可知，在1. 8Ghz的通帶中，回波損耗|Sn|和S33的絕對值大于20DB，插入 損耗S 13的絕對值小于1. OTB，在2. 4Ghz的通帶中，回波損耗Sn和S22的絕對值大于20DB， 插入損耗S 12的絕對值小于1. OTB。從0- 4Ghz的頻率范圍看，本微帶雙工器的隔離度S23 的絕對值大于40DB。另外，本微帶雙工器的的每個通帶兩側都能產(chǎn)生數(shù)個傳輸零點，大大提 高了帶外抑制性。
[0025] 在采用以上方案后，本實用新型在原有的磁耦合基礎上，在微帶諧振器之間引入 了電耦合，使得通過調節(jié)磁耦合和電耦合的強度能夠非常靈活地改變雙工器的帶寬，且改 進后的濾波器在上下截止頻率附近會產(chǎn)生數(shù)個傳輸零點，使得通過調整這些零點的位置可 以減少兩個濾波器的相互影響，進而提高整個雙工器的隔離度。這相比現(xiàn)有技術，本實用 新型是一款綜合性能較好的微帶雙工器，能有效克服現(xiàn)有的微帶雙工器濾波特性較差的困 難，具有更靈活的選擇性，能夠滿足小型化、低成本、濾波特性好、高隔離度、通帶大范圍可 控的設計要求，值得推廣。
[0026] 以上所述之實施例子只為本實用新型之較佳實施例，并非以此限制本實用新型的 實施范圍，故凡依本實用新型之形狀、原理所作的變化，均應涵蓋在本實用新型的保護范圍 內。
【權利要求】
1. 一種基于電磁混合耦合的微帶雙工器，包括雙面覆銅微帶板（1)，其特征在于：所述 雙面覆銅微帶板（1)的同一面上分別制作有兩個通帶頻率和帶寬可控的濾波器、第一端口 饋線（12 )、第二端口饋線（4 )、T型接頭（8 )、用于傳輸混頻電磁波信號的第一端口（ Por11)、 用于傳輸高頻段電磁波信號的第二端口（P〇rt2)、用于傳輸?shù)皖l段電磁波信號的第三端口 (Port3)，該雙面覆銅微帶板（1)的另一面為覆銅接地板；其中，所述T型接頭（8)鄰近設置 在兩個濾波器之間，該T型接頭（8)的縱向饋線與第一端口（Portl)連接；所述第一端口饋 線（12)鄰近設置在其中一濾波器相對T型接頭（8)的另一側旁，該第一端口饋線（12)的一 端與所述T型接頭（8)的一橫向饋線端頭之間存在耦合間隙（9)，可引入源負載耦合，其另 一端與第三端口（P〇rt3)連接；所述第二端口饋線（4)鄰近設置在另一濾波器相對T型接 頭（8)的另一側旁，該第二端口饋線（4)的一端與所述T型接頭（8)的另一橫向饋線端頭之 間存在耦合間隙（7)，可引入源負載耦合，其另一端與第二端口（Port2)連接；所述兩個濾 波器均主要由三個相互耦合的四分之一波長的微帶諧振器組成，所述三個微帶諧振器的一 端相互連接，并在連接處存在接地通孔，每個濾波器中的三個微帶諧振器間隔并排，且相鄰 兩個微帶諧振器之間存在電耦合；所述兩個濾波器的接地通孔可用焊錫與覆銅接地板連接 上，且連接后成為短路端，并為各自微帶諧振器之間引入磁耦合。
2. 根據(jù)權利要求1所述的一種基于電磁混合耦合的微帶雙工器，其特征在于：所述第 一端口（Portl)、第二端口（Port2)、第三端口（Port3)均為50歐姆的匹配阻抗。
3. 根據(jù)權利要求1所述的一種基于電磁混合稱合的微帶雙工器，其特征在于：在每個 濾波器中，位于中間的微帶諧振器平行于T型接頭（8)的縱向饋線，位于兩側的微帶諧振器 均由四條微帶組成，其中兩條平行于T型接頭（8)的縱向饋線，另外兩條垂直于T型接頭 (8)的縱向饋線，所述兩條平行于T型接頭（8)縱向饋線的微帶的一端通過其中一條垂直于 T型接頭（8)縱向饋線的微帶連接；所述平行于T型接頭（8)縱向饋線的兩條微帶中，較短 的微帶靠近位于中間的那個微帶諧振器，較長的微帶的另一端連接于另一條垂直于T型接 頭（8 )縱向饋線的微帶，且該微帶與位于中間的微帶諧振器連接。
4. 根據(jù)權利要求1所述的一種基于電磁混合耦合的微帶雙工器，其特征在于：所述第 一端口饋線（12)、T型接頭（8)、其中一濾波器的接地通孔（11)之間保留有預留空間（10)， 所述第二端口饋線（4)、T型接頭（8)、另一濾波器的接地通孔（5)之間保留有預留空間（6)。
【文檔編號】H01P5/20GK203883094SQ201320733247
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2013年11月19日 優(yōu)先權日:2013年11月19日
【發(fā)明者】陳付昌, 郭富祥, 褚慶昕, 沈子略 申請人:華南理工大學