應(yīng)用于超寬帶頻道和窄帶頻道的高隔離槽線雙工器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種應(yīng)用于超寬帶頻道和窄帶頻道的高隔離槽線雙工器，包括第一濾波器和第二濾波器，第一濾波器和第二濾波器共用一介質(zhì)基板，均采用開槽線結(jié)構(gòu)和微帶線結(jié)構(gòu)，開槽線結(jié)構(gòu)位于介質(zhì)基板的下層，微帶線結(jié)構(gòu)位于介質(zhì)基板的上層。第一濾波器的帶寬通過U型開槽線諧振器、第一開路枝節(jié)和第二開路枝節(jié)之間的耦合控制，通過調(diào)整其間距g1可以控制其帶寬；第二濾波器的諧振模式可以通過加載枝節(jié)長度來控制，因而通過調(diào)整l5的大小可以調(diào)節(jié)其帶寬。兩濾波器的帶寬可以獨(dú)立調(diào)節(jié)，結(jié)構(gòu)緊湊，電路簡(jiǎn)單，具有很高的頻率選擇性。
【專利說明】應(yīng)用于超寬帶頻道和窄帶頻道的高隔離槽線雙工器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及雙工器領(lǐng)域，具體是一種應(yīng)用于超寬帶頻道和窄帶頻道的高隔離槽線雙工器。
【背景技術(shù)】
[0002]微波雙工器是一種廣泛應(yīng)用于無線電接收機(jī)的重要微波器件，是完成現(xiàn)代多頻多服務(wù)收發(fā)系統(tǒng)共用同一副天線的至關(guān)重要的部件，其性能的優(yōu)劣直接影響到射頻前端的工作性能。傳統(tǒng)的雙工器設(shè)計(jì)是先分別設(shè)計(jì)出兩個(gè)濾波器，再通過一個(gè)匹配網(wǎng)絡(luò)使其相連，匹配網(wǎng)絡(luò)的存在增大了電路尺寸，不利于小型化。據(jù)此，一些學(xué)者采用共用諧振器技術(shù)來取代匹配網(wǎng)絡(luò)，這雖然大大減小了電路尺寸，但是這種技術(shù)只能運(yùn)用于窄帶系統(tǒng)，而且?guī)挷灰渍{(diào)節(jié)。設(shè)計(jì)一種應(yīng)用于超寬帶系統(tǒng)的緊湊小型化的雙工器十分有必要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中缺少超寬帶頻道槽線雙工器的問題，提供了一種應(yīng)用于超寬帶頻道和窄帶頻道的高隔離度的槽線雙工器，其帶寬可獨(dú)立調(diào)節(jié)，結(jié)構(gòu)緊湊，電路簡(jiǎn)單，具有很高的頻率選擇性。
[0004]本發(fā)明包括第一濾波器和第二濾波器，第一濾波器和第二濾波器共用一介質(zhì)基板，均采用開槽線結(jié)構(gòu)和微帶線結(jié)構(gòu)，開槽線結(jié)構(gòu)位于介質(zhì)基板的下層，微帶線結(jié)構(gòu)位于介質(zhì)基板的上層；
第一濾波器的開槽線結(jié)構(gòu)為U型開槽線諧振器；微帶線結(jié)構(gòu)包括:第一饋線、第二饋線、第一開路枝節(jié)、第二 開路枝節(jié)，其中第一饋線采用T型形狀，為第一濾波器和第二濾波器的公共饋線，第一開路枝節(jié)連接在第一饋線T型頭的一端并與其垂直，第二開路枝節(jié)連接在第二饋線的一端并與其垂直，兩開路枝節(jié)分別與U型開槽線諧振器的兩臂平行，兩開路枝節(jié)水平方向上的間距可調(diào)節(jié)，記為A ;
第二濾波器的開槽線結(jié)構(gòu)為多模開槽線諧振器，微帶線結(jié)構(gòu)包括:第一饋線、第三饋線、第一短路枝節(jié)、第二短路枝節(jié)，其中第一短路枝節(jié)連接在第一饋線T型頭的另一端，并與之垂直，第二短路枝節(jié)連接在第三饋線的一端并與之垂直；多模開槽線諧振器采用U型結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部中間位置加載有開槽線枝節(jié)，開槽線枝節(jié)的長度可調(diào)節(jié)，記為4。
[0005]所述第一濾波器為三階濾波器，U型開槽線諧振器長度為超寬帶頻道中心頻率對(duì)應(yīng)波長的二分之一，第一開路枝節(jié)和第二開路枝節(jié)均為四分之一波長諧振器。
[0006]所述的第二濾波器中U型開槽線諧振器為窄帶頻道中心頻率對(duì)應(yīng)波長的二分之
o
[0007]所述的介質(zhì)基板為PCB板，包括介質(zhì)基片以及包覆介質(zhì)基片的上金屬貼片和下金屬貼片，微帶線結(jié)構(gòu)形成于上金屬貼片，開槽線結(jié)構(gòu)為下金屬貼片刻蝕而成。
[0008]所述的第一短路枝節(jié)上設(shè)有第一接地通孔，第二短路枝節(jié)上設(shè)有第二接地通孔。
[0009]本發(fā)明有益效果在于: 1、雙工器的兩個(gè)頻道帶寬可以獨(dú)立進(jìn)行調(diào)節(jié)。第一濾波器的帶寬通過U型開槽線諧振器、第一開路枝節(jié)和第二開路枝節(jié)之間的耦合控制，通過調(diào)整其間距&可以控制其帶寬;第二濾波器的諧振模式可以通過加載枝節(jié)長度來控制，因而通過調(diào)整75的大小可以調(diào)節(jié)其帶寬，二者可以獨(dú)立調(diào)節(jié)。
[0010]2、具有高隔離度和高選擇性。所述雙工器在兩個(gè)通帶邊緣及通帶之間有多個(gè)傳輸零點(diǎn)，使得雙工器具有很高的隔離度和頻率選擇性。第一饋線和第二饋線之間的源-負(fù)載耦合可以在超寬帶頻帶的下邊緣產(chǎn)生一個(gè)傳輸零點(diǎn)；第一饋線和第三饋線之間的源-負(fù)載耦合可以在上阻帶產(chǎn)生傳輸零點(diǎn)加深阻帶；第一濾波器和第二濾波器相互之間的加載效應(yīng)會(huì)產(chǎn)生多個(gè)傳輸零點(diǎn)，提高兩個(gè)通道之間的隔離度。
[0011]3、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，電路簡(jiǎn)單，易于加工。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是單層印刷電路板的示意圖。
[0013]圖2是雙工器示意圖。
[0014]圖3是雙工器上層電路示意圖。
[0015]圖4是雙工器下層電路示意圖。
[0016]圖5是雙工器散射參數(shù)的仿真與測(cè)試結(jié)果。
[0017]圖6是雙工器的隔離度仿真與測(cè)試結(jié)果。
[0018]圖7是雙工器超寬帶頻道的群時(shí)延仿真與測(cè)試結(jié)果。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0020]本發(fā)明采用相對(duì)介電常數(shù)為2.2，厚度為0.508mm的PCB板作為基板，也可以采用其他規(guī)格的PCB板作為基板。如圖1所示，在PCB板的介質(zhì)基片12的上、下表面分別包覆有上金屬貼片13和下金屬貼片14。下文中所述的上層微帶線結(jié)構(gòu)形成于介質(zhì)基片的上層，開槽線結(jié)構(gòu)是將下金屬貼片14刻蝕后形成的。
[0021]圖2是開槽線雙工器的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中U型開槽線諧振器6和多模開槽線諧振器11是位于介質(zhì)基板下層的，其余微帶線結(jié)構(gòu)均位于介質(zhì)基板上層。所述雙工器包括第一濾波器和第二濾波器，分別應(yīng)用于超寬帶頻道和窄帶頻道，窄帶頻道以無線局域網(wǎng)WLAN為例說明。所述第一濾波器包括:第一饋線1、第二饋線2、第一開路枝節(jié)4、第二開路枝節(jié)5和U型開槽線諧振器6 ;所述第二濾波器包括:第一饋線1、第三饋線3、第一短路枝節(jié)7、第二短路枝節(jié)9和多模開槽線諧振器11。其中第一饋線I為T型結(jié)構(gòu)，是第一濾波器和第二濾波器的公共饋線，第一開路枝節(jié)4和第二開路枝節(jié)5分別連接在第一饋線IT形頭的一端和第二饋線2的一端并與之垂直，二者相互平行并分別與U型開槽線諧振器6的兩臂平行，U型開槽線諧振器6長度為超寬帶頻道中心頻率對(duì)應(yīng)波長的二分之一，第一開路枝節(jié)4和第二開路枝節(jié)5長度約為超寬帶頻道中心頻率對(duì)應(yīng)波長的四分之一。第一短路枝節(jié)7和第二短路枝節(jié)9分別連接在第一饋線IT形頭的另一端和第三饋線3的一端并與之垂直；多模開槽線諧振器11采用U型結(jié)構(gòu)，并在其中間位置加載開槽線枝節(jié)，U型開槽線諧振器長度為窄帶頻道中心頻率對(duì)應(yīng)波長的二分之一，開槽線枝節(jié)長度為15，通過調(diào)節(jié)15可以控制窄帶頻道的帶寬；第一短路枝節(jié)7和第二短路枝節(jié)9作為高阻饋線提供強(qiáng)耦合。
[0022]圖3和圖4分別是所述雙工器上層微帶線示意圖和下層開槽線結(jié)構(gòu)示意圖。為了更清晰的展示雙工器的電路結(jié)構(gòu)，在圖3和圖4中分別示意其上層和下層電路結(jié)構(gòu)。上層電路均采用微帶線結(jié)構(gòu)，下層U型開槽線諧振器6和多模開槽線諧振器11是將下層金屬貼片14刻蝕后形成的，第一接地通孔8和第二接地通孔10是在介質(zhì)基板12內(nèi)加入金屬柱將上層對(duì)應(yīng)的微帶線與下層金屬貼片14相連接，形成短路
本發(fā)明所述雙工器具有三個(gè)端口，其中第一饋線的另一端作為輸入端口 P1，第二饋線和第三饋線的另一端分別作為兩個(gè)輸出端口 P2、P3。所述雙工器的輸入端口和輸出端口均用SMA頭焊接，以便接入測(cè)試或者實(shí)用器件。
[0023]采用HFSS軟件進(jìn)行仿真，采用安捷倫N5230C矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀進(jìn)行測(cè)試。
[0024]圖5是所述雙工器散射參數(shù)的仿真和實(shí)物測(cè)量結(jié)果。本結(jié)果是基于HFSS仿真軟件和安捷倫N5230C矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀所得。從圖中可以看出，雙工器工作于超寬帶頻道和窄帶頻道，實(shí)物測(cè)量結(jié)果和仿真結(jié)果吻合良好，其中超寬帶頻道中心頻率為3.1GHz，其3dB相對(duì)帶寬為57.1%，窄帶系統(tǒng)中心頻率在5.35GHz，位于無線局域網(wǎng)WLAN頻道，其3dB相對(duì)帶寬為4.86%。在第一通帶的下邊緣、上邊緣和第二通帶的上邊緣處各有一個(gè)傳輸零點(diǎn)，提高了通帶的頻率選擇性。頻帶內(nèi)的回波損耗都在IOdB以下。
[0025]圖6是所述雙工器兩個(gè)通帶之間的隔離度仿真與測(cè)試結(jié)果。隔離度即輸出端口1P2和輸出端口 2P3之間的傳輸系數(shù)S32的值。從圖中可以看出仿真結(jié)果與實(shí)物測(cè)量結(jié)果吻合良好，其隔離度在超寬帶頻道均大于30dB，而在窄帶頻道均大于45dB。
[0026]圖7是雙工器超寬帶頻道濾波器的群時(shí)延特性。群時(shí)延是衡量寬帶或超寬帶網(wǎng)絡(luò)的重要參數(shù)，其平坦度反應(yīng)了微波網(wǎng)絡(luò)的特性好壞。從圖中可以看出，所述雙工器在超寬帶頻道的群時(shí)延在0.3-0.65ns，群時(shí)延很小且具有很平坦的特性。
[0027]圖5至圖7的結(jié)果表明所述雙工器在超寬帶頻道和窄帶頻道中具有很好的效果。
[0028]本發(fā)明具體應(yīng)用途徑很多，以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)，這些改進(jìn)也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種應(yīng)用于超寬帶頻道和窄帶頻道的高隔離槽線雙工器，其特征在于:包括第一濾波器和第二濾波器，第一濾波器和第二濾波器共用一介質(zhì)基板，均采用開槽線結(jié)構(gòu)和微帶線結(jié)構(gòu)，開槽線結(jié)構(gòu)位于介質(zhì)基板的下層，微帶線結(jié)構(gòu)位于介質(zhì)基板的上層； 第一濾波器的開槽線結(jié)構(gòu)為U型開槽線諧振器(6);微帶線結(jié)構(gòu)包括:第一饋線(I)、第二饋線(2)、第一開路枝節(jié)(4)、第二開路枝節(jié)(5)，其中第一饋線(I)采用T型結(jié)構(gòu)，為第一濾波器和第二濾波器的公共饋線，第一開路枝節(jié)(4)連接在第一饋線(I)T型頭的一端并與其垂直，第二開路枝節(jié)(5 )連接在第二饋線(2 )的一端并與其垂直，兩開路枝節(jié)分別與U型開槽線諧振器(6)的兩臂平行，兩開路枝節(jié)水平方向上的間距可調(diào)節(jié)，記為& ； 第二濾波器的開槽線結(jié)構(gòu)為多模開槽線諧振器(11)，微帶線結(jié)構(gòu)包括:第一饋線(I)、第三饋線(3)、第一短路枝節(jié)(7)、第二短路枝節(jié)(9)，其中第一短路枝節(jié)(7)連接在第一饋線(I) T型頭的另一端，并與之垂直，第二短路枝節(jié)(9)連接在第三饋線(3)的一端并與之垂直；多模開槽線諧振器(11)采用U型結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部中間位置加載有開槽線枝節(jié)，開槽線枝節(jié)的長度可調(diào)節(jié)，記為A。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于超寬帶頻道和窄帶頻道的高隔離槽線雙工器，其特征在于:所述第一濾波器為三階濾波器，U型開槽線諧振器(6)長度為超寬帶頻道中心頻率對(duì)應(yīng)波長的二分之一，第一開路枝節(jié)(4)和第二開路枝節(jié)(5)均為四分之一波長諧振器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于超寬帶頻道和窄帶頻道的高隔離槽線雙工器，其特征在于:所述的第二濾波器中U型開槽線諧振器(11)長度為窄帶頻道中心頻率對(duì)應(yīng)波長的二分之一。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于超寬帶頻道和窄帶頻道的高隔離槽線雙工器，其特征在于:所述的介質(zhì)基板為PCB板，包括介質(zhì)基片(12)以及包覆介質(zhì)基片(12)的上金屬貼片(13)和下金屬貼片(14)，微帶線結(jié)構(gòu)形成于上金屬貼片(13)，開槽線結(jié)構(gòu)為下金屬貼片(14)刻蝕而成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于超寬帶頻道和窄帶頻道的高隔離槽線雙工器，其特征在于:所述的第一短路枝節(jié)(7)上設(shè)有第一接地通孔(8)，第二短路枝節(jié)(9)上設(shè)有第二接地通孔(10)。
【文檔編號(hào)】H01P1/20GK103811833SQ201410057826
【公開日】2014年5月21日 申請(qǐng)日期:2014年2月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月20日
【發(fā)明者】鄧宏偉, 趙永久, 賀瑩, 王洪李 申請(qǐng)人:南京航空航天大學(xué)