[发明专利]具有双通带的滤波功分器

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有双通带的滤波功分器，可应用于射频前端电路带通滤波功能的等分功率分配器，在很多需要功率等分和带通滤波的电路中都需要这种技术。

背景技术

滤波器和功分器是无线通信系统中两种非常重要的部件，大多射频前端中这两种器件工作于相同的频率，并且要求提供给信号理想的特性。如果将这两种器件集成到一个器件中，总体积和插入损耗会一同降低。

近年来，一些学者专注于在一个电路里集成多个功能电路。对于功分器和带通滤波器的集成，大多是将威尔金森功分器的输入端口用耦合馈电线替换，这样虽然得到了很高的隔离度，然而这却需要牺牲频率选择性并需要很大的体积。

考虑到减小体积便于集成和频率选择特性的需求，本发明提出了一种新型的具有双通带的滤波功分器。此发明使用四分之一波长微带线实现的阶跃阻抗谐振器和耦合馈电线将带通滤波器和功率分配器集成到一起，通过阶跃阻抗谐振器得到双通带特性，带宽可以被任意的控制，同时，在每个通带边缘可以创建两个传输零点，提高频率选择性。

发明内容

在本发明中，提出了一种新型的具有双通带的滤波功分器。本设计中，每一个具有双通带的功率分配滤波器的上层微带结构包括两个四分之一波长微带线实现的阶跃阻抗谐振器和四个耦合馈电线。每一个四分之一波长微带线实现的阶跃阻抗谐振器是由两段高低阻抗线级联得到。调节四分之一波长微带线实现的阶跃阻抗谐振器的总长度，可以改变低通带的中心频率。调节低阻抗线的特性阻抗，可以改变高通带的中心频率。调节四分之一波长微带线实现的阶跃阻抗谐振器与耦合馈电线之间的耦合间距，可以改变带宽。相比于直接将滤波器和功分器级联的器件，这种结构可以实现体积小型化，它的带宽可以被任意的控制，插入损耗也可以明显降低。同时，在每个通带边缘可以创建两个传输零点，提高频率选择性。

为实现本发明目的，本发明所采用的技术方案如下：

具有双通带的滤波功分器，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基板上表面，中间层介质基板下表面为下层接地金属板；上层微带结构包括两条四分之一波长微带线实现的阶跃阻抗谐振器和四条耦合馈电线；其中两条耦合馈电线共用一个输入端口作为具有双通带的滤波功分器的输入端口,另外两条耦合馈电线的中间部分分别接有两个输出端口作为具有双通带的滤波功分器的第一输出端口和第二输出端口；隔离元件为电阻R，隔离电阻R位于与输入端口相连的两条耦合馈电线之间；上层微带结构上下对称。

上述具有双通带的滤波功分器，四分之一波长微带线实现的阶跃阻抗谐振器是由第一微带线、第二微带线、第三微带线、第四微带线、第五微带线顺次连接组成的传输线，其中第一微带线、第二微带线和第三微带线构成一个n形状，第三微带线和第四微带线构成一个L形状，第四微带线接到第五微带线的一角，第五微带线的末端接地；第一耦合馈电线是由第六微带线、第七微带线、第八微带线、第九微带线、第十微带线、第十一微带线顺次连接组成的一段传输线；第二耦合馈电线是由第十二微带线、第十三微带线、第十四微带线、第十五微带线顺次连接组成的一段传输线；其中第二耦合馈电线的第十二微带线的一端与输入端口相连接，第十五微带线的末端之间接入一个隔离电阻R，两个第一耦合馈电线的第十一微带线的中间部分分别与第一输出端口、第二输出端口相连接，形成三端口的具有双通带的滤波功分器。

上述具有双通带的滤波功分器，四分之一波长微带线实现的阶跃阻抗谐振器产生了双通带特性，两条电学长度相等的高低阻抗线，即由第一微带线、第二微带线、第三微带线、第四微带线组成的高阻抗线和由第五微带线组成的低阻抗线级联得到双通带特性；两段高低阻抗线的特性阻抗的比值决定了双通带中心频率的比值，整条四分之一波长微带线实现的阶跃阻抗谐振器的长度决定了低通带的中心频率；上述四分之一波长微带线实现的阶跃阻抗谐振器的长度L为低通带的谐振频率f对应波长λ的四分之一，其中，L为实际微带线长度；隔离电阻R可以实现两输出端口之间的相互隔离，可以使用约100-200欧姆的集总电阻。