[发明专利]一种具有双频带滤波功能的功率分配器

说明书

技术领域

本发明涉及小型化射频电路技术领域，具体涉及一种可应用于射频前端电路的具有双频带滤波功能的功率分配器，。

背景技术

随着无线通信的快速发展，对小型化射频电路的需求越来越紧迫。在移动通信、卫星通信等无线设备中，需要减小设备体积或在有限空间内容纳更多的功能模块，因此小型化是发展的必然趋势。由于射频前端的体积占据了无线设备中很大的一部分，对其小型化开展深入研究，具有重要的理论意义和应用价值。

过去对射频器件的小型化研究以单个元器件的性能提升和小型化为主。经过近几年的研究探索，采用多器件协同设计的方式将多个器件集成为一个器件，使一个器件具有多种功能，从而减小器件数量实现小型化。目前，具有单通带滤波功能的功率分配器已经被研发出来，大大减小了射频电路的体积。然而具有双通带滤波特性的功率分配器却鲜有发现。

功率分配器具有分配/合成信号的功能，在很多天线阵列和平衡电路中都要用到，是一个基础的微波电路。而带通滤波电路可以分离出所需频带的功能，也是无线通信系统中另一种不可或缺的组件。这两种元件经常共存于系统中，因此受到学者们的广泛关注。在滤波器与功率分配器集成化设计方面，综合起来主要有以下方法：1）把滤波电路与功分电路融合使其具有两种功能；2）用滤波电路取代功率分配器中的四分之一波长传输线。所设计电路有滤波功率分配器、滤波耦合器和滤波混合环等，不仅获得良好电性能，而且体积小。

国内外学者已经开始重视这个方向并做了一些探索，但目前该方向只是处于起步阶段。在双频带的滤波电路方面，常规做法是使用双模谐振器，已有很多研究成果，但是，具有双频带滤波功能的功率分配器的公开文献还比较少。在文献《X.Tang,andK.Mouthaan,“FilterintegratedWilkinsonpowerdividers,”Microw.Opt.Tech.Lett.,vol.52,no.12,pp.2830–2833,Dec.2010》、《Y.C.Li,Q.Xue,andX.Y.Zhang和《X.Y.Zhang,K.-X.Wang,andB.-J.Hu,“Compactfilteringpowerdividerwithenhancedsecond-harmonicsuppression,”IEEEMicrow.Wireless.Compon.Lett.,vol.23,no.9,pp.483–485,Sep.2013.》中用滤波电路取代功率分配器中的四分之一波长传输线，实现了单频滤波功能的功率分配器。在文献“Single-anddual-bandpowerdividerintegratedwithbandpassfilters,”IEEETrans.Microw.TheoryTech.,vol.61,no.1,pp.69–76,Jan.2013.》中，通过加入多模式的谐振电路作为滤波网络，实现了双频滤波功能的功率分配器。然而，文章采用中心对称加载的开路线谐振器构成滤波网络，对于电路的小型化程度还有待于大幅提高。为了填补这一空白，本发明提出了采用具有枝节加载的四分之一波长短路线谐振器构成滤波网络，大大减少了电路体积，同时输出端口的隔离度和通带的选择性能也有大幅提升。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述不足，提出了一种具有双频带滤波功能的功率分配器。

为实现本发明目的，本发明采用的技术方案如下。

一种具有双频带滤波功能的功率分配器，包括上层微带结构、隔离电阻、中间介质基板和底层金属地板；上层微带结构包括四个谐振器、三条馈电线和一个隔离电阻，上层微带结构排布成上下中心对称的两个带通滤波电路；四个谐振器均采用具有枝节加载的四分之一波长短路线谐振器，每个谐振器均包含一路主传输线和一路加载的开路线枝节，通过对主传输线和枝节长度的控制实现两个通带的中心频率独立可调节；主传输线是四分之一波长短路线，主传输线的谐振频率提供了第一个通带的工作频率，主传输线的长度L为第一个通带谐振频率f对应的波长的四分之一，其中L为实际微带线长度；在主传输线上加载开路线枝节，通过改变开路线枝节的长度实现对第二个通带工作频率的控制和调节，使在保证第一个通带的中心频率几乎不变的情况下，能对第二个通带进行调节；四个具有枝节加载的四分之一波长短路线谐振器和三条输入输出馈电线通过电磁耦合连接在一起，三条馈电线之间引入原负载耦合，在每个通带的两侧各产生两个传输零点，使得两个通带均具有选择性；上层微带结构中呈上下对称的上部分与下部分之间通过隔离电阻实现两路输出间的隔离。