[发明专利]一种具有双通带频率响应的微带功分器

说明书

本发明提供一种具有双通带频率响应的微带功分器，同时实现滤波和功分的功能，从而有效得减小元件尺寸。该微带功分器基于一个四模谐振器，具有四个独立可调的谐振频率和三个传输零点。该微带功分器可以实现双通带滤波响应，具有良好的频率选择性，输出端口的隔离度高；该微带功分器具有性能优越、设计过程简单等优点。

技术领域

本发明属于通信技术领域，具体涉及一种具有双通带频率响应的微带功分器。

背景技术

在射频/微波/光频等较高频段内，微带线具有体积小、重量轻、使用频带宽、可靠性高和制造成本低等优点，是应用广泛的一类传输线。微带线具有分布参数效应，其电气特性与结构尺寸紧密相关。功分器全称功率分配器，是通信或雷达系统中的重要器件。它是一种将一路输入信号能量分成两路或多路输出相等或不相等能量的器件，也可反过来将多路信号能量合成一路输出，此时可也称为合路器。由于功分器可以逆向使用作为合路器，所以下面的讨论皆以功分器为例。一个功分器的输出端口之间应保证一定的隔离度。此外，滤波器作为另外一种微波器件，其功能在于允许某一部分频率的信号顺利的通过，而让另外一部分频率的信号受到较大的抑制。传统的滤波器和功分器是两个分立的元件，承担不同的功能。

发明内容

为了克服传统的功分器和滤波器分属两个元件，导致尺寸较大的缺点，本发明提供了一种新型的微带功分器，能够同时实现滤波和功分的功能，具有良好的频率选择性、小尺寸和容易设计等优点。

典型微带的结构如图1所示，主要包括三层。第I层是金属上覆层，第II层是介质基片，第III层是金属下覆层。一种四模谐振器如图2所示，在微带的金属上覆层(I)上刻蚀如下结构：开口方形环(5)的左端连接了第一终端开路枝节(1)，下端连接了第二终端开路枝节(2)，右端连接了第三终端开路枝节(3)，上端连接了第一平行耦合双线结构(4)。图中，l₁、l₂、l₃、l₄和l₂₁分别表示对应微带线的长度，w₁、w₂、w₃和w₄表示对应微带线的线宽，s₂表示缝隙宽度；Z_in,4表示对应的输入阻抗。

图2所示的四模谐振器中，第一平行耦合双线结构(4)之间的耦合效应用APCL表示。为简化分析该四模谐振器的谐振特性，不影响其主要物理机制，忽略APCL影响，得到如图3所示的简化四模谐振器模型。简化四模谐振器模型是关于中心平面呈左右对称，采用奇偶模分析法来进行分析。奇模模型如图4(a)所示，其中，Y₁、Y₂和Y₃是图中所示微带线的特征导纳，θ₁、θ₂和θ₃表示对应的电长度，Y_in,odd表示奇模输入导纳。由传输线理论，可得

Y_in,odd＝jY₁tanθ₁+jY₂tanθ₂-jY₃cotθ₃ (1)

偶模等效模型如图4(b)所示。其中，Y₄和θ₄分别是图中所示微带线的特征导纳和电长度，Y_in,even表示偶模输入导纳。由传输线理论，可得

令Y_in,odd＝0和Y_in,even＝0时，可分别推导出奇模和偶模的谐振条件方程，即

Y₁tanθ₁+Y₂tanθ₂-Y₃cotθ₃＝0 (3a)