[发明专利]一种具有宽带通响应的滤波型横跨定向耦合器及设计方法

说明书

本发明实施例公开了一种具有宽带通响应的滤波型横跨定向耦合器及设计方法，其包括：平行耦合线、并联开路线、串联传输线和四个匹配端口；其中，平行耦合线包括两段平行耦合线、三段电容加载平行耦合线；所述两段平行耦合线分别包括两个耦合线，三段电容加载平行耦合线分别包括两个耦合线和设置在耦合线之间的集总电容，并联开路线包括四个并联开路线；所述串联传输线包括四个串联传输线；本发明通过设置并联开路线的阻抗值，在通带外可以产生两个传输零点，形成阻带，并联开路线的特性阻抗越小阻带越宽；本发明可以通过调节所述串联传输线的特性阻抗，可以改变通带带宽范围。基于上述方法，本发明可以实现宽频带、滤波，和任意的功分比。

技术领域

本发明涉及滤波耦合器领域，尤其涉及一种具有宽带通响应的滤波型横跨定向耦合器及设计方法。

背景技术

随着世界经济水平的快速发展，无线通信系统尤其是移动终端设备小型化、集成化的需求也越来越明显。耦合器作为无线通信系统重要的一个组成成分，具有信号分配、信号传输、信号隔离等重要的功能。例如，在射频收发信机系统中，耦合器作为连接器进行信号传输的同时可以将信号送入仪表盘等显示器件，方便研究人员进行判读。但一个微波波段射频信号的发射与接收往往伴随着许许多多的杂波分量，这会造成信号质量的严重下降，此时滤波型耦合器在维持耦合器原有的功能基础上，可以实现带外杂波抑制，而且将耦合器和滤波器功能融合在一起的滤波型耦合器有利于系统设备小型化、集成化发展。

由于平行耦合线定向耦合器无法实现紧耦合，限制了其在无线通信系统中的广泛应用，故而现有的研究大多数都是基于双分支耦合器结构和环形耦合器结构，通带较窄，无法满足现在社会通信系统宽带的需求；有较少的研究实现了宽带滤波耦合器，但是往往体积较大、结构复杂、加工制作成本较高。跨定向耦合器虽然可以实现紧耦合，且具有低成本、易加工、体积小等优点，但是现有的横跨定向耦合器不能实现宽通带以及滤波效应，进一步限制了其应用；

若设计一种可实现宽通带以及滤波效应的横跨定向耦合器，则可以其降低制作困难度，有利于其在低成本多应用无线通信系统中得到广泛推广。

发明内容

基于此，为解决现有技术所存在的不足，特提出了一种具有宽带通响应的滤波型横跨定向耦合器，包括：平行耦合线、并联开路线、串联传输线和四个匹配端口；

其中，所述平行耦合线包括第一段平行耦合线、第二段电容加载平行耦合线、第三段电容加载平行耦合线、第四段电容加载平行耦合线、第五段平行耦合线；所述第一段平行耦合线包括第一耦合线和第二耦合线，所述第二段电容加载平行耦合线包括第三耦合线、第四耦合线和设置在第三耦合线、第四耦合线之间的第一集总电容，所述第三段电容加载平行耦合线包括第五耦合线、第六耦合线和设置在第五耦合线、第六耦合线之间的第二集总电容，所述第四段电容加载平行耦合线包括第七耦合线、第八耦合线和设置在第七耦合线、第八耦合线之间的第三集总电容，所述第五段平行耦合线包括第九耦合线和第十耦合线；

所述并联开路线包括第一并联开路线、第二并联开路线、第三并联开路线和第四并联开路线；所述串联传输线包括第一串联传输线、第二串联传输线、第三串联传输线和第四串联传输线；所述第一并联开路线与第一耦合线连接，并通过第一串联传输线连接匹配端口；所述第二并联开路线与第二耦合线连接，并通过第二串联传输线连接匹配端口；所述第三并联开路线与第九耦合线连接，并通过第三串联传输线连接匹配端口；所述第四并联开路线与第十耦合线连接，并通过第四串联传输线连接匹配端口。

可选的，在其中一个实施例中，所述平行耦合线具有相同的奇偶模特性阻抗，所述第一段平行耦合线和第五段平行耦合线电长度相同，所述第二段电容加载平行耦合线、第三段电容加载平行耦合线和第四段电容加载平行耦合线电长度相同，所述第一并联开路线、第二并联开路线、第三并联开路线和第四并联开路线电长度和特性阻抗相同；所述第一串联传输线、第二串联传输线、第三串联传输线和第四串联传输线电长度和特性阻抗相同；所述第一集总电容、第二集总电容和第三集总电容具有相同的电容值。