[发明专利]一种基于混合集总分布参数网络的宽带交叉器

说明书

本发明公开了一种基于混合集总分布参数网络的宽带交叉器，属于无线移动通信技术领域。本发明包括由下向上依次包括金属接地板、介质基板和介质基板上层电路；介质基板上层电路包括窗型拓扑结构、端口、馈线、和集总谐振单元。在本发明中，通过控制窗型拓扑结构高阻抗微带和低阻抗微带线参数，实现相邻端口间的隔离。通过引入的集总谐振单元，且该集总谐振单元由电容结构、电感结构并联设置构成；由于集总谐振单元的存在，相当于在传输特性曲线上引入了附加的匹配零点以及隔离零点，因此能够改善提升交叉器的回波损耗和隔离度带宽。通过将窗型拓扑传输线采用凸起的弯折的方式，减小了交叉器的物理尺寸，使结构更加紧凑。

技术领域

本发明涉及无线移动通信技术领域，具体而言涉及一种基于混合集总分布参数网络的宽带交叉器。

背景技术

由于高频电子线路间的布局布线容易受相邻信号间的相互串扰、耦合以及混叠的影响，所以为了实现物理相接的多路信号的电气独立性，传统的多层交叉器得到了广泛的应用。这种多层交叉器是通过传输线从第三维度上进行物理分隔，实现期望信号的传输以及串扰的抑制。由于多层交叉器结构传输模式复杂、制作工艺昂贵，故存在着高损耗、高成本等问题，严重影响了应用范围。因此，研究人员开始寻求一种平面级交叉器结构设计。

目前关于平面级交叉器结构更多应用在基于巴特勒矩阵的波束成形网络与多波束系统中，作为其基本组成的结构单元之一，多采用基于传输线的分布式电路结构，电路拓扑尺寸大。在实际应用中，受制于结构自身以及传输特性对于频率响应的敏感程度，传统的平面分布式交叉器可实现的相对带宽约为10％-20％。为了扩大传统平面分布式交叉器的相对带宽，文献中报道了一种贴片-环结构的平面分布交叉器，通过介质基板上设置的贴片使其整体带宽达到40％左右。由于此结构在设计时为了获得更好带宽，在结构尺寸和损耗上做出了一定牺牲，使得整体结构大且辐射损耗严重，导致其效能有限不利于器件集成。

于是乎，现有技术又提出了一种窗型结构交叉器，该结构由外部高阻抗传输线和内部低阻抗传输线构成，外部高阻抗传输线和内部低阻抗传输线组合成“田”字型，由此改善了线路布局，使其尺寸更小，从而有利于集成。由于这种结构在设计过程中只是作为一种信号交叉通路的对称拓扑，并未对分布传输线的频率敏感度做出优化或补偿，因此，其幅度响应中只存在一个隔离零点和一个反射零点，从而只形成了中心频率附近10％左右的匹配带宽与隔离度带宽的工作带宽。然而10％左右的匹配带宽与隔离度带宽并不适合宽带化系统级的应用。

发明内容

基于上述原因，本发明提供了一种基于混合集总分布参数网络的宽带交叉器，以解决窗型结构交叉器难以宽带化的问题。

本发明所解决技术问题采取的技术方案为：

一种基于混合集总分布参数网络的宽带交叉器，由下向上依次包括金属接地板、介质基板以及介质基板上层电路；

所述介质基板上设有金属化过孔；所述介质基板上层电路包括窗型拓扑结构、端口、馈线、以及集总谐振单元；

所述窗型拓扑结构用于实现信号的交叉通过，它是由电阻大于50欧姆的高阻抗微带线和电阻小于50欧姆的低阻抗微带线构成；端口设置在介质基板上，端口至少有2组，每组端口均包含一个输入端口和一个输出端口，输入端口和输出端口分别通过一根馈线与窗型拓扑结构相连后形成信号通路，且所有信号通路的中心点交叉；输入端口输入的信号经高阻抗微带线传输到低阻抗微带线经中心点后，再由低阻抗微带线传输至输出端；

所述馈线均连接有集总谐振单元，集总谐振单元是由电容结构和电感结构并联设置构成；电容结构和电感结构输出端连接金属化过孔，以实现集总谐振单元并联接地。

进一步的，所述集总谐振单元还包括焊盘，焊盘覆盖在金属化过孔上，其上连接电容结构和电感结构的输出端。

进一步的，集总谐振单元的中心频率设置为交叉器工作的中心频率，利用该集总谐振单元谐振响应扩展带宽。