[发明专利]双工器

说明书

本发明涉及信号处理技术领域，具体涉及一种低成本的陶瓷谐振双工器。

现有技术中，双工器用于提供发射端到天线以及天线到接收端较小的损耗和发射端和接收端之间较大的隔离。在300MHz到1。5GHz的频率范围内，通常使用陶瓷型的具有小体积的谐振器。通常采用两个多段带通滤波器来完成该目的(图1)。中国已将450。5到453。5MHz的频段分配给乡村无线电话的发射，而将460。5到463。5MHz的频段分配给接收频率。市场上已有的采用陶瓷谐振器的设计是带三个极的Tx带通滤波器和带四个极的Rx带通滤波器，总共七个大的陶瓷谐振器串联。要求的陶瓷谐振器截面尺寸为12×12毫米。该双工器的价格高达60美金。这种现有的双工器的尺寸比电话制造商给出的规格要大许多。

本发明的目的在于克服现有技术的上述缺点，提供一种双工器，使用较小的陶瓷谐振器，进而降低双工器的成本和体积。

本发明的另一目的在于，提供一种双工器，使用极数较少的陶瓷谐振器，通过利用小的无功部分的电路特性，有助于得到所需要的衰减。

本发明的目的是基于以下认识：借助于和陶瓷谐振器串联连接的小的电感器，可以看到在高于带通中心频率处产生一个次波(sockout)。另一方面，利用和陶瓷谐振器串联连接的电容，可以看到在低于带通中心频率处形成一个次波(sockout)。这样，如果设计一种电路，可以提高衰减比率，从而减小同样性能所需的单元。

本发明的目的是这样实现的，构造一种双工器包括发射端滤波单元、接收端滤波单元和连接在发射端滤波单元与接收端滤波单元之间的交叉网络单元，其中：发射端滤波单元包括多个带有电感的陶瓷谐振单元(CR1-CR3、L2、L4、L6)和耦合其间的电感单元(L3、L5)，还包括阻抗匹配单元(L1、L7)；接收端滤波单元包括多个带有电容的陶瓷谐振单元(CR4-CR6、C4、C6、C8)和耦合其间的电容单元(C5、C7)，还包括阻抗匹配电容(C3、C9)；所述交叉网络单元包括电感单元(L8)、其一端共同连接到天线端而另一端分别连接到所述电感单元(L8)两端的第一电容(C1)和第二电容(C2)。

实施本发明提供的双工器，通过陶瓷谐振器与电容及电感连接时不同特性，采用极数较少的陶瓷谐振器，实现较小的体积和较低的成本。

结合附图和实施例，进一步说明本发明的特点和优点，附图中：

图1是现有技术双工器的组成结构示意图；

图2是图1所示现有技术双工器的频率特性示意图；

图3是单个滤波器单元的电路结构示意图；

图4是图3所示单个滤波器单元的频率特性示意图；

图5是单个滤波器单元的电路结构示意图；

图6是图5所示单个滤波器单元的频率特性示意图；

图7是按照本发明提供的双工器的电路原理示意图；

图8是图7所示本发明双工器的频率特性示意图。

如图1所示，现有技术的双工器主要由：天线端At、发射端Tx和接收端Rx，还包括Tx带通滤波器(Bandpass Filter)101、Rx带通滤波器102和交叉网络(Cross-over Network)103组成。结合图2可见，其衰减全部取决于滤波器响应的衰减特性。为了获得所要求的衰减，必须使用多个高Qu(空载Q值)的滤波器单元。因此，成本高(较大的陶瓷谐振器)而且体积大。

图3和图4示出与一个电容器301串接的陶瓷谐振器302的电路结构和频率响应特性，可以看到，在比峰值响应频率高的一侧出现有额外的响应。

图5和图6示出串接一个电感器501的陶瓷谐振器502的电路结构和频率响应特性，可以看到，在比峰值响应频率低的一侧出现有额外的响应。本发明使用的就是这个原理，以较低成本和较小体积实现本发明的双工器。

图7示出本发明的双工器的电路原理图，如图所示，CR1、CR2、CR3和L2、L4和L6是本发明为Tx滤波器所用的元件。L3、L5是耦合元件，L1、L7是该滤波器的匹配元件。CR4、CR5、CR6和C4、C6和C8是使用本发明原理的CC为Rx滤波器所用的元件。C5和C7是耦合元件，C3和C9是阻抗匹配元件。C1、C2和L8是交叉网络。图8示出了本发明双工器的频率特性曲线。可以看到，这种双工器损耗小、隔离效果好，最关键的是实现了小的体积和低的成本。按照本发明原理实现的双工器的发射中心频率为452。0MHZ，带宽为450。5-453。5MHZ，接入损耗的典型值为3。0Db，最大值为4。0dB，发射Tx对接收Rx的衰减典型值为65dB，最小值60dB；接收中心频率为462。0MHZ，带宽为460。5-463。5MHZ，接入损耗的典型值为3。0dB，最大值为4。0dB，接收Rx对发射Tx的衰减典型值为65dB，最小值60dB；双工器的物理尺寸仅为100×45×23毫米。