CN110247147B

CN110247147B - 一种微带带通功分器

Info

Publication number: CN110247147B
Application number: CN201910614119.0A
Authority: CN
Inventors: 肖飞; 袁斌; 王余成
Original assignee: University of Electronic Science and Technology of China
Current assignee: University of Electronic Science and Technology of China
Priority date: 2019-07-09
Filing date: 2019-07-09
Publication date: 2021-06-08
Anticipated expiration: 2039-07-09
Also published as: CN110247147A

Abstract

本发明提供一种微带带通功分器，同时实现滤波和功分的功能，从而有效得减小元件尺寸。该微带带通功分器实现一个四阶带通频率响应，在通带右侧有限频率处具有一个传输零点，可以改善通带右侧的频率选择性；此外，输出端口在较宽的频率范围内，能够获得较高的隔离度。该微带带通功分器具有性能优越、设计过程简单等优点。

Description

一种微带带通功分器

技术领域

本发明属于通信技术领域，具体涉及一种具有带通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***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，能够同时实现带通滤波和功分的功能，具有良好的频率选择性、良好的隔离度、小尺寸和容易设计等优点。以下简称为微带带通功分器。

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。本发明所述的微带带通功分器如图2所示，在金属上覆层(I)内，其特征在于：第一端口(Port#1)连接到平行耦合三线结构(1)中间线节的左端；平行耦合三线结构(1)上侧线节的右端连接到第一终端开路枝节(21)，同时连接到中间加载短路枝节的第一传输线节(22)；中间加载短路枝节的第一传输线节(22)连接到第二终端开路枝节(23)，同时连接到第一平行耦合两线结构(24)的右侧；第一平行耦合两线结构(24)的左侧连接到第二端口(Port#2)；平行耦合三线结构(1)下侧线节的右端连接到第三终端开路枝节(31)，同时连接到中间加载短路枝节的第二传输线节(32)；中间加载短路枝节的第二传输线节(32)连接到第四终端开路枝节(33)，同时连接到第二平行耦合两线结构(34)的右侧；第二平行耦合两线结构(34)的左侧连接到第三端口(Port#3)；第一电阻(R1)跨接在平行耦合三线结构(1)左端的外侧线节，第二电阻(R2)焊接在中间加载短路枝节的第一传输线节(22)和中间加载短路枝节的第二传输线节(32)之间；短路通过金属化过孔实现。

进一步地，所述微带带通功分器可以实现一个四阶带通频率响应，在通带右侧有限频率处具有一个传输零点，可以改善通带右侧的频率选择性。

本发明所述的微带带通功分器的有益效果是：能够将一路输入信号分成两路输出，反之能将两路输入信号合成一路输出；功分器具有带通频率响应，通带右侧具有一个传输零点，极大改善了频率选择性；输出端口之间的隔离度高；尺寸较小，设计过程简单，容易调试等显著优点。

附图说明

图1：微带线结构示意图；

图2：微带带通功分器示意图；

图3：微带带通功分器的结构参数标注示意图；

图4：实施例的|S₂₁|和|S₁₁|测试结果图；

图5：实施例的|S₃₂|测试结果图。

具体实施方式

为了体现本发明的创造性和新颖性，下面结合附图和具体实施例进行阐述，但本发明的实施方式不限于此。不失一般性，实施例选用一款常用微带基片，其相对介电常数为3.66，基片厚度为0.508mm。

实施例的结构参数标注如图3所示，l₁、l₂、l₃和l₄表示长度，w₁、w₂、w₃、w₄、w₅和w₆表示线宽，s₁和s₂表示缝隙宽度，d表示金属化过孔直径。具体取值为(单位：mm)：l₁＝14.9,l₂＝12.07,l₃＝1.55,l₄＝1.41,w₁＝0.12,w₂＝0.64,w₃＝0.66,w₄＝0.55,w₅＝0.53,w₆＝0.35,s₁＝0.17,s₂＝0.13和d＝0.4。此外，R₁＝820Ω,R₂＝330Ω。对实施例进行了电磁仿真和加工，仿真和测试结果如图4和5所示。该微带带通功分器可以实现一个四阶带通频率响应，且在通带右侧4.0GHz处具有一个传输零点，有效地改善频率选择性。带通频率响应的中心频率位于2.92GHz，3dB相对带宽为57.3％，中心频率处的插损为0.17dB，带内回波损耗大于12dB，从4.0GHz到7.3GHz频率范围内的抑制超过28dB，从直流到8.0GHz频率范围内的隔离度大于21dB。实施例的尺寸为0.341λ_g×0.154λ_g，其中λ_g是中心频率处所对应的波导波长。

以上所列举的实施例，充分说明了本发明所述的微带带通功分器具有良好的频率响应、尺寸较小、设计过程简单等优点，具有显著的技术进步。本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种微带带通功分器，其特征在于：第一端口(Port#1)连接到平行耦合三线结构(1)中间线节的左端；平行耦合三线结构(1)上侧线节的右端连接到第一终端开路枝节(21)，同时连接到中间加载短路枝节的第一传输线节(22)；中间加载短路枝节的第一传输线节(22)连接到第二终端开路枝节(23)，同时连接到第一平行耦合两线结构(24)的右侧；第一平行耦合两线结构(24)的左侧连接到第二端口(Port#2)；平行耦合三线结构(1)下侧线节的右端连接到第三终端开路枝节(31)，同时连接到中间加载短路枝节的第二传输线节(32)；中间加载短路枝节的第二传输线节(32)连接到第四终端开路枝节(33)，同时连接到第二平行耦合两线结构(34)的右侧；第二平行耦合两线结构(34)的左侧连接到第三端口(Port#3)；第一电阻R1跨接在平行耦合三线结构(1)左端的外侧线节，第二电阻R2焊接在中间加载短路枝节的第一传输线节(22)和中间加载短路枝节的第二传输线节(32)之间；短路通过金属化过孔实现；该微带带通功分器实现一个四阶带通频率响应，在通带右侧有限频率处具有一个传输零点。

2.根据权利要求1所述的微带带通功分器，基于微带基片，其相对介电常数为3.66，基片厚度为0.508mm；l₁、l₂、l₃和l₄表示长度，w₁、w₂、w₃、w₄、w₅和w₆表示线宽，s₁和s₂表示缝隙宽度，d表示金属化过孔直径；选取参数：l₁＝14.9mm,l₂＝12.07mm,l₃＝1.55mm,l₄＝1.41mm,w₁＝0.12mm,w₂＝0.64mm,w₃＝0.66mm,w₄＝0.55mm,w₅＝0.53mm,w₆＝0.35mm,s₁＝0.17mm,s₂＝0.13mm，d＝0.4mm，R₁＝820Ω,R₂＝330Ω；所实现四阶带通频率响应的中心频率位于2.92GHz，3dB相对带宽为57.3％，从4.0GHz到7.3GHz频率范围内的抑制超过28dB，从直流到8.0GHz频率范围内的隔离度大于21dB。