CN1143841A - 具有开关功能的带状线滤波器 - Google Patents

Abstract

具有开关功能的带状线滤波器无需把单独的开关连接到滤波器的前端和后端来防止接收单元损耗发射电功率就能正常工作，从而使发射和接收***的尺寸更小。这种传输线滤波器形式的带状线滤波器包括：输入单元谐振器和输出单元谐振器，前者具有开路短截线和由至少一个电容器与开路短截线并联接地的第二开路短截线，并且，后者具有开路短截线和由至少一个电容器与开路短截线并联接地的第二开路短截线，并设置在距输入单元谐振器一个通带频率波长的范围内。

Description

具有开关功能的带状线滤波器

本发明关于传输线滤波器，更具体地说，是关于具有开关功能的带状线滤波器。

关于具有开关功能的带状线滤波器的本申请基于南韩专利申请No21625/95，本申请中包括所述专利申请，作为所有方面的依据。

先有技术中，当利用分布元件的带状线或微波带状线(下文称为“带状线”)滤波器用于发射/接收***中时在发射/接收***的内部应该利用单独的开关，以防止由接收单元损失部分发射功率。这样，在滤波器的前端或后端提供开关的情况下，徒然增加了发射/接收***的尺寸。

另外，在先有的带状线滤波器情况下，包括带状线的谐振器有固定的几何形状。并且，在带通滤波器情况下，有这样的缺点：因为带通滤波器的中心频率决定干带状线的长度和宽度，所以，带通滤波器的尺寸是固定的；因而很难移开或消除中心频率。

另外，在带状线或带状线滤波器中利用二极管或变容二极管的情况下，存在的一个问题是必须使谐振器的一侧短路。下面的例子说明上面的问题。

图1是说明先有的微带滤波器的结构的视图。图2是说明利用先有的微带滤波器的发射/接收单元结构的视图。开路短截线101和103等效为电容器，而短路短截线等效为电感。另外在一个谐振器101和102与另一个谐振器103和104之间的缝隙105产生耦合电容。因此，能够通过控制开路短截线101和103的长度、短路短截线103和104的长度、以及缝隙105的间隔来控制中心频率、通带宽度及其波动。换句话说，如果开路短截线101和103以及短路短截线103和104的长度被减小，中心频率就增加。并且谐振器的宽度增加，带宽减小。此外，带宽的波动程度是随缝隙105的间隔而变化的。

另外，在应该为其选择信道或者应该为其提供发射单元和接收单元的发射/接收***的情况下，正如图2所示，需要单独的开关201，用于在接收工作时间内把天线200与接收单元203连接起来，而在发射工作时间内把天线200与发射单元205连接起来。这时，接收单元203是在接收单元下流的低噪声放大器(LNA)，而发射单元205是在发射单元下流的功率放大器。

美国专利No4806890公开一种可调谐的微波滤波器。在美国专利No4806890中，可调谐的微波滤波器的中心频率可以控制。可调谐的微波滤波器具有短路短截线、变容二极管和短路短载线的串联连接顺序的结构。

美国专利No5138288公开一种具有耦合在二个微带谐振器之间的变容二极管的微带滤波器。在美国专利No5138288中微带滤波器具有带状线谐振器、变容二极管和另一带状线谐振器的串联连接顺序的结构，并且，执行改变频率滤波形态的功能。

由Taebong Electronic，Ltd.于1989年9月21日申请的题为“微带谐振器的频率控制方法”的南韩专利公开No.3343公开一种用于控制带状线谐振器的谐振频率的方法。用于实施所述频率控制方法的电路具有把变容二极管与用作视频扼流圈的带状线并联并且连接到与电容器串联连接的短路短截线的结构。

欧洲专利No0552701A2公开一种微波器件封装。所公开的封装电路防止微波部件的静电击穿现象。该封装电路具有把所述封装、λ/4带状线和接地的二极管串联连接的结构。

按照Ray Waugh of Hewlett Packasd公司的报告，能够简单的实现使用二极管的衰减器。该衰减器具有电感器，射频扼流圈、带状线和接地二极管连接顺序的结构。

正如上面所讨论的，先有技术的结构和操作是各种各样的，但是在利用上述先有技术的发射和接收***的操作和尺寸方面还存在待解决的问题。

因此本发明的目的是提供一种具有开关功能的带状线滤波器，该滤波器无需把用于防止接收单元损耗发射电功率的单独的开关连接到滤波器的前端和后端就能工作，从而减小发射和接收***的尺寸。

本发明的另一个目的是提供一种具有开关功能、容易移开或消除中心频率的带状线滤波器。

本发明的再一个目的是提供一种具有开关功能而其中又不利用短路短截线的带状线滤波器。

为了达到这些和其他目的，本发明提供一种在传输线滤波器中的具有开关功能的带状线滤波器，它包括：输入单元谐振器和输出单元谐振器；输入单元谐振器具有开路短截线和由至少一个电容器与开路短截线并联接地的第二开路短截线；而输出单元谐振器具有开路短截线和由至少一个电容器与开路短截线并联接地的第二开路短截线，并且位于距输入单元谐振器一个通带频率波长的范围内。

下面通过参考附图对本发明作详细的描述，附图中同样的标号表示相同或相似的元件；

图1是说明先有技术微带滤波器的结构的视图。

图2是说明利用先有技术的微带滤波器的先有技术发射和接收单元的结构的视图。

图3是说明按照本发明的具有开关功能的带状线滤波器的结构的视图。

图4是说明按照本发明的具有开关功能的带状线滤波器的特性的曲线图。

图5是说明按照本发明的利用具有开关功能的带状线滤波器的发射和接收单元的结构视图。

在下面的描述中，简单的提供许多专用术语，例如，分立电路中的结构元件，以帮助综合理解本发明，但是，显然，具有相关领域的基础知识的专业人员没有这些专用术语也能实践本发明。省略有关已知的功能和结构的详细描述，是为了使本发明的主题变得更清楚。

图3是说明按照本发明的具有开关功能的带状线滤波器的结构视图。带状线滤波器包括：包含带状线301、302、305和307的谐振器；输入/输出单元100和106；视频扼流圈或者λ/4变换器或者用于驱动二极管308的二极管偏压312；控制端子310；电容器303，用于在直流状态下(下文称为“DC”)使短截线302和305开路，而在交流状态下(下文称为“AC”)使作为短路短截线的开路短截线302和305短路。

如图3中所示，二极管连接到开路短截线301和307，因此消去了带状线滤波器的特性。在二极管导通的瞬间，开路短截线301和307的特性变成短路短截线的特性，消去了带通滤波器的特性，并且，输入单元100和输出单元106之间的电路关闭，从而使输入端和输出端开路。与此相反，在上面描述的图1中，在二极管连接到开路短截线101和103的情况下，因为短路短截线102和104的原因，偏置电压不能加到开路短截线101和103。

另外，为了保持短路短截线的特性和在直流状态下使短路短截线开路，至少要将一个电容器303连到作为短路短路截线的短截线302和305，从而使其接地。

另一方面，在二极管308和309分别连接到谐振器的情况下，为了供给DC电源应该分别利用四分之一波长变换器或偏压电路或射频扼流圈。因此，完成了与作为短路短截线的短截线302和305的一部分相对的输入/输出馈电机构304的短路，从而，用一个控制端子同时控制连接到两个谐振器的二极管308和309。

图4是说明按本发明的具有开关功能的带状线滤波器的特性的曲线图。如图4中所示，Fp表示带通滤波器的中心频率。另外，WF1表示二个二极管308和309导通情况下的波形，WF2表示二个二极管308和309断开情况下的波形。

图5是说明利用按照本发明的具有开关功能的带状滤波器的发射和接收单元的结构的视图。在发射单元和接收单元中分别至少使用一个开关滤波器，设置在开关滤波器501和502的二极管的方向是各不相同的，或者，通过开关控制端子505把彼此相反的信号加到开关滤波器501和502。所以，在发射的时候，发射滤波器502工作，使得天线500连接到发射单元504，从而使发射工作可能进行。这时，由于断开接收滤波器501而保护了接收单元。另外，在接收的时候，接收滤波器503处于工作状态，使得天线500连接到接收单元503，从而使接收工作可能进行。这时，由于断开发射滤波器502而能够实现没有泄漏发射噪声的发射单元和接收单元。

另外，在把按照本发明的带状线滤波器用于选择信道的情况下，如图5，每个信道至少用一个滤波器，并且，为了使滤波器的中心频率适合每个信道，要控制短载线301、302、307和305的长度或厚度、槽311的间隔和电容器303的数值。并且，当选择发射单元或接收单元时，控制端子505以相同方式选择所述信道。

最后，下面将描述按照本发明的带状线滤波器和上述先有技术之间的差别：

在按照本发明的一个实施例中，只在二个带状线的一侧设置二极管，而不是象美国专利No4806890中那样设置在二个带状线之间。另外，按照本发明的实施例的二极管不限于变容二极管，而在美国专利No5138288中限定为变容二极管。同时在按照本发明的实施例中，二极管不是串联连接到二个谐振器，而是连接到地，并且，不利用接地孔。本发明的实施例类似于已知的专利公开No3343“微带谐振器的频率控制方式”，在那里，谐振器的特性是可变的，但是所利用的二极管的结构很不相同。就是说，在本实施例中，二极管不是设置在带状线之间。另外，本实施例的结构以及操作也与EP0552701有很大不同，在那里，设有利用封装。在Ray Waugh of Hewlett Packard公司的报告中，通过一个微波带状线和扼流圈来接通和关闭二极管，并且仅在输入/输出端子之间安装电容器。相反，本发明的实施例通过带状线完成滤波并且具有二个带状线实际上完全彼此分开的结构。

正如所讨论的，按照本发明的带状线滤波器具有如下优点：带状线滤波器包括二极管，并且带状线分布元件的特性随二极管为完成开关功能而导通和断开而改变，使得开关速度仅依赖于二极管的特性，并且，带状线被用作二极管的焊盘(landing pad)，从而使***的尺寸更小。

所述带状线滤波器还具有如下优点：装有二极管的开路短截线是如此起短路短截线的作用的，以致通带的特性完全随二极管的导通或断开而转换，从而当利用所述关断特性时能得到大的***损耗。

带状线滤波器还具有如下优点：使所述谐振器在DC状态下开路并且把二极管串联接地，从而不需要短路短截线。

虽然已经说明和描述了被认定的本发明的最佳实施例，但是，对于本专业的普通技术人员来说，很清楚，可以做出各种变化和修改，并且，可以用等同物替代其中的元件而不会脱离本发明的真正范围。

Claims (16)

1.一种在传输线滤波器中的具有开关功能的带状线滤波器，其特征在于包括：

输入单元谐振器和输出单元谐振器，

所述输入单元谐振器含有开路短截线和下文称为“第二开路短截线”的另一个开路短截线，所述第二开路短接线由至少一个电容器与该开路短截线并联接地，以及

所述输出单元谐振器含有开路短截线和由至少一个电容器与该开路短接线并联接地的第二开路短截线，并且，所述输出单元谐振器设置在距所述输入单元谐振器一个通带频率波长的范围内。

2.权利要求1中申请的带状线滤波器，其特征在于：使所述第二开路短截线的输入/输出端子的相对侧彼此短路。

3.权利要求1中申请的带状线滤波器，其特征在于：把所述第二开路短截线的所述输入/输出端子连接到隔直流电容器，并且，把至少一个接地的开关单元连接到所述开路短截线。

4.权利要求3中申请的带状线滤波器，其特征在于：所述开关单元是二极管，它的阳极连接到所述开路短截线而其阴极接地。

5.权利要求3中申请的带状线滤波器，其特征在于：所述开关单元是变容二极管。

6.权利要求3中申请的带状线滤波器，其特征在于：所述开关单元是三极管。

7.权利要求3中申请的带状线滤波器，其特征在于：所述开关单元是场效应三极管。

8.权利要求3中申请的带状线滤波器，其特征在于：使所述第二开路短截线的输入/输出端子的相对侧彼此短路。

9.权利要求3至8中的一个申请的带状线滤波器，其特征在于：把所述第二开路短截线的电容器连接到控制端子。

10.权利要求3中申请的带状线滤波器，其特征在于：还包括连接到射频扼流圈的控制端子。

11.权利要求3中申请的带状线滤波器，其特征在于：还包括连接到四分之一波长变换器的控制端子。

12.权利要求3中申请的带状线滤波器，其特征在于：还包括连接到二极管的偏压电路的控制端子。

13.一种无线电发射和接收装置，它包括：

天线，

用于发射无线电信号的发射单元，

用于具有输入单元谐振器和输出单元谐振器的发射机的滤波器，所述输入单元谐振器具有开路短截线和第二开路短截线，所述第二开路短截线由至少一个电容器与该开路短截线并联接地并且连接到控制端子，并且，所述输出单元谐振器具有与所述输入单元谐振器相同的结构，并设置在距所述输入单元谐振器一个通带频率波长的范围内，所述第一滤波器借助控制端子完成对从所述发射单元输出的信号的滤波，从而把所述滤波后的信号传送到所述天线，

用于接收无线电信号的接收单元，以及

具有输入单元谐振器和输出单元谐振器的接收机的滤波器，所述输入单元谐振器具有开路短截线和第二开路短截线，所述第二开路短截线由至少一个电容器与该开路短截线并联接地和连接到控制端子，并且，所述输出单元谐振器具有与所述输入单元谐振器相同的结构，并定位在距所述输入单元谐振器一个通带频率波长的范围内，所述第二滤波器借助所述控制端子完成对通过所述天线接收的信号的滤波，从而把所述滤波后的信号传送到所述接收单元。

14.权利要求13中申请的无线电发射和接收装置，其特征在于：用于发射机或接收机的多个滤波器连接在所述天线和所述发射及接收单元之间。

15.权利要求14中申请的无线电发射和接收装置，其特征在于：用于发射机和接收机的所述滤波器具有彼此不同的中心频率。

16.权利要求13中申请的无线电发射和接收装置，其特征在于：二极管分别连接到所述开路短截线，并且所述二极管的连接方向在所述发射单元和所述接收单元中彼此相反。

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