CN107464978A - 平衡转非平衡信号滤波功分器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种平衡转非平衡信号滤波功分器,包括满覆于矩形介质基板(1)下表面的金属接地板(2)和贴覆于介质基板(1)上表面的第一、二输入端口馈线(31、32)、第一、二输出端口馈线(41、42);在所述介质基板(1)上表面还包括第一、二谐振器(51、52)、第一至四微带阻抗渐变线(61、62、63、64)、第一至六耦合线(71‑76)、微带线(8)和第一、二隔离电阻(91、92)。本发明的平衡转非平衡信号滤波功分器,结构简单、尺寸较小、共模抑制很好。
Description
技术领域
本发明涉及微波无源器件技术领域,特别是一种结构简单、共模抑制好的平衡转非平衡信号滤波功分器。
背景技术
功分器在微波射频系统中用来进行输出功率的分配,进而将分配的功率传输到下一个器件中去,是一种极其重要的元件。为了防止谐波的干扰,通常会在功分器的输入端前面加设滤波器,同时在每个输出端后面再加设滤波器。
2017年,M.Heydari;S.Roshani在Electronics Letters期刊上发表的论文“Miniaturised unequal Wilkinson power divider using lumped componentelements”,提出了一种小型化的功分器,但是不具有滤波功能。
2015年,Kai Xu;Jin Shi;Longlong Lin;Jian-Xin Chen在IEEE Transactionson Microwave Theory and Techniques期刊上发表的论文“A Balanced-to-UnbalancedMicrostrip Power Divider With Filtering Function”,提出了一种具有良好滤波效果的功分器,通过带外引入两个传输零点,提高了带外抑制,但是该结构的带内共模抑制不好。
2017年,XinGao;Wenjie Feng;WenquanChe;QuanXue在IEEE Transactions onMicrowave Theory and Techniques上发表的论文“Wideband Balanced-to-UnbalancedFiltering Power Dividers Based on Coupled Lines”,通过耦合线结构很好的实现了宽带响应,并且,开路/短路耦合线以及二分之一波长开路支节提高了通带选择性,通带相对带宽有80%,但是,整个通带内的共模抑制差的地方只有12dB,不能在整个通带内提供良好的共模抑制。
总之,现有技术存在的问题是:滤波功分器结构复杂,尺寸较大,共模抑制不够好。
发明内容
本发明的目的在于提供一种平衡转非平衡信号滤波功分器,结构简单、尺寸较小、共模抑制很好。
实现本发明目的的技术解决方案为:
一种平衡转非平衡信号滤波功分器,包括满覆于矩形介质基板1下表面的金属接地板2和贴覆于介质基板1上表面的第一、二输入端口馈线31、32、第一、二输出端口馈线41、42;
在所述介质基板1上表面还包括第一、二谐振器51、52、第一至四微带阻抗渐变线61、62、63、64、第一至六耦合线71-76、微带线8和第一、二隔离电阻91、92;
所述第一、二谐振器51、52之间通过第五、六耦合线75、76相连,
所述第一谐振器51通过第一耦合线71和第一微带阻抗渐变线61与第一输入端口馈线31相连,通过第二耦合线72和第二微带阻抗渐变线62与第二输入端口馈线32相连,
所述第二谐振器52通过第三耦合线73和第三微带阻抗渐变线63与第一输出端口馈线41相连,通过第四耦合线74和第四微带阻抗渐变线64与第二输出端口馈线42相连,
所述微带线8一端通过第一隔离电阻91与第三阻抗渐变线63和第三耦合线73的接触点相连接;另一端通过第二隔离电阻92与第四阻抗渐变线64和第四耦合线74的接触点相连接。
本发明与现有技术相比,其显著优点为:
1、具有滤波功能:结构中两个二分之一波长的传输线谐振器,实现了通带内良好
的滤波效果。
2、共模抑制好:通带内的共模抑制达到了55dB以下。
3、结构简单:容易构造和实现。基于印制电路板制造工艺对电路基板正面及背面
的金属面进行加工腐蚀就能形成所需的金属图案。
附图说明
图1是本发明一种平衡转非平衡信号滤波功分器的立体结构示意图。
图2是实施例的结构尺寸示意图。
图3是实施例输入差模信号时S参数仿真图。
图4是实施例输入共模信号时S参数仿真图。
图5是实施例输入差模信号时两个输出端口的隔离度仿真图。
具体实施方式
如图1所示,本发明平衡转非平衡信号滤波功分器,包括满覆于矩形介质基板1下表面的金属接地板2和贴覆于介质基板1上表面的第一、二输入端口馈线31、32、第一、二输出端口馈线41、42;
在所述介质基板1上表面还包括第一、二谐振器51、52、第一至四微带阻抗渐变线61、62、63、64、第一至六耦合线71-76、微带线8和第一、二隔离电阻91、92;
所述第一、二谐振器51、52之间通过第五、六耦合线75、76相连,
所述第一谐振器51通过第一耦合线71和第一微带阻抗渐变线61与第一输入端口馈线31相连,通过第二耦合线72和第二微带阻抗渐变线62与第二输入端口馈线32相连,
所述第二谐振器52通过第三耦合线73和第三微带阻抗渐变线63与第一输出端口馈线41相连,通过第四耦合线74和第四微带阻抗渐变线64与第二输出端口馈线42相连,
所述微带线8一端通过第一隔离电阻91与第三阻抗渐变线63和第三耦合线73的接触点相连接;另一端通过第二隔离电阻92与第四阻抗渐变线64和第四耦合线74的接触点相连接。
优选地,
所述第一、二输入端口馈线31、32的输入端位于介质基板1的第一长边上,第一输入端口馈线31靠近介质基板1第一长边的一端,第二输入端口馈线32靠近介质基板1第一长边的另一端;
所述第一、二输出端口馈线41、42的输出端位于介质基板1的第二长边上,第一输出端口馈线41靠近介质基板1第二长边的一端,第二输出端口馈线42靠近介质基板1第二长边的另一端,第一输入端口馈线31与第一输出端口馈线41相对应,第二输入端口馈线32与第二输出端口馈线42相对应;
所述第一、二谐振器51、52均与介质基板1的长边平行;
第一输入端口馈线31的输出端与第一微带阻抗渐变线61的宽端相连,第一耦合线71的始端与第一微带阻抗渐变线61的窄端相连,第一耦合线71的末端与第一谐振器51的第一端相连,第五耦合线75的始端与第一谐振器51的第一端相连,其末端与第二谐振器52的第一端相连,第三耦合线73的始端与第二谐振器52的第一端相连,其末端与第三微带阻抗渐变线63的窄端相连,第一输出端口馈线41的输入端与第三微带阻抗渐变线63的宽端相连;
第二输入端口馈线32的输出端与第二微带阻抗渐变线62的宽端相连,第二耦合线72的始端与第二微带阻抗渐变线62的窄端相连,第二耦合线72的末端与第一谐振器51的第二端相连,第六耦合线76的始端与第一谐振器51的第二端相连,其末端与第二谐振器52的第二端相连,第四耦合线74的始端与第二谐振器52的第二端相连,其末端与第四微带阻抗渐变线64的窄端相连,第二输出端口馈线42的输入端与第四微带阻抗渐变线64的宽端相连;
所述微带线8的一端与第三微带阻抗渐变线63的窄端相连,其另一端与第四微带阻抗渐变线64的窄端相连。
优选地,
所述第一、二输入端口馈线31、32、第一、二输出端口馈线41、42均为50欧姆微带线,方便与射频系统其他器件连接使用。
优选地,
所述第一至六耦合线71-76均为π型四分之一波长高阻抗线,折叠结构减小了该结构的整体尺寸。
优选地,
所述第一输入端口馈线31与第二输入端口馈线32、第一输出端口馈线41与第二输出端口馈线42关于介质基板1长边中点的连线呈轴对称排列,对称的输入口地位一样,对称的输出口也是如此,方便使用。
优选地,
所述介质基板1的相对介电常数为3.55,厚度为2mm,使得S参数匹配好。
本发明的工作过程为:
当一对差模信号经第一输入端口馈线1和第二输入端口馈线2流入,信号经过第一阻抗渐变线3和第二阻抗渐变线4,进入四分之一波长第一耦合线5和四分之一波长第二耦合线6,完成了外部阻抗匹配工作;然后这对差模信号激励起二分之一波长的第一谐振器17,又经过四分之一波长第五耦合线7和四分之一波长第六耦合线8,激励起二分之一波长的第二谐振器18,进而在通带内形成了两个极点,实现了良好的滤波功能;最后,差模信号经由外部匹配部分:第三耦合线9,第四耦合线10,第三阻抗渐变线11,第四阻抗渐变线12,由第一输出端口馈线15和第二输出端口馈线16输出。
其中第一隔离电阻13和第二隔离电阻14以及二分之一波长微带线19在工作时,能够实现两个输出端口很好的隔离度。
当一对共模信号经由两个输入端口输入时,不能激励起第一谐振器,更不会激励起第二谐振器,因此,信号不能从两个输出端口输出,实现了共模抑制的功能。
综上,当一路平衡的差模信号从所述第一输入端口馈线31与第二输入端口馈线32输入进来,经过上述结构之后,就分成两路功率为输入信号一半的非平衡信号,从第一输出端口馈线41与第二输出端口馈线42输出。
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1
一种平衡转非平衡信号滤波功分器的立体结构如图1所示,有关尺寸规格如图2所示。所采用的介质基板20相对介电常数为3.55,厚度为2mm,损耗角正切为0.0027。结合图2,功分器的各种尺寸如下:M1=4mm,M2=4mm,M3=3mm,L1=1.2mm,L2=0.2mm,L3=0.1mm,L4=21.96mm,L5=44.67m m,L6=43.78mm。整个结构关于介质基板20长边中线成轴对称布置。
本实例的功分器是在电磁仿真软件HFSS.13中建模仿真的。
图3是实施例输入差模信号时S参数仿真图。可以看出,该功分器中心频率为2GHz,并且矩形系数很高,能很好的实现滤波功能。
从图4可以看出,在共模信号输入时,通带内共模抑制达到了55dB以下。
图5是本实例中功分器的两个输出端口隔离度,从图中可以看出,该功分器通带内隔离度达到了23dB以下。
综上所述,本发明平衡转非平衡信号滤波功分器,不仅结构简单,而且实现了滤波功能,共模抑制和隔离度也很好,非常适用于现代无线通信系统。
Claims (7)
1.一种平衡转非平衡信号滤波功分器,其特征在于:
包括满覆于矩形介质基板(1)下表面的金属接地板(2)和贴覆于介质基板(1)上表面的第一、二输入端口馈线(31、32)、第一、二输出端口馈线(41、42);
在所述介质基板(1)上表面还包括第一、二谐振器(51、52)、第一至四微带阻抗渐变线(61、62、63、64)、第一至六耦合线(71-76)、微带线(8)和第一、二隔离电阻(91、92);
所述第一、二谐振器(51、52)之间通过第五、六耦合线(75、76)相连,
所述第一谐振器(51)通过第一耦合线(71)和第一微带阻抗渐变线(61)与第一输入端口馈线(31)相连,通过第二耦合线(72)和第二微带阻抗渐变线(62)与第二输入端口馈线(32)相连,
所述第二谐振器(52)通过第三耦合线(73)和第三微带阻抗渐变线(63)与第一输出端口馈线(41)相连,通过第四耦合线(74)和第四微带阻抗渐变线(64)与第二输出端口馈线(42)相连,
所述微带线(8)一端通过第一隔离电阻(91)与第三阻抗渐变线(63)和第三耦合线(73)的接触点相连接;另一端通过第二隔离电阻(92)与第四阻抗渐变线(64)和第四耦合线(74)的接触点相连接。
2.根据权利要求1所述的滤波功分器,其特征在于:
所述第一、二输入端口馈线(31、32)的输入端位于介质基板(1)的第一长边上,第一输入端口馈线(31)靠近介质基板(1)第一长边的一端,第二输入端口馈线(32)靠近介质基板(1)第一长边的另一端;
所述第一、二输出端口馈线(41、42)的输出端位于介质基板(1)的第二长边上,第一输出端口馈线(41)靠近介质基板(1)第二长边的一端,第二输出端口馈线(42)靠近介质基板(1)第二长边的另一端,第一输入端口馈线(31)与第一输出端口馈线(41)相对应,第二输入端口馈线(32)与第二输出端口馈线(42)相对应;
所述第一、二谐振器(51、52)均与介质基板(1)的长边平行;
第一输入端口馈线(31)的输出端与第一微带阻抗渐变线(61)的宽端相连,第一耦合线(71)的始端与第一微带阻抗渐变线(61)的窄端相连,第一耦合线(71)的末端与第一谐振器(51)的第一端相连,第五耦合线(75)的始端与第一谐振器(51)的第一端相连,其末端与第二谐振器(52)的第一端相连,第三耦合线(73)的始端与第二谐振器(52)的第一端相连,其末端与第三微带阻抗渐变线(63)的窄端相连,第一输出端口馈线(41)的输入端与第三微带阻抗渐变线(63)的宽端相连;
第二输入端口馈线(32)的输出端与第二微带阻抗渐变线(62)的宽端相连,第二耦合线(72)的始端与第二微带阻抗渐变线(62)的窄端相连,第二耦合线(72)的末端与第一谐振器(51)的第二端相连,第六耦合线(76)的始端与第一谐振器(51)的第二端相连,其末端与第二谐振器(52)的第二端相连,第四耦合线(74)的始端与第二谐振器(52)的第二端相连,其末端与第四微带阻抗渐变线(64)的窄端相连,第二输出端口馈线(42)的输入端与第四微带阻抗渐变线(64)的宽端相连;
所述微带线(8)的一端与第三微带阻抗渐变线(63)的窄端相连,其另一端与第四微带阻抗渐变线(64)的窄端相连。
3.根据权利要求1或2所述的滤波功分器,其特征在于:
所述第一、二输入端口馈线(31、32)、第一、二输出端口馈线(41、42)均为50欧姆微带线。
4.根据权利要求1或2所述的滤波功分器,其特征在于:
所述第一至六耦合线(71-76)均为π型四分之一波长高阻抗线。
5.根据权利要求1或2所述的滤波功分器,其特征在于:
所述第一输入端口馈线(31)与第二输入端口馈线(32)、第一输出端口馈线(41)与第二输出端口馈线(42)关于介质基板(1)长边中点的连线呈轴对称排列。
6.根据权利要求1或2所述的滤波功分器,其特征在于:
所述第一输入端口馈线(31)与第一输出端口馈线(41)、第二输入端口馈线(32)与第二输出端口馈线(42)关于介质基板(1)短边中点的连线呈轴对称排列。
7.根据权利要求1或2所述的滤波功分器,其特征在于:
所述介质基板(1)的相对介电常数为3.55,厚度为2mm。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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