CN107768782B - 基于矩形微带结构的双工器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于矩形微带结构的双工器，包括介质板，所述介质板的正面设有矩形微带结构和三条输入/输出微带线，所述三条输入/输出微带线分别与矩形微带结构连接，其中两条输入/输出微带线为弯折形输入/输出微带线，另外一条输入/输出微带线为矩形输入/输出微带线，所述介质板的背面为接地板。本发明矩形微带结构可以产生多模的效果，通过改变矩形微带结构的长和宽以及端口的位置来控制模式的谐振频率，三条输入/输出微带线可以选择其中一条输入/输出微带线输入，另外两条输入/输出微带线输出，通过组合能够实现三种工作状态，具有体积小、结构简单、易加工的优点，应用范围广。

Description

基于矩形微带结构的双工器
技术领域
本发明涉及一种双工器，尤其是一种基于矩形微带结构的双工器，属于无线通信领域。
背景技术
微波滤波器是现代通信系统中发射端和接收端必不可少的器件，它对信号起分离作用，让有用的信号尽可能无衰减的通过，对无用的信号尽可能大的衰减抑制其通过。随着无线通信技术的发展，信号间的频带越来越窄，这就对滤波器的规格和可靠性提出了更高的要求。平面微带滤波器具有高的频率选择性、低插损、功率容量大、性能稳定，小尺寸，易于集成等优点而具有很高的应用价值。许多学者对平面滤波器产生多模的通带进行了研究，通过调节谐振器之间的耦合来改变分离多模，产生传输零点，进一步提高带通性能。
为了减小滤波器的尺寸，学者提出了许多类型的滤波器，比如U形发夹谐振器滤波器，开环谐振器滤波器和折叠开路谐振器滤波器。1972年，Wolff首次提出了双模谐振器。越来越多的学者利用双模微带谐振器来减小滤波器的尺寸。在后续学者的探索研究中，利用非谐振模的概念，对平面滤波器在传输特性上的多模及传输零点进行了实现。在平面微带双工器领域，除了采用T型结实现双通道之外，还可以采用多模谐振器实现双工的效果。2006年，Ruey-Beei Wu等设计的微带双工器，输入端产生两个谐振模式，在两个输出端将这两个模式分离。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于矩形微带结构的双工器，该双工器可以实现三种工作状态，具有体积小，结构简单、加工容易、性能好等优点，能够很好地满足通信系统的要求。
本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：
基于矩形微带结构的双工器，包括介质板，所述介质板的正面设有矩形微带结构和三条输入/输出微带线，所述三条输入/输出微带线分别与矩形微带结构连接，其中两条输入/输出微带线为弯折形输入/输出微带线，另外一条输入/输出微带线为矩形输入/输出微带线，所述介质板的背面为接地板。
进一步的，两条弯折形输入/输出微带线的第一端位于介质板正面的第一边缘处，第二端分别与矩形微带结构连接；矩形输入/输出微带线的第一端位于介质板正面的第二边缘处，第二端与矩形微带结构连接。
进一步的，所述两条弯折形输入/输出微带线的第一端位于介质板正面的第一边缘处，其中一条弯折形输入/输出微带线的第二端与矩形微带结构的一条短边连接，另一条弯折形输入/输出微带线的第二端与矩形微带结构的一条长边连接；所述矩形输入/输出微带线的第一端位于介质板正面的第二边缘处，第二端与矩形微带结构的其中一个边角连接。
进一步的，所述矩形微带结构的上下两条边为短边，左右两条边为长边，且向左侧倾斜；
所述两条弯折形输入/输出微带线包括水平段和倾斜段，水平段的第一端位于介质板正面的左边缘处，水平段的第二端与倾斜段的第一端连接，其中一条弯折形输入/输出微带线的倾斜段第二端与矩形微带结构的上短边连接，另一条弯折形输入/输出微带线的倾斜段第二端与矩形微带结构的左长边连接；
所述矩形输入/输出微带线的第一端位于介质板正面的右边缘处，第二端与矩形微带结构的下短边与右长边形成的边角连接。
进一步的，其中一条弯折形输入/输出微带线的倾斜段垂直于矩形微带结构的上短边，另一条弯折形输入/输出微带线的倾斜段垂直于矩形微带结构的左长边。
进一步的，所述矩形微带结构向左侧倾斜的角度为40～50度。
进一步的，所述矩形微带结构上开有缝隙。
进一步的，所述三条输入/输出微带线均采用特性阻抗为50欧姆的微带线。
本发明相对于现有技术具有如下的有益效果：
本发明在介质板的正面设置了矩形微带结构和三条输入/输出微带线，矩形微带结构可以产生多模滤波的效果，通过改变矩形微带结构的长和宽以及三条输入/输出微带线的端口位置来控制模式的谐振频率，将其中两条输入/输出微带线设计为弯折形结构，另一条输入/输出微带线设计为矩形结构，三条输入/输出微带线中可以选择其中一条输入/输出微带线输入，另外两条输入/输出微带线输出，通过组合能够实现三种工作状态，具有体积小、结构简单、易加工的优点，应用范围广。
附图说明
图1为本发明实施例1基于矩形微带结构的双工器结构示意图。
图2为本发明实施例1基于矩形微带结构的双工器频率响应的电磁仿真曲线图。
其中，1-介质板，2-矩形微带结构，3-缝隙，4-第一输入/输出微带线，5-第二输入/输出微带线，6-第三输入/输出微带线,，7-第一水平段，8-第一倾斜段，9-第二水平段，10-第二倾斜段。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1：
如图1所示，本实施例提供了一种基于矩形微带结构的双工器，该双工器包括介质板1，所述介质板1的正面设有矩形微带结构2和三条输入/输出微带线，所述介质板1的背面为接地板(图中未示出)，所述接地板采用金属材料制成，金属材料可以为铝、铁、锡、铜、银、金和铂的任意一种，或可以为铝、铁、锡、铜、银、金和铂任意一种的合金。
所述矩形微带结构2的上下两条边为短边，左右两条边为长边，且向左侧倾斜，倾斜角度可以为40～50度，优选为45度，其开有缝隙3，缝隙3的位置可以根据实际要求来确定，该矩形微带结构2可以产生多模滤波的效果，通过改变矩形微带结构2的长和宽以及三条输入/输出微带线的端口位置来控制模式的谐振频率。
所述三条输入/输出微带线采用特性阻抗为50欧姆的微带线，三条输入/输出微带线分别为第一输入/输出微带线4、第二输入/输出微带线5和第三输入/输出微带线6。
在本实施例中，所述第一输入/输出微带线4和第二输入/输出微带线5为弯折形结构，第一输入/输出微带线4包括第一水平段7和第一倾斜段8，第一水平段7和第一倾斜段8均为矩形结构，具有第一端以及与第一端相反的第二端，第一水平段7的第一端位于介质板1正面的左边缘处，作为第一输入/输出端口Port1，第一水平段7的第二端与第一倾斜段8的第一端连接，第一倾斜段8的第二端与矩形微带结构2的上短边连接；同理，第二输入/输出微带线5包括第二水平段9和第二倾斜段10，第二水平段9和第二倾斜段10均为矩形结构，具有第一端以及与第一端相反的第二端，第二水平段9的第一端位于介质板1正面的左边缘处，作为第二输入/输出端口Port2，从图1中可以看到，第一水平段7靠近介质板1正面的上边缘，第二水平段9靠近介质板1正面的下边缘，第二水平段9的第二端与第二倾斜段10的第一端连接，第二倾斜段10的第二端与矩形微带结构2的左长边连接；优选地，第一倾斜段8垂直于矩形微带结构2的上短边，第二倾斜段10垂直于矩形微带结构的左长边。
在本实施例中，所述第三输入/输出微带线6为矩形结构，具有第一端以及与第一端相反的第二端，其第一端位于介质板1正面的右边缘处，作为第三输入/输出端口Port3，第二端与矩形微带结构2的下短边与右长边形成的边角连接。
本领域技术人员可以理解的是，第一输入/输出端口Port1和第二输入/输出端口Port2也可以位于介质板1正面的右边缘处，而第三输入/输出端口Port3位于介质板1正面的左边缘处，即第一水平段7和第二水平段9的第一端位于介质板1正面的右边缘处，第三输入/输出微带线6的第一端位于介质板1正面的左边缘处，相应地，第一倾斜段8的第二端与矩形微带结构2的右长边连接，第二倾斜段10的的第二端与矩形微带结构2的下短边连接，第三输入/输出微带线6的第二端与矩形微带结构2的上短边与左长边形成的边角连接；同样地，第一输入/输出端口Port1和第二输入/输出端口Port2还可以位于介质板1正面的上边缘处，而第三输入/输出端口Port3位于介质板1正面的下边缘处，第一输入/输出端口Port1和第二输入/输出端口Port2还可以位于介质板1正面的下边缘处，而第三输入/输出端口Port3位于介质板1正面的上边缘处。
上述结构中，第一输入/输出端口Port1、第二输入/输出端口Port2与第三输入/输出端口Port3位于介质板1正面相对的边缘处，本领域人员容易想到的是，第一输入/输出端口Port1和第二输入/输出端口Port2位于介质板1的上边缘或下边缘处，而第三输入/输出端口Port3位于介质板1的左边缘或右边缘处，同样可以实现双工器的功能。
本实施例的双工器具有如下三种工作状态：
1)当能量从第一输入/输出端口Port1输入时，依次经过第一输入/输出微带线4和矩形微带结构2后，分离成两个频率的能量，其中一个频率的能量通过第二输入/输出微带线5由第二输入/输出端口Port2输出，另一个频率的能量通过第三输入/输出微带线6由第三输入/输出端口Port3输出。
2)当能量从第二输入/输出端口Port2输入时，依次经过第二输入/输出微带线5和矩形微带结构2后，分离成两个频率的能量，其中一个频率的能量通过第一输入/输出微带线4由第一输入/输出端口Port1输出，另一个频率的能量通过第三输入/输出微带线6由第三输入/输出端口Port3输出。
3)当能量从第三输入/输出端口Port3输入时，依次经过第三输入/输出微带线6和矩形微带结构2后，分离成两个频率的能量，其中一个频率的能量通过第一输入/输出微带线4由第一输入/输出端口Port1输出，另一个频率的能量通过第二输入/输出微带线5由第二输入/输出端口Port2输出。
本实施例的双工器频率响应的电磁仿真曲线如图2所示，图中S11表示第一输入/输出端口Port1的回波损耗；S22表示第二输入/输出端口Port2的回波损耗，S33表示第三输入/输出端口Port3的回波损耗，S12表示第一输入/输出端口Port1到第二输入/输出端口Port2的传输系数，S13表示第一输入/输出端口Port1到第三输入/输出端口Port3的传输系数，S23表示第二输入/输出端口Port2到第三输入/输出端口Port3的传输系数，从第一输入/输出端口Port1、第二输入/输出端口Port2和第三输入/输出端口Port3输入，通过矩形微带结构2都可以产生两个谐振模式。
实施例2：
本实施例的主要特点是：所述矩形微带结构2还可以为不开缝隙的结构。其余同实施例1。
实施例3：
本实施例的主要特点是：所述矩形微带结构2还可以不进行倾斜，相应地，对第一输入/输出微带线4、第二输入/输出微带线5和第三输入/输出微带线6的位置进行调整。其余同实施例1。
综上所述，本发明在介质板的正面设置了矩形微带结构和三条输入/输出微带线，矩形微带结构可以产生多模的效果，通过改变矩形微带结构的长和宽以及三条输入/输出微带线的位置来控制模式的谐振频率，将其中两条输入/输出微带线设计为弯折形结构，另一条输入/输出微带线设计为矩形结构，三条输入/输出微带线可以选择其中一条输入/输出微带线输入，另外两条输入/输出微带线输出，通过组合能够实现三种工作状态，具有体积小、结构简单、易加工的优点，应用范围广。
以上所述，仅为本发明专利较佳的实施例，但本发明专利的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明专利所公开的范围内，根据本发明专利的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都属于本发明专利的保护范围。

Claims (5)

1.基于矩形微带结构的双工器，其特征在于：包括介质板，所述介质板的正面设有矩形微带结构和三条输入/输出微带线，三条输入/输出微带线分别为第一输入/输出微带线、第二输入/输出微带线和第三输入/输出微带线，所述介质板的背面为接地板；
所述第一输入/输出微带线和第二输入/输出微带线为弯折形结构，第一输入/输出微带线包括第一水平段和第一倾斜段，第一水平段和第一倾斜段均为矩形结构，具有第一端以及与第一端相反的第二端，第一水平段的第一端位于介质板正面的左边缘处，作为第一输入/输出端口，第一水平段的第二端与第一倾斜段的第一端连接，第一倾斜段的第二端与矩形微带结构的上短边连接；第二输入/输出微带线包括第二水平段和第二倾斜段，第二水平段和第二倾斜段均为矩形结构，具有第一端以及与第一端相反的第二端，第二水平段的第一端位于介质板正面的左边缘处，作为第二输入/输出端口，第一水平段靠近介质板正面的上边缘，第二水平段靠近介质板正面的下边缘，第二水平段的第二端与第二倾斜段的第一端连接，第二倾斜段的第二端与矩形微带结构的左长边连接；
所述第三输入/输出微带线为矩形结构，具有第一端以及与第一端相反的第二端，第三输入/输出微带线的第一端位于介质板正面的右边缘处，作为第三输入/输出端口，第二端与矩形微带结构的下短边与右长边形成的边角连接；
通过改变矩形微带结构的长和宽以及三条输入/输出微带线的端口位置来控制模式的谐振频率。
2.根据权利要求1所述的基于矩形微带结构的双工器，其特征在于：所述第一倾斜段垂直于矩形微带结构的上短边，所述第二倾斜段垂直于矩形微带结构的左长边。
3.根据权利要求1所述的基于矩形微带结构的双工器，其特征在于：所述矩形微带结构向左侧倾斜的角度为40～50度。
4.根据权利要求1-3任一项所述的基于矩形微带结构的双工器，其特征在于：所述矩形微带结构上开有缝隙。
5.根据权利要求1-3任一项所述的基于矩形微带结构的双工器，其特征在于：所述三条输入/输出微带线均采用特性阻抗为50欧姆的微带线。
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