CN108565532B - 一种高集成双模矩形谐振器双层平面双工器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高集成双模矩形谐振器双层平面双工器，包括第一介质板和第二介质板，第一介质板和第二介质板上下设置，且第一介质板和第二介质板之间设有接地板，所述接地板上开有缝隙，接地板上的缝隙处设有圆柱件；第一介质板上设有两个矩形微带结构和两条输入/输出微带线，两个矩形微带结构左右设置且相连接，两条输入/输出微带线分别与其中一个矩形微带结构连接；第二介质板上设有一个矩形微带结构和一条输入/输出微带线，该输入/输出微带线与矩形微带结构连接；第一介质板的其中一个矩形微带结构通过圆柱件与第二介质板的矩形微带结构连接。本发明实现了三阶平面微带双工器，具有体积小、结构简单、易加工的优点，应用范围广。
Description
技术领域
本发明涉及一种双工器，尤其是一种高集成双模矩形谐振器双层平面双工器，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如图1所示，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，其响应结果如图2所示。
发明内容
本发明的目的是提供一种高集成双模矩形谐振器双层平面双工器，该可以产生多模效果，具有体积小、设计简单、易加工、性能好等优点，能够很好的满足现代通讯系统的要求。
本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：
一种高集成双模矩形谐振器双层平面双工器，包括第一介质板和第二介质板，所述第一介质板和第二介质板上下设置，且第一介质板和第二介质板之间设有接地板，所述接地板上开有缝隙，缝隙处设有圆柱件；
所述第一介质板上设有两个矩形微带结构和两条输入/输出微带线，两个矩形微带结构左右设置且相连接，两条输入/输出微带线分别与其中一个矩形微带结构连接；
所述第二介质板上设有一个矩形微带结构和一条输入/输出微带线，输入/输出微带线与矩形微带结构连接；
所述第一介质板的其中一个矩形微带结构通过圆柱件与第二介质板的矩形微带结构连接。
作为一种优选方案，所述第一介质板上的两个矩形微带结构以及第二介质板上的矩形微带结构均开有缝隙。
进一步的，所述第一介质板上两个矩形微带结构的缝隙以及第二介质板上矩形微带结构的缝隙均为十字形缝隙。
作为一种优选方案，所述第一介质板上的两个矩形微带结构通过微带线连接。
作为一种优选方案，所述第一介质板上的两条输入/输出微带线以及第二介质板上的输入/输出微带线均采用特性阻抗为50欧姆的微带线。
作为一种优选方案，所述接地板上的缝隙有两个，每个缝隙处设有一个圆柱件。
作为一种优选方案，所述第一介质板上的两个矩形微带结构分别为第一矩形微带结构和第二矩形微带结构，第一介质板上的两条输入/输出微带线分别为第一输入/输出微带线和第二输入/输出微带线，所述第一输入/输出微带线的第一端位于第一介质板的第一边缘处，第二输入/输出微带线的第一端位于第一介质板的第二边缘处，且第一输入/输出微带线和第二输入/输出微带线的第二端分别与第一矩形微带结构的两条边连接；
所述第二介质板上的矩形微带结构为第三矩形微带结构，第二介质板上的输入/输出微带线为第三输入/输出微带线，所述第三输入/输出微带线的第一端位于第二介质板的第一边缘处，第三输入/输出微带线的第二端与第三矩形微带结构的一条边连接。
进一步的，所述第一输入/输出微带线的第一端位于第一介质板的左边缘处，第一输入/输出微带线的第二端与第一矩形微带结构的左边连接。
进一步的，所述第二输入/输出微带线的第一端位于第一介质板的下边缘处，第二输入/输出微带线的第二端与第一矩形微带结构的下边连接。
进一步的，所述第三输入/输出微带线的第一端位于第二介质板的上边缘处，第三输入/输出微带线的第二端与第三矩形微带结构的上边连接。
本发明相对于现有技术具有如下的有益效果：
1、本发明具有两块上下设置的介质板，在上层介质板上设置两个矩形微带结构和两条输入/输出微带线，并在下层介质板上设置一个矩形微带结构和一条输入/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，实现了双层三阶平面微带双工器，能够满足小型化、高选择性、设计和加工简单等特点。
2、本发明还可以在上层介质板的两个矩形微带结构以及下层介质板的矩形微带结构上开出缝隙，通过改变矩形微带结构的长和宽以及缝隙的长短来控制模式的谐振频率，并且采用开出缝隙的矩形微带结构能够减少辐射，降低插入损耗。
附图说明
图1为现有的双模微带双工器结构图。
图2为现有的双模微带双工器的响应结果图。
图3为本发明实施例1的开缝双层平面双工器上层结构图。
图4为本发明实施例1的开缝双层平面双工器下层结构图。
图5为本发明实施例1的开缝双层平面双工器中间层俯视结构图。
图6为本发明实施例1的开缝双层平面双工器中间层侧视结构图。
图7为本发明实施例2的不开缝双层平面双工器上层结构图。
图8为本发明实施例2的不开缝双层平面双工器下层结构图。
其中，1-第一介质板，2-第二介质板，3-接地板，4-第一缝隙，5-圆柱件，6-第一矩形微带结构，7-第二矩形微带结构，8-第二缝隙，9-第一输入/输出微带线，10-第二输入/输出微带线，11-微带线，12-第一弯折段，13-第二弯折段，14-第三矩形微带结构，15-第三输入/输出微带线，16-第三缝隙。
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3～图6所示，本实施例提供了一种高集成双模矩形谐振器双层平面双工器，该双工器包括第一介质板1和第二介质板2，所述第一介质板1和第二介质板2上下设置，即第一介质板1作为上层结构，第二介质板2作为下层，第一介质板和第二介质板之间设有接地板3，即接地板作为中间层结构。
所述接地板3上开有第一缝隙4，第一缝隙4处设有圆柱件5，优选地，第一缝隙4有两个，每个第一缝隙处设有一个圆柱件5，接地板3和圆柱件5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。
所述第一介质板1上设有两个矩形微带结构和两条输入/输出微带线，两个矩形微带结构分别为第一矩形微带结构6和第二矩形微带结构7，第一矩形微带结构6和第二矩形微带结构7左右设置且相连接，优选地，第一矩形微带结构2和第二矩形微带结构3上均开有第二缝隙8，本实施例的第二缝隙8为十字形缝隙；两条输入/输出微带线均采用特性阻抗为50欧姆的微带线，分别为第一输入/输出微带线9和第二输入/输出微带线10。
在本实施例中，第一矩形微带结构6通过微带线11与第二矩形微带结构7连接，优选地，微带线11为弯折形微带线，其包括相连的第一弯折段12和第二弯折段13，第一弯折段12与第一矩形微带结构6的左边和上边连接，第二弯折段13与第二矩形微带结构7的右边和上边连接。
本领域技术人员可以理解的是，还可以使第一弯折段12与第一矩形微带结构6的左边和下边连接，第二弯折段13与第二矩形微带结构7的右边和下边连接。
在本实施例中，第一输入/输出微带线9和第二输入/输出微带线10均为矩形结构，具有第一端及与第一端相反的第二端，第一输入/输出微带线9的第一端位于第一介质板1的左边缘处，作为第一输入/输出端口Port1，第一输入/输出微带线9的第二端与第一矩形微带结构6的左边连接，第二输入/输出微带线10的第一端位于第一介质板1的下边缘处，作为第二输入/输出端口Port2，第二输入/输出微带线10的第二端与第一矩形微带结构6的下边连接。
本领域技术人员可以理解的是，可以使第二输入/输出微带线10的第一端位于第一介质板1的上边缘处，而第二端与第一矩形微带结构6的上边连接，第一输入/输出微带线9和第二输入/输出微带线10的位置也可以互换；第一输入/输出微带线9和第二输入/输出微带线10也可以分别与第二矩形微带结构7的两条边连接。
所述第二介质板2上设有第三矩形微带结构14和第三输入/输出微带线15，优选地，第三矩形微带结构14上开有第三缝隙16，本实施例的第三缝隙16为十字形缝隙；第三输入/输出微带线15采用特性阻抗为50欧姆的微带线。
在本实施例中，第三输入/输出微带线15为矩形结构，具有第一端及与第一端相反的第二端，第三输入/输出微带线15的第一端位于第二介质板2的上边缘处，第三输入/输出微带线15的第二端与第三矩形微带结构14的上边连接。
本领域技术人员可以理解的是，可以使第三输入/输出微带线15的第一端位于第二介质板2的下边缘处，而第二端与第三矩形微带结构14的下边连接，还可以使第三输入/输出微带线15的第一端位于第二介质板2的左边缘处，而第二端与第三矩形微带结构14的左边连接，也可以使第三输入/输出微带线15的第一端位于第二介质板2的右边缘处，而第二端与第三矩形微带结构14的右边连接。
在本实施例中，第二矩形微带结构7通过圆柱件5与第三矩形微带结构14连接，第一矩形微带结构6、第二矩形微带结构7和第三矩形微带结构14可以产生多模的效果，通过改变第一矩形微带结构6、第二矩形微带结构7和第三矩形微带结构14的长和宽以及第二缝隙8、第三缝隙16的长短来控制模式的谐振频率。
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，经过第一输入/输出微带线9后到达第一矩形微带结构2，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10，由第二输入/输出端口Port2输出，另一个频率的能量依次通过第二矩形微带结构7、圆柱件5、第三矩形微带结构14和第三输入/输出微带线15，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，经过第二输入/输出微带线10后到达第一矩形微带结构2，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9，由第一输入/输出端口Port1输出，另一个频率的能量依次通过第二矩形微带结构7、圆柱件5、第三矩形微带结构14和第三输入/输出微带线15，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15、第三矩形微带结构14、圆柱件5、第二矩形微带结构7后到达第一矩形微带结构6，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9，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10，由第二输入/输出端口Port2输出。
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，通过三个矩形微带结构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：如图7和图8所示，所述第一矩形微带结构6、第二矩形微带结构7和第三矩形微带结构14均为不开缝隙的结构，通过改变矩形微带结构的长和宽控制模式的谐振频率。其余同实施例1。
综上所述，本发明具有两块上下设置的介质板，在上层介质板上设置两个矩形微带结构和两条输入/输出微带线，并在下层介质板上设置一个矩形微带结构和一条输入/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，实现了双层三阶平面微带双工器，能够满足小型化、高选择性、设计和加工简单等特点；此外，本发明还可以在上层介质板的两个矩形微带结构以及下层介质板的矩形微带结构上开出缝隙，通过改变矩形微带结构的长和宽以及缝隙的长短来控制模式的谐振频率，并且采用开出缝隙的矩形微带结构能够减少辐射，降低插入损耗。
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 (8)
1.一种高集成双模矩形谐振器双层平面双工器，其特征在于：包括第一介质板和第二介质板，所述第一介质板和第二介质板上下设置，且第一介质板和第二介质板之间设有接地板，所述接地板上开有缝隙，缝隙处设有圆柱件；
所述第一介质板上设有两个矩形微带结构和两条输入/输出微带线，两个矩形微带结构左右设置且相连接，两条输入/输出微带线分别与其中一个矩形微带结构连接；
所述第二介质板上设有一个矩形微带结构和一条输入/输出微带线，输入/输出微带线与矩形微带结构连接；
所述第一介质板的其中一个矩形微带结构通过圆柱件与第二介质板的矩形微带结构连接；所述第一介质板上的两个矩形微带结构以及第二介质板上的矩形微带结构均开有缝隙；所述第一介质板上两个矩形微带结构的缝隙以及第二介质板上矩形微带结构的缝隙均为十字形缝隙；
所述第一介质板上的两个矩形微带结构分别为第一矩形微带结构和第二矩形微带结构，第一介质板上的两条输入/输出微带线分别为第一输入/输出微带线和第二输入/输出微带线，所述第一输入/输出微带线的第一端位于第一介质板的第一边缘处，作为第一输入/输出端口；第二输入/输出微带线的第一端位于第一介质板的第二边缘处，作为第二输入/输出端口；第一输入/输出微带线和第二输入/输出微带线的第二端分别与第一矩形微带结构的两条边连接；
所述第二介质板上的矩形微带结构为第三矩形微带结构，第二介质板上的输入/输出微带线为第三输入/输出微带线，所述第三输入/输出微带线的第一端位于第二介质板的第一边缘处，作为第三输入/输出端口；第三输入/输出微带线的第二端与第三矩形微带结构的一条边连接；
从第一输入/输出端口、第二输入/输出端口和第三输入/输出端口的其中之一输入，通过三个矩形微带结构产生两个谐振模式，通过改变三个矩形微带结构的长和宽以及三个矩形微带结构上的缝隙长短来控制模式的谐振频率。
2.根据权利要求1所述的一种高集成双模矩形谐振器双层平面双工器，其特征在于：所述第一介质板上两个矩形微带结构的缝隙以及第二介质板上矩形微带结构的缝隙均为十字形缝隙。
3.根据权利要求1所述的一种高集成双模矩形谐振器双层平面双工器，其特征在于：所述第一介质板上的两个矩形微带结构通过微带线连接。
4.根据权利要求1所述的一种高集成双模矩形谐振器双层平面双工器，其特征在于：所述第一介质板上的两条输入/输出微带线以及第二介质板上的输入/输出微带线均采用特性阻抗为50欧姆的微带线。
5.根据权利要求1所述的一种高集成双模矩形谐振器双层平面双工器，其特征在于：所述接地板上的缝隙有两个，每个缝隙处设有一个圆柱件。
6.根据权利要求1所述的一种高集成双模矩形谐振器双层平面双工器，其特征在于：所述第一输入/输出微带线的第一端位于第一介质板的左边缘处，第一输入/输出微带线的第二端与第一矩形微带结构的左边连接。
7.根据权利要求1所述的一种高集成双模矩形谐振器双层平面双工器，其特征在于：所述第二输入/输出微带线的第一端位于第一介质板的下边缘处，第二输入/输出微带线的第二端与第一矩形微带结构的下边连接。
8.根据权利要求1所述的一种高集成双模矩形谐振器双层平面双工器，其特征在于：所述第三输入/输出微带线的第一端位于第二介质板的上边缘处，第三输入/输出微带线的第二端与第三矩形微带结构的上边连接。
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