CN111786062B - 具有不平衡端无反射滤波特性的平衡/不平衡功分器/合路器 - Google Patents

具有不平衡端无反射滤波特性的平衡/不平衡功分器/合路器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有不平衡端无反射滤波特性的平衡/不平衡功分器/合路器，包括平衡式差分信号输入端口A、两个高选择性的滤波结构、两段分支线、反相器、隔离电阻、两个吸收反射波支节和两个不平衡端信号输出端口；所述平衡式差分信号输入端口A包括不平衡端信号输入端口A+和不平衡端信号输入端口A–；所述两个高选择性的滤波结构分别包括第一滤波结构和第二滤波结构；该功分器可将平衡端输入的差分信号滤波传输到不平衡端，并且能够作为不平衡端到平衡端的合路器，同时减少了阻带信号反射。

Description

具有不平衡端无反射滤波特性的平衡/不平衡功分器/合路器
技术领域
本发明涉及一种微波功分器/合路器，具体涉及一种具有不平衡端无反射滤波特性的平衡/不平衡功分器/合路器。
背景技术
功率分配器简称功分器，有着分离和组合信号的功能，它被广泛应用于天线馈电网络、功率放大器以及平衡混频器中。相比于Wilkinson功分器，Gysel型功分器引入了接地电阻，克服了Wilkinson功分器因为输出端口间电阻没有接地而导致其在高功率情况下散热不好的问题；此外，具有反相特性的功分器/合路器能够降低混频器的噪声系数和提高平衡式电路的性能，因此受到越来越多的关注。
随着现代无线通信系统的不断发展，对系统性能的要求也越来越高，特别是在高灵敏度的网络中，干扰噪声对整体系统性能的影响不可忽视。具有平衡式结构的器件可以降低共模信号，对噪声也具有很强的抗干扰能力，是现代通信系统中的重要组成部分。对于同时具有平衡端口和不平衡端口的系统而言，使用平衡到不平衡的功分器作为连接器件是十分必要的。此外，具有滤波特性的功分器同时实现了滤波和功率分配的功能，能够起到系统结构尺寸的缩减作用。但是现有的平衡/不平衡滤波功分器，局限于平衡端到不平衡端的差分信号分配传输作用。只有当两个输出端口之间的隔离很好时，进入输出端口之一的每个信号都不会传递到另一个输出端口，滤波功率分配器可用作合路器。通常情况下，进入不平衡端的信号经过滤波后传输到平衡端，但是阻带中的信号被反射回自己的源端，这将产生不必要的源端信号干扰，影响系统的稳定。因此，需要一种不平衡端无反射滤波的平衡/不平衡功分器/合路器，以扩展平衡/不平衡功分器的适用范围(可以同时作为合路器使用)，提高不平衡端信号输入时的稳定性。
发明内容
根据现有技术存在的问题，本发明公开了一种具有不平衡端无反射滤波特性的平衡/不平衡功分器/合路器，包括平衡式差分信号输入端口A、两个高选择性的滤波结构、两段分支线、反相器、隔离电阻、两个吸收反射波支节和两个不平衡端信号输出端口；
所述平衡式差分信号输入端口A包括不平衡端信号输入端口A+和不平衡端信号输入端口A–；
所述两个高选择性的滤波结构分别包括第一滤波结构和第二滤波结构；
所述两段分支线包括第一分支线和第二分支线，其中第一分支线的一端与第一滤波结构相连接、另一端与第二分支线相连接，所述第二分支线的一端与第一分支线相连接、另一端与第二滤波结构相连接；
所述反相器的一端与第一滤波结构相连接、另一端与第二滤波结构相连接；
所述反相器、第一滤波结构、第一分支线、第二分支线和第二滤波结构依次首尾相连呈闭合的回路；
所述隔离电阻一端接于第一分支线与第二分支线连接处、另一端接地；
所述两个吸收反射波支节包含第一吸收反射波支节和第二吸收反射波支节；所述第一吸收反射支节一端接于第二分支线与第二滤波结构连接处，另一端与第一输出端口相连接；所述第二吸收反射支节接于第一分支线与第一滤波结构连接处、另一端与第二输出端口相连接；
所述两个不平衡端信号输出端口分别为第一输出端口和第二输出端口；其中所述第一输出端口与第一吸收反射波支节相连接；所述第二输出端口与第二吸收反射波支节相连接。
所述第一滤波结构和第二滤波结构具有相同的结构；所述第一滤波结构包含第一短路支节、第一传输线、第一开路支节、第二传输线和第二短路支节；所述第一短路支节的一端与第一传输线相连接、另一端短路，所述第一传输线的一端与第一短路支节相连接、另一端与第一开路支节相连接，所述第一开路支节一端接于第一传输线与第二传输线连接处、且另一端开路，所述第二传输线的一端与第一开路支节相连接、另一端与第二短路支节相连接，所述第二短路支节的一端与第二传输线相连接、另一端短路。
所述第一吸收反射波支节和第二吸收反射波支节具有相同的结构；所述第一吸收反射波支节包括第三传输线、第四传输线、第五传输线、第一平行耦合线和第一吸收电阻；所述第三传输线一端接于第二分支线与第二滤波结构连接处、另一端与第四传输线相连接；所述第四传输线一端接于第三传输线与第一输出端口的连接处、另一端与第五传输线相连接；所述第五传输线一端与第四传输线相连接、另一端与第一吸收电阻相连接；所述第一吸收电阻接于第五传输与第一平行耦合线连接处；所述第一平行耦合线包括第一端口、第二端口、第三端口和第四端口，所述第一端口和第二端口接地；所述第三端口为开路端，所述第四端口连接于第四传输线与第五传输线连接处。
为了有效解决现有技术面临不平衡端输入时阻带信号反射回源端造成信号干扰，本发明提供了一种具有不平衡端无反射滤波特性的平衡/不平衡功分器/合路器，该功分器可将平衡端输入的差分信号滤波传输到不平衡端，并且能够作为不平衡端到平衡端的合路器，同时减少了阻带信号反射。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一种具有不平衡端无反射滤波特性的平衡/不平衡功分器/合路器；
图2是本发明一种具有不平衡端无反射滤波特性的平衡/不平衡功分器/合路器差模信号的混合S参数曲线图；
图3是本发明一种具有不平衡端无反射滤波特性的平衡/不平衡功分器/合路器不平衡端的反射系数和隔离曲线图；
图4是本发明一种具有不平衡端无反射滤波特性的平衡/不平衡功分器/合路器共模信号的混合S参数曲线图；
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示的一种具有不平衡端无反射滤波特性的平衡/不平衡功分器/合路器，具体采用如下结构：平衡式差分信号输入端口A、两个高选择性的滤波结构、两段分支线、反相器12、隔离电阻9、两个吸收反射波支节和两个不平衡端信号输出端口；
所述平衡式差分信号输入端口A包括不平衡端信号输入端口A+1和不平衡端信号输入端口A–2；
所述两个高选择性的滤波结构分别包括第一滤波结构3和第二滤波结构4；
所述两段分支线包括第一分支线5和第二分支线6，其中第一分支线5的一端与第一滤波结构3相连接、另一端与第二分支线6相连接，所述第二分支线6的一端与第一分支线5相连接、另一端与第二滤波结构4相连接；
所述反相器12的一端与第一滤波结构3相连接、另一端与第二滤波结构4相连接；
所述反相器12、第一滤波结构3、第一分支线5、第二分支线6和第二滤波结构4依次首尾相连呈闭合的回路；
所述隔离电阻9一端接于第一分支线5与第二分支线6连接处、另一端接地。
所述两个吸收反射波支节包含第一吸收反射波支节7和第二吸收反射波支节8；所述第一吸收反射支节7一端接于第二分支线6与第二滤波结构4连接处，另一端与第一输出端口10相连接；所述第二吸收反射支节8接于第一分支线5与第一滤波结构3连接处、另一端与第二输出端口11相连接。
所述两个不平衡端信号输出端口分别为第一输出端口10和第二输出端口11；其中所述第一输出端口10与第一吸收反射波支节7相连接；所述第二输出端口11与第二吸收反射波支节8相连接。
所述第一滤波结构3和第二滤波结构4具有相同的结构；所述第一滤波结构3包含第一短路支节31、第一传输线32、第一开路支节33、第二传输线34和第二短路支节35；所述第一短路支节31的一端与第一传输线32相连接、另一端短路，所述第一传输线32的一端与第一短路支节31相连接、另一端与第一开路支节33相连接，所述第一开路支节33一端接于第一传输线32与第二传输线34连接处、且另一端开路，所述第二传输线34的一端与第一开路支节33相连接、另一端与第二短路支节35相连接，所述第二短路支节35的一端与第二传输线34相连接、另一端短路；
所述第一吸收反射波支节7和第二吸收反射波支节8具有相同的结构；所述第一吸收反射波支节7包括第三传输线71、第四传输线72、第五传输线73、第一平行耦合线74和第一吸收电阻75；所述第三传输线71一端接于第二分支线6与第二滤波结构4连接处、另一端与第四传输线72相连接；所述第四传输线72一端接于第三传输线71与第一输出端口10的连接处、另一端与第五传输线73相连接；所述第五传输线73一端与第四传输线72相连接、另一端与第一吸收电阻75相连接；所述第一吸收电阻75接于第五传输73与第一平行耦合线74连接处；所述第一平行耦合线74包括第一端口741、第二端口742、第三端口743和第四端口744，所述第一端口741和第二端口742接地；所述第三端口743为开路端，所述第四端口744连接于第四传输线72与第五传输线73连接处。
实施例
以1GHz为例，所有端口的阻抗值为Z0＝50欧姆；第一短路支节(31)和第二短路支节35的电长度为θ1＝157度，特性阻抗为Z1＝50欧姆；第一传输线32和第二传输线34的电长度为θ2＝18度，特性阻抗为Z1＝50欧姆；第一开路支节33的电长度为θ3＝105度，特性阻抗为Z1＝50欧姆；第一分支线5和第二分支线6的长度为四分之一波长，特性阻抗为Z1＝50欧姆；反相器12的长度为二分之一波长，特性阻抗为Z1＝50欧姆；隔离电阻(9)的阻值为R1＝25欧姆；第三传输线71的长度为四分之一波长，特性阻抗为Z2＝48欧姆；第四传输线72和第五传输线73的长度为四分之一波长，特性阻抗为Z3＝60欧姆；第一平行耦合线74的长度为四分之一波长，偶模阻抗为Ze＝100欧姆，奇模阻抗为Zo＝50欧姆；吸收电阻75的阻值为R2＝50欧姆。
从图2可以看出，在工作频率1GHz处，功分器实现了差分信号的等功率分配；
从图3可以看出，在差分信号的通带和阻带范围内，不平衡端的反射系数都小于-15dB，可提高不平衡端信号输入时源端的稳定性，并且两个不平衡端具有很好的隔离能力，可作为合路器使用；
从图4可以看出，本发明提供的功分器/合路器，不仅在工作频率1GHz处有很好的共模抑制性能，并且具有很宽的共模抑制范围；
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明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揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种具有不平衡端无反射滤波特性的平衡/不平衡功分器/合路器，其特征在于包括：平衡式差分信号输入端口A、两个高选择性的滤波结构、两段分支线、反相器(12)、隔离电阻(9)、两个吸收反射波支节和两个不平衡端信号输出端口；
所述平衡式差分信号输入端口A包括不平衡端信号输入端口A+(1)和不平衡端信号输入端口A–(2)；
所述两个高选择性的滤波结构分别包括第一滤波结构(3)和第二滤波结构(4)；
所述两段分支线包括第一分支线(5)和第二分支线(6)，其中第一分支线(5)的一端与第一滤波结构(3)相连接、另一端与第二分支线(6)相连接，所述第二分支线(6)的一端与第一分支线(5)相连接、另一端与第二滤波结构(4)相连接；
所述反相器(12)的一端与第一滤波结构(3)相连接、另一端与第二滤波结构(4)相连接；
所述反相器(12)、第一滤波结构(3)、第一分支线(5)、第二分支线(6)和第二滤波结构(4)依次首尾相连呈闭合的回路；
所述隔离电阻(9)一端接于第一分支线(5)与第二分支线(6)连接处、另一端接地；
所述两个吸收反射波支节包含第一吸收反射波支节(7)和第二吸收反射波支节(8)；所述第一吸收反射支节(7)一端接于第二分支线(6)与第二滤波结构(4)连接处，另一端与第一输出端口(10)相连接；所述第二吸收反射支节(8)接于第一分支线(5)与第一滤波结构(3)连接处、另一端与第二输出端口(11)相连接；
所述两个不平衡端信号输出端口分别为第一输出端口(10)和第二输出端口(11)；其中所述第一输出端口(10)与第一吸收反射波支节(7)相连接；所述第二输出端口(11)与第二吸收反射波支节(8)相连接；
所述第一滤波结构(3)和第二滤波结构(4)具有相同的结构；所述第一滤波结构(3)包含第一短路支节(31)、第一传输线(32)、第一开路支节(33)、第二传输线(34)和第二短路支节(35)；所述第一短路支节(31)的一端与第一传输线(32)相连接、另一端短路，所述第一传输线(32)的一端与第一短路支节(31)相连接、另一端与第一开路支节(33)相连接，所述第一开路支节(33)一端接于第一传输线(32)与第二传输线(34)连接处、且另一端开路，所述第二传输线(34)的一端与第一开路支节(33)相连接、另一端与第二短路支节(35)相连接，所述第二短路支节(35)的一端与第二传输线(34)相连接、另一端短路；
所述第一吸收反射波支节(7)和第二吸收反射波支节(8)具有相同的结构；所述第一吸收反射波支节(7)包括第三传输线(71)、第四传输线(72)、第五传输线(73)、第一平行耦合线(74)和第一吸收电阻(75)；所述第三传输线(71)一端接于第二分支线(6)与第二滤波结构(4)连接处、另一端与第四传输线(72)相连接；所述第四传输线(72)一端接于第三传输线(71)与第一输出端口(10)的连接处、另一端与第五传输线(73)相连接；所述第五传输线(73)一端与第四传输线(72)相连接、另一端与第一吸收电阻(75)相连接；所述第一吸收电阻(75)一端与第五传输线相连接，另一端接地，所述第一平行耦合线(74)包括第一端口(741)、第二端口(742)、第三端口(743)和第四端口(744)，所述第一端口(741)和第二端口(742)接地；所述第三端口(743)为开路端，所述第四端口(744)连接于第四传输线(72)与第五传输线(73)连接处。
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