CN113013566B - 一种可开关的微带双巴伦 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种可开关的微带双巴伦，包含一个单端输入和两个平衡输出，电路结构由半波长传输线、位于半波长传输线两侧的两对四分之一波长耦合传输线、通过窄微带线连接于四分之一波长耦合传输线的输出端口、和设置于半波长传输线一端的输入端口组成，其中，四分之一波长耦合传输线外端设置有开关电路，开关电路包含阴极接地的PIN二极管和控制所述PIN二极管通断的偏置电路（含隔直电容和隔离射频信号的电感）。本发明能够通过控制PIN二极管的通断状态来控制特定频段内双巴伦结构输出端口的通断，具备结构简单、尺寸小的优势。
Description
技术领域
本发明涉及电子电路技术领域，具体而言，涉及一种可开关的微带双巴伦。
背景技术
巴伦电路，又称为平衡不平衡转换电路，广泛应用于驱动平衡天线以及各种类型的平衡混频器、放大器、倍频器、单边带调制器等。双巴伦电路结构能够在有限尺寸的单个电路中集成两个巴伦，减小电路的整体尺寸，降低制造成本。可开关的双巴伦结构能够灵活控制输出端口的通断状态，可用于可重构天线以及各种开关组件的设计，以解决组件设计中需要多个巴伦时设计复杂、尺寸大的难题。
发明内容
本发明的目的在于：克服上述现有技术中的不足，提供一种可开关的微带双巴伦，在实现单端到双平衡转换和开关功能的同时，具备简单的结构和较小的尺寸，以满足低成本、小型化的设计需求。
为实现上述目的，本发明提供了可开关的微带双巴伦，包含半波长传输线、位于半波长传输线两侧的两对四分之一波长耦合传输线、通过窄微带线连接于四分之一波长耦合传输线的输出端口、和设置于半波长传输线一端的输入端口，其特征在于：所述四分之一波长耦合传输线外端设置有开关电路，所述开关电路包含阴极接地的PIN二极管和控制所述PIN二极管通断的偏置电路。通过控制PIN二极管的通断来改变相应四分之一波长耦合传输线的短路/开路状态以实现特定频段内微带双巴伦中两对平衡输出端口的通断。
进一步的，所述偏置电路包括一个电容和一个电感，所述电容第一端和第二端分别连接四分之一波长耦合传输线外端和PIN二极管阳极，所述电感的第一端连接于PIN二极管的阳极，所述电感的第二端用于接收开关信号。
更进一步的，所述PIN二极管的阴极通过接地焊盘接地。所述偏置电路还包括第一焊盘和第二焊盘，所述PIN二极管阳极、电容的第二端、电感的第一端分别与第一焊盘焊接，电感的第二端焊接于所述第二焊盘，所述第二焊盘用于接收开关信号；其中，开关信号为直流偏置电压。
本发明与现有技术相比，具有以下技术效果：
本发明将两个基础的Marchand微带巴伦集成到一个微带双巴伦电路结构中，通过控制PIN二极管的通断状态，就能有效地控制两对平衡输出端口的通断，电路结构简单紧凑，没有引入复杂精密的电路结构，能够满足日益迫切的低成本、小型化的设计需求。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明可开关的微带双巴伦结构示意图。
图2是本发明可开关的微带双巴伦结构示意图。
图3是本发明实施例在一对平衡端口导通，另一对平衡端口断开情况下，电路的回波损耗（S11）、输入端口与导通的平衡输出端口之间的传输系数（S21）的仿真和实测结果。
图4是本发明实施例在一对平衡端口导通，另一对平衡端口断开情况下，电路中两对平衡输出端口之间隔离度的仿真和实测结果。
图5是本发明实施例在两对平衡端口都导通情况下，电路的回波损耗（S11）、输入端与第一对平衡端口之间的传输系数（S21）、输入端与第二对平衡端口之间的传输系数（S31）的仿真和实测结果。
图6是本发明实施例在两对平衡端口都导通情况下，电路中两对平衡输出端口之间的幅度差与相位差的仿真和实测结果。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
如图1、图2是本发明实施例可开关的微带双巴伦的示意图。本发明实施例可开关的微带双巴伦为单层电路结构，电路结构中的微带线与金属焊盘皆印刷在介质基板的上表面，介质基板的下表面为金属地，介质基板材料是介电常数为3.38，损耗角正切值为0.0027的Rogers 4003C，介质基板的厚度为1.524 mm。
该双巴伦电路结构包括一个输入端口1、两对平衡输出端口（输出端口15和输出端口16构成一对平衡输出端口；输出端口17和输出端口18构成一对平衡输出端口）、一条位于中心线上的半波长传输线2（线宽w 1=6 mm，线长l 1=47 mm）、两对四分之一波长耦合传输线（四分之一波长耦合传输线3和四分之一波长耦合传输线4构成一对，四分之一波长耦合传输线5和四分之一波长耦合传输线6构成一对，其中，单条传输线的线宽w 2=3.8 mm，线长l 2=17.7 mm）、八条用于保证电路各状态匹配良好的窄微带线（7、8；9、10：11、12；13、14，线宽均为w 3=0.4 mm，线长l 3=9 mm的有四条，线长l 4=3 mm的同样有四条）、四个阴极接地的PIN二极管和四个控制上述PIN二极管通断状态的偏置电路，PIN二极管和偏置电路构成了开关电路。四分之一波长耦合传输线与半波长传输线之间的间隙g 1=0.2 mm，相邻四分之一波长耦合传输线的间距g 2=1 mm。
该双巴伦电路结构关于中心线对称，其中：
输入端口1与位于中心线上的半波长传输线2相连接，两对四分之一波长耦合传输线3、4；5、6对称分布在半波长传输线2的两侧。每个输出端口与上述四分之一波长耦合传输线通过窄微带线相连接以保证电路个状态下的良好匹配。窄微带线则由呈L型的两段构成。
由于本实施例具有四个相同结构的开关电路，下面以图1中左上角的开关电路为例对开关电路进行说明。如图1所示，左上角的开关电路连接于四分之一波长耦合传输线3的外端，开关电路包含阴极接地的PIN二极管和控制该PIN二极管通断的偏置电路。具体的，偏置电路包括一个电容和一个电感，电容第一端和第二端分别欧姆连接于四分之一波长耦合传输线的外端和PIN二极管阳极，电感的第一端连接于PIN二极管的阳极，电感的第二端用于接收开关信号。为了方便电连接，本例中偏置电路还包括第一焊盘19和第二焊盘27，PIN二极管阳极、电容的第二端、电感的第一端分别与第一焊盘19焊接，电感的第二端焊接于第二焊盘27，第二焊盘用于接收开关信号，开关信号为直流偏置电压。PIN二极管的阴极通过接地焊盘23接地。
图1中，标号20、21、22分别为另外三个偏置电路的第一焊盘，而标号28、29、30则分别为对应偏置电路的第二焊盘。标号24、25、26为另外三个开关电路中的接地焊盘。
当第二焊盘接上施加1V的正向直流电压时，PIN二极管导通，四分之一波长耦合传输线接地，对应的输出端口导通；当第二焊盘未施加直流电压时，PIN二极管断开，四分之一波长耦合传输线开路，对应的输出端口断开。
如图3所示，本发明实施例在一对平衡输出端口导通，另一对平衡输出端口断开情况下，电路的回波损耗（S11）、输入端口与导通的平衡输出端口之间的传输系数（S21）的仿真和实测结果。从图中真可见，电路在1.65 GHz至1.9 GHz的频段范围内，插入损耗小于1.5dB，回波损耗优于12 dB。
如图4所示，本发明实施例在一对平衡输出端口导通，另一对平衡输出端口断开情况下，电路中两对平衡输出端口之间隔离度的仿真和实测结果。从图中真可见，电路在1.65GHz至1.9 GHz的频段范围内，两对平衡输出端口之间的隔离度大于40 dB。
如图5所示，本发明实施例在两对平衡输出端口皆导通情况下，电路的回波损耗（S11）、输入端与第一对平衡端口之间的传输系数（S21）、输入端与第二对平衡端口之间的传输系数（S31）的仿真和实测结果。从图中可见，电路在1.56 GHz至1.91 GHz的频段范围内，插入损耗小于1.5 dB，回波损耗优于12 dB。
如图6所示，本发明具体实施例在两对平衡输出端口皆导通情况下，电路中两对平衡输出端口之间的幅度差与相位差的仿真和实测结果。从图中可见，电路在1.56 GHz至1.91 GHz的频段范围内，两对平衡输出端口之间的幅度差不超过0.5dB，相位差不超过3deg。
通过上述仿真和实测可知：本发明实例能够通过控制两对PIN二极管的通断状态来实现特定频段范围内（1.65 GHz到1.9GHz）两对平衡输出端口的通断。在两对平衡输出端口都导通的状态下，输出端口的一致性很好；在只有一对平衡端口导通的情况下，不同输出端口之间又能保证高于40dB的高隔离度。此外，不同状态下电路的回波损耗均优于12 dB，同时插入损耗维持在1.5 dB一下，呈现出良好的开关电路性能。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
Claims (7)
1.一种可开关的微带双巴伦，包含半波长传输线（2）、位于半波长传输线（2）两侧的两对四分之一波长耦合传输线（3、4；5、6）、通过窄微带线连接于四分之一波长耦合传输线（3、4；5、6）的输出端口（15、16、17、18）、和设置于半波长传输线（2）一端的输入端口（1），其特征在于：所述四分之一波长耦合传输线（3、4；5、6）外端设置有开关电路，所述开关电路包含阴极接地的PIN二极管和控制所述PIN二极管通断的偏置电路；通过控制PIN二极管的通断来改变相应四分之一波长耦合传输线的短路/开路状态以实现特定频段内微带双巴伦中两对平衡输出端口的通断。
2.根据权利要求1所述的微带双巴伦，其特征在于：所述偏置电路包括一个电容和一个电感，所述电容第一端和第二端分别连接四分之一波长耦合传输线（3、4；5、6）外端和PIN二极管阳极，所述电感的第一端连接于PIN二极管的阳极，所述电感的第二端用于连接直流电源。
3.根据权利要求2所述的可开关的微带双巴伦，其特征在于：所述PIN二极管的阴极通过接地焊盘（23、24、25、26）接地。
4.根据权利要求3所述的可开关的微带双巴伦，其特征在于：所述偏置电路还包括第一焊盘（19、20、21、22）和第二焊盘（27、28、29、30），所述PIN二极管阳极、电容的第二端、电感的第一端分别与第一焊盘（19、20、21、22）焊接，电感的第二端焊接于所述第二焊盘（27、28、29、30），所述第二焊盘用于连接直流电源。
5.根据权利要求1所述的可开关的微带双巴伦，其特征在于：所述微带双巴伦电路结构关于中心线对称。
6.根据权利要求1所述的可开关的微带双巴伦，其特征在于：位于半波长传输线（2）同侧的两根对四分之一波长耦合传输线（3、4；5、6）构成一对四分之一波长耦合传输线，与其信号连接的输出端口构成一对平衡输出端口。
7.根据权利要求1所述的可开关的微带双巴伦，其特征在于：窄微带线由呈L型的两段（7、8；9、10：11、12；13、14）构成。
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Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115458882B (zh) * | 2022-09-14 | 2023-08-25 | 南通先进通信技术研究院有限公司 | 一种平衡式宽带移相器 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105304982A (zh) * | 2015-11-20 | 2016-02-03 | 南京理工大学 | 抽头式馈电双模巴伦带通滤波器 |
| CN106025476A (zh) * | 2016-06-14 | 2016-10-12 | 中山大学 | 可同时提供频率和功分比可重构的耦合器 |
| CN107275725A (zh) * | 2017-05-16 | 2017-10-20 | 南京航空航天大学 | 一种基于sir加载pin二极管结构的频率响应可切换滤波器 |
| CN107425245A (zh) * | 2017-06-16 | 2017-12-01 | 南京信息工程大学 | 一种新型微带可重构多模滤波器 |
| CN107591595A (zh) * | 2017-07-18 | 2018-01-16 | 电子科技大学 | 基于半模基片集成波导及csr结构的双模可重构滤波器 |
| CN207517871U (zh) * | 2017-10-31 | 2018-06-19 | 华南理工大学 | 一种差分频率可重构天线 |
| CN109921761A (zh) * | 2019-03-18 | 2019-06-21 | 南通大学 | 一种具有通带可调和可开关功能的可重构滤波器 |
| CN210805976U (zh) * | 2019-12-19 | 2020-06-19 | 浙江大学深圳研究院 | 一种基于Marchand分支巴伦的小型化宽带四路异相功率分配器 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5272457A (en) * | 1992-03-10 | 1993-12-21 | Harris Corporation | High isolation integrated switch circuit |
| CN105655674B (zh) * | 2016-03-24 | 2018-11-30 | 成都九洲迪飞科技有限责任公司 | 零点可调的微带滤波器 |
| WO2017189825A1 (en) * | 2016-04-29 | 2017-11-02 | Skyworks Solutions, Inc. | Tunable electromagnetic coupler and modules and devices using same |
| WO2018052935A1 (en) * | 2016-09-16 | 2018-03-22 | Board Of Regents, The University Of Texas System | Magnetless non-reciprocal devices using modulated filters |
| CN110176659B (zh) * | 2019-04-04 | 2021-05-11 | 南京航空航天大学 | 二进制式的带宽可重构的带通滤波器 |
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2021
- 2021-03-21 CN CN202110299288.7A patent/CN113013566B/zh active Active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105304982A (zh) * | 2015-11-20 | 2016-02-03 | 南京理工大学 | 抽头式馈电双模巴伦带通滤波器 |
| CN106025476A (zh) * | 2016-06-14 | 2016-10-12 | 中山大学 | 可同时提供频率和功分比可重构的耦合器 |
| CN107275725A (zh) * | 2017-05-16 | 2017-10-20 | 南京航空航天大学 | 一种基于sir加载pin二极管结构的频率响应可切换滤波器 |
| CN107425245A (zh) * | 2017-06-16 | 2017-12-01 | 南京信息工程大学 | 一种新型微带可重构多模滤波器 |
| CN107591595A (zh) * | 2017-07-18 | 2018-01-16 | 电子科技大学 | 基于半模基片集成波导及csr结构的双模可重构滤波器 |
| CN207517871U (zh) * | 2017-10-31 | 2018-06-19 | 华南理工大学 | 一种差分频率可重构天线 |
| CN109921761A (zh) * | 2019-03-18 | 2019-06-21 | 南通大学 | 一种具有通带可调和可开关功能的可重构滤波器 |
| CN210805976U (zh) * | 2019-12-19 | 2020-06-19 | 浙江大学深圳研究院 | 一种基于Marchand分支巴伦的小型化宽带四路异相功率分配器 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Novel Frequency-Agile Bandpass Filter With Wide Tuning Range and Spurious Suppression;Jian-Xin Chen等;《IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRIAL ELECTRONICS》;20151031;全文 * |
| 平衡式双通带独立可控带通滤波器;张雨静等;《重庆邮电大学学报( 自然科学版)》;20181031;第30卷(第5期);全文 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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