CN116247406A - 一种具有宽带无反射滤波特性的平衡-不平衡功分器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有宽带无反射滤波特性的平衡‑不平衡功分器，包括：平衡式差分信号输入端口A、两个不平衡端信号输出端口、两个无反射滤波功分网络、两段四分之一波长反相连接线、两段四分之一波长信号传输线和隔离网络，该器件实现了高选择性的滤波特性、平衡差分信号到不平衡单端信号的转换功能、良好的共模抑制、二路宽带等功率分配、180度输出信号相位差特性、平衡端和不平衡单端均具有宽带无反射滤波特性，非常适合应用于各类平衡‑不平衡微波系统以提高其整体性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种滤波功分器，尤其涉及一种具有宽带无反射滤波特性的平衡-不平衡功分器。
背景技术
如今，微波射频无线通信系统正朝着小型化、集成化发展，因此对滤波功分器这类微波功能性融合器件的研究是非常有实用价值的。为了使滤波功分器得到更广泛的工程应用，且保证滤波功分器的小型化优势的前提下，如何提高滤波功分器的隔离度、频率选择性、带外抑制和降低插入损耗等性能指标成为国内外研究者攻克的主要方向。微带线是一种具有小型化、低成本、性能稳定等优点的传输线。因此，随着当今无线通信系统向着小型化和集成化的趋势发展，国内外越来越多学者开始对微带线结构的滤波功分器进行研究。此外，随着信息传输速率的不断提升，电路间的电磁干扰愈发严重，平衡式电路因其对环境噪声和电磁干扰具有较强免疫而得到迅速发展，目前各种平衡式元件已被广泛研究和应用。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滤波功分器作为连接器件是十分必要的。所以对尺寸小、高性能的新型平衡-不平衡带通滤波功分器的研究具有科研和工程意义。通常情况下，进入平衡端的信号经过滤波后传输到不平衡端，但是阻带中的信号被反射回自己的平衡端，这将产生不必要的平衡端信号干扰，影响系统的整体稳定性。为了满足整个射频系统的稳健运行，无反射型滤波功分器近年来备受关注。众所周知，传统反射型滤波功分器的反射信号经由混频器和放大器等敏感的非线性元件，会导致相邻有源器件工作状态的恶化。而与传统的反射型滤波功分器不同的是，无反射型滤波功分器能够吸收反射回源端的带外干扰信号，其带外的反射能量往往可以通过在端口处加载端接负载进行吸收，因此可以有效地提高射频前端系统中邻近有源电路的信噪比和稳定性。但是目前已有的平衡-不平衡无反射滤波功分器尺寸大且不是所有端口都实现了宽带无反射滤波特性。
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宽带无反射滤波特性的平衡-不平衡功分器，包括：平衡式差分信号输入端口A、两个不平衡端信号输出端口、两个无反射滤波功分网络、两段四分之一波长反相连接线、两段四分之一波长信号传输线和隔离网络；
所述平衡式差分信号输入端口A包括输入端口A+和输入端口A-；
所述两个不平衡端信号输出端口包括输出端口二和输出端口三；
所述两个无反射滤波功分网络包括第一无反射滤波功分网络和第二无反射滤波功分网络；
所述两段四分之一波长反相连接线包括第一反相连接线和第二反相连接线；其中所述第一反相连接线的一端接于输入端口A+与第一无反射滤波功分网络的连接处、另一端与第二反相连接线相连接；所述第二反相连接线的一端接于输入端口A-与第二无反射滤波功分网络的连接处、另一端与第一反相连接线相连接；
所述第一无反射滤波功分网络的一端接于第一反相连接线与输入端口A+的连接处、另一端与第一信号传输线相连接；所述第二无反射滤波功分网络的一端接于第二反相连接线与输入端口A-的连接处、另一端与第二信号传输线相连接；
所述第一无反射滤波功分网络和第二无反射滤波功分网络具有相同的结构；所述第一无反射滤波功分网络包括第一滤波功分开路耦合线、第二滤波功分开路耦合线、第一无反射吸收传输线、第二无反射吸收传输线、第一无反射吸收开路线、第二无反射吸收开路线、第一无反射吸收电阻、第二无反射吸收电阻和无反射吸收短路线；
所述第一滤波功分开路耦合线的第一端口与输入端口A+相连接、第二端口与第一无反射吸收传输线相连接、第三端口为开路、第四端口与第二滤波功分开路耦合线的第四端口相连接；所述第二滤波功分开路耦合线的第一端口与第一信号传输线相连接、第二端口与第二无反射吸收传输线相连接、第三端口为开路、第四端口与第一滤波功分开路耦合线的第四端口相连接；所述第一无反射吸收传输线的一端与第一滤波功分开路耦合线的第二端口相连接、另一端接于第一无反射吸收开路线与第一无反射吸收电阻的连接处；所述第二无反射吸收传输线的一端与第二滤波功分开路耦合线的第二端口相连接、另一端接于第二无反射吸收开路线与第二无反射吸收电阻的连接处；所述第一无反射吸收电阻的一端接于第一无反射吸收开路线与第一无反射吸收传输线的连接处、另一端接于无反射吸收短路线与第二无反射吸收电阻的连接处；所述第二无反射吸收电阻的一端接于第二无反射吸收开路线与第二无反射吸收传输线的连接处、另一端接于无反射吸收短路线与第一无反射吸收电阻的连接处；所述无反射吸收短路线接于第一无反射吸收电阻与第二无反射吸收电阻的连接处；
所述两段四分之一波长信号传输线包括第一信号传输线和第二信号传输线；其中所述第一信号传输线的一端与第一无反射滤波功分网络相连接、另一端接于隔离网络与输出端口二的连接处；所述第二信号传输线的一端与第二无反射滤波功分网络相连接、另一端接于隔离网络与输出端口三的连接处；
所述隔离网络的一端接于第一信号传输线与输出端口二的连接处、另一端接于第二信号传输线与输出端口三的连接处；
所述隔离网络包括第一隔离电阻、半波长传输线和第二隔离电阻；所述第一隔离电阻的一端接于第一信号传输线与输出端口二的连接处、另一端与半波长传输线相连接；所述半波长传输线的一端与第一隔离电阻相连接、另一端与第二隔离电阻相连接；所述第二隔离电阻的一端与半波长传输线相连接、另一端接于第二信号传输线与输出端口三的连接处。
所述无反射吸收短路线的特性阻抗为Za，所述第一无反射吸收传输线和第二无反射吸收传输线的特性阻抗都为Zc，所述第一无反射吸收电阻和第二无反射吸收电阻的阻值都为R2；通过调整Za、Zc和R2从而调节平衡式差分信号输入端口A和不平衡端信号输出端口的无反射特性。
通过调整第一滤波功分开路耦合线和第二滤波功分开路耦合线从而提高平衡-不平衡功分器的滤波特性。
所述第一无反射吸收开路线和第二无反射吸收开路线的特性阻抗都为Zb；通过调整Zb从而调节通带两侧的传输零点的位置。
通过调整隔离网络从而提高两个不平衡端信号输出端口的隔离特性。
由于采用了上述技术方案，本发明提供的一种具有宽带无反射滤波特性的平衡-不平衡功分器，为了实现平衡差分信号到不平衡单端信号的转换功能、平衡端差模信号激励下的无反射带通滤波功率分配和不平衡单端输入时的无反射滤波功率合成功能，本发明提供了一种具有宽带无反射滤波特性的平衡-不平衡功分器。该功分器在不使用巴伦的情况下，实现了平衡和不平衡的器件互连。此外，还实现了二路等功率宽带输出特性、180度输出信号相位差特性、高选择性的带通滤波特性、良好的共模抑制、平衡端差模无反射带通滤波等功率分配和不平衡单端输入时的无反射滤波功率合成功能，非常适合应用于各类平衡-不平衡微波系统以提高其整体性能。
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是本发明一种具有宽带无反射滤波特性的平衡-不平衡功分器的结构示意图；
图2是本发明一种具有宽带无反射滤波特性的平衡-不平衡功分器在差模信号激励下的混合S参数曲线图；
图3是本发明一种具有宽带无反射滤波特性的平衡-不平衡功分器在共模信号激励下的混合S参数曲线图；
图4是本发明一种具有宽带无反射滤波特性的平衡-不平衡功分器的输出信号相位差曲线图。
具体实施方式
为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整的描述：
如图1所示的一种具有宽带无反射滤波特性的平衡-不平衡功分器，包括：平衡式差分信号输入端口A、两个不平衡端信号输出端口、两个无反射滤波功分网络、两段四分之一波长反相连接线、两段四分之一波长信号传输线和隔离网络11；
所述平衡式差分信号输入端口A包括输入端口A+1和输入端口A-4；
所述两个不平衡端信号输出端口包括输出端口二2和输出端口三3；
所述两个无反射滤波功分网络包括第一无反射滤波功分网络7和第二无反射滤波功分网络8；
所述两段四分之一波长反相连接线包括第一反相连接线5和第二反相连接线6；其中所述第一反相连接线5的一端接于输入端口A+1与第一无反射滤波功分网络7的连接处、另一端与第二反相连接线6相连接；所述第二反相连接线6的一端接于输入端口A-4与第二无反射滤波功分网络8的连接处、另一端与第一反相连接线5相连接；
所述第一无反射滤波功分网络7的一端接于第一反相连接线5与输入端口A+1的连接处、另一端与第一信号传输线9相连接；所述第二无反射滤波功分网络8的一端接于第二反相连接线6与输入端口A-2的连接处、另一端与第二信号传输线10相连接；
所述第一无反射滤波功分网络7和第二无反射滤波功分网络8具有相同的结构；所述第一无反射滤波功分网络7包括第一滤波功分开路耦合线70、第二滤波功分开路耦合线71、第一无反射吸收传输线72、第二无反射吸收传输线73、第一无反射吸收开路线74、第二无反射吸收开路线75、第一无反射吸收电阻76、第二无反射吸收电阻77和无反射吸收短路线78；
所述第一滤波功分开路耦合线70的第一端口701与输入端口A+1相连接、第二端口702与第一无反射吸收传输线72相连接、第三端口703为开路、第四端口704与第二滤波功分开路耦合线71的第四端口714相连接；所述第二滤波功分开路耦合线71的第一端口711与第一信号传输线9相连接、第二端口712与第二无反射吸收传输线73相连接、第三端口713为开路、第四端口714与第一滤波功分开路耦合线70的第四端口704相连接；所述第一无反射吸收传输线72的一端与第一滤波功分开路耦合线70的第二端口702相连接、另一端接于第一无反射吸收开路线74与第一无反射吸收电阻76的连接处；所述第二无反射吸收传输线73的一端与第二滤波功分开路耦合线71的第二端口712相连接、另一端接于第二无反射吸收开路线75与第二无反射吸收电阻77的连接处；所述第一无反射吸收电阻76的一端接于第一无反射吸收开路线74与第一无反射吸收传输线72的连接处、另一端接于无反射吸收短路线78与第二无反射吸收电阻77的连接处；所述第二无反射吸收电阻77的一端接于第二无反射吸收开路线75与第二无反射吸收传输线73的连接处、另一端接于无反射吸收短路线78与第一无反射吸收电阻76的连接处；所述无反射吸收短路线78接于第一无反射吸收电阻76与第二无反射吸收电阻77的连接处；
所述两段四分之一波长信号传输线包括第一信号传输线9和第二信号传输线10；其中所述第一信号传输线9的一端与第一无反射滤波功分网络7相连接、另一端接于隔离网络11与输出端口二2的连接处；所述第二信号传输线10的一端与第二无反射滤波功分网络8相连接、另一端接于隔离网络11与输出端口三3的连接处；
所述隔离网络11的一端接于第一信号传输线9与输出端口二2的连接处、另一端接于第二信号传输线10与输出端口三3的连接处；
所述隔离网络11包括第一隔离电阻111、半波长传输线112和第二隔离电阻112；所述第一隔离电阻111的一端接于第一信号传输线9与输出端口二2的连接处、另一端与半波长传输线112相连接；所述半波长传输线112的一端与第一隔离电阻111相连接、另一端与第二隔离电阻113相连接；所述第二隔离电阻113的一端与半波长传输线112相连接、另一端接于第二信号传输线10与输出端口三3的连接处；
所述无反射吸收短路线78的特性阻抗为Za，所述第一无反射吸收传输线72和第二无反射吸收传输线73的特性阻抗都为Zc，所述第一无反射吸收电阻76和第二无反射吸收电阻77的阻值都为R2；通过调整Za、Zc和R2从而调节平衡式差分信号输入端口A和不平衡端信号输出端口的无反射特性。
通过调整第一滤波功分开路耦合线70和第二滤波功分开路耦合线71从而提高平衡-不平衡功分器的滤波特性。
所述第一无反射吸收开路线74和第二无反射吸收开路线75的特性阻抗都为Zb；通过调整Zb从而调节通带两侧的传输零点的位置。
通过调整隔离网络11从而提高两个不平衡端信号输出端口的隔离特性。
为了对本发明所提供的一种具有宽带无反射滤波特性的平衡-不平衡功分器做进一步说明，下面以本发明技术方案为前提下进行实施的具体实例进行详细说明，但本发明的保护范围不限于下述的实施例，下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。
具体实例：本实例列举了一种具有宽带无反射滤波特性的平衡-不平衡功分器。如图2所示，本发明所述的一种具有宽带无反射滤波特性的平衡-不平衡功分器，在1.81GHz～2.19GHz的工作频带内，其差模到单端的传输系数|Ssd2A|、|Ssd3A|为-3.01±0.3dB，实现了差分信号的宽带等功率分配；|Ssd2A|和|Ssd3A|在1.1GHz和2.9GHz频率处引入了两个传输零点，差模到二端口、三端口的|Ssd2A|、|Ssd3A|在工作频带外均小于-27dB，提升了滤波功分器的频率选择性以及带外抑制能力；在中心频率2GHz处差模信号激励下的平衡端口反射系数|SddAA|小于-45dB，平衡端实现了理想的阻抗匹配特性；平衡端差模反射系数|SddAA|在0.92GHz～3.08GHz的频率范围内均小于-11dB，实现了平衡端输入时的宽带无反射滤波特性；不平衡单端反射系数|S22|、|S33|在0GHz～4GHz的频率范围内均小于-11dB，实现了不平衡单端输入时的宽带无反射滤波特性。如图3所示，本发明所述的一种具有宽带无反射滤波特性的平衡-不平衡功分器在共模信号激励情况下，共模到二端口和三端口的传输系数|Ssc2A|和|Ssc3A|在中心频率2GHz处小于-45dB，|Ssc2A|、|Ssc3A|在0GHz～4GHz的频率范围内均小于-8dB，实现了宽带共模抑制。如图4所示，本发明所述的一种具有宽带无反射滤波特性的平衡-不平衡功分器端口2和端口3输出信号相位差为180度。
综上所述，本发明提供的一种具有宽带无反射滤波特性的平衡-不平衡功分器同时实现了高选择性的滤波特性、平衡差分信号到不平衡单端信号的转换功能、良好的共模抑制、二路宽带等功率分配、180度输出信号相位差特性、平衡端和不平衡单端均具有宽带无反射滤波特性，非常适合应用于各类平衡-不平衡微波系统以提高其整体性能。
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 (5)
1.一种具有宽带无反射滤波特性的平衡-不平衡功分器，其特征在于包括：平衡式差分信号输入端口A、两个不平衡端信号输出端口、两个无反射滤波功分网络、两段四分之一波长反相连接线、两段四分之一波长信号传输线和隔离网络(11)；
所述平衡式差分信号输入端口A包括输入端口A+(1)和输入端口A-(4)；
所述两个不平衡端信号输出端口包括输出端口二(2)和输出端口三(3)；
所述两个无反射滤波功分网络包括第一无反射滤波功分网络(7)和第二无反射滤波功分网络(8)；
所述两段四分之一波长反相连接线包括第一反相连接线(5)和第二反相连接线(6)；其中所述第一反相连接线(5)的一端接于输入端口A+(1)与第一无反射滤波功分网络(7)的连接处、另一端与第二反相连接线(6)相连接；所述第二反相连接线(6)的一端接于输入端口A-(4)与第二无反射滤波功分网络(8)的连接处、另一端与第一反相连接线(5)相连接；
所述第一无反射滤波功分网络(7)的一端接于第一反相连接线(5)与输入端口A+(1)的连接处、另一端与第一信号传输线(9)相连接；所述第二无反射滤波功分网络(8)的一端接于第二反相连接线(6)与输入端口A-(2)的连接处、另一端与第二信号传输线(10)相连接；
所述第一无反射滤波功分网络(7)和第二无反射滤波功分网络(8)具有相同的结构；所述第一无反射滤波功分网络(7)包括第一滤波功分开路耦合线(70)、第二滤波功分开路耦合线(71)、第一无反射吸收传输线(72)、第二无反射吸收传输线(73)、第一无反射吸收开路线(74)、第二无反射吸收开路线(75)、第一无反射吸收电阻(76)、第二无反射吸收电阻(77)和无反射吸收短路线(78)；
所述第一滤波功分开路耦合线(70)的第一端口(701)与输入端口A+(1)相连接、第二端口(702)与第一无反射吸收传输线(72)相连接、第三端口(703)为开路、第四端口(704)与第二滤波功分开路耦合线(71)的第四端口(714)相连接；所述第二滤波功分开路耦合线(71)的第一端口(711)与第一信号传输线(9)相连接、第二端口(712)与第二无反射吸收传输线(73)相连接、第三端口(713)为开路、第四端口(714)与第一滤波功分开路耦合线(70)的第四端口(704)相连接；所述第一无反射吸收传输线(72)的一端与第一滤波功分开路耦合线(70)的第二端口(702)相连接、另一端接于第一无反射吸收开路线(74)与第一无反射吸收电阻(76)的连接处；所述第二无反射吸收传输线(73)的一端与第二滤波功分开路耦合线(71)的第二端口(712)相连接、另一端接于第二无反射吸收开路线(75)与第二无反射吸收电阻(77)的连接处；所述第一无反射吸收电阻(76)的一端接于第一无反射吸收开路线(74)与第一无反射吸收传输线(72)的连接处、另一端接于无反射吸收短路线(78)与第二无反射吸收电阻(77)的连接处；所述第二无反射吸收电阻(77)的一端接于第二无反射吸收开路线(75)与第二无反射吸收传输线(73)的连接处、另一端接于无反射吸收短路线(78)与第一无反射吸收电阻(76)的连接处；所述无反射吸收短路线(78)接于第一无反射吸收电阻(76)与第二无反射吸收电阻(77)的连接处；
所述两段四分之一波长信号传输线包括第一信号传输线(9)和第二信号传输线(10)；其中所述第一信号传输线(9)的一端与第一无反射滤波功分网络(7)相连接、另一端接于隔离网络(11)与输出端口二(2)的连接处；所述第二信号传输线(10)的一端与第二无反射滤波功分网络(8)相连接、另一端接于隔离网络(11)与输出端口三(3)的连接处；
所述隔离网络(11)的一端接于第一信号传输线(9)与输出端口二(2)的连接处、另一端接于第二信号传输线(10)与输出端口三(3)的连接处；所述隔离网络(11)包括第一隔离电阻(111)、半波长传输线(112)和第二隔离电阻(112)；所述第一隔离电阻(111)的一端接于第一信号传输线(9)与输出端口二(2)的连接处、另一端与半波长传输线(112)相连接；所述半波长传输线(112)的一端与第一隔离电阻(111)相连接、另一端与第二隔离电阻(113)相连接；所述第二隔离电阻(113)的一端与半波长传输线(112)相连接、另一端接于第二信号传输线(10)与输出端口三(3)的连接处。
2.根据权利要求1所述的一种具有宽带无反射滤波特性的平衡-不平衡功分器，其特征在于：所述无反射吸收短路线(78)的特性阻抗为Za，所述第一无反射吸收传输线(72)和第二无反射吸收传输线(73)的特性阻抗都为Zc，所述第一无反射吸收电阻(76)和第二无反射吸收电阻(77)的阻值都为R2；通过调整Za、Zc和R2从而调节平衡式差分信号输入端口A和不平衡端信号输出端口的无反射特性。
3.根据权利要求1所述的一种具有宽带无反射滤波特性的平衡-不平衡功分器，其特征在于：通过调整第一滤波功分开路耦合线(70)和第二滤波功分开路耦合线(71)从而提高平衡-不平衡功分器的滤波特性。
4.根据权利要求1所述的一种具有宽带无反射滤波特性的平衡-不平衡功分器，其特征在于：所述第一无反射吸收开路线(74)和第二无反射吸收开路线(75)的特性阻抗都为Zb；通过调整Zb从而调节通带两侧的传输零点的位置。
5.根据权利要求1所述的一种具有宽带无反射滤波特性的平衡-不平衡功分器，其特征在于：通过调整隔离网络(11)从而提高两个不平衡端信号输出端口的隔离特性。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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