CN116598738A - 一种四端口选频网络及其构造的微波振荡器 - Google Patents

一种四端口选频网络及其构造的微波振荡器 Download PDF

Info

Publication number
CN116598738A
CN116598738A CN202310869878.8A CN202310869878A CN116598738A CN 116598738 A CN116598738 A CN 116598738A CN 202310869878 A CN202310869878 A CN 202310869878A CN 116598738 A CN116598738 A CN 116598738A
Authority
CN
China
Prior art keywords
port
microstrip line
line section
network
parallel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202310869878.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN116598738B (zh
Inventor
肖飞
邵兰淳
李健开
王晋杰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chengdu Huaxing Huiming Technologies Co ltd
Original Assignee
Chengdu Huaxing Huiming Technologies Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chengdu Huaxing Huiming Technologies Co ltd filed Critical Chengdu Huaxing Huiming Technologies Co ltd
Priority to CN202310869878.8A priority Critical patent/CN116598738B/zh
Publication of CN116598738A publication Critical patent/CN116598738A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN116598738B publication Critical patent/CN116598738B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00—Auxiliary devices
    • H01P1/20—Frequency-selective devices, e.g. filters
    • H01P1/201—Filters for transverse electromagnetic waves
    • H01P1/203—Strip line filters
    • H01P1/20309—Strip line filters with dielectric resonator
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P7/00—Resonators of the waveguide type
    • H01P7/08—Strip line resonators
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)

Abstract

本发明公开了一种四端口选频网络及其构造的微波振荡器，选频网络包括四个网络结构相同的端口网络，且四个端口网络关于第一对称轴和第二对称轴两两对称，且第一对称轴和第二对称轴垂直相交，每个端口网络的网络结构均包括通过缝隙平行耦合的端口耦合单元和第一谐振单元，且关于第二对称轴对称的两个端口网络通过端口耦合单元进行耦合，由此形成的四端口选频网络能够对共模信号产生抑制作用，从而降低电路外部的共模噪声。同时，具有较低的电磁干扰和较强的抗环境噪声能力。基于该四端口选频网络构造的微波振荡器，具有更高的线性度和更强的抗干扰能力；微波振荡器的两路输出信号能实现180°相位反向；输出信号更加稳定，相位噪声性能优秀。

Description

一种四端口选频网络及其构造的微波振荡器
技术领域
本发明属于通信技术领域，具体涉及一种四端口选频网络及其构造的微波振荡器。
背景技术
近年来，随着个人移动通讯、军工设备的飞速发展，微波和无线市场倍受关注。微波振荡器是频率产生源不可或缺的组成部分，作为锁相环、频率综合和时钟恢复等电路的关键模块，广泛用于手机、卫星通讯终端、机制、雷达、导弹制导系统、军事通信系统、数字无线通信、光学多工器、光发射机等电子系统中。微波振荡器作为各种频率源的参考源和产生时间频率基准的关键器件，其相位噪声越来越成为限制各种电路与系统性能的一个关键因素，对电子系统的性能、尺寸、重量和成本都有着决定性的影响，是微波电路设计与集成的一个难点。因此，研究具有低相位噪声微波振荡器具有极其重要的意义。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有微波振荡器的相位噪声较差的不足，提供了一种四端口选频网络及其构造的微波振荡器。选频网络为四端口网络，两两对称的四个端口网络可以抑制共模噪声；实现了在低插损与高群时延之间的性能折中，且基于该选频网络的微波振荡器具有低相位噪声、高功率输出等优点。
为了实现上述目的，采用的技术方案为：
一方面，本发明提出了一种四端口选频网络，包括网络结构相同的第一端口网络、第三端口网络、第三端口网络和第四端口网络，第一端口网络与第三端口网络关于第一对称轴对称，第二端口网络、第四端口网络关于第一对称轴对称，第一端口网络与第二端口网络关于第二对称轴对称，第三端口网络与第四端口网络关于第二对称轴对称，第一对称轴和第二对称轴垂直相交，每个端口网络的网络结构均包括：通过缝隙平行耦合的端口耦合单元和第一谐振单元，第一端口网络的端口耦合单元与第二端口网络的端口耦合单元进行平行耦合，第一端口网络的第一谐振单元一端与第三端口网络的第一谐振单元一端连接，第一端口网络和第三端口网络的第一谐振单元的另一端均开路，第三端口网络的端口耦合单元与第四端口网络的端口耦合单元进行平行耦合，第二端口网络的第一谐振单元一端与第四端口网络的第一谐振单元一端连接，第二端口网络和第四端口网络的第一谐振单元的另一端均开路。
具体地，所述端口耦合单元包括：第一微带线节、第二微带线节、第三微带线节、第一平行耦合微带线节、第二平行耦合微带线节，所述第一微带线节的一端作为第一端口网络的连接端口，第一微带线节的另一端与第一平行耦合微带线节的一端连接，第一平行耦合微带线节的另一端与第二微带线节的一端连接，第二微带线节的另一端连接第二平行耦合微带线节的一端，第二平行耦合微带线节的另一端连接第三微带线节的一端，第三微带线节的另一端开路，第二平行耦合微带线节与所述第一谐振单元通过缝隙平行耦合，第一端口网络的第一平行耦合微带线节与第二端口网络的第一平行耦合微带线节平行耦合，第三端口网络的第一平行耦合微带线节与第四端口网络的第一平行耦合微带线节平行耦合。
在一种具体的实施方案中，所述第一谐振单元包括第四微带线节、第三平行耦合微带线节、第四平行耦合微带线节、中间平行耦合微带线节；第三平行耦合微带线节与第二平行耦合微带线节通过缝隙平行耦合，第三平行耦合线节的一端开路，另一端连接第四微带线节的一端，第四微带线节的另一端连接第四平行耦合微带线节的一端，第四平行耦合微带线节的另一端连接中间平行耦合微带线节的一端，第一端口网络的中间平行耦合微带线节与第三端口网络的中间平行耦合微带线节连接为一条与第二对称轴平行的第一中间微带线节，第二端口网络的中间平行耦合微带线节与第四端口网络的中间平行耦合微带线节连接为一条与第一中间微带线节平行的第二中间微带线节，第一连接微带线节和第二连接微带线节平行耦合。
在一种具体的实施方案中，每个端口网络的网络结构还包括第二谐振单元，第二谐振单元包括：第五微带线节、第六微带线节、第五平行耦合微带线节和金属化通孔，第五微带线节一端通过金属化通孔接地，另一端连接第五平行耦合微带线节的一端，第五平行耦合微带线节的另一端连接第六微带线节的一端，第五平行耦合微带线节与第四平行耦合微带线节进行平行耦合，第一端口网络的第六微带线节与第二端口网络的第六微带线节连接，第三端口网络的第六微带线节与第四端口网络的第六微带线节连接。
在一种具体的实施方案中，所述第一端口网络的第二谐振单元与第二端口网络的第二谐振单元组成一个两端均短路的第一均匀阻抗谐振器，所述第三端口网络的第二谐振单元与第四端口网络的第二谐振单元组成一个两端均短路的第二均匀阻抗谐振器，第一均匀阻抗谐振器与第二均匀阻抗谐振器关于第一对称轴对称。
在一种具体的实施方案中，所述第二微带线节、第三平行耦合微带线节、第二平行耦合微带线节、第三微带线节均为L型结构，所述第五微带线节为弯折形状。
在一种具体的实施方案中，所述四端口选频网络在中心频率为2.0 GHz时，该四端口选频网络的各结构参数值分别为：l 0=36.94mm，l 1=5.03mm，l 2=6.70mm，l 3=12.28mm，l 4=2.90mm，l 5=8.88mm，w 0=w 1=0.81mm，w 2=1.06mm，w 3=1.50mm，g 1=1.48mm，g 2=0.34mm，g 3=1.53mm，s 1=0.53mm，s 2=1.50mm；l 0表示第一均匀阻抗谐振器的微带线节总长度，l 1表示第一连接微带线节的微带线节总长度，l 2表示第四微带线节和第四平行耦合微带线节的微带线节总长度，l 3表示第三平行耦合微带线节与第二对称轴平行的微带线节长度，l 4表示第三平行耦合微带线节与第一对称轴平行的微带线节长度，l 5表示第三微带线节与第二对称轴平行的微带线节长度，w 0表示第一均匀阻抗谐振器的线宽，w 1表示第三平行耦合微带线节的线宽，w 2表示第二微带线节的线宽，w 3表示第三微带线节的线宽，g 1表示第一连接微带线节与第二连接微带线节耦合的缝隙宽度，g 2表示第二平行耦合微带线节与第三平行耦合微带线节耦合的缝隙宽度，g 3表示第一端口网络的第一平行耦合微带线节与第二端口网络的第一平行耦合微带线节耦合的缝隙宽度，s 1表示第四平行耦合微带线节与第五平行耦合微带线节之间的缝隙宽度，s 2表示第三平行耦合微带线节与第五微带线节之间的缝隙宽度。
在一种具体的实施方案中，所述四端口选频网络的整体面积为41.51mm×23.70mm，整个网络的尺寸为： 0.1584，λg表示选频网络中心频率处的波导波长。
第二方面，本发明基于第一方面的四端口选频网络，构造了一种微波振荡器，微波振荡器包括四端口选频网络、关于第一对称轴对称的第一振荡单元和第二振荡单元，每个振荡单元均包括低噪声放大器、输入匹配网络、输出匹配网络、T型节、第一相位补偿线、第二相位补偿线和输出端口，低噪声放大器两端分别连接输入匹配网络的一端和输出匹配网络的一端，输出匹配网络另一端连接T型节第一个端口，输入匹配网络另一端连接第一相位补偿线一端，第二相位补偿线一端连接T型节第二个端口，T型节的第三个端口连接输出端口进行信号输出，第一相位补偿线另一端连接四端口选频网络中任意一个端口网络的连接端口，第二相位补偿线另一端连接四端口选频网络中任意一个端口网络的连接端口，其中，第一相位补偿线连接的端口网络与第二相位补偿线连接的端口网络为关于第二对称轴对称的两个端口网络。
在一种具体的实施方案中，所述第一振荡单元的输出端口和第二振荡单元的输出端口的输出信号相位相反。
本发明所述选频结构的有益效果是：
本发明的选频网络为四端口网络，且四个端口网络的网络结构相同，两两对称，形成有源负载耦合的四端口选频结构，且四个端口网络关于第一对称轴和第二对称轴两两对称，第一对称轴和第二对称轴垂直相交，每个端口网络的网络结构均包括通过缝隙平行耦合的端口耦合单元和第一谐振单元，关于第二对称轴对称的两个端口网络通过端口耦合单元进行耦合，由此，四个端口网络的对称设置能够对共模信号产生抑制作用，从而降低电路外部的共模噪声，同时，具有较低的电磁干扰和较强的抗环境噪声能力。
本发明基于四端口选频网络构造出的微波振荡器，具有更高的线性度和更强的抗干扰能力；由于选频网络的四端口对称设置，使得微波振荡器的两路输出信号能实现180°相位反向；微波振荡器能更加稳定地输出信号，使得两路输出信号能实现相位反向，具有优秀的相位噪声性能。
附图说明
图1为实施例1提供的一种四端口选频网络示意图；
图2为基于图1得到的差模等效电路示意图；
图3为基于图2得到的差模等效电路耦合拓扑示意图；
图4为实施例2提供的一种微波振荡器结构示意图；
图5为基于图1进行仿真得到的理想频率响应图；
图6为基于图1进行结构参数的标注示意图；
图7为基于图6中的结构参数g1进行分析，得到的与实际耦合系数之间的关系变化图；
图8为基于图6中的结构参数g2进行分析，得到的与实际外部品质因数之间的关系变化图；
图9为基于图1中四端口选频网络的S参数进行仿真的仿真结果图；
图10为基于图1中四端口选频网络的群时延仿真结果图；
图11为调整图1中的均匀阻抗谐振器对于四端口选频网络的性能影响图；
图12为调整图1中的均匀阻抗谐振器对于四端口选频网络的性能影响图；
图13为对图4中的微波振荡器进行相位噪声测试结果图；
图14为对图4中的微波振荡器进行输出功率测试结果图；
图15为对图4中的微波振荡器进行时域测试的结果图。
附图中标号对应名称：
1-第一微带线节，2-第二微带线节，3-第三微带线节，4-第四微带线节，5-第五微带线节，6-第六微带线节，7-第一平行耦合微带线节，8-第二平行耦合微带线节，9-第三平行耦合微带线节，10-第四平行耦合微带线节，11-中间平行耦合微带线节，12-第五平行耦合微带线节，13-金属化通孔。
本发明实施例中部分名词规定如下：
表示回波损耗，/>表示差模响应，/>表示共模响应。
具体实施方式
为了体现本发明的创造性和新颖性，下面将结合附图和具体实施例进行阐述，但本发明的实施方式不限于此。
需要说明的，本实施例中提到的第一对称轴和第二对称轴均为相对关系，并不是固定的与水平平面平行或垂直，即当四端口选频网络的四个端口网络如图1所示的方向放置时，第一对称轴为竖直轴线AA＇，第二对称轴为与水平平面平行的水平轴线BB＇，而当四端口选频网络的四个端口网络如图4所示的方向放置时，则第一对称轴则变成了与水平平面平行的水平轴线CC＇。
实施例1
如图1所示，本实施例提出一种四端口选频网络，具有四个连接端口，具体地，包括网络结构相同的第一端口网络、第三端口网络、第三端口网络和第四端口网络，第一端口网络与第三端口网络关于第一对称轴对称，第二端口网络、第四端口网络关于第一对称轴对称，第一端口网络与第二端口网络关于第二对称轴对称，第三端口网络与第四端口网络关于第二对称轴对称，第一对称轴和第二对称轴垂直相交，每个端口网络的网络结构均包括：通过缝隙平行耦合的端口耦合单元和第一谐振单元，第一端口网络的端口耦合单元与第二端口网络的端口耦合单元进行平行耦合，第一端口网络的第一谐振单元一端与第三端口网络的第一谐振单元一端连接，第一端口网络和第三端口网络的第一谐振单元的另一端均开路，第三端口网络的端口耦合单元与第四端口网络的端口耦合单元进行平行耦合，第二端口网络的第一谐振单元一端与第四端口网络的第一谐振单元一端连接，第二端口网络和第四端口网络的第一谐振单元的另一端均开路，四端口选频网络的四个连接端口分别为各端口网络端口耦合单元的一端。
所述端口耦合单元包括：第一微带线节1、第二微带线节2、第三微带线节3、第一平行耦合微带线节7、第二平行耦合微带8线节，所述第一微带线节1的一端作为第一端口网络的连接端口，第一微带线节1的另一端与第一平行耦合微带线节7的一端连接，第一平行耦合微带线节7的另一端与第二微带线节2的一端连接，第二微带线节2的另一端连接第二平行耦合微带8线节的一端，第二平行耦合微带8线节的另一端连接第三微带线节3的一端，第三微带线节3的另一端开路，第二平行耦合微带8线节与所述第一谐振单元通过缝隙平行耦合，第一端口网络的第一平行耦合微带线节7与第二端口网络的第一平行耦合微带线节7平行耦合，第三端口网络的第一平行耦合微带线节7与第四端口网络的第一平行耦合微带线节7平行耦合。
第一谐振单元包括第四微带线节4、第三平行耦合微带线节9、第四平行耦合微带线节10、中间平行耦合微带线节 11；第三平行耦合微带线节9与第二平行耦合微带8线节通过缝隙平行耦合，第三平行耦合线节的一端开路，另一端连接第四微带线节4的一端，第四微带线节4的另一端连接第四平行耦合微带线节10的一端，第四平行耦合微带线节10的另一端连接中间平行耦合微带线节 11的一端，第一端口网络的中间平行耦合微带线节 11与第三端口网络的中间平行耦合微带线节 11连接为一条与第二对称轴平行的第一中间微带线节，第二端口网络的中间平行耦合微带线节 11与第四端口网络的中间平行耦合微带线节 11连接为一条与第一中间微带线节平行的第二中间微带线节，第一连接微带线节和第二连接微带线节平行耦合。
每个端口网络的网络结构还包括第二谐振单元，第二谐振单元包括：第五微带线节5、第六微带线节6、第五平行耦合微带线节12和金属化通孔13，第五微带线节5一端通过金属化通孔13接地，另一端连接第五平行耦合微带线节12的一端，第五微带线节5与第三平行耦合微带线节9进行缝隙耦合，第五平行耦合微带线节12的另一端连接第六微带线节6的一端，第五平行耦合微带线节12与第四平行耦合微带线节10进行平行耦合，第一端口网络的第六微带线节6与第二端口网络的第六微带线节6连接，第三端口网络的第六微带线节6与第四端口网络的第六微带线节6连接。
第一端口网络的第二谐振单元与第二端口网络的第二谐振单元组成一个两端均短路的第一均匀阻抗谐振器R3，所述第三端口网络的第二谐振单元与第四端口网络的第二谐振单元组成一个两端均短路的第二均匀阻抗谐振器R4，第一均匀阻抗谐振器与第二均匀阻抗谐振器关于第一对称轴对称。
如图1所示，所述第二微带线节2、第三平行耦合微带线节9、第二平行耦合微带8线节、第三微带线节3均为L型结构，所述第五微带线节5为弯折形状。并且为了不失一般性，本实施例中所有微带线节选用常用的微带基片，微带基片的相对介电常数为3.66，厚度为0.508mm。
针对图1形成的四端口选频网络，深入分析选频网络的物理机制，并对本实施例中的四端口选频网络的性能进行分析验证。
验证一：四端口选频网络的共模抑制效果
由于选频网络关于轴线AA＇对称，在对称平面AA＇放置短路面，可以得到位于轴线AA＇一侧的两个端口网络对应的差模等效电路，示例性地，第一端口网络和第二端口网络的差模等效电路如图2所示，根据图2中的结构，得到其差模等效电路的耦合拓扑结构如图3所示。其中，S表示源端，即第一端口网络中第一微带线节1的连接端口；L表示负载端，即第二端口网络中第一微带线节1的连接端口，R1表示第一λ/4谐振器，即第一端口网络的第一谐振单元，包括第一端口网络中的第四微带线节4、第三平行耦合微带线节9、第四平行耦合微带线节10、中间平行耦合微带线节 11，R2表示第二λ/4谐振器，即第二端口网络的第一谐振单元，包括第二端口网络中的第四微带线节4、第三平行耦合微带线节9、第四平行耦合微带线节10、中间平行耦合微带线节 11。
由此，两个λ/4谐振器之间的耦合用归一化耦合系数表示。源端和负载端分别与两个λ/4谐振器耦合，其归一化耦合系数分别用/>和/>表示。源端和负载端之间的归一化耦合系数用/>表示。则整个选频网络对应的归一化耦合矩阵[M dd ]可以表示为：
将上述的四端口选频网络的中心频率设置为2.0 GHz时，分数带宽2%，四端口选频网络的通带两侧产生两个传输零点，分别位于1.8 GHz和2.2 GHz，带内回波损耗优于25dB，此时对应的二阶带通理想频率响应如图5所示。将数据填入公式（1）中，得到具体的归一化耦合系数矩阵[M dd ]为：
耦合系数矩阵[K dd ]为：
（3）
由上述归一化耦合系数矩阵[M dd ]以及耦合系数矩阵[K dd ]可知，理想耦合系数，理想外部品质因数/>。
基于图1中的四端口选频网络，其各结构参数标注如图6所示。其中，l 0、l 1、l 2、l 3、l 4和l 5表示线长，w 0、w 1、w 2和w 3表示线宽，g 1、g 2、g 3、s 1和s 2表示缝隙宽度，具体地，l 0表示第一均匀阻抗谐振器的微带线节总长度，l 1表示第一连接微带线节的微带线节总长度，l 2表示第四微带线节4和第四平行耦合微带线节10的微带线节总长度，l 3表示第三平行耦合微带线节9与第二对称轴平行的微带线节长度，l 4表示第三平行耦合微带线节9与第一对称轴平行的微带线节长度，l 5表示第三微带线节3与第二对称轴平行的微带线节长度，w 0表示第一均匀阻抗谐振器的线宽，w 1表示第三平行耦合微带线节9的线宽，w 2表示第二微带线节2的线宽，w 3表示第三微带线节3的线宽，g 1表示第一连接微带线节与第二连接微带线节耦合的缝隙宽度，g 2表示第二平行耦合微带线节8与第三平行耦合微带线节9耦合的缝隙宽度，g 3表示第一端口网络的第一平行耦合微带线7节与第二端口网络的第一平行耦合微带线节耦合的缝隙宽度，s 1表示第四平行耦合微带线节10与第五平行耦合微带线节12之间的缝隙宽度，s 2表示第三平行耦合微带线节9与第五微带线节5之间的缝隙宽度。
经过对本实施例中的四端口选频网络的各结构参数进行研究试验仿真，得到了如图7所示的缝隙宽度g 1与实际耦合系数的变化曲线图，如图8所示的缝隙宽度g 2与实际外部品质因数/>的变化曲线图。根据由公式（2）和公式（3）得到的理想耦合系数/>和理想外部品质因数/>，在图7和图8中的曲线上读出结构参数值作为初始值。例如，当=40时，可设置初始值g 1=1.45mm；当时，可设置初始值g 2=0.35mm。基于这些初始值，进行电磁优化，最终得到一组结构参数值：l 0=36.94mm，l 1=5.03mm，l 2=6.70mm，l 3=12.28mm，l 4=2.90mm，l 5=8.88mm，w 0=w 1=0.81mm，w 2=1.06mm，w 3=1.50mm，g 1=1.48mm，g 2=0.34mm，g 3=1.53mm，s 1=0.53mm，s 2=1.50mm。
根据得到的一组结构参数值对四端口选频网络的各个结构进行设置并进行仿真，得到的仿真结果如图9和图10所示。从仿真结构可以分析出，基于上述结构参数值得到的四端口选频网络，其差模响应的中心频率f 0=1.99 GHz，带内最小插入损耗为4.47 dB，3 dB分数带宽为2%，如图10所示，在1.989 GHz处获得了最优的群时延峰值（group delay peak）为11.19 ns。带外传输零点分别位于0.762 GHz、2.344 GHz和3.564 GHz，抑制大小分别为-93.48 dB、-71.76 dB和-74.33 dB。在0~4 GHz频率范围内，本实施例中的四端口选频网络，差模响应的带外抑制优于42.48 dB，共模抑制优于42.14 dB。整个选频网络面积为41.51mm×23.70mm，即，λg表示选频网络中心频率处的波导波长。
验证二：均匀阻抗谐振器R3、R4提升网络性能
如图6所示，一对两端均短路的均匀阻抗谐振器，标注线长l 0，分别用R3和R4表示。采用对照试验，研究第一均匀阻抗谐振器R3和第二均匀阻抗谐振器嵌入和未嵌入时，本实施例的四端口选频网络的性能仿真结果对比如图11和图12所示。如图11所示，未嵌入R3和R4时，差模响应的插损为-5.70dB，嵌入R3和R4后，差模响应的插损为-4.47dB，可以看出，嵌入R3和R4后，差模响应的插损提高了1.23 dB，如图12所示，未嵌入R3和R4时，回波损耗为-14.21dB，嵌入R3和R4后，回波损耗为-23.83dB，可以看出，嵌入R3和R4后，回波损耗提升了9.62 dB。并且，嵌入R3和R4后，未向四端口选频网络提供传输零点或极点。
实施例2
如图4所示，本实施例基于如图1所示的四端口选频网络（以下用FSN表示），构造出一种微波振荡器，微波振荡器的整体结构关于中心频率CC＇（即第一对称轴）对称。具体地，微波振荡器包括：四端口选频网络、关于所述第一对称轴对称的第一振荡单元和第二振荡单元，每个振荡单元均包括低噪声放大器AMP、输入匹配网络MI、输出匹配网络MO、T型节T、第一相位补偿线P1、第二相位补偿线P2和输出端口，其中，第一振荡单元中，低噪声放大器AMP左端连接输入匹配网络MI一端，低噪声放大器AMP右端连接输出匹配网络MO一端，输出匹配网络MO另一端连接T型节T的第一个端口，输入匹配网络MI另一端连接第一相位补偿线P1一端，第一相位补偿线P1另一端连接四端口选频网络FSN第一端口网络的连接端口，第二相位补偿线P2一端连接四端口选频网络FSN第二端口网络的连接端口；第二相位补偿线P2另一端连接T型节T的第二个端口/>；T型节T的第三个端口/>连接输出端口Out1进行信号输出。第二振荡单元的结构连接与第一振荡单元相同，不同的是，第二振荡单元中，第一相位补偿线P1另一端连接四端口选频网络FSN第三端口网络的连接端口，第二相位补偿线P2一端连接四端口选频网络FSN第四端口网络的连接端口；T型节T的第三个端口/>连接输出端口Out2进行信号输出。
将第一振荡单元的输出端口Out1设置为50 Ω时，对第二振荡单元的输出端口Out2进行测试。当直流偏压为2.5 V，电源电流为12 mA时，测得的振荡频率（Carrier Freq）为1.97GHz，输出功率（Carrier Power）为8.84 dBm，相位噪声为，频率偏移（10KHz-1MHz）时的相位噪声如图13所示，标记1表示在10 KHz时，值为-124.01dBc/Hz，标记2表示在100 KHz时，值为-134.99dBc/Hz，标记3表示在1MHz时，值为-153.88dBc/Hz。同时，二次谐波抑制达到了30.84 dBc，三次谐波抑制则达到17.82 dBc，如图14所示，标记1表示在在1.970 GHz时，值为8.84dBm，标记2表示在3.940 GHz时，值为-22dBm，标记3表示在5.91 GHz时，值为-8.98dBm。当第二振荡单元的输出端口Out2接上50 Ω时，对第一振荡单元的输出端口Out1进行测试时，在相同的偏置条件下可以得到一致的测试结果。其次，如果使用数字信号分析仪观测第一振荡单元的输出端口Out1和第二振荡单元的输出端口Out2的时域波形，可以看出，两个输出端口的输出信号在振荡频率处呈现反相特性，如图15所示。
以上所列举的实施例，充分说明了本发明所述的四端口选频结构具有低插损、高群时延和小型化的优点，且能够抑制共模噪声；基于该四端口选频网络的振荡器具有相位噪声低、输出功率高等优点，具有显著的技术进步。本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种四端口选频网络，其特征在于，包括网络结构相同的第一端口网络、第二端口网络、第三端口网络和第四端口网络，第一端口网络与第三端口网络关于第一对称轴对称，第二端口网络、第四端口网络关于第一对称轴对称，第一端口网络与第二端口网络关于第二对称轴对称，第三端口网络与第四端口网络关于第二对称轴对称，第一对称轴和第二对称轴垂直相交，每个端口网络的网络结构均包括：通过缝隙平行耦合的端口耦合单元和第一谐振单元，第一端口网络的端口耦合单元与第二端口网络的端口耦合单元进行平行耦合，第一端口网络的第一谐振单元一端与第三端口网络的第一谐振单元一端连接，第一端口网络和第三端口网络的第一谐振单元的另一端均开路，第三端口网络的端口耦合单元与第四端口网络的端口耦合单元进行平行耦合，第二端口网络的第一谐振单元一端与第四端口网络的第一谐振单元一端连接，第二端口网络和第四端口网络的第一谐振单元的另一端均开路。
2.根据权利要求1所述的一种四端口选频网络，其特征在于，所述端口耦合单元包括：第一微带线节（1）、第二微带线节（2）、第三微带线节（3）、第一平行耦合微带线节（7）、第二平行耦合微带线节（8），所述第一微带线节（1）的一端作为第一端口网络的连接端口，第一微带线节（1）的另一端与第一平行耦合微带线节（7）的一端连接，第一平行耦合微带线节（7）的另一端与第二微带线节（2）的一端连接，第二微带线节（2）的另一端连接第二平行耦合微带线节（8）的一端，第二平行耦合微带线节（8）的另一端连接第三微带线节（3）的一端，第三微带线节（3）的另一端开路，第二平行耦合微带线节（8）与所述第一谐振单元通过缝隙平行耦合，第一端口网络的第一平行耦合微带线节（7）与第二端口网络的第一平行耦合微带线节（7）平行耦合，第三端口网络的第一平行耦合微带线节（7）与第四端口网络的第一平行耦合微带线节（7）平行耦合。
3.根据权利要求2所述的一种四端口选频网络，其特征在于，所述第一谐振单元包括第四微带线节（4）、第三平行耦合微带线节（9）、第四平行耦合微带线节（10）、中间平行耦合微带线节（11）；第三平行耦合微带线节（9）与第二平行耦合微带线节（8）通过缝隙平行耦合，第三平行耦合线节的一端开路，另一端连接第四微带线节（4）的一端，第四微带线节（4）的另一端连接第四平行耦合微带线节（10）的一端，第四平行耦合微带线节（10）的另一端连接中间平行耦合微带线节（11）的一端，第一端口网络的中间平行耦合微带线节（11）与第三端口网络的中间平行耦合微带线节（11）连接为一条与第二对称轴平行的第一中间微带线节，第二端口网络的中间平行耦合微带线节（11）与第四端口网络的中间平行耦合微带线节（11）连接为一条与第一中间微带线节平行的第二中间微带线节，第一连接微带线节和第二连接微带线节平行耦合。
4.根据权利要求3所述的一种四端口选频网络，其特征在于，每个端口网络的网络结构还包括第二谐振单元，第二谐振单元包括：第五微带线节（5）、第六微带线节（6）、第五平行耦合微带线节（12）和金属化通孔（13），第五微带线节（5）一端通过金属化通孔（13）接地，另一端连接第五平行耦合微带线节（12）的一端，第五平行耦合微带线节（12）的另一端连接第六微带线节（6）的一端，第五平行耦合微带线节（12）与第四平行耦合微带线节（10）进行平行耦合，第一端口网络的第六微带线节（6）与第二端口网络的第六微带线节（6）连接，第三端口网络的第六微带线节（6）与第四端口网络的第六微带线节（6）连接。
5.根据权利要求4所述的一种四端口选频网络，其特征在于，所述第一端口网络的第二谐振单元与第二端口网络的第二谐振单元组成一个两端均短路的第一均匀阻抗谐振器，所述第三端口网络的第二谐振单元与第四端口网络的第二谐振单元组成一个两端均短路的第二均匀阻抗谐振器，第一均匀阻抗谐振器与第二均匀阻抗谐振器关于第一对称轴对称。
6.根据权利要求4所述的一种四端口选频网络，其特征在于，所述第二微带线节（2）、第三平行耦合微带线节（9）、第二平行耦合微带线节（8）、第三微带线节（3）均为L型结构，所述第五微带线节（5）为弯折形状。
7.根据权利要求5所述的一种四端口选频网络，其特征在于，所述四端口选频网络在中心频率为2.0 GHz时，该四端口选频网络的各结构参数值分别为：l 0=36.94mm，l 1=5.03mm，l 2=6.70mm，l 3=12.28mm，l 4=2.90mm，l 5=8.88mm，w 0=w 1=0.81mm，w 2=1.06mm，w 3=1.50mm，g 1=1.48mm，g 2=0.34mm，g 3=1.53mm，s 1=0.53mm，s 2=1.50mm；l 0表示第一均匀阻抗谐振器的微带线节总长度，l 1表示第一连接微带线节的微带线节总长度，l 2表示第四微带线节（4）和第四平行耦合微带线节（10）的微带线节总长度，l 3表示第三平行耦合微带线节（9）与第二对称轴平行的微带线节长度，l 4表示第三平行耦合微带线节（9）与第一对称轴平行的微带线节长度，l 5表示第三微带线节（3）与第二对称轴平行的微带线节长度，w 0表示第一均匀阻抗谐振器的线宽，w 1表示第三平行耦合微带线节（9）的线宽，w 2表示第二微带线节（2）的线宽，w 3表示第三微带线节（3）的线宽， g 1表示第一连接微带线节与第二连接微带线节耦合的缝隙宽度，g 2表示第二平行耦合微带线节（8）与第三平行耦合微带线节（9）耦合的缝隙宽度，g 3表示第一端口网络的第一平行耦合微带线节（7）与第二端口网络的第一平行耦合微带线节（7）耦合的缝隙宽度，s 1表示第四平行耦合微带线节（10）与第五平行耦合微带线节（12）之间的缝隙宽度，s 2表示第三平行耦合微带线节（9）与第五微带线节（5）之间的缝隙宽度。
8.根据权利要求1所述的一种四端口选频网络，其特征在于，所述四端口选频网络的整体面积为41.51mm×23.70mm，整个网络的尺寸为： 0.1584，λg表示选频网络中心频率处的波导波长。
9.一种微波振荡器，其特征在于，包括第一振荡单元、第二振荡单元以及权利要求1-8任一所述的一种四端口选频网络，第一振荡单元和第二振荡单元关于所述第一对称轴对称，每个振荡单元均包括低噪声放大器、输入匹配网络、输出匹配网络、T型节、第一相位补偿线、第二相位补偿线和输出端口，低噪声放大器两端分别连接输入匹配网络的一端和输出匹配网络的一端，输出匹配网络另一端连接T型节第一个端口，输入匹配网络另一端连接第一相位补偿线一端，第二相位补偿线一端连接T型节第二个端口，T型节的第三个端口连接输出端口进行信号输出，第一相位补偿线另一端连接四端口选频网络中任意一个端口网络的连接端口，第二相位补偿线另一端连接四端口选频网络中任意一个端口网络的连接端口，其中，第一相位补偿线连接的端口网络与第二相位补偿线连接的端口网络为关于第二对称轴对称的两个端口网络。
10.根据权利要求9所述的一种微波振荡器，其特征在于，所述第一振荡单元的输出端口和第二振荡单元的输出端口的输出信号相位相反。
CN202310869878.8A 2023-07-17 2023-07-17 一种四端口选频网络及其构造的微波振荡器 Active CN116598738B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310869878.8A CN116598738B (zh) 2023-07-17 2023-07-17 一种四端口选频网络及其构造的微波振荡器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310869878.8A CN116598738B (zh) 2023-07-17 2023-07-17 一种四端口选频网络及其构造的微波振荡器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN116598738A true CN116598738A (zh) 2023-08-15
CN116598738B CN116598738B (zh) 2023-10-13

Family

ID=87608315

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310869878.8A Active CN116598738B (zh) 2023-07-17 2023-07-17 一种四端口选频网络及其构造的微波振荡器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116598738B (zh)

Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100858970B1 (ko) * 2007-05-22 2008-09-17 강원대학교산학협력단 넓은 저지 대역을 가지는 ｃｐｗ 저역 통과 여파기
US20100117765A1 (en) * 2008-11-07 2010-05-13 Commissariat A L'energie Atomique Differential filtering device with coplanar coupled resonators and filtering antenna furnished with such a device
WO2012162972A1 (zh) * 2011-05-27 2012-12-06 华南理工大学 具有恒定绝对带宽的平衡式射频电调带通滤波器
CN103107390A (zh) * 2013-01-23 2013-05-15 南京理工大学 具有带宽控制的平衡式射频电调带通滤波器
CN104701591A (zh) * 2015-03-19 2015-06-10 华南理工大学 基于频率选择性耦合的电调共模抑制滤波器
CN204538159U (zh) * 2015-03-19 2015-08-05 华南理工大学 一种基于频率选择性耦合的电调共模抑制滤波器
CN105703043A (zh) * 2016-01-18 2016-06-22 南京理工大学 基于信号干扰技术的高选择性平衡滤波器
CN106848505A (zh) * 2017-01-11 2017-06-13 电子科技大学 基于混合耦合的微带滤波器设计方法
CN107565201A (zh) * 2017-09-13 2018-01-09 电子科技大学 一种具有低相位噪声的微波振荡器
CN107887676A (zh) * 2017-10-26 2018-04-06 上海海事大学 一种小型化平衡双通带滤波器
CN109524748A (zh) * 2018-11-09 2019-03-26 南京航空航天大学 一种频率可调谐微带平衡带通滤波器
CN109755703A (zh) * 2019-03-18 2019-05-14 西安电子科技大学 一种具有高选择性的差分双频带通滤波器
CN112103610A (zh) * 2020-10-22 2020-12-18 南通大学 一种平衡式多模带通滤波器
CN112953394A (zh) * 2021-01-21 2021-06-11 电子科技大学 一种具有新型相噪控制网络的微带振荡器
WO2022142962A1 (zh) * 2020-12-29 2022-07-07 南通大学 差分介质谐振器天线与独立可控双通带滤波器的集成结构
CN114784471A (zh) * 2022-04-15 2022-07-22 西安电子科技大学 一种差分到单端的双频滤波功分器

Patent Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100858970B1 (ko) * 2007-05-22 2008-09-17 강원대학교산학협력단 넓은 저지 대역을 가지는 ｃｐｗ 저역 통과 여파기
US20100117765A1 (en) * 2008-11-07 2010-05-13 Commissariat A L'energie Atomique Differential filtering device with coplanar coupled resonators and filtering antenna furnished with such a device
WO2012162972A1 (zh) * 2011-05-27 2012-12-06 华南理工大学 具有恒定绝对带宽的平衡式射频电调带通滤波器
CN103107390A (zh) * 2013-01-23 2013-05-15 南京理工大学 具有带宽控制的平衡式射频电调带通滤波器
CN104701591A (zh) * 2015-03-19 2015-06-10 华南理工大学 基于频率选择性耦合的电调共模抑制滤波器
CN204538159U (zh) * 2015-03-19 2015-08-05 华南理工大学 一种基于频率选择性耦合的电调共模抑制滤波器
CN105703043A (zh) * 2016-01-18 2016-06-22 南京理工大学 基于信号干扰技术的高选择性平衡滤波器
CN106848505A (zh) * 2017-01-11 2017-06-13 电子科技大学 基于混合耦合的微带滤波器设计方法
CN107565201A (zh) * 2017-09-13 2018-01-09 电子科技大学 一种具有低相位噪声的微波振荡器
CN107887676A (zh) * 2017-10-26 2018-04-06 上海海事大学 一种小型化平衡双通带滤波器
CN109524748A (zh) * 2018-11-09 2019-03-26 南京航空航天大学 一种频率可调谐微带平衡带通滤波器
CN109755703A (zh) * 2019-03-18 2019-05-14 西安电子科技大学 一种具有高选择性的差分双频带通滤波器
CN112103610A (zh) * 2020-10-22 2020-12-18 南通大学 一种平衡式多模带通滤波器
WO2022142962A1 (zh) * 2020-12-29 2022-07-07 南通大学 差分介质谐振器天线与独立可控双通带滤波器的集成结构
CN112953394A (zh) * 2021-01-21 2021-06-11 电子科技大学 一种具有新型相噪控制网络的微带振荡器
CN114784471A (zh) * 2022-04-15 2022-07-22 西安电子科技大学 一种差分到单端的双频滤波功分器

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JUN XU: "Compact Microstrip Filter With Third-Order Quasi-Elliptic Bandpass Response", 《IEEE ACCESS 》 *
张胜: "具有高共模抑制特性的微带差分带通滤波器", 《 压电与声光 》 *
李夏清: "具有宽阻带和高共模抑制的差分滤波器设计", 《电子元件与材料》 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN116598738B (zh) 2023-10-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Naglich et al. Switchless tunable bandstop-to-all-pass reconfigurable filter
Kord et al. CMOS integrated magnetless circulators based on spatiotemporal modulation angular-momentum biasing
CN104242856A (zh) 平衡-不平衡变换器、推挽式放大器电路及四lc元件平衡-不平衡变换器
CN103367845B (zh) 一种超宽带微带平衡滤波器
Fernandez-Prieto et al. Dual-band differential filter using broadband common-mode rejection artificial transmission line
Ebrahimi et al. Differential transmission lines loaded with magnetic LC resonators and application in common mode suppression
Zhang et al. A high performance C-band FBAR filter
WO2023019909A1 (zh) 谐波抑制电路、功率放大器模组、通信设备、通信系统
CN103338016B (zh) 一种集总参数的具有谐波抑制功能90度正交耦合器
CN116598738B (zh) 一种四端口选频网络及其构造的微波振荡器
CN106936403A (zh) 一种基于缺陷地结构的超宽带幅度均衡器
CN112953394B (zh) 一种具有新型相噪控制网络的微带振荡器
CN108847517A (zh) 一种可调频率的共面波导串联电容谐振器
Aryanfar et al. Compact millimeter-wave filters using distributed capacitively loaded CPW resonators
Meng et al. Reconfigurable negative group delay circuit with tunable group delay flatness
CN111487591B (zh) 一种应用于毫米波雷达的低相噪微带振荡器
US11973490B2 (en) Non-reciprocal filter
CN203351719U (zh) 超宽带微带平衡滤波器
Chen et al. Investigation of compact balun‐bandpass filter using folded open‐loop ring resonators and microstrip lines
CN114584074B (zh) 一种小型化选频结构及其在低相噪微波振荡器中的应用
Bahamonde et al. A Non-Reciprocal Surface Acoustic Wave Filter Based on Asymmetrical Delay Lines and Parametric Interactions
CN116613491B (zh) 一种具有三个传输零点的选频网络及其构造的微波振荡器
US11621700B2 (en) Non-reciprocal RF-bandpass filters
Ma et al. High selectivity balanced bandpass filter with tunable bandwidth using stub-loaded resonator
Ulinic Advanced filter response based on the reflectionless concept

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant