CN116800219B - 频率可调平衡至单端式滤波功分器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种频率可调平衡至单端式滤波功分器，包括：环形传输线结构，在其环形路线上具有顺次分布的第一连接点、第七连接点、第二连接点、第三连接点、第四连接点、第八连接点、第五连接点以及第六连接点；第一连接点连接第一输入端口，第五连接点连接第二输入端口，第二输入端口与第一输入端口构成一对平衡式输入端口；第二连接点连接第一输出端口，第四连接点连接第二输出端口；第一连接点、第二连接点、第三连接点、第四连接点、第五连接点以及第六连接点分别连接一个端接式非对称调谐电路，第三连接点还连接有接地电阻，跨接式对称型调谐电路连接第七连接点和第八连接点，各调谐电路还连接有对应的直流偏置点。

Description

频率可调平衡至单端式滤波功分器

技术领域

本发明一般涉及微波通信技术领域，具体涉及一种频率可调平衡至单端式滤波功分器。

背景技术

滤波器和功分器是射频前端中两款不可或缺的器件，为了实现射频电路系统的小型化，现有技术中将滤波器与功分器集成设计成滤波功分器。滤波功分器兼具频率选择性、带外干扰信号抑制能力和功率分配等多个功能，可以有效减小射频系统的器件数量与占据空间。

频率可调滤波功分器可以兼容不同的频率需求以及兼顾不同制式需要，可以简化多制式系统，减少系统器件数。根据输入输出信号和结构，频率可调滤波功分器可以分为单端式、平衡式及平衡至单端式。

目前，频率可调滤波功分器主要是单端式，实现方法有三类：

第一类是半波长谐振器与跨接电阻的四分之一波长谐振器相结合实现滤波功分，并通过谐振器端接变容管实现频率可调，由于谐振器间的耦合不可调及本身加载方式，导致出现频率可调范围较窄及调节过程中带宽波动较大的问题；

第二类是对称耦合激励一对跨接电阻的多模谐振器实现滤波功分，并通过谐振器多枝节端口加载变容管及耦合处加载变容管实现频率可调，该类方法能在一定程度上改善频率可调范围及带宽波动问题，但是整体尺寸较大；

第三类是以三线耦合线作为主体结合多个三线耦合结构或外接耦合线或分支线结构实现滤波功分，并通过三线耦合线端接、并接变容管实现频率可调，该类方法能够减小尺寸，并获得较宽的频率可调范围及相对稳定的带宽。

目前单端式频率可调滤波功分器的共性问题是无法进行差模工作，不具备共模抑制能力及平衡至单端转换能力，并且部分单端式频率可调滤波功分器的设计存在频率可调范围较窄、调节过程中带宽波动较大、尺寸大等问题。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种频率可调平衡至单端式滤波功分器。

本发明实施例提供一种频率可调平衡至单端式滤波功分器，包括：环形传输线结构、第一输入端口、第二输入端口、第一输出端口、第二输出端口、六个端接式非对称调谐电路、接地电阻以及跨接式对称型调谐电路；

所述环形传输线结构在其环形路线上具有顺次分布的第一连接点、第七连接点、第二连接点、第三连接点、第四连接点、第八连接点、第五连接点以及第六连接点；

所述第一输入端口与所述第一连接点相连，所述第二输入端口与所述第五连接点相连，所述第二输入端口与所述第一输入端口构成一对平衡式输入端口；

所述第一输出端口与所述第二连接点相连，所述第二输出端口与所述第四连接点相连，所述第一输出端口和所述第二输出端口均为单端输出端口；

所述第一连接点、所述第二连接点、所述第三连接点、所述第四连接点、所述第五连接点以及所述第六连接点分别连接有一个所述端接式非对称调谐电路，所述第三连接点还连接有所述接地电阻，所述第六连接点所连接的端接式非对称调谐电路连接第一直流偏置点，所述第一连接点、所述第二连接点、所述第四连接点及所述第五连接点所连接的端接式非对称调谐电路分别连接第二直流偏置点，所述第三连接点所连接的端接式非对称调谐电路连接第三直流偏置点；

所述跨接式对称型调谐电路连接所述第七连接点和所述第八连接点，所述跨接式对称型调谐电路还连接有第四直流偏置点。

在一些示例中，所述端接式非对称调谐电路包括：第一电感、第一电容、第一变容管、第二变容管、第二电容、第一射频扼流电感、第二射频扼流电感；

所述第一电感、所述第一电容、所述第一变容管、所述第二变容管和所述第二电容依次串联，所述第一电感远离所述第一电容的一端、所述第二电容远离所述第二变容管的一端分别接该端接式非对称调谐电路所对应的连接点；

所述第一射频扼流电感的第一端与所述第一变容管的第一端相连；

所述第二射频扼流电感的第一端与所述第二变容管的第一端相连；

所述第一变容管的第二端和所述第二变容管的第二端相连接且接地；

所述第一射频扼流电感的第二端和所述第二射频扼流电感的第二端分别接该端接式非对称调谐电路所对应的直流偏置点。

在一些示例中，所述跨接式对称型调谐电路包括第三射频扼流电感、第四射频扼流电感、第三变容管、第四变容管、第三电容、第四电容、第二电感和第三电感；

所述第三射频扼流电感的第一端和所述第四射频扼流电感的第一端均连接所述第四直流偏置点；

所述第二电感的第一端和所述第三电容的第一端均连接所述第七连接点，所述第二电感的第二端接地，所述第三射频扼流电感的第二端和所述第三电容的第二端均连接所述第三变容管的第一端；

所述第三电感的第一端和所述第四电容的第一端均连接所述第八连接点，所述第三电感的第二端接地，所述第四射频扼流电感的第二端和所述第四电容的第二端均连接所述第四变容管的第一端；

所述第三变容管的第二端和所述第四变容管的第二端相连接且接地。

在一些示例中，所述环形传输线结构在其环形路线上包括顺次分布的第一传输线、第三传输线、第四传输线、第七传输线、第八传输线、第六传输线、第五传输线以及第二传输线；

所述第一连接点为所述第一传输线与所述第三传输线的相交点；

所述第七连接点为所述第三传输线与所述第四传输线的相交点；

所述第二连接点为所述第四传输线与所述第七传输线的相交点；

所述第三连接点为所述第七传输线与所述第八传输线的相交点；

所述第四连接点为所述第八传输线与所述第六传输线的相交点；

所述第八连接点为所述第六传输线与所述第五传输线的相交点；

所述第五连接点为所述第五传输线与所述第二传输线的相交点；

所述第二连接点为所述第二传输线与所述第一传输线的相交点。

在一些示例中，所述第一传输线、所述第二传输线、所述第七传输线和所述第八传输线的电长度分别为频率调谐范围内中心频率对应波长的四分之一。

在一些示例中，所述第三传输线、所述第四传输线、所述第五传输线和所述第六传输线的电长度分别为频率调谐范围内中心频率对应波长的四十分之一。

在一些示例中，所述第一直流偏置点、所述第六连接点、所述第三直流偏置点、所述第三连接点以及所述第四直流偏置点均位于第一直线上；当忽略所述第六连接点和所述第三连接点分别连接的端接式非对称调谐电路中的第一电感时，所述电路结构关于所述第一直线对称。

在一些示例中，当所述第一输入端口和所述第二输入端口接收差模信号时，所述第一传输线、所述第二传输线、所述第七传输线和所述第八传输线等效为短路，所述电路结构等效为差模等效电路。

在一些示例中，在差模等效电路中，所述第一连接点、所述第二连接点、所述第四连接点、所述第五连接点各自连接的端接式非对称调谐电路产生滤波通带的一个传输极点，所述跨接式对称型调谐电路产生滤波通带的另一个传输极点。

在一些示例中，当所述第一输入端口和所述第二输入端口接收共模信号时，所述第一传输线、所述第二传输线、所述第七传输线和所述第八传输线等效为开路，所述电路结构等效为共模等效电路。

本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本发明实施例提供的频率可调平衡至单端式滤波功分器，六个端接式非对称调谐电路和一个跨接式对称型调谐电路分别加载在环形传输线结构的不同位置，利用环形传输线结构自身及各调谐电路在谐振点、共模抑制、匹配、滤波、隔离等方面的调节作用，实现频率可调平衡至单端式滤波功分器，具有差模工作、共模抑制及平衡至单端转换的优点；调谐时有较宽的频率可调范围、较小的带宽波动；并且该电路结构采用分布参数与集总参数元件相结合的设计方法，使得电路尺寸较小。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明实施例提供的频率可调平衡至单端式滤波功分器的示意图；

图2为本发明实施例提供的频率可调平衡至单端式滤波功分器的差分端口匹配参数|S_dd11|、差模传输参数|S_sd21|及差模传输参数|S_sd31|的仿真结果；

图3为本发明实施例提供的频率可调平衡至单端式滤波功分器的共模传输参数|S_sc21|的仿真结果；

图4为本发明实施例提供的频率可调平衡至单端式滤波功分器的输出隔离仿真结果。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1所示，本发明实施例提供一种频率可调平衡至单端式滤波功分器，包括：环形传输线结构、第一输入端口1+、第二输入端口1-、第一输出端口2、第二输出端口3、六个端接式非对称调谐电路、接地电阻19以及跨接式对称型调谐电路G；

环形传输线结构在其环形路线上具有顺次分布的第一连接点21、第七连接点27、第二连接点22、第三连接点23、第四连接点24、第八连接点28、第五连接点25以及第六连接点26；

第一输入端口1+与第一连接点21相连，第二输入端口1-与第五连接点25相连，第二输入端口1-与第一输入端口1+构成一对平衡式输入端口；

第一输出端口2与第二连接点22相连，第二输出端口3与第四连接点24相连，第一输出端口2和第二输出端口3均为单端输出端口；

第一连接点21、第二连接点22、第三连接点23、第四连接点24、第五连接点25以及第六连接点26分别连接有一个端接式非对称调谐电路，第三连接点23还连接有接地电阻19，第六连接点26所连接的端接式非对称调谐电路连接第一直流偏置点Vc1，第一连接点21、第二连接点22、第四连接点24及第五连接点25所连接的端接式非对称调谐电路分别连接第二直流偏置点Vc2，第三连接点23所连接的端接式非对称调谐电路连接第三直流偏置点Vc3；

跨接式对称型调谐电路G连接第七连接点27和第八连接点28，跨接式对称型调谐电路G还连接有第四直流偏置点Vc4。

在本实施例中，差模信号从平衡式输入端口(第一输入端口1+和第二输入端口1-)输入，经过环形传输线结构、六个端接式非对称调谐电路、跨接式对称型调谐电路G和接地电阻19，在第一输出端口2和第二输出端口3输出，在电路结构的整体的作用下形成频率可调平衡至单端式滤波功分器。六个端接式非对称调谐电路和一个跨接式对称型调谐电路分别加载在环形传输线结构的不同位置，利用环形传输线结构自身及各调谐电路在谐振点、共模抑制、匹配、滤波、隔离等方面的调节作用，实现频率可调平衡至单端式滤波功分器，具有差模工作、共模抑制及平衡至单端转换的优点；调谐时有较宽的频率可调范围、较小的带宽波动；并且该电路结构采用分布参数与集总参数元件相结合的设计方法，使得电路尺寸较小。

其中，六个端接式非对称调谐电路的结构相同。

示例性地，参照图1，为方便描述本实施例提供的频率可调平衡至单端式滤波功分器，六个端接式非对称调谐电路区分为第一端接式非对称调谐电路A、第二端接式非对称调谐电路B、第三端接式非对称调谐电路C、第四端接式非对称调谐电路D、第五端接式非对称调谐电路E和第六端接式非对称调谐电路F；

第一端接式非对称调谐电路A连接第六连接点26和第一直流偏置点Vc1；

第二端接式非对称调谐电路B连接第一连接点21和第二直流偏置点Vc2；

第三端接式非对称调谐电路C连接第二连接点22和第二直流偏置点Vc2；

第四端接式非对称调谐电路D连接第五连接点25和第二直流偏置点Vc2，

第五端接式非对称调谐电路E连接第四连接点24和第二直流偏置点Vc2，

第六端接式非对称调谐电路F连接接第三连接点23、第三直流偏置点Vc3以及接地电阻19。

在一些示例性实施例，端接式非对称调谐电路包括：第一电感、第一电容、第一变容管、第二变容管、第二电容、第一射频扼流电感、第二射频扼流电感；

第一电感、第一电容、第一变容管、第二变容管和第二电容依次串联，第一电感远离第一电容的一端、第二电容远离第二变容管的一端分别接该端接式非对称调谐电路所对应的连接点；

第一射频扼流电感的第一端与第一变容管的第一端相连；

第二射频扼流电感的第一端与第二变容管的第一端相连；

第一变容管的第二端和第二变容管的第二端相连接且接地；

第一射频扼流电感的第二端和第二射频扼流电感的第二端分别接该端接式非对称调谐电路所对应的直流偏置点。

示例性地，第一端接式非对称调谐电路A包括第一个第一电感107、第一个第一电容105、第一个第一变容管103、第一个第二变容管104、第一个第二电容106、第一个第一射频扼流电感101、第一个第二射频扼流电感102；

第一个第一电感107、第一个第一电容105、第一个第一变容管103、第一个第二变容管104和第一个第二电容106依次串联，第一个第一电感107远离第一个第一电容105的一端、第一个第二电容106远离第一个第二变容管104的一端分别与第六连接点26相连；

第一个第一射频扼流电感101的第一端与第一个第一变容管103的第一端相连；

第一个第二射频扼流电感102的第一端与第一个第二变容管104的第一端相连；

第一个第一变容管103的第二端和第一个第二变容管104的第二端相连接且接地；

第一个第一射频扼流电感101的第二端和第一个第二射频扼流电感102的第二端分别接第一直流偏置点Vc1。

示例性地，第二端接式非对称调谐电路B包括第二个第一电感207、第二个第一电容205、第二个第一变容管203、第二个第二变容管204、第二个第二电容206、第二个第一射频扼流电感201、第二个第二射频扼流电感202；

第二个第一电感207、第二个第一电容205、第二个第一变容管203、第二个第二变容管204和第二个第二电容206依次串联，第二个第一电感207远离第二个第一电容205的一端、第二个第二电容206远离第二个第二变容管204的一端分别与第一连接点21相连；

第二个第一射频扼流电感201的第一端与第二个第一变容管203的第一端相连；

第二个第二射频扼流电感202的第一端与第二个第二变容管204的第一端相连；

第二个第一变容管203的第二端和第二个第二变容管204的第二端相连接且接地；

第二个第一射频扼流电感201的第二端和第二个第二射频扼流电感202的第二端分别接第二直流偏置点Vc2。

示例性地，第三端接式非对称调谐电路C包括第三个第一电感307、第三个第一电容305、第三个第一变容管303、第三个第二变容管304、第三个第二电容306、第三个第一射频扼流电感301、第三个第二射频扼流电感302；

第三个第一电感307、第三个第一电容305、第三个第一变容管303、第三个第二变容管304和第三个第二电容306依次串联，第三个第一电感307远离第三个第一电容305的一端、第三个第二电容306远离第三个第二变容管304的一端分别与第二连接点22相连；

第三个第一射频扼流电感301的第一端与第三个第一变容管303的第一端相连；

第三个第二射频扼流电感302的第一端与第三个第二变容管304的第一端相连；

第三个第一变容管303的第二端和第三个第二变容管304的第二端相连接且接地；

第三个第一射频扼流电感301的第二端和第三个第二射频扼流电感302的第二端分别接第二直流偏置点Vc2。

示例性地，第四端接式非对称调谐电路D包括第四个第一电感407、第四个第一电容405、第四个第一变容管403、第四个第二变容管404、第四个第二电容406、第四个第一射频扼流电感401、第四个第二射频扼流电感402；

第四个第一电感407、第四个第一电容405、第四个第一变容管403、第四个第二变容管404和第四个第二电容406依次串联，第四个第一电感407远离第四个第一电容405的一端、第四个第二电容406远离第四个第二变容管404的一端分别与第五连接点25相连；

第四个第一射频扼流电感401的第一端与第四个第一变容管403的第一端相连；

第四个第二射频扼流电感402的第一端与第四个第二变容管404的第一端相连；

第四个第一变容管403的第二端和第四个第二变容管404的第二端相连接且接地；

第四个第一射频扼流电感401的第二端和第四个第二射频扼流电感402的第二端分别接第二直流偏置点Vc2。

示例性地，第五端接式非对称调谐电路E包括第五个第一电感507、第五个第一电容505、第五个第一变容管503、第五个第二变容管504、第五个第二电容506、第五个第一射频扼流电感501、第五个第二射频扼流电感502；

第五个第一电感507、第五个第一电容505、第五个第一变容管503、第五个第二变容管504和第五个第二电容506依次串联，第五个第一电感507远离第五个第一电容505的一端、第五个第二电容506远离第五个第二变容管504的一端分别与第四连接点24相连；

第五个第一射频扼流电感501的第一端与第五个第一变容管503的第一端相连；

第五个第二射频扼流电感502的第一端与第五个第二变容管504的第一端相连；

第五个第一变容管503的第二端和第五个第二变容管504的第二端相连接且接地；

第五个第一射频扼流电感501的第二端和第五个第二射频扼流电感502的第二端分别接第二直流偏置点Vc2。

示例性地，第六端接式非对称调谐电路F包括第六个第一电感607、第六个第一电容605、第六个第一变容管603、第六个第二变容管604、第六个第二电容606、第六个第一射频扼流电感601、第六个第二射频扼流电感602。

第六个第一电感607、第六个第一电容605、第六个第一变容管603、第六个第二变容管604和第六个第二电容606依次串联，第六个第一电感607远离第六个第一电容605的一端、第六个第二电容606远离第六个第二变容管604的一端分别与第三连接点23相连；

第六个第一射频扼流电感601的第一端与第六个第一变容管603的第一端相连；

第六个第二射频扼流电感602的第一端与第六个第二变容管604的第一端相连；

第六个第一变容管603的第二端和第六个第二变容管604的第二端相连接且接地；

第六个第一射频扼流电感601的第二端和第六个第二射频扼流电感602的第二端分别接第二直流偏置点Vc2。

其中，第一连接点21连接第一输入端口1+，第五连接点25连接第二输入端口1-，第六连接点26位于第一连接点21和第五连接点25之间，第一端接式非对称调谐电路A连接第六连接点26，第一端接式非对称调谐电路A用于共模抑制的频率调节，保证共模抑制随差分滤波频带而动；

第二连接点22连接第一输出端口2，第四连接点24连接第二输出端口3，第三连接点23位于第二连接点22和第四连接点24之间，第六端接式非对称调谐电路F和接地电阻19均连接第三连接点23，第六端接式非对称调谐电路F用于调节隔离频率，保证隔离随差分滤波频带而动；

第二端接式非对称调谐电路B加载于第一连接点21，第三端接式非对称调谐电路C加载于第二连接点22，第四端接式非对称调谐电路D加载于第五连接点25，第五端接式非对称调谐电路F加载于第四连接点24，第二端接式非对称调谐电路B、第三端接式非对称调谐电路C、第四端接式非对称调谐电路D和第五端接式非对称调谐电路F为滤波通带的产生提供一个传输极点，并保证该传输极点可随着第二直流偏置点Vc2进行调节，实现差分滤波频率可调。

在一些示例性实施例，跨接式对称型调谐电路G包括第三射频扼流电感701、第四射频扼流电感702、第三变容管703、第四变容管704、第三电容705、第四电容706、第二电感707和第三电感708；

第三射频扼流电感701的第一端和第四射频扼流电感702的第一端均连接第四直流偏置点Vc4；

第二电感707的第一端和第三电容705的第一端均连接第七连接点27，第二电感707的第二端接地，第三射频扼流电感701第二端和第三电容705的第二端均连接第三变容管703的第一端；

第三电感708的第一端和第四电容706的第一端均连接第八连接点28，第三电感708的第二端接地，第四射频扼流电感702的第二端和第四电容706的第二端均连接第四变容管704的第一端；

第三变容管703的第二端和第四变容管704的第二端相连接且接地。

其中，跨接式对称型调谐电路G跨接于第七连接点27及第八连接点28处，其为滤波通带的产生提供另一个传输极点，并保证该传输极点可以随着第四直流偏置点Vc4进行调节，实现差分滤波频率可调。

在一些示例性实施例，环形传输线结构在其环形路线上包括顺次分布的第一传输线11、第三传输线13、第四传输线14、第七传输线17、第八传输线18、第六传输线16、第五传输线15以及第二传输线12；

第一连接点21为第一传输线11与第三传输线13的相交点；

第七连接点27为第三传输线13与第四传输线14的相交点；

第二连接点22为第四传输线14与第七传输线17的相交点；

第三连接点23为第七传输线17与第八传输线18的相交点；

第四连接点24为第八传输线18与第六传输线16的相交点；

第八连接点28为第六传输线16与第五传输线15的相交点；

第五连接点25为第五传输线15与第二传输线12的相交点；

第二连接点22为第二传输线12与第一传输线11的相交点。

具体地，环形传输线结构包括第一传输线11、第三传输线13、第四传输线14、第七传输线17、第八传输线18、第六传输线16、第五传输线15以及第二传输线12这八条传输线，这八条传输线组成矩形环式的传输线结构。示例性地，各条传输线均以传输线阻抗的形式示意在图1中。

在一些示例性实施例，第一直流偏置点Vc1、第六连接点26、第三直流偏置点Vc3、第三连接点23以及第四直流偏置点Vc4均位于第一直线上；当忽略第六连接点26和第三连接点23分别连接的端接式非对称调谐电路中的第一电感时，电路结构关于第一直线对称。

这样设置第一输入端口1+和第二输入端口1-接收差模信号，并将差模信号经两个单端输出端口(第一输出端口2和第二输出端口3)形成等幅输出，两个单端输出端口输出的信号相差180°，经第一输入端口1+和第二输入端口1-接收共模信号时，该电路结构具有良好的共模抑制能力；此外，这样设置能够简化电路结构的复杂程度，且便于该电路结构在基板上的紧凑分布，电路结构采用分布参数与集总参数元件相结合的设计方法，使得电路尺寸较小。

在本实施例中，当第一输入端口1+和第二输入端口1-接收差模信号时，第一传输线11、第二传输线12、第七传输线17和第八传输线18等效为短路，电路结构等效为差模等效电路。第一传输线11、第二传输线12、第七传输线17和第八传输线18在差模等效电路中等效为短路枝节，该短路枝节对工作频带内的差模信号基本无影响，差模信号能顺利通过，形成差模工作，并在两个单端输出端口形成等幅输出，两个单端输出端口输出的信号相差180°。

在差模等效电路中，第一连接点21、第二连接点22、第四连接点24、第五连接点25各自连接的端接式非对称调谐电路产生滤波通带的一个传输极点，跨接式对称型调谐电路G产生滤波通带的另一个传输极点。因此整个差模滤波工作频带在第二直流偏置点Vc2和第四直流偏置点Vc4的联合控制下获得频率可调功能，并且由于端接式非对称型调谐电路与跨接式对称型调谐电路同时参与，以及两者独立控制，所以能获得较宽的频率可调范围、调节过程中较小的带宽波动。

在本实施例中，当第一输入端口1+和第二输入端口1-接收共模信号时，第一传输线11、第二传输线12、第七传输线17和第八传输线18等效为开路，电路结构等效为共模等效电路。此时第一端接式非对称型调谐电路A、第六端接式非对称型调谐电路F以及接地电阻19都能对共模等效电路产生影响，在第一传输线11、第二传输线12及第一端接式非对称型调谐电路A的共同作用下共模信号在整个调频范围内都能受到抑制并受第一直流偏置点Vc1控制，在第七传输线17、第八传输线18、第六端接式非对称型调谐电路F以及接地电阻19的共同作用下输出端口之间在整个调频范围内都能获得隔离并受第三直流偏置点Vc3控制。

在一些示例性实施例，第一传输线11、第二传输线12、第七传输线17和第八传输线18的电长度分别为频率调谐范围内中心频率对应波长的四分之一；第三传输线13、第四传输线14、第五传输线15和第六传输线16的电长度分别为频率调谐范围内中心频率对应波长的四十分之一。在这样的条件下，能够满足差模等效电路、共模等效电路的实现，使得本发明实施例提供的频率可调平衡至单端式滤波功分器具有差模工作、共模抑制及平衡至单端转换的优点。

差模滤波工作频带在整个可调频率范围内的匹配主要受第三传输线13、第四传输线14、第五传输线15和第六传输线16的电长度及特性阻抗影响，因此第三传输线13、第四传输线14、第五传输线15和第六传输线16的电长度及特性阻抗对频率可调范围及调频范围内的带宽波动具有影响。

在本发明提供的一优选实施例中，第一个第一射频扼流电感101、第一个第二射频扼流电感102、第二个第一射频扼流电感201、第二个第二射频扼流电感202、第三个第一射频扼流电感301、第三个第二射频扼流电感302、第四个第一射频扼流电感401、第四个第二射频扼流电感402、第五个第一射频扼流电感501、第五个第二射频扼流电感502、第六个第一射频扼流电感601、第六个第二射频扼流电感602、第三射频扼流电感701、第四射频扼流电感702的电感值为270nH；

第一个第一电容105、第一个第二电容106、第二个第一电容205、第二个第二电容206、第三个第一电容305、第三个第二电容306、第四个第一电容405、第四个第二电容406、第五个第一电容505、第五个第二电容506、第六个第一电容605、第六个第二电容606、第三电容705、第四电容706的电容值为430pF；

第一个第一电感107、第二个第一电感207、第三个第一电感307、第四个第一电感407、第五个第一电感507、第六个第一电感607的电感值为8.2nH；

第二电感707、第三电感708的电感值为0.3nH；

接地电阻19的电阻值为50Ω；

第二个第一变容管203、第二个第二变容管204、第三个第一变容管303、第三个第二变容管304、第四个第一变容管403、第四个第二变容管404、第五个第一变容管503、第五个第二变容管504的电容值Cv1的变化范围是1.6pF～4.2pF；

第六个第一变容管603、第七个第二变容管604的电容值Cv₂的变化范围是6pF～12pF；

第一个第一变容管103、第一个第二变容管104的电容值Cv₃的变化范围是3.4pF～12pF；

第三变容管703、第四变容管704的电容值Cv₄的变化范围是3.6pF～11.2pF。

从图2、图3和图4可以看出，频率可调范围是0.78GHz～1.22GHz，即相对可调范围为44.4％，差分端口匹配参数|S_dd11|在带通范围内均在-10dB以下，调频过程中带宽在5.5％-8.4％范围内变化。调频过程中，共模传输参数|S_sc21|在各差分通带范围内均可达到-15dB以下，隔离参数|S_ss23|全部在-13dB以下，隔离性能好。本方案中优选采用RO4003C基板，电路结构布置在RO4003C基板上，电路尺寸仅为0.19λg×0.71λg(λg为频率调谐范围内最低频率所对应的导波波长)。

在本发明的示例中，术语“变容管”又称可变电抗二极管，是利用pN结反偏时结电容大小随外加电压而变化的特性制成的。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本发明采用第一、第二等来描述各种信息，但这些信息不应局限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如在不脱离本发明范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上描述仅为本发明的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本发明中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本发明中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (10)

1.一种频率可调平衡至单端式滤波功分器，其特征在于，包括：环形传输线结构、第一输入端口、第二输入端口、第一输出端口、第二输出端口、六个端接式非对称调谐电路、接地电阻以及跨接式对称型调谐电路；

所述环形传输线结构在其环形路线上具有顺次分布的第一连接点、第七连接点、第二连接点、第三连接点、第四连接点、第八连接点、第五连接点以及第六连接点；

所述第一输入端口与所述第一连接点相连，所述第二输入端口与所述第五连接点相连，所述第二输入端口与所述第一输入端口构成一对平衡式输入端口；

所述第一输出端口与所述第二连接点相连，所述第二输出端口与所述第四连接点相连，所述第一输出端口和所述第二输出端口均为单端输出端口；

所述第一连接点、所述第二连接点、所述第三连接点、所述第四连接点、所述第五连接点以及所述第六连接点分别连接有一个所述端接式非对称调谐电路，所述第三连接点还连接有所述接地电阻，所述第六连接点所连接的端接式非对称调谐电路连接第一直流偏置点，所述第一连接点、所述第二连接点、所述第四连接点及所述第五连接点所连接的端接式非对称调谐电路分别连接第二直流偏置点，所述第三连接点所连接的端接式非对称调谐电路连接第三直流偏置点；

所述跨接式对称型调谐电路连接所述第七连接点和所述第八连接点，所述跨接式对称型调谐电路还连接有第四直流偏置点。

2.根据权利要求1所述的频率可调平衡至单端式滤波功分器，其特征在于，所述端接式非对称调谐电路包括：第一电感、第一电容、第一变容管、第二变容管、第二电容、第一射频扼流电感、第二射频扼流电感；

所述第一电感、所述第一电容、所述第一变容管、所述第二变容管和所述第二电容依次串联，所述第一电感远离所述第一电容的一端、所述第二电容远离所述第二变容管的一端分别接该端接式非对称调谐电路所对应的连接点；

所述第一射频扼流电感的第一端与所述第一变容管的第一端相连；

所述第二射频扼流电感的第一端与所述第二变容管的第一端相连；

所述第一变容管的第二端和所述第二变容管的第二端相连接且接地；

所述第一射频扼流电感的第二端和所述第二射频扼流电感的第二端分别接该端接式非对称调谐电路所对应的直流偏置点。

3.根据权利要求1所述的频率可调平衡至单端式滤波功分器，其特征在于，所述跨接式对称型调谐电路包括第三射频扼流电感、第四射频扼流电感、第三变容管、第四变容管、第三电容、第四电容、第二电感和第三电感；

所述第三射频扼流电感的第一端和所述第四射频扼流电感的第一端均连接所述第四直流偏置点；

所述第二电感的第一端和所述第三电容的第一端均连接所述第七连接点，所述第二电感的第二端接地，所述第三射频扼流电感的第二端和所述第三电容的第二端均连接所述第三变容管的第一端；

所述第三电感的第一端和所述第四电容的第一端均连接所述第八连接点，所述第三电感的第二端接地，所述第四射频扼流电感的第二端和所述第四电容的第二端均连接所述第四变容管的第一端；

所述第三变容管的第二端和所述第四变容管的第二端相连接且接地。

4.根据权利要求1所述的频率可调平衡至单端式滤波功分器，其特征在于，所述环形传输线结构在其环形路线上包括顺次分布的第一传输线、第三传输线、第四传输线、第七传输线、第八传输线、第六传输线、第五传输线以及第二传输线；

所述第一连接点为所述第一传输线与所述第三传输线的相交点；

所述第七连接点为所述第三传输线与所述第四传输线的相交点；

所述第二连接点为所述第四传输线与所述第七传输线的相交点；

所述第三连接点为所述第七传输线与所述第八传输线的相交点；

所述第四连接点为所述第八传输线与所述第六传输线的相交点；

所述第八连接点为所述第六传输线与所述第五传输线的相交点；

所述第五连接点为所述第五传输线与所述第二传输线的相交点；

所述第二连接点为所述第二传输线与所述第一传输线的相交点。

5.根据权利要求4所述的频率可调平衡至单端式滤波功分器，其特征在于，所述第一传输线、所述第二传输线、所述第七传输线和所述第八传输线的电长度分别为频率调谐范围内中心频率对应波长的四分之一。

6.根据权利要求4所述的频率可调平衡至单端式滤波功分器，其特征在于，所述第三传输线、所述第四传输线、所述第五传输线和所述第六传输线的电长度分别为频率调谐范围内中心频率对应波长的四十分之一。

7.根据权利要求1-6任一项所述的频率可调平衡至单端式滤波功分器，其特征在于，所述第一直流偏置点、所述第六连接点、所述第三直流偏置点、所述第三连接点以及所述第四直流偏置点均位于第一直线上；当忽略所述第六连接点和所述第三连接点分别连接的端接式非对称调谐电路中的第一电感时，电路结构关于所述第一直线对称。

8.根据权利要求7所述的频率可调平衡至单端式滤波功分器，其特征在于，当所述第一输入端口和所述第二输入端口接收差模信号时，所述第一传输线、所述第二传输线、所述第七传输线和所述第八传输线等效为短路，所述电路结构等效为差模等效电路。

9.根据权利要求8所述的频率可调平衡至单端式滤波功分器，其特征在于，在差模等效电路中，所述第一连接点、所述第二连接点、所述第四连接点、所述第五连接点各自连接的端接式非对称调谐电路产生滤波通带的一个传输极点，所述跨接式对称型调谐电路产生滤波通带的另一个传输极点。

10.根据权利要求7所述的频率可调平衡至单端式滤波功分器，其特征在于，当所述第一输入端口和所述第二输入端口接收共模信号时，所述第一传输线、所述第二传输线、所述第七传输线和所述第八传输线等效为开路，所述电路结构等效为共模等效电路。