CN203166051U - 微带三工器 - Google Patents

Abstract

一种微带三工器，包括：三个微带滤波器、阻抗匹配枝节，所述三个微带滤波器分别与所述阻抗匹配枝节连接，所述阻抗匹配枝节设有天线口，所述微带滤波器包括谐振器，所述三个微带滤波器中至少一个微带滤波器的谐振器长度为微带滤波器频段中心频率对应的四分之一波长，其他微带滤波器的谐振器长度为微带滤波器频段中心频率对应的二分之一波长。本实用新型微带三工器，通过将微带滤波器的谐振器长度设为滤波器频段中心频率对应的四分之一波长，解决了三个频段不能出现二倍关系的问题，实现三个频率信号之间的良好隔离。

Description

微带三工器

技术领域

本实用新型涉及电子技术领域，特别是涉及微带三工器。 

背景技术

对于一个FDD（Frequency Division Duplex，频分双工）系统或者一个多模系统而言，需要将天线收发的多个频段的信号分离开来，从而使得系统能够同时处理多个频段的信号，且收发互不干扰的同时进行。如对于三个频段信号的分离，传统采用两种方式进行，一种是一个双工器加射频开关再加一个滤波器的形式，该实现方式需要的部件较多，插损大，难以实现低成本；另一种方式是采用能够同时处理三个频率的三工器进行实现，该方式仅需要一个器件，插损较小，可实现低成本。 

多工器已经在业界有了一定程度的研究，主要采用的方式有微带线三工器、多层结构三工器、陶瓷三工器以及腔体三工器等，其中，微带三工器具有成本低、易加工、设计灵活等其他三工器不可比拟的优势。 

传统三工器采用微带线进行实现时，三工器的三个通道之间的耦合都采用了结构较为复杂的结构，各通道基于二分之一波长谐振器的滤波器设计也较为复杂，体积较大，端口的设置不合理为三工器应用时外围电路的布局带来不便，且因为微带线的周期性，三个频段不能出现二倍的关系，否者将不能实现三个频段的隔离。 

实用新型内容

针对上述现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种微带三工器，其可以解决各种频率间隔的三个频率信号之间的良好隔离问题。 

为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案： 

一种微带三工器，包括： 

三个微带滤波器、阻抗匹配枝节，所述三个微带滤波器分别与所述阻抗匹 配枝节连接，所述阻抗匹配枝节设有天线口，所述微带滤波器包括谐振器，所述三个微带滤波器中至少一个微带滤波器的谐振器长度为微带滤波器频段中心频率对应的四分之一波长，其他微带滤波器的谐振器长度为微带滤波器频段中心频率对应的二分之一波长。 

上述微带三工器，通过将微带滤波器的谐振器长度设为滤波器频段中心频率对应的四分之一波长，解决了三个频段不能出现二倍关系的问题，实现三个频率信号之间的良好隔离。 

在其中一个实施例中，所述微带滤波器为发夹型滤波器。 

上述微带三工器，采用结构紧凑简单的发夹形滤波器，利于布局及设计，且工作于三个不同的频段。 

在其中一个实施例中，所述阻抗匹配枝节为双T阻抗匹配枝节，所述双T阻抗匹配枝节包括级联的两个T形枝节，所述双T阻抗匹配枝节为微带线双T阻抗匹配枝节，所述微带线双T阻抗匹配枝节以直线或曲线形式与所述微带滤波器相匹配。 

上述微带三工器，在天线口和三个通路的微带滤波器之间采用由两个T形枝节级联构成的双T阻抗匹配枝节进行连接，用来实现阻抗匹配，从而实现各通带的良好性能，对设计和制作都带来了更大的便利性。 

在其中一个实施例中，在其中一个或多个微带滤波器的谐振器上连接开路枝节，所述开路枝节为直线或曲线的微带线开路枝节。 

上述微带三工器，在三工器的微带滤波器中引入开路枝节以产生传输零点，改善近端抑制，从而在不增加微带滤波器阶数及插损的同时改善了三工器的隔离度。 

在一个具体实施例中，所述频段2的发夹型滤波器的第一和第三谐振器为倒U形谐振器，所述频段2的发夹型滤波器的第二谐振器为U形谐振器，所述频段2的发夹型滤波器的第二谐振器与第一开路枝节连接，所述第一开路枝节为U形的微带线开路枝节，所述第一开路枝节包括第一开路枝节的右枝节、第一开路枝节的左枝节、第一开路枝节的底部枝节，所述第一开路枝节的右枝节与所述频段2的发夹型滤波器的第二谐振器连接，所述第一开路枝节的左枝节 与所述频段2的发夹型滤波器的第一谐振器相邻，所述第一开路枝节的底部枝节与所述频段2的发夹型滤波器的第一谐振器的开路端相邻， 

所述频段3的发夹型滤波器的第一和第三谐振器为倒U形谐振器，所述频段3的发夹型滤波器的第二和第四谐振器为U形谐振器，所述频段3的发夹型滤波器的第二谐振器与第二开路枝节连接，所述第二开路枝节为倒弓字形的微带线开路枝节，所述第二开路枝节的倒弓字形中间部分与所述频段3的发夹型滤波器的第三谐振器和第四谐振器相邻。 

在一个具体实施例中，所述阻抗匹配枝节为双T阻抗匹配枝节，所述双T阻抗匹配枝节包括两个级联的T形枝节，分别为T1枝节和T2枝节，所述T1枝节和T2枝节为微带线枝节， 

所述T1枝节包括T1的下枝节、T1的左枝节、T1的右枝节，T2枝节包括T2的下枝节、T2的左枝节、T2的右枝节，所述T1的下枝节设有天线口，所述T1的左枝节与所述频段1的发夹型滤波器的一个端口连接，所述T1的右枝节与所述T2下枝节连接，所述T2左枝节与所述频段2的发夹型滤波器的一个端口连接，所述T2右枝节与所述频段3的发夹型滤波器的一个端口连接，所述T1的右枝节、T2左枝节、T2右枝节分别为曲线。 

附图说明

图1为本实用新型实施例的微带三工器结构示意图； 

图2为本实用新型工作于频段1的发夹型滤波器结构示意图； 

图3为本实用新型工作于频段2的发夹型滤波器结构示意图； 

图4为本实用新型工作于频段3的发夹型滤波器结构示意图； 

图5为本实用新型双T形阻抗匹配枝节结构示意图； 

图6为微带三工器应用于DCS-1800上下行和侦听900MHz的三工器设计的频率响应示意图。 

具体实施方式

以下结合其中的较佳实施方式对本实用新型方案进行详细阐述。 

本实用新型的微带三工器包括： 

三个微带滤波器、一个阻抗匹配枝节，所述三个微带滤波器分别与所述阻抗匹配枝节连接，所述阻抗匹配枝节设有天线口，所述微带滤波器包括谐振器，所述三个微带滤波器中至少一个微带滤波器的谐振器长度为滤波器频段中心频率对应的四分之一波长，其他微带滤波器的谐振器长度为微带滤波器频段中心频率对应的二分之一波长。组合关系可以为只有一个微带滤波器的谐振器长度为四分之一波长，其余为二分之一；有两个微带滤波器的谐振器长度为四分之一波长，其余为二分之一；所有微带滤波器的谐振器长度均为四分之一波长。本实用新型微带三工器，通过将微带滤波器的谐振器长度设为滤波器频段中心频率对应的四分之一波长，解决了三个频段不能出现二倍关系的问题，实现三个频率信号之间的良好隔离。 

在其中一个实施例中，微带滤波器为发夹型滤波器。采用结构紧凑简单的发夹形滤波器，利于布局及设计，且工作于三个不同的频段。三个微带滤波器分别工作于不同的频段，分别为频段1、频段2、频段3。所述的工作于频段1或频段2或频段3的微带滤波器的谐振器的个数大于等于两个，即微带滤波器的阶数大于等于两阶，根据带外抑制和插损的需要选择阶数。谐振器可以是四分之一波长谐振器，也可以是二分之一波长谐振器，根据频段1、频段2、频段3之间的关系而定。例如，当频段2的发夹型滤波器接收的信号频率为频段1的发夹型滤波器接收的信号频率的两倍时，频段1的发夹型滤波器的谐振器长度为滤波器频段1中心频率对应的四分之一波长。当频段2的发夹型滤波器接收的信号频率为频段1的发夹型滤波器接收的信号频率的三倍时，频段1的发夹型滤波器的谐振器长度为滤波器频段1中心频率对应的二分之一波长。微带滤波器的端口馈电可以采用耦合馈电也可以采用抽头馈电，具体根据需要设定。其中一个或多个微带滤波器可以根据需要引入开路枝节来产生传输零点，从而改善微带滤波器的近端抑制。 

在其中一个实施例中，阻抗匹配枝节为双T阻抗匹配枝节，双T阻抗匹配枝节包括级联的两个T形枝节，双T阻抗匹配枝节为微带线双T阻抗匹配枝节，微带线双T阻抗匹配枝节以直线或曲线形式与微带滤波器相匹配，即微带线双T 阻抗匹配枝节可以是直线，也可以根据布局的需要进行弯曲。其宽度和长度的设置用于天线端到各微带滤波器端的阻抗匹配，阻抗匹配后需要满足从天线端看向各滤波器的端口阻抗为频率的函数，以频段1为例，看向频段1微带滤波器时的输入阻抗在频段1为50Ohm，在频段2和频段3的阻抗为接近于开路，其他两个频率微带滤波器的输入阻抗也应满足类似的关系。 

以频段2的发夹型滤波器接收的信号频率为频段1的发夹型滤波器接收的信号频率的两倍为例进行说明，参见图1，为本实用新型实施例的微带三工器结构示意图。包括： 

三个工作于不同频段的微带滤波器：频段1的发夹型滤波器11、频段2的发夹型滤波器12、频段3的发夹型滤波器13，以及两个T形枝节级联构成的双T阻抗匹配枝节14。双T阻抗匹配枝节14设有天线口，天线口设置于所述微带三工器的一端，所述三个微带滤波器的隔离端设置于所述微带三工器的另一端，即三个通道的公共端口（天线口）和三个通道的隔离端口采用背对背的形式进行布局。 

如图2所示，为本实用新型工作于频段1的发夹型滤波器结构示意图。频段1的发夹型滤波器设计为4阶，四个谐振器平行排列。频段1的发夹型滤波器的每个谐振器长度为滤波器频段中心频率对应的四分之一波长，每一个谐振器呈倒U形，每个谐振器一端为开路一端为短路，短路端加一接地通孔21，用于接地。微带滤波器的带宽由谐振器之间的间距决定。微带滤波器的馈电采用耦合馈电的方式进行，也可以采用抽头馈电的方式。左边的馈线22与微带滤波器最左边一个谐振器23的一条边相耦合，右边的馈线24与微带滤波器最右边一个谐振器25的一条边相耦合，馈线与谐振器耦合的间距和长度都可以用来优化微带滤波器的带内特性。为了更好对三工器进行布局，将左边端口26设置在微带滤波器的上方，而右边端口27设置在微带滤波器的下方。 

如图3所示，为本实用新型工作于频段2的发夹型滤波器结构示意图。该频段2的发夹型滤波器设计为3阶，由三个谐振器并排组成。频段2的发夹型滤波器的各个谐振器长度为滤波器频段2中心频率对应的二分之一波长，谐振器两端均开路。第一个谐振器31呈倒U形，第二个谐振器32呈U形，第三个 谐振器33呈倒U形。在第二个谐振器32的下端连接第一开路枝节34，第一开路枝节34可以为直线或曲线，为了方便布局，该枝节由三段线组成，呈U形，包括第一开路枝节的右枝节35、第一开路枝节的左枝节36、第一开路枝节的底部枝节37。第一开路枝节的右枝节35与第二个谐振器32的下端相连，第一开路枝节的左枝节36与第一个谐振器31相邻，位于其左边，第一开路枝节的底部枝节37与第一个谐振器31的开路端相邻。该第一开路枝节34用于在通带近端引入传输零点，其长度约为需要引入传输零点频点所对应的四分之一波长。与频段1的微带滤波器一致的，微带滤波器的带宽可以通过谐振器之间的间距来调节。微带滤波器的端口馈电采用抽头的方式，调节两个抽头38、39的位置可以对微带滤波器的频率响应带内特性进行优化。 

如图4所示，为本实用新型工作于频段3的发夹型滤波器结构示意图。该频段3的发夹型滤波器设计为4阶，由4个谐振器41、42、43、44并排组成。频段3的发夹型滤波器的谐振器长度为滤波器频段3中心频率对应的二分之一波长，谐振器两端均开路。其中第一谐振器41和第三谐振器43呈倒U形，第二谐振器42和第四谐振器44呈U形。在第二个谐振器42的下端连接第二开路枝节45，第二开路枝节45呈倒弓形弯曲，其中弓字形中间部分往微带滤波器右边弯曲，以实现较为紧凑的布局，该开路枝节用于频段3通带近端引入传输零点，其长度约为需要引入传输零点频点所对应的四分之一波长。与频段1的微带滤波器一致的，微带滤波器的带宽可以通过谐振器之间的间距来调节。微带滤波器的端口馈电采用抽头的方式，调节两个抽头46、47的位置可以对微带滤波器的频率响应带内特性进行优化。 

参见图5，为本实用新型双T形阻抗匹配枝节结构示意图，由两个T形枝节连接而成，分别是T1枝节51和T2枝节52，T1枝节的下枝节53为50Ohm微带线，下枝节53下端设置天线口54，T1枝节的左枝节55与频段1微带滤波器的一个端口相连，T1枝节的右枝节56与T2枝节52相连，为了结构更为紧凑，对右枝节进行了多次弯曲。如果T1枝节的右枝节长度较短，则无需弯曲。T2枝节的左枝节57与工作于频段2微带滤波器的一个端口相连，T2枝节的右枝节58与于频段3微带滤波器的一个端口相连，为了结构紧凑和连接到两个微 带滤波器的端口，T2枝节的左右枝节均进行了弯曲。枝节55,56,57,58的宽度和长度的选择均用于阻抗匹配，使得三个微带滤波器各自的带内不被其余两个微带滤波器所干扰。 

本实用新型微带三工器可以利用传统的普通金属微带实现，也可以用高温超导材料实现。 

本实用新型三工器可以将三个不同频率的信号分离到三个不同的通道的原理为：在三工器中设计了三个工作于不同频率的微带滤波器，三个微带滤波器分别可以采用二分之一波长和四分之一波长的谐振器，以此来避免微带线的周期性为本实用新型的应用带来的在频率间隔上的限制，即频率1、频率2和频率3可以是二倍频或者三倍频的关系。当是二倍频关系时，采用四分之一波长，当是三倍频关系时，采用二分之一波长。三个微带滤波器用双T形阻抗匹配枝节进行连接，该枝节宽度和长度的选择需要使得看向频段1微带滤波器时的输入阻抗在频段1为50Ohm，在频段2和频段3的阻抗为接近于开路，其他两个频率滤波器的输入阻抗也需要满足类似的关系，如此三个滤波器的带内分别不被其他滤波器的带外所干扰，以此实现三个频段都具有良好的传输特性。 

本实用新型中四分之一波长谐振器滤波器中心频率与带宽设计的原理为：如图2所示的谐振器分别约为四分之一波长，通过改变谐振器长度，即延长或者缩短谐振器的开路端或者短路端来微调滤波器的中心频率。滤波器的带宽设计可以通过对谐振器间的间距调节来实现，谐振器间间距越小，谐振器之间的耦合越紧，滤波器带宽越宽。微调各谐振器的长度和谐振器之间的间距可以实现对滤波器带内特性的优化。 

本实用新型二分之一波长谐振器滤波器中心频率与带宽设计的原理为：如图3和图4所示的谐振器分别约为四分之一波长，通过改变谐振器长度来微调滤波器的中心频率。滤波器的带宽设计可以通过对谐振器间的间距调节来实现，谐振器间间距越小，谐振器之间的耦合越紧，滤波器带宽越宽。微调各谐振器的长度和谐振器之间的间距可以实现对滤波器带内特性的优化。 

本实用新型中对滤波器引入传输零点的原理为：在滤波器的谐振器上并联一段一定长度和宽度的开路枝节，使其在特定频点的输入阻抗为零，此时，在 该特定频点处即可形成一个传输零点。 

参见图6，为微带三工器应用于DCS-1800上下行和侦听900MHz的三工器设计的频率响应示意图，包括传输曲线和隔离度曲线。本实用新型微带三工器，具有尺寸较小、成本低、设计灵活、隔离度好的优点。 

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。 

Claims (10)

1.一种微带三工器，其特征在于，包括：三个微带滤波器、阻抗匹配枝节，所述三个微带滤波器分别与所述阻抗匹配枝节连接，所述阻抗匹配枝节设有天线口，所述微带滤波器包括谐振器，所述三个微带滤波器中至少一个微带滤波器的谐振器长度为微带滤波器频段中心频率对应的四分之一波长，其他微带滤波器的谐振器长度为微带滤波器频段中心频率对应的二分之一波长。

2.根据权利要求1所述的微带三工器，其特征在于，所述微带滤波器为发夹型滤波器。

3.根据权利要求1所述的微带三工器，其特征在于，所述微带滤波器的馈电为耦合馈电或抽头馈电。

4.根据权利要求1或2或3所述的微带三工器，其特征在于，所述阻抗匹配枝节为双T阻抗匹配枝节，所述双T阻抗匹配枝节包括级联的两个T形枝节，所述双T阻抗匹配枝节为微带线双T阻抗匹配枝节，所述微带线双T阻抗匹配枝节以直线或曲线形式与所述微带滤波器相匹配。

5.根据权利要求1或2或3所述的微带三工器，其特征在于，在其中一个或多个微带滤波器的谐振器上连接开路枝节，所述开路枝节为直线或曲线的微带线开路枝节。

6.根据权利要求4所述的微带三工器，其特征在于，在其中一个或多个微带滤波器的谐振器上连接开路枝节，所述开路枝节为直线或曲线的微带线开路枝节。

7.根据权利要求1所述的微带三工器，其特征在于，所述天线口设置于所述微带三工器的一端，所述三个微带滤波器的隔离端口分别设置于所述微带三工器的另一端。

8.根据权利要求2所述的微带三工器，其特征在于，所述三个微带滤波器分别为频段1的发夹型滤波器、频段2的发夹型滤波器、频段3的发夹型滤波器，

所述频段1的发夹型滤波器包括四个谐振器，所述频段1的发夹型滤波器的谐振器长度为滤波器频段中心频率对应的四分之一波长，各个谐振器一端为开路，另一端为短路，短路端设有接地通孔；

所述频段2的发夹型滤波器包括三个谐振器，所述频段2的发夹型滤波器的谐振器长度为滤波器频段中心频率对应的二分之一波长，各个谐振器的两端为开路；

所述频段3的发夹型滤波器包括四个谐振器，所述频段3的发夹型滤波器的谐振器长度为滤波器频段中心频率对应的二分之一波长，各个谐振器的两端为开路。

9.根据权利要求8所述的微带三工器，其特征在于，

所述频段2的发夹型滤波器的第一和第三谐振器为倒U形谐振器，所述频段2的发夹型滤波器的第二谐振器为U形谐振器，所述频段2的发夹型滤波器的第二谐振器与第一开路枝节连接，所述第一开路枝节为U形的微带线开路枝节，所述第一开路枝节包括第一开路枝节的右枝节、第一开路枝节的左枝节、第一开路枝节的底部枝节，所述第一开路枝节的右枝节与所述频段2的发夹型滤波器的第二谐振器连接，所述第一开路枝节的左枝节与所述频段2的发夹型滤波器的第一谐振器相邻，所述第一开路枝节的底部枝节与所述频段2的发夹型滤波器的第一谐振器的开路端相邻，

所述频段3的发夹型滤波器的第一和第三谐振器为倒U形谐振器，所述频段3的发夹型滤波器的第二和第四谐振器为U形谐振器，所述频段3的发夹型滤波器的第二谐振器与第二开路枝节连接，所述第二开路枝节为倒弓字形的微带线开路枝节，所述第二开路枝节的倒弓字形中间部分与所述频段3的发夹型滤波器的第三谐振器和第四谐振器相邻。

10.根据权利要求8所述的微带三工器，其特征在于，所述阻抗匹配枝节为双T阻抗匹配枝节，所述双T阻抗匹配枝节包括两个级联的T形枝节，分别为T1枝节和T2枝节，所述T1枝节和T2枝节为微带线枝节，

所述T1枝节包括T1的下枝节、T1的左枝节、T1的右枝节，T2枝节包括T2的下枝节、T2的左枝节、T2的右枝节，所述T1的下枝节设有天线口，所述T1的左枝节与所述频段1的发夹型滤波器的一个端口连接，所述T1的右枝节与所述T2下枝节连接，所述T2左枝节与所述频段2的发夹型滤波器的一个端口连接，所述T2右枝节与所述频段3的发夹型滤波器的一个端口连接，所述T1的右枝节、T2左枝节、T2右枝节分别为曲线。

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