CN206673944U - 基于双枝节匹配开路负载及耦合结构的信号发射装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供一种基于双枝节匹配开路负载及耦合结构的信号发射装置，所述信号发射装置包括滤波器、压控振荡器、放大器及发射天线，所述压控振荡器的输出端与所述放大器的输入端连接，所述滤波器包括设置于介质板表面的两个信号传输端，所述放大器的输出端与所述滤波器的一个信号传输端连接。本实用新型信号发射装置能够实现在特定工作频带内形成宽带带外抑制特性，使得原本的微带线具有滤波性能，能够对带外信号有良好的抑制效果。

Description

基于双枝节匹配开路负载及耦合结构的信号发射装置
技术领域
本实用新型涉及微波通信技术领域，尤其涉及一种基于双枝节匹配开路负载及耦合结构的信号发射装置。
背景技术
信号发射装置在发射信号时，为了确保信号传输不受干扰，通常需要通过滤波器对信号进行过滤。具体地说，滤波器作为射频前端的一种很重要器件，可以滤除带外噪声，提高电路系统的灵敏度。微带滤波器是用来分离不同频率微波信号的一种器件。它的主要作用是抑制不需要的信号，使其不能通过滤波器，只让需要的信号通过。在微波电路系统中，滤波器的性能对电路系统的性能指标有很大的影响。一般而言，滤波器的带外抑制性能是一个重要影响指标，而现有的滤波器的带外抑制性能较差，导致影响整个通信系统的性能。因此，需要一种具有高宽带带外抑制性能的信号发射装置。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种基于双枝节匹配开路负载及耦合结构的信号发射装置，旨在解决现有技术中的信号发射装置的宽带带外抑制性能较差的技术问题。
为实现上述目的，本实用新型提供了一种基于双枝节匹配开路负载及耦合结构的信号发射装置，所述信号发射装置包括滤波器、压控振荡器、放大器及发射天线，所述压控振荡器的输出端与所述放大器的输入端连接，所述滤波器包括设置于介质板表面的两个信号传输端，所述放大器的输出端与所述滤波器的一个信号传输端连接，所述滤波器的另外一个输出端与所述发射天线连接，其中：
所述滤波器还包括设置在介质板表面的两根第一微带线、两根第二微带线、两根第三微带线、两根第四微带线、两根第五微带线、一根第六微带线及两个信号传输端；所述基于双枝节匹配开路负载及耦合结构的信号发射装置关于中心轴线左右对称，所述中心轴线为所述信号发射装置的上下两条横向边框的中点的连线，每根第一微带线的一端与一根第二微带线的一端连接并形成一个双枝节匹配开路负载，每根第二微带线的另一端与一根信号输出端及一根第三微带线垂直连接，每根第四微带线平行设置于一根第三微带线的上方位置并形成一个耦合结构，每根第四微带线的一端与一根第五微带线的一端连接，所述第六微带线的两端分别与一根第五微带线的另一端连接。
优选的，所述两根第一微带线及两根第二微带线均与所述信号发射装置的左右两条竖直边框平行。
优选的，所述两根第三微带线、两根第四微带线、两根第五微带线、一根第六微带线及两个信号传输端均与所述信号发射装置的上下两条横向边框平行。
优选的，所述基于双枝节匹配开路负载及耦合结构的信号发射装置包括两个双枝节匹配开路负载及两个耦合结构。
优选的，所述两个信号传输端用于信号的输入输出，其中，一个信号传输端作为信号输入端，另外一个信号传输端作为信号输出端。
优选的，所述第一微带线、第二微带线、第三微带线、第四微带线、第五微带线、第六微带线及信号传输端均为条形结构的金属铜片。
优选的，所述第一微带线的长度为L4＝14.4mm、宽度为W4＝2.95mm，所述第二微带线的长度为L3＝15mm、宽度为W3＝0.97mm，第三微带线的长度与第四微带线的长度相同且均为Cl1＝15.99mm为Cl1＝15.99mm、第三微带线的宽度与第四微带线的宽度相同且均为Cw1＝0.22mm、所述第三微带线与第四微带线之间的距离为Cs1＝0.1m，所述第五微带线的长度为L1＝15.2mm、宽度为W1＝0.73mm，所述第六微带线的长度为L2＝15.3mm、宽度为W2＝0.64mm，所述信号传输端的长度为L0＝10mm、宽度为W0＝1.66mm。
优选的，每个第一微带线的阻抗为34Ω，每个第二微带线的阻抗为68Ω，每个第五微带线的阻抗为78Ω，每个第六微带线的阻抗为83Ω，每个耦合结构22的奇模阻抗为60Ω，每个耦合结构22的偶模阻抗为180Ω，每个耦合结构22的电长度为90度。
优选的，所述基于双枝节匹配开路负载及耦合结构的信号发射装置上还设置有电源、电压调节模块及稳压模块，所述电压调节模块与稳压模块及压控振荡器连接，所述电源与电压调节模块及稳压模块电连接。
优选的，所述基于双枝节匹配开路负载及耦合结构的信号发射装置上还设置有电源、第二电压调节模块及第二稳压模块，所述第二电压调节模块与第二稳压模块及放大器连接，所述电源与第二电压调节模块及第二稳压模块电连接。
相较于现有技术，本实用新型所述基于双枝节匹配开路负载及耦合结构的信号发射装置通过设计成两个双枝节匹配开路负载和两个耦合结构，可以实现在特定工作频带内形成宽带带外抑制特性，使得原本的微带线具有滤波性能，能够对带外信号有良好的抑制效果，对通带信号具有高选择性，引入更少噪声，避免对射频前端造成干扰。
附图说明
图1是本实用新型基于双枝节匹配开路负载及耦合结构的信号发射装置的结构示意图。
图2是本实用新型基于双枝节匹配开路负载及耦合结构的信号发射装置中压控振荡器的优选实施例的结构示意图。
图3是本实用新型基于双枝节匹配开路负载及耦合结构的信号发射装置中放大器的优选实施例的结构示意图。
图4是本实用新型基于双枝节匹配开路负载及耦合结构的信号发射装置中滤波器优选实施例的结构示意图。
图5是本实用新型基于双枝节匹配开路负载及耦合结构的信号发射装置中滤波器优选实施例的各部件尺寸的示意图。
图6是本实用新型基于双枝节匹配开路负载及耦合结构的信号发射装置中滤波器优选实施例的电路原理图。
图7是本实用新型基于双枝节匹配开路负载及耦合结构的信号发射装置通过电磁仿真软件仿真的S参数结果示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本实用新型做进一步的详细说明，以下实施例是对本实用新型的解释，本实用新型并不局限于以下实施例。
参考图1所示，图1是本实用新型基于双枝节匹配开路负载及耦合结构的信号发射装置的结构示意图。在本实施例中，本实用新型所述基于双枝节匹配开路负载及耦合结构的信号发射装置1包括滤波器10、压控振荡器20、放大器30及发射天线40，所述压控振荡器20的输出端与所述放大器30的输入端连接，所述放大器30的输出端与所述滤波器10的输入端连接，所述滤波器10的输出端与所述发射天线的输入端连接。
所述基于双枝节匹配开路负载及耦合结构的信号发射装置1用于产生信号(例如，通信信号)并通过发射天线40发射至空中。在本实施例中，所述发射天线40为八木发射天线，其中发射天线40的发射频率均在340至570MHz之间。
参考图2所示，图2是本实用新型基于双枝节匹配开路负载及耦合结构的信号发射装置中压控振荡器的优选实施例的结构示意图。
所述基于双枝节匹配开路负载及耦合结构的信号发射装置1还设置电源204、第一电压调节模块202及第一稳压模块203。所述第一电压调节模块202与第一稳压模块203及压控振荡器20连接。所述电源204与第一电压调节模块202及第一稳压模块203电连接。所述电源204用于为压控振荡器20提供电能。所述第一电压调节模块202用于通过电压调节以控制压控振荡器20产生不同频率的信号。所述第一稳压模块203用于将电源204的电压调节并稳压以防止电源204的电压波动而影响所述第一电压调节模块202。在本实施例中，所述第一电压调节模块202可以是，但不限于，电位器或滑动变阻器。所述第一稳压模块203为稳压器。需要说明的是，图2中电源204与压控振荡器20之间的连接导线并不会和第一电压调节模块202与第一稳压模块203之间的连接导线形成十字的通路，而只是为了图2的显示便利。在其它实施例中，所述第一电压调节模块202与第一稳压模块203可以省略。需要说明的是，所述压控振荡器20为现有技术，在此不在赘述。
参考图3所示，图3是本实用新型基于双枝节匹配开路负载及耦合结构的信号发射装置中放大器的优选实施例的结构示意图。
所述基于双枝节匹配开路负载及耦合结构的信号发射装置1还第二电压调节模块302及第二稳压模块303。所述第二电压调节模块302与第二稳压模块303及放大器30连接。所述电源204与第二电压调节模块302及第二稳压模块303电连接。所述电源204用于为放大器30提供电能。所述第二电压调节模块302用于通过电压调节以控制放大器30产生不同频率的信号。所述第二稳压模块303用于将电源204的电压调节并稳压以防止电源204的电压波动而影响所述第二电压调节模块302。在本实施例中，所述第二电压调节模块302可以是，但不限于，电位器或滑动变阻器。所述第二稳压模块303为稳压器。需要说明的是，图3中电源204与放大器30之间的连接导线并不会和第二电压调节模块302与第二稳压模块303之间的连接导线形成十字的通路，而只是为了图3的显示便利。在其它实施例中，所述第二电压调节模块302与第二稳压模块303可以省略。需要说明的是，所述放大器30(例如，为集成运算放大器)为现有技术，在此不在赘述。
在本实施例中，所述信号发射装置1通过压控振荡器20产生一个信号，通过放大器30将所述信号的射频功率放大，例如，将6dBm的功率信号放大到可调节的功率信号(最大为60W)，并通过滤波器10对发大的信号进行过滤，之后通过发射天线40发射至空气中。
参考图4至6所示，图4是本实用新型基于双枝节匹配开路负载及耦合结构的信号发射装置中滤波器优选实施例的结构示意图；图5是本实用新型基于双枝节匹配开路负载及耦合结构的信号发射装置中滤波器优选实施例的各部件尺寸的示意图；图6是本实用新型基于双枝节匹配开路负载及耦合结构的信号发射装置中滤波器优选实施例的电路原理图。
在本实施例中，所述滤波器10包括设置在介质板1表面的两根第一微带线101、两根第二微带线102、两根第三微带线103、两根第四微带线104、两根第五微带线105、一根第六微带线106及两个信号传输端P。
所述滤波器10关于中心轴线左右对称，所述中心轴线为所述滤波器10的上下两条横向边框的中点的连线(即图1中的线a-b)，所述两根第一微带线101及两根第二微带线102均与所述滤波器10的左右两条竖直边框平行，所述两根第三微带线103、两根第四微带线104、两根第五微带线105、一根第六微带线106及两个信号传输端P均与所述滤波器10的上下两条横向边框平行。需要说明的是，所述中心轴线在所述滤波器10并不是金属构成的部件，而是为了生产或设计的时候，方便用户将所述滤波器10上的元件(例如，两根第一微带线101、两根第二微带线102、两根第三微带线103、两根第四微带线104、两根第五微带线105、一根第六微带线106及两个信号传输端P)关于中心轴线左右对称。当所述滤波器10工作时，所述中心轴线并不会参与信号过滤等任何操作。在本实施例中，所述中心轴线是为了方便描述滤波器10的左右对称结构。
所述放大器30的输出端与所述滤波器10上的一个信号传输端P连接，所述滤波器10上的另一个信号传输端P与发射天线40连接。
每根第一微带线101的一端与一根第二微带线102的一端连接并形成一个双枝节匹配开路负载20，每根第二微带线102的另一端与一根信号输出端P及一根第三微带线103垂直连接，每根第四微带线104平行设置于一根第三微带线103的上方位置并形成一个耦合结构，每根第四微带线104的一端与一根第五微带线105的一端连接，所述第六微带线106的两端分别与一根第五微带线105的另一端连接。
所述介质板1为一种PCB板，具体的板材类型为Roger RO4350B，其中相对介电常数3.66，板厚为0.762mm。
在本实施例中，第一微带线101、第二微带线102、第三微带线103、第四微带线104、第五微带线105、第六微带线106及信号传输端P均为条形结构的金属铜片。本实用新型所述基于双枝节匹配开路负载及耦合结构的信号发射装置相对于现有带通滤波器，通过改变微带线的长度和宽度，可以使本实用新型所述滤波器10在工作频段内达到很好的匹配效果。
本实施例中，所述滤波器10的工作频带在1.88GHz到4.12GHz内，通过具体的实施例来说明设置在介质板1表面的第一微带线101、第二微带线102、第三微带线103、第四微带线104、第五微带线105、第六微带线106及信号传输端P的长度和宽度。
具体而言，如图5所示：
第一微带线101的长度为L4＝14.4mm，第一微带线101的宽度为W4＝2.95mm。
第二微带线102的长度为L3＝15mm，第二微带线102的宽度为W3＝0.97mm。
第三微带线103的长度与第四微带线104的长度相同，均为Cl1＝15.99mm为Cl1＝15.99mm，第三微带线103的宽度与第四微带线104的宽度相同，均为Cw1＝0.22mm，所述第三微带线103与第四微带线104之间的距离为Cs1＝0.1m。
第五微带线105的长度为L1＝15.2mm，第五微带线105的宽度为W1＝0.73mm。
第六微带线106的长度为L2＝15.3mm，第六微带线106的宽度为W2＝0.64mm。
信号传输端P的长度为L0＝10mm，信号传输端P的宽度为W0＝1.66mm。
需要说明的是，设置在PCB板上的金属铜片厚度一般为um级，因此本实用新型并不对第一微带线101、第二微带线102、第三微带线103、第四微带线104、第五微带线105、第六微带线106及信号传输端P的长度和宽度的金属铜片厚度加以限制，并不影响本实用新型所述基于双枝节匹配开路负载及耦合结构的信号发射装置的特性。此外，两个信号传输端P用于信号的输入输出，其中，一个信号传输端P作为信号输入端，另外一个信号传输端P作为信号输出端。进一步地，信号输入端可以是图4中左边的信号传输端P，也可以是右边的信号传输端P；信号输出端可以是图4中左边的信号传输端P，也可以是右边的信号传输端P。例如，若图4中左边的信号传输端P作为信号输入端，则图4中右边的信号传输端P作为信号输出端，信号从左边的信号传输端P进入，从右边的信号传输端P输出。若图4中左边的信号传输端P作为信号输出端，则图4中右边的信号传输端P作为信号输入端，信号从右边的信号传输端P进入，从左边的信号传输端P输出。
进一步地，如图6所示，一根第一微带线101与一根第二微带线102形成一个双枝节匹配开路负载20，一根第三微带线103与一根第四微带线104形成一个耦合结构22。从图3可以看出，所述滤波器10包括两个双枝节匹配开路负载20及两个耦合结构22。
在本实施例中，每个第一微带线101的阻抗为34欧姆(Ω)，每个第二微带线102的阻抗为68欧姆(Ω)，每个第五微带线105的阻抗为78欧姆(Ω)，每个第六微带线106的阻抗为83欧姆(Ω)，每个耦合结构22的奇模阻抗为60欧姆(Ω)，每个耦合结构22的偶模阻抗为180欧姆(Ω)，每个耦合结构22的电长度为90度。
本实用新型所述的基于双枝节匹配开路负载及耦合结构的信号发射装置通过设计成两个双枝节匹配开路负载20和两个耦合结构22，可以实现在特定工作频带内形成宽带带外抑制特性，使得原本的微带线具有滤波性能，能够对带外信号有良好的抑制效果，对通带信号具有高选择性，引入更少噪声，避免对射频前端造成干扰。
参考图7所示，图7是本实用新型基于双枝节匹配开路负载及耦合结构的信号发射装置通过电磁仿真软件仿真的S参数结果示意图。
从图7可以看出，所述滤波器10在工作频带1.88GHz到4.12GHz之间，有74.67％的相对带宽。同时，在工作频带以外且低于1.64GHz时，|S11|都小于-10dB，在工作频带4.36GHz到7.64GHz之间，|S12|都小于-10dB，从图7中可以看出，所述滤波器10具有宽带带外抑制特性。由此可知，本实用新型的基于双枝节匹配开路负载及耦合结构的信号发射装置能够对带外信号有良好的抑制效果，对通带信号具有高选择性，引入更少噪声，避免对射频前端造成干扰。
以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于双枝节匹配开路负载及耦合结构的信号发射装置，其特征在于，所述信号发射装置包括滤波器、压控振荡器、放大器及发射天线，所述压控振荡器的输出端与所述放大器的输入端连接，所述滤波器包括设置于介质板表面的两个信号传输端，所述放大器的输出端与所述滤波器的一个信号传输端连接，所述滤波器的另外一个输出端与所述发射天线连接，其中：
所述滤波器还包括设置在介质板表面的两根第一微带线、两根第二微带线、两根第三微带线、两根第四微带线、两根第五微带线、一根第六微带线及两个信号传输端；所述基于双枝节匹配开路负载及耦合结构的信号发射装置关于中心轴线左右对称，所述中心轴线为所述信号发射装置的上下两条横向边框的中点的连线，每根第一微带线的一端与一根第二微带线的一端连接并形成一个双枝节匹配开路负载，每根第二微带线的另一端与一根信号输出端及一根第三微带线垂直连接，每根第四微带线平行设置于一根第三微带线的上方位置并形成一个耦合结构，每根第四微带线的一端与一根第五微带线的一端连接，所述第六微带线的两端分别与一根第五微带线的另一端连接。
2.根据权利要求1所述的基于双枝节匹配开路负载及耦合结构的信号发射装置，其特征在于，所述两根第一微带线及两根第二微带线均与所述信号发射装置的左右两条竖直边框平行。
3.根据权利要求1所述的基于双枝节匹配开路负载及耦合结构的信号发射装置，其特征在于，所述两根第三微带线、两根第四微带线、两根第五微带线、一根第六微带线及两个信号传输端均与所述信号发射装置的上下两条横向边框平行。
4.根据权利要求1所述的基于双枝节匹配开路负载及耦合结构的信号发射装置，其特征在于，所述基于双枝节匹配开路负载及耦合结构的信号发射装置包括两个双枝节匹配开路负载及两个耦合结构。
5.根据权利要求1所述的基于双枝节匹配开路负载及耦合结构的信号发射装置，其特征在于，所述两个信号传输端用于信号的输入输出，其中，一个信号传输端作为信号输入端，另外一个信号传输端作为信号输出端。
6.根据权利要求1所述的基于双枝节匹配开路负载及耦合结构的信号发射装置，其特征在于，所述第一微带线、第二微带线、第三微带线、第四微带线、第五微带线、第六微带线及信号传输端均为条形结构的金属铜片。
7.根据权利要求6所述的基于双枝节匹配开路负载及耦合结构的信号发射装置，其特征在于，所述第一微带线的长度为L4＝14.4mm、宽度为W4＝2.95mm，所述第二微带线的长度为L3＝15mm、宽度为W3＝0.97mm，第三微带线的长度与第四微带线的长度相同且均为Cl1＝15.99mm为Cl1＝15.99mm、第三微带线的宽度与第四微带线的宽度相同且均为Cw1＝0.22mm、所述第三微带线与第四微带线之间的距离为Cs1＝0.1m，所述第五微带线的长度为L1＝15.2mm、宽度为W1＝0.73mm，所述第六微带线的长度为L2＝15.3mm、宽度为W2＝0.64mm，所述信号传输端的长度为L0＝10mm、宽度为W0＝1.66mm。
8.根据权利要求6所述的基于双枝节匹配开路负载及耦合结构的信号发射装置，其特征在于，每个第一微带线的阻抗为34Ω，每个第二微带线的阻抗为68Ω，每个第五微带线的阻抗为78Ω，每个第六微带线的阻抗为83Ω，每个耦合结构22的奇模阻抗为60Ω，每个耦合结构22的偶模阻抗为180Ω，每个耦合结构22的电长度为90度。
9.根据权利要求1所述的基于双枝节匹配开路负载及耦合结构的信号发射装置，其特征在于，所述基于双枝节匹配开路负载及耦合结构的信号发射装置上还设置有电源、第一电压调节模块及第一稳压模块，所述第一电压调节模块与第一稳压模块及压控振荡器连接，所述电源与第一电压调节模块及第一稳压模块电连接。
10.根据权利要求1所述的基于双枝节匹配开路负载及耦合结构的信号发射装置，其特征在于，所述基于双枝节匹配开路负载及耦合结构的信号发射装置上还设置有电源、第二电压调节模块及第二稳压模块，所述第二电压调节模块与第二稳压模块及放大器连接，所述电源与第二电压调节模块及第二稳压模块电连接。
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