CN209200122U - 一种l波段多种频带滤波电路的合路装置 - Google Patents

Abstract

一种L波段多种频带滤波电路的合路装置，其主要包括滤波电路和合路电路。第一方面，由于在滤波电路之后设置了合路电路，使得多种频带的L波段信号能够进行正常合路，即简化了L波段信号的传输线路，也为合路装置提供了多信号共同输出的公共端口，能够满足公共端口匹配的应用需求；第二方面，由于合路电路采用频带相匹配的微带线的连接方式，使得每条微带线在传输L波段信号时能够尽可能小地降低自身的插入损耗，使得插入损耗不超过一设定的标准值，同时也使得合路之后的L波段信号的频带平坦度得以改善，利于提升信号的抗失真性能，为通信应用带来实用价值。

Description

一种L波段多种频带滤波电路的合路装置

技术领域

本发明涉及通信领域，具体涉及一种L波段多种频带滤波电路的合路装置。

背景技术

全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System，简称GNSS)的接收机大部分工作在L波段，主要包括1164-1278MHz和1557-1612MHz的两个频带。由于对小型化接收机以及高增益天线的要求，通常采用两幅天线上下叠在一起的设计方案，使得一副天线工作在1164-1278MHz频带，另一副天线工作在 1557-1612MHz频带，并且两幅天线所接收的信号分别由两路低噪声放大器放大。为了抑制所工作频带外的干扰信号，通常会在每一路低噪声放大器的前后都设置带通滤波器，即构成第一级带通滤波器+低噪声放大器+第二级带通滤波器的结构。由于接收机只有一个信号输入接口，因此需要把这两路信号在第二级带通滤波器后面进行合路，这样就相当于不同频带滤波电路的合路工况，如果将滤波后的信号进行直接合路则会引起公共端口失配的问题，将最终导致两个频带的平坦度和公共端口的回波损耗出现较差的情形。

当前，往往会采用功分器(功率分配器)对多个频带的滤波器后端输出信号进行合路，但有会存在3dB以上的合路损耗，使得插入损耗比较大。也有采用电感、电容等元件构成的匹配电路进行合路，但由于这些元件的精度加工误差，会使得不同产品的频带平坦度存在非一致性的问题。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是：如何克服现有滤波器后端输出信号合路时采用很小值的电容和电感导致性能不一致的问题，同时用电容和电感匹配插入损耗比较大，信号衰减比较多，存在频带平坦度差的问题。为解决上述技术问题，本申请提供一种L波段多种频带滤波电路的合路装置，包括：

滤波电路，包括多个滤波输入端和一一对应的多个滤波输出端，多个所述滤波输入端用于分别获取不同频带的L波段信号，多个所述滤波输出端分别输出不同频带的滤波后的L波段信号；

合路电路，包括多个合路输入端和一个合路输出端，每个所述合路输入端与一种频带对应的滤波输出端连接，以及通过该频带相匹配的微带线与所述合路输出端连接，所述合路输出端用于与一接收机连接。

所述滤波电路中的每个滤波输入端和对应的滤波输出端之间设有滤波通道，所述滤波通道包括依次连接第一级滤波器、低噪声放大器和第二级滤波器；所述第二级滤波器用于输出一种频带的滤波后的L波段信号。

所述L波段信号包括一种频带在1164-1278MHz内的L波段信号和另一种频带在1557-1612MHz内的L波段信号。

所述合路电路中包括PCB板和设置在所述PCB板上的多条微带线，每条微带线的宽度、长度与L波段信号一种频带的相匹配；

所述合路电路的其中一个合路输入端通过频带范围为1164-1278MHz的频带相匹配的微带线与所述合路输出端连接，另一个合路输入端通过频带范围为 1557-1612MHz的频带相匹配的微带线与所述合路输出端连接。

所述PCB板的材料为FR4等级、介质厚度1.1mm、相对介电常数4.6的环氧玻璃布基板，以根据所述PCB板的材料和L波段信号的频带设置各个所述微带线的宽度和长度。

每条所述微带线的宽度的设置范围为1.5mm-2mm，频带范围为 1164-1278MHz的频带相匹配的微带线的长度的设置范围为67-71mm，频带范围为1557-1612MHz的频带相匹配的微带线的长度的设置范围为34-38mm。

每条所述微带线的宽度的设置为1.8mm，频带范围为1164-1278MHz的频带相匹配的微带线的长度的设置69mm，频带范围为1557-1612MHz的频带相匹配的微带线的长度的设置范围为36mm。

本申请的有益效果是：

依据上述实施例的一种L波段多种频带滤波电路的合路装置，其主要包括滤波电路和合路电路。第一方面，由于在滤波电路之后设置了合路电路，使得多种频带的L波段信号能够进行正常合路，即简化了L波段信号的传输线路，也为合路装置提供了多信号共同输出的公共端口，能够满足公共端口匹配的应用需求；第二方面，由于合路电路采用频带相匹配的微带线的连接方式，使得每条微带线在传输L波段信号时能够尽可能小地降低自身的插入损耗，使得插入损耗不超过一设定的标准值，同时也使得合路之后的L波段信号的频带平坦度得以改善，利于提升信号的抗失真性能，为通信应用带来实用价值。

附图说明

图1为合路装置的结构示意图；

图2为微带线未匹配情形下合路得到的L波段信号的波形示意图；

图3为本实施例中微带线匹配情形下合路得到的L波段信号的波形示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。

为清楚理解本申请的技术方案，这里将对一些术语进行说明。

插入损耗，是指在传输系统的某处由于元件或器件的插入而发生的负载功率的损耗。也会用插入损耗比表示负载功率损耗的变化情况，那么，插入损耗比表示为元件或器件插入前负载上所接收到的功率与插入后同一负载上所接收到的功率以分贝dB为单位的比值。

请参考图1，本申请公开一种L波段多种频带滤波电路的合路装置，其包括滤波电路1和合路电路2，下面将分别进行说明。

滤波电路1包括多个滤波输入端和一一对应的多个滤波输出端，多个滤波输入端用于分别获取不同频带的L波段信号，多个滤波输出端分别输出不同频带的滤波后的L波段信号。

在一实施例中，滤波电路1包括两个滤波输入端(111、121)和一一对应的滤波输出端(115、125)，其中，滤波输入端111和滤波输入端121分别用于外部的天线1和天线2连接，使得天线1、天线2分别接收到的两种频带的L 波段信号能够分别通过滤波输入端111、滤波输入端121输入至滤波电路1，而滤波输出端115、滤波输出端125分别输出两种频带的L波段信号在滤波处理之后的信号。

在一具体实施例中，滤波电路1中的每个滤波输入端和对应的滤波输出端之间设有滤波通道，该滤波通道包括依次连接第一级滤波器、低噪声放大器和第二级滤波器，而第二级滤波器用于输出一种频带的滤波后的L波段信号。例如，图1中滤波通道11包括依次连接的第一级滤波器112、低噪声放大器113 和第二级滤波器114，从滤波输入端111进入的一种频带的L波段信号经过一级滤波、放大、二级滤波之后从滤波输出端115输出；而滤波通道12包括依次连接的第一级滤波器122、低噪声放大器123和第二级滤波器124，从滤波输入端121进入的另一种频带的L波段信号经过一级滤波、放大、二级滤波之后从滤波输出端125输出。

在一实施例中，L波段信号包括一种频带在1164-1278MHz内的L波段信号和另一种频带在1557-1612MHz内的L波段信号，这两种频带的L波段信号分别通过天线1和天线2进行接收，并在滤波电路1中经过滤波处理之后分别通过滤波输出端115、滤波输出端125输出。

合路电路2包括多个合路输入端和一个合路输出端，每个合路输入端与一种频带对应的滤波输出端连接，以及通过该频带相匹配的微带线与合路输出端连接，这里的合路输出端用于与一接收机连接。

在一实施例中，见图1，合路电路2包括两个合路输入端(21、22)和一个合路输出端23，其中，合路输入端21、合路输入端22分别与滤波电路2中的滤波输出端115、滤波输出端125连接，合路输出端23作为信号输出的公共端口，用于与接收机3连接。此外，在合路电路2中，合路输入端21通过微带线 24与合路输出端23，合路输入端22通过微带线25与合路输出端23连接，其中的微带线24和微带线25在到达合路输出端23之前进行合路。

需要说明的是，接收机3可为接收模块、频谱分析仪，网络分析仪等设备，能够对微波信号进行接收和波形分析，由于此类接收机是常见的测量设备，因此这里不再对其进行详细说明。

在一具体实施例中，合路电路2包括PCB板和设置在该PCB板上的多条微带线(24、25)，每条微带线的宽度、长度与L波段信号一种频带的相匹配。具体的，微带线24的宽度、长度与L波段信号频带范围为1164-1278MHz的频带相匹配，微带线25的宽度、长度与L波段信号频带范围为1557-1612MHz的频带相匹配。那么，合路输入端21通过频带范围为1164-1278MHz的频带相匹配的微带线24与合路输出端23连接，另一个合路输入端22通过频带范围为 1557-1612MHz的频带相匹配的微带线25与合路输出端23连接。

需要说明的是，在本实施例中，PCB板的材料为FR4等级、介质厚度1.1mm、相对介电常数4.6的环氧玻璃布基板，而且该环氧玻璃布基板的双层表面敷铜厚度为1盎司(行业内的名称，即0.035mm，为1盎司重量的铜在1平方米介质表面形成的均匀厚度)，那么，可以根据该PCB板的材料和L波段信号的频带设置各个微带线的宽度和长度。设置各个微带线的宽度和长度的具体方法表述如下。

设定微带线的标准线性阻抗Z0为50Ω，那么，根据下面的公式计算得到微带线应当设置的宽度w：

其中，PI为圆周率，h为PCB板上的介质厚度，ε为PCB板的相对介电常数。

在一实施例中，Z0＝50Ω，h＝1.1mm，ε＝4.6代入公式(1)中，可得微带线的宽度w可允许的范围。结果显示，每条微带线(24、25)的宽度的设置范围为1.5mm-2mm。

在一实施例中，在ADS仿真软件(Advanced Design System，先进设计系统) 中设置滤波电路1的参数(如各个滤波器的硬件参数)、PCB板的相关参数、微带线的宽度参数、L波段信号的频带参数，从而建立本实施例的合路装置的实际电路模型，利用ADS仿真软件的优化功能自动算出微带线(24、25)的长度。根据计算结果，频带范围为1164-1278MHz的频带相匹配的微带线24的长度的设置范围为67-71mm，频带范围为1557-1612MHz的频带相匹配的微带线的长度的设置范围为34-38mm。

为获得最佳的L波段信号的合路效果，本实施例中，优选地使得每条微带线(24、25)的宽度的设置为1.8mm，频带范围为1164-1278MHz的频带相匹配的微带线24的长度的设置69mm，频带范围为1557-1612MHz的频带相匹配的微带线的长度25的设置范围为36mm。

为使得本领域技术人员清楚、准确地理解本申请公开的合路装置，这里将对合路装置进行测试说明，具体测试结果可见图2和图3。

图2是微带线在未匹配情形下合路得到的L波段信号的波形示意图，即接收机3在微带线(24、25)未与L波段信号的频带进行匹配(即微带线24、25 按照相同的宽度和长度进行设置)的情况下获得的L波段信号的波形数据。图2 中的频带1的频带范围为1164-1278MHz，频带2的频带范围为1557-1612MHz， m1-m6测试点处的频率、插入损耗统计为

表1微带线在未匹配情形下合路得到的L波段信号的参数统计

参数	m1	m2	m3	m4	m5	m6
							频率/GHz	1.164	1.236	1.278	1.557	1.592	1.612
插入损耗/dB	-3.121	-1.660	-2.213	-3.799	-5.120	-4.649

通过表1可知，m1-m3段和m4-m6段中各个插入损耗的值偏大，最大和最小的差值分别为1.46dB和1.33dB。此外，频带的平坦度也表现较差，在接收机对信号处理的过程中容易发生失真情形。

图3是微带线在匹配情形下合路得到的L波段信号的波形示意图，即接收机3在微带线(24、25)均与L波段信号的频带进行匹配(即微带线24的宽、长分别设置为1.8mm、69mm，微带线25的宽、长分别设置为1.8mm、36mm) 的情况下获得的L波段信号的波形数据。图3中的频带1的频带范围为 1164-1278MHz，频带2的频带范围为1557-1612MHz，m1-m6测试点处的频率、插入损耗统计为

表2微带线在匹配情形下合路得到的L波段信号的参数统计

参数	m1	m2	m3	m4	m5	m6
							频率/GHz	1.164	1.236	1.278	1.557	1.592	1.612
插入损耗/dB	-2.17	-1.662	-1.841	-1.734	-1.543	-1.652

通过表2可知，m1-m3段和m4-m6段中各个插入损耗的值较小，最大和最小的差值分别为0.51dB和0.19dB。并且，频带的平坦度也得到改善，从而使得在接收机对信号处理时可得到准确性较高的L波段信号的波形数据。

本领域的技术人员可以理解，为得到适宜的微带线的宽度和长度，技术人员可以根据其它类型的PCB材料计算微带线的宽度，并通过ADS仿真软件计算出微带线的长度，从而根据实际应用情况对合路电路2中的微带线进行参数匹配。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (5)

1.一种L波段多种频带滤波电路的合路装置,其特征在于，包括：

滤波电路，包括多个滤波输入端和一一对应的多个滤波输出端，多个所述滤波输入端用于分别获取不同频带的L波段信号，多个所述滤波输出端分别输出不同频带的滤波后的L波段信号；

合路电路，包括多个合路输入端和一个合路输出端，每个所述合路输入端与一种频带对应的滤波输出端连接，以及通过该频带相匹配的微带线与所述合路输出端连接，所述合路输出端用于与一接收机连接；

所述L波段信号包括一种频带在1164-1278MHz内的L波段信号和另一种频带在1557-1612MHz内的L波段信号；

所述合路电路中包括PCB板和设置在所述PCB板上的多条微带线，每条微带线的宽度、长度与L波段信号一种频带的相匹配；所述合路电路的其中一个合路输入端通过频带范围为1164-1278MHz的频带相匹配的微带线与所述合路输出端连接，另一个合路输入端通过频带范围为1557-1612MHz的频带相匹配的微带线与所述合路输出端连接。

2.如权利要求1所述的合路装置，其特征在于，所述滤波电路中的每个滤波输入端和对应的滤波输出端之间设有滤波通道，所述滤波通道包括依次连接第一级滤波器、低噪声放大器和第二级滤波器；所述第二级滤波器用于输出一种频带的滤波后的L波段信号。

3.如权利要求1所述的合路装置，其特征在于，所述PCB板的材料为FR4等级、介质厚度1.1mm、相对介电常数4.6的环氧玻璃布基板，以根据所述PCB板的材料和L波段信号的频带设置各个所述微带线的宽度和长度。

4.如权利要求3所述的合路装置，其特征在于，每条所述微带线的宽度的设置范围为1.5mm-2mm，频带范围为1164-1278MHz的频带相匹配的微带线的长度的设置范围为67-71mm，频带范围为1557-1612MHz的频带相匹配的微带线的长度的设置范围为34-38mm。

5.如权利要求4所述的合路装置，其特征在于，每条所述微带线的宽度的设置为1.8mm，频带范围为1164-1278MHz的频带相匹配的微带线的长度的设置69mm，频带范围为1557-1612MHz的频带相匹配的微带线的长度的设置范围为36mm。