CN210984905U - 一种具有枝节负载环形谐振器的超宽带双工器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种具有枝节负载环形谐振器的超宽带双工器，由两组枝节加载的长方环形谐振器组成，输入输出端采用高阻抗馈入线以提供足够的耦合能量。在第一组滤波器工作时，可以实现第一组宽带特性，且具有一宽阻带，且此时第二组滤波器由输入端看进去是视为断路。在第二组滤波器工作时，可以实现第二组宽带特性，且此时第一组滤波器由输入端看进去是视为断路。本实用新型结构简单、容易匹配、容易实现、可应用于多种宽频带的多工任务设计。
Description
技术领域
本实用新型涉及用于通信的发送接收双工器，尤其涉及一种具有枝节负载环形谐振器的超宽带双工器。
背景技术
近年来，无线设备小型化和便携性的要求也不断提升,这对射频微波器件的小型化、低成本等提出了更高的要求。为顺应这一发展趋势，在满足目标滤波特性的前提下，微波领域的研究者们提出了各种紧凑结构的双工器，比如：螺旋型结构、折叠型结构等，甚至提出了一些新的制作工艺，希望最大程度的实现小型化，但制作工艺及本身结构的限制仍然使这些双工器的应用受到限制。工业应用需要具有良好性能，制作工艺简单，设计灵活，结构紧凑体积小且成本较低的双工器，而将复合左右手传输线单元应用于构造双工器，就是一种可行的缩小双工器体积的方法，在微波应用领域具有非常广阔的应用前景。
发明内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有枝节负载环形谐振器的超宽带双工器。
本实用新型采用的技术方案是：
一种具有枝节负载环形谐振器的超宽带双工器，其包括从左至右依次间隔设置的第一输出端、第一枝节加载的长方环形谐振器、输入端、第二枝节加载的长方环形谐振器和第二输出端。
第一枝节加载的长方环形谐振器的相对底边加载有一组平行的第一耦合线，第二枝节加载的长方环形谐振器的相对底边加载有一组平行的第二耦合线；第一输出端对应第一耦合线设有第一输出耦合线，第一输出耦合线与第一耦合线平行设置，输入端与第一耦合线之间设有第一阻抗匹配线，第一阻抗匹配线与第一耦合线平行设置，第一阻抗匹配线的下端与输入端连接；输入端与第二耦合线之间设有第二阻抗匹配线，第二阻抗匹配线与第二耦合线平行设置，第二阻抗匹配线的下端与输入端连接，第二输出端对应第二耦合线设有第二输出耦合线，第二输出耦合线与第二耦合线平行设置。
进一步地，输入端的左右两侧分别设有横向延伸的第一输入微带和第二输入微带，第一阻抗匹配线的下端与第一输入微带正交连接，第二阻抗匹配线的下端与第二输入微带正交连接。
进一步地，第二输出端的左侧设有横向延伸的第二输出微带，第二输出耦合线的下端与第二输出微带正交连接。
进一步地，位于第二输出耦合线与第二输出端之间设有输出枝节带，输出枝节带平行于第二输出耦合线，输出枝节的下端与第二输出微带正交连接。
进一步地，第一枝节加载的长方环形谐振器和第二枝节加载的长方环形谐振器具有不同的中心频率。
进一步地，第一枝节加载的长方环形谐振器的中心频率为4GHz，具有3～5GHz的通带，第二枝节加载的长方环形谐振器的中心频率为8GHz，具有6～10GHz的通带。
进一步地，第一阻抗匹配线取值满足如下条件：第一枝节加载的长方环形谐振器工作时，第二枝节加载的长方环形谐振器由输入端看去是视为断路。
进一步地，第二阻抗匹配线的取值满足如下条件：第二枝节加载的长方环形谐振器工作时，第一枝节加载的长方环形谐振器由输入端看去是视为断路。
本实用新型采用以上技术方案，由两组枝节加载的长方环形谐振器组成，输入输出端采用高阻抗馈入线以提供足够的耦合能量。在第一组滤波器工作时，可以实现第一组宽带特性，且具有一宽阻带，且此时第二组滤波器由输入端看进去是视为断路。在第二组滤波器工作时，可以实现第二组宽带特性，且此时第一组滤波器由输入端看进去是视为断路。因此双工器在两通带间有着良好的阻隔特性，使得两通带之间的信号不会互相干扰。同时在下边带和上边带处形成多组传输零点，使滤波器具有较好的选择特性。本实用新型结构简单、容易匹配、容易实现、可应用于多种宽频带的多工任务设计。
附图说明
以下结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细说明；
图1为本实用新型一种具有枝节负载环形谐振器的超宽带双工器的结构示意图；
图2为宽带频率示意图；
图3为奇模的等效电路图；
图4为偶模的等效电路图；
图5为本实用新型一实施例的结构尺寸标示图；
图6为本实用新型一实施例的仿真频率响应图。
具体实施方式
图1所示为本实用新型一种具有枝节负载环形谐振器的超宽带双工器的结构示意图。本实用新型公开了一种具有枝节负载环形谐振器的超宽带双工器，其包括从左至右依次间隔设置的第一输出端1、第一枝节加载的长方环形谐振器2、输入端3、第二枝节加载的长方环形谐振器4和第二输出端5。
该具有枝节负载环形谐振器的超宽带双工器可实施于一基板上，所使用的基板可选自下列之一：玻璃纤维板，陶瓷基板，超导体基板，硅基板，软性高分子基板。
第一枝节加载的长方环形谐振器2的相对底边加载有一组平行的第一耦合线6，第二枝节加载的长方环形谐振器4的相对底边加载有一组平行的第二耦合线7；第一输出端1对应第一耦合线6设有第一输出耦合线11，第一输出耦合线11与第一耦合线6平行设置，输入端3与第一耦合线6之间设有第一阻抗匹配线31，第一阻抗匹配线31与第一耦合线6平行设置，第一阻抗匹配线31的下端与输入端3连接；
输入端3与第二耦合线7之间设有第二阻抗匹配线32，第二阻抗匹配线32与第二耦合线7平行设置，第二阻抗匹配线32的下端与输入端3连接，第二输出端5对应第二耦合线7设有第二输出耦合线51，第二输出耦合线51与第二耦合线7平行设置。
进一步地，输入端3的左右两侧分别设有横向延伸的第一输入微带33和第二输入微带34，第一阻抗匹配线31的下端与第一输入微带33正交连接，第二阻抗匹配线32的下端与第二输入微带34正交连接。
进一步地，第二输出端5的左侧设有横向延伸的第二输出微带52，第二输出耦合线51的下端与第二输出微带52正交连接。
进一步地，位于第二输出耦合线51与第二输出端5之间设有输出枝节带53，输出枝节带53平行于第二输出耦合线51，输出枝节的下端与第二输出微带52正交连接。
进一步地，第一枝节加载的长方环形谐振器2和第二枝节加载的长方环形谐振器4具有不同的中心频率。
进一步地，第一枝节加载的长方环形谐振器2的中心频率为4GHz，具有3～5GHz的通带，第二枝节加载的长方环形谐振器4的中心频率为8GHz，具有6～10GHz的通带。
进一步地，第一阻抗匹配线31和第二阻抗匹配线32的阻抗取值满足如下条件：第一枝节加载的长方环形谐振器2工作时，第二枝节加载的长方环形谐振器4由输入端3看去是视为断路；第二枝节加载的长方环形谐振器4工作时，第一枝节加载的长方环形谐振器2由输入端3看去是视为断路。
下面就本实用新型的具体工作原理做详细说明。
由两组枝节加载的长方环形谐振器组成，输入输出端采用高阻抗馈入线以提供足够的耦合能量，即第一输出耦合线11与第二输出耦合线51采用高阻抗以提供足够的耦合能量，该第一输出耦合线11与第二输出耦合线51的阻抗值介于60欧姆至120欧姆之间，较佳阻抗值是介于90欧姆至100欧姆之间。
如图2所示为常见的宽带频率。
在长方环形谐振器上设计基础上，通过枝节加载，来调节中心频率的位置。
因为长方环形谐振器是一个均匀对称的结构(S-S’对称线)，它的工作原理机制可以通过偶模和奇模来讨论分析。
请参考图3与图4，图3为奇模的等效电路图，图4为偶模的等效电路图。长方环形谐振器中的对称平面将表现为电动壁(E.W.)或奇数模式下的磁壁(M.W.)或者均匀模式激励。如图3所示表示输入的导纳奇模式Yin odd等效电路，如图3所示为偶模式Yin even等效电路。Yin odd和Yin even如公式(1)和(2)所示中：
请参考图5与图6，图5为本实用新型一实施例的结构尺寸标示图，图6为本实用新型一实施例的仿真频率响应图。如图5所示，其仿真环境：g1＝g1’＝0.2mm,L1＝12mm,L2＝5mm,L3＝L3’＝1.4mm,L1’＝5.7mm,L2’＝2.5mm,and L4＝9.6mm,L4’＝4.7mm,L5＝1.8mm，L5’＝0.6mm，L6＝10mm，W1＝W2＝W1’＝W2’＝0.35mm,W3＝W3’＝0.2mm,W4＝0.2mm,W5＝W6＝W7＝1.53mm。在该实施例中，所使用的基板是玻璃纤维板，介电常数4.6，介电损失因子为0.025，基板厚度为0.8mm。
如图6所示，在第一个枝节加载的长方环形谐振器组成的滤波器工作时，可以实现中心频率为4GHz，具有3～5GHz的通带，且阻带在6至10GHz之间大于20dB。其插入损耗|S21|平均1.4dB，回波损耗|S11|大于11.2dB。调整第二阻抗匹配线32，使得由输入端3到第二组滤波器的整体阻抗视为断路。
如图6所示，在第二个枝节加载的长方环形谐振器组成的滤波器工作时，可以实现中心频率为8GHz，具有6～10GHz的通带，且阻带在3至5GHz之间大于25dB。其插入损耗|S31|平均1.7dB，回波损耗|S11|大于11.8dB,同时在下边带5GHz和上边带10.8GHz处形成传输零点。调整第一阻抗匹配线31，使得由输入端3到第二组滤波器的整体阻抗视为断路。
本实用新型采用以上技术方案，由两组枝节加载的长方环形谐振器组成，输入输出端采用高阻抗馈入线以提供足够的耦合能量。在第一组滤波器工作时，可以实现中心频率为4GHz，具有3～5GHz的通带，且阻带在6至10GHz之间大于20dB，且此时第二组滤波器由输入端3看进去是视为断路。在第二组滤波器工作时，可以实现中心频率为8GHz，具有6～10GHz的通带，且阻带在3至5GHz之间大于25dB，且此时第一组滤波器由输入端3看进去是视为断路。因此双工器在两通带间有着良好的阻隔特性，使得两通带之间的信号不会互相干扰。同时在下边带5GHz和上边带10.8GHz处形成多组传输零点，使滤波器具有较好的选择特性。本实用新型结构简单、容易匹配、容易实现、可应用于多种宽频带的多工任务设计。
Claims (8)
1.一种具有枝节负载环形谐振器的超宽带双工器，其特征在于：其包括从左至右依次间隔设置的第一输出端、第一枝节加载的长方环形谐振器、输入端、第二枝节加载的长方环形谐振器和第二输出端；第一枝节加载的长方环形谐振器的相对底边加载有一组平行的第一耦合线，第二枝节加载的长方环形谐振器的相对底边加载有一组平行的第二耦合线；第一输出端对应第一耦合线设有第一输出耦合线，第一输出耦合线与第一耦合线平行设置，输入端与第一耦合线之间设有第一阻抗匹配线，第一阻抗匹配线与第一耦合线平行设置，第一阻抗匹配线的下端与输入端连接；输入端与第二耦合线之间设有第二阻抗匹配线，第二阻抗匹配线与第二耦合线平行设置，第二阻抗匹配线的下端与输入端连接，第二输出端对应第二耦合线设有第二输出耦合线，第二输出耦合线与第二耦合线平行设置。
2.根据权利要求1所述的一种具有枝节负载环形谐振器的超宽带双工器，其特征在于：输入端的左右两侧分别设有横向延伸的第一输入微带和第二输入微带，第一阻抗匹配线的下端与第一输入微带正交连接，第二阻抗匹配线的下端与第二输入微带正交连接。
3.根据权利要求1所述的一种具有枝节负载环形谐振器的超宽带双工器，其特征在于：第二输出端的左侧设有横向延伸的第二输出微带，第二输出耦合线的下端与第二输出微带正交连接。
4.根据权利要求3所述的一种具有枝节负载环形谐振器的超宽带双工器，其特征在于：位于第二输出耦合线与第二输出端之间设有输出枝节带，输出枝节带平行于第二输出耦合线，输出枝节的下端与第二输出微带正交连接。
5.根据权利要求1所述的一种具有枝节负载环形谐振器的超宽带双工器，其特征在于：第一枝节加载的长方环形谐振器和第二枝节加载的长方环形谐振器具有不同的中心频率。
6.根据权利要求1所述的一种具有枝节负载环形谐振器的超宽带双工器，其特征在于：第一阻抗匹配线取值满足如下条件：第一枝节加载的长方环形谐振器工作时，第二枝节加载的长方环形谐振器由输入端看去是视为断路。
7.根据权利要求1所述的一种具有枝节负载环形谐振器的超宽带双工器，其特征在于：第二阻抗匹配线的取值满足如下条件：第二枝节加载的长方环形谐振器工作时，第一枝节加载的长方环形谐振器由输入端看去是视为断路。
8.根据权利要求1所述的一种具有枝节负载环形谐振器的超宽带双工器，其特征在于：该第一输出耦合线与该第二输出耦合线采用高阻抗以提供足够的耦合能量，该第一输出耦合线与第二输出耦合线的阻抗值介于60欧姆至120欧姆之间，较佳阻抗值是介于90欧姆至100欧姆之间。
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