CN2777771Y - 一种混合电桥滤波器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于微波通讯系统的射频信号滤波系统和频段合分路部件，尤其适用于不同通讯系统射频前端和分路单元的设计。本实用新型混合电桥滤波器包括混合电桥和滤波器构成，混合电桥由四个端口，其中端口1为输入端口，端口4为输出端口，端口2和端口3分别依次连接传统滤波器和电阻后再接地。为了提高带外抑制，可以采用多个混合电桥级连的方式，每增加一级，抑制增加一个电桥，采用上述技术后，可以大大降低成本，大约节损75％的成本，体积基本与频段无关，这极大地方便了不同通讯系统射频前端和分路单元的设计。
Description
【技术领域】
本实用新型属于微波通讯系统的射频信号滤波系统和频段合分路部件，尤其适用于不同通讯系统射频前端和分路单元的设计。
【背景技术】
在无线通讯系统中会大量的使用到滤波器产品，或者以滤波器技术为基础的双工器、多工器频段合成器(也成为滤波器和氯气)等。现有的滤波器中主要分为LC滤波器、传输线滤波器、谐振腔滤波器。其中LC滤波器主要用在低频率和小信号滤波，传输线滤波器主要用于中。高频和小信号滤波，滤波性能一般，谐振腔滤波器主要用于射频前端单元的大功率信号的高性能滤波和合路。其中尤其同轴腔腔滤波器和波导腔滤波器的性能更为优越，其中同轴腔滤波器广泛应用于300mhz-2500mhz的移动通讯系统中，波导滤波器应用于2Ghz以上的雷达合卫星通讯系统中。在现有的滤波器中的滤波性能主要与滤波器的级数和每个滤波元件的Q值有关，级数影响带外抑制，级数越多，抑制越高，矩形系数越好，Q值与插入损耗有关，Q值越高，插入损耗越低。以上几种传统的滤波器中的优缺点如下面的表格所示：
| 类型 | 主要指标 | 评价 |
| LC滤波器 | 1、体积 | 小，且与频率无关小 |
| 2、功率容量 | 1W以下小 | |
| 3、批量生产性 | 非常好 | |
| 4、Q值 | 100-200 | |
| 5、成本低 | 低 | |
| 1、体积 | 大，与频率有关。 |
| 传输线滤波器 | 2、功率容量 | 10W以下小 |
| 3、批量生产性 | 好 | |
| 4、Q值 | 150-200 | |
| 5、成本低 | 一般 | |
| TEM模介质滤波器 | 1、体积 | 小 |
| 2、功率容量 | 1W以下小 | |
| 3、批量生产性 | 好 | |
| 4、Q值 | 150-200 | |
| 5、成本低 | 一般 | |
| 同轴腔滤波器 | 1、体积 | 大，且与频率有关 |
| 2、功率容量 | 100W以上 | |
| 3、批量生产性 | 不好 | |
| 4、Q值 | 2000 | |
| 5、成本低 | 同 | |
| 波导滤波器 | 1、体积 | 非常大，且与频率有关 |
| 2、功率容量 | 1KW以上 | |
| 3、批量生产性 | 不好 | |
| 4、Q值 | 100-200 | |
| 5、成本低 | 极高 | |
| 1、体积 | 大，且与频率有关 |
| TE模介质滤波器 | 2、功率容量 | 100W以上 |
| 3、批量生产性 | 不好 | |
| 4、Q值 | 10000 | |
| 5、成本低 | 极高 |
由上表可以看出，传统滤波器的设计都是采用滤波器原型电路设计，其中LC和介质滤波器体积小、成本低，但功率容量小，Q值低，插入损耗大，对于3GHz以内的滤波器，传输线滤波器的尺寸太大，随着频率的提高，介质损耗也非常大，实用性差。腔体滤波器有比较高的性能，所以在移动通讯频段广泛使用，缺点是结构设计复杂、生产工艺要求高，体积大，成本高。波导和TE模介质滤波器的性能比同轴腔滤波器的性能更好，但体积和成本更高。因此在上述的几种传统的滤波器中，均存在不同的优点和缺点，无论在使用或者生产过程中，上述的几种传统的滤波器都不是很理想。
【实用新型内容】
为解决上述的问题，本实用新型提供一种能够同时具有LC滤波器和腔体滤波器的优点的新型滤波器，该滤波器具有腔体滤波器的性能，又有LC滤波器的体积和成本的滤波器。
为达到上述的技术目的，本实用新型的技术方案包括以下技术内容：一种混合电桥滤波器包括混合电桥和滤波器构成，混合电桥包括四个端口，其中端口1为输入端口，端口4为输出端口，端口2和端口3分别依次连接传统滤波器和电阻后再接地。
所述的传统滤波器根据使用的需要，分别连接、LC滤波器、传输线滤波器、TEM模介质滤波器、同轴腔滤波器、波导滤波器TE模介质滤波器等多种滤波器。
所述的LC滤波器分别为LC高通滤波器、LC带阻滤波器、LC带通滤波器、LC低通滤波器。
所述的一个以上混合电桥滤波器之间，通过输入端口4和另外一个的输出端口1依次连接构成更大隔离度的滤波器组。
所述的两个混合电桥滤波器之间的两个端口2和端口3，分别通过电桥滤波器对应连接，两个端口1分别为输入端口，其中一个端口4作为为输出端口，另外一个端口4连接电阻后接地，构成双工器。
通过采用上述的技术解决方案，使本实用新型获得了以下的积极技术效果和优点：首先通过采用混合电桥配合连接相应的低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器等特定功能的传统滤波器，间接实现对信号的过滤，使本实用新型的滤波器具有带外抑制和插入损耗与电桥端口2和端口3上连接的滤波器的本身的特性无关，通过对本实用新型的实际测试，其带外抑制等于混合电桥的端口1和端口4的隔离度，一般为20-30dB，插入损耗等于混合电桥的插入损耗，一般为0.2dB，；通过采用多个混合电桥级连的方式，使本实用新型获得了只通过简单的叠加方式，即可增加隔离度，每增加一级，带外抑制就增加一个电桥的隔离度；通过采用改变混合电桥的连接方式，可对双工器进行合路，采用上述的方式所生产的双工器，在使用时可以很好的控制合路通道间的干扰；通过采用上述结构生产的滤波器，在大幅度的降低生产成本约75％的同时，还使本实用新型的滤波器在具有腔体滤波器的性能，又有LC滤波器的体积和成本的前提下，避免了上述两种传统的滤波器所具有的缺点。
【附图说明】
图1为混合电桥的示意图；
图2为低通滤波器的电路示意图；
图3为带通滤波器的电路示意图；
图4为带阻滤波器的电路示意图；
图5为高通滤波器的电路意图；
图6为多个混合电桥级连的方式的示意图；
图7为用于双工器的的电路示意图。
【具体实施方式】
以下结合附图对本实用新型进行进一步的说明：
如图1所示，为本实用新型中对混合电桥原理进行说明。众所周知，如果混合电桥的四个端口都接匹配负载，则从端口1输入的信号，会均匀分配到端口2和端口3，理论的插入损耗分别为3dB，端口4为隔离端，没有能量输出，其中端口2和端口3的相位相差90度。实际情况中，由于微波信号的传输与波长有关，所以上述结论只能在一定的带宽内有效，单节电桥的有效工作带宽大约为10％，更大的带宽可以通过多级实现。经过研究发现如果端口2和端口3开路，则端口1的能量几乎全部由端口2输出。由此联想到，如果能够控制端口2和端口3的阻抗在一定的频段内开路或者匹配，则就可以控制端口1的能量从端口4输出或者隔离，从而间接地实现了信号的过滤功能，这就是本实用新型的技术核心。端口3和端口4的开路和匹配可以采用传统的滤波器实现，也可以采用任何输入阻抗可以随频率变化的电路来实现。
以下为本实用新型的几种实施方式。如图2-5所示，根据上述的混合电桥原理，端口1为输入端口，端口4为输出端口，其中的端口2和端口3分别连接不同的传统滤波器，在滤波器之后连接一个电阻后接地。即可构成不同功能的本实用新型所述的混合电桥滤波器。通过图2-图5中的示意图中可以看出，构成不同功能的混合电桥滤波器中，主要通过在电路中连接传统滤波器不同，在低通混合电桥滤波器中，连接的传统滤波器为传统的高通滤波器；在带通混合电桥滤波器中，连接的传统滤波器为传统带阻滤波器；在带阻混合电桥滤波器中，连接的滤波器为传统的带通滤波器；在高通混合电桥滤波器中，连接的传统滤波器为低通滤波器。同样的原理，混合电桥电路中连接其他传统滤波器，例如：传输线滤波器、TEM模介质滤波器、同轴腔滤波器、波导滤波器、TE模介质滤波器等滤波器中的低通、高通、带通、带阻等各型滤波器，同样可以达到理想的使用效果。
如图6所示，为本实用新型在另外的一种实施方式。在前几个实施方式的基础上，通过将第一个带通混合电桥滤波器的输出端口与第二个带通混合电桥滤波器的输入端口连接，即可使连接后的滤波器组的隔离度增大一倍。同样的原理连接多个带通混合电桥滤波器，即可不断的增加其隔离度，满足不同的使用要求，同样上述的连接方式适用与低通、高通、带阻滤波器的应用中。上述滤波器的带外抑制和插入损耗与电桥端口2和端口3的滤波器的特性无关，带外抑制等于混合电桥的端口1和端口4的隔离度，一般为20-30dB，插入损耗等于混合电桥的插入损耗，一般为0.2dB。为了提高带外抑制，可以采用多个混合电桥级连的方式，每增加一级，抑制增加一个电桥的隔离度。
如图7所示，为本实用新型技术在双工器中的应用。两个电桥滤波器之间的两个端口2和端口3，分别通过电桥滤波器对应连接，两个端口1分别为输入端口，其中一个端口4作为为输出端口，另外一个端口4连接电阻后接地，构成双工器。
总之从上述方法中可以看出，通过本实用新型的技术方案可使滤波器的设计变得非常简单，滤波器的插入损耗带宽不再和带宽有关，抑制的设计也由复杂的滤波器综合设计变成简单的加法运算，滤波器的设计和制造变得非常的简单。接在混合电桥端口2和端口3的部件只要实现输入阻抗随频率的变化匹配和失配就可以实现滤波，对实现元件的Q值不再有要求，该部分可以采用低成本和体积较小的LC滤波器实现，也可以采用成本低的高介电传常数的TEM模介质滤波器实现，将来还可以研究新的结构方式实现。
Claims (5)
1、一种混合电桥滤波器其特征在于：包括混合电桥和滤波器构成，混合电桥包括四个端口，其中端口1为输入端口，端口4为输出端口，端口2和端口3分别依次连接传统滤波器和电阻后再接地。
2、根据权利要求1所述的一种混合电桥滤波器，其特征在于：所述的传统滤波器可为LC滤波器或传输线滤波器或TEM模介质滤波器或同轴腔滤波器或波导滤波器或TE模介质滤波器。
3、根据权利要求1或2任意一个所述的一种混合电桥滤波器，其特征在于：所述的LC滤波器分别为LC高通滤波器、LC带阻滤波器、LC带通滤波器、LC低通滤波器。
4、根据权利要求1所述的一种混合电桥滤波器，其特征在于：所述的一个以上混合电桥滤波器之间，通过输入端口4和另外一个的输出端口1依次连接构成更大隔离度的滤波器组。
5、根据权利要求1所述的一种混合电桥滤波器，其特征在于：所述的两个混合电桥滤波器之间的两个端口2和端口3，分别通过电桥滤波器对应连接，两个端口1分别为输入端口，其中一个端口4作为为输出端口，另外一个端口4连接电阻后接地，构成双工器。
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| CN 200420095819 CN2777771Y (zh) | 2004-11-30 | 2004-11-30 | 一种混合电桥滤波器 |
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|---|---|---|---|---|
| CN102364749A (zh) * | 2011-09-30 | 2012-02-29 | 深圳市大富科技股份有限公司 | 一种多频合路器 |
| US9042847B2 (en) | 2012-11-08 | 2015-05-26 | Hauwei Technologies Co., Ltd. | Filter, receiver, transmitter and transceiver |
| CN110867633A (zh) * | 2019-10-30 | 2020-03-06 | 苏州灿勤通讯技术有限公司 | 新型滤波器 |
| CN114070230A (zh) * | 2021-10-25 | 2022-02-18 | 中国电子科技集团公司第二十九研究所 | 低插损、高抑制度的全双工频分/合路模块及实现方法 |
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| CN102364749B (zh) * | 2011-09-30 | 2014-02-19 | 深圳市大富科技股份有限公司 | 一种多频合路器、发射合路器、接收合路器以及用于合路器的电桥 |
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