CN2922297Y - 一种抑制td－scdma通信系统发射多次谐波的电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种抑制TD－SCDMA通信系统发射多次谐波的电路，包括：主传输线、用于抑制二次波和六次波的第一支节、用于抑制三次波的第二支节、用于抑制四次波的第三支节、用于抑制五次波的第四支节及匹配支路，所述主传输线又包括顺次连接的第一传输线、第二传输线、第三传输线及第四传输线；所述第一支节、第三支节并接在所述第一传输线、第二传输线之间；所述第二支节、第四支节并接在所述第二传输线、第三传输线之间；所述匹配支路连接在所述第三传输线、第四传输线之间。本实用新型克服了单支节滤波电路的缺陷，能够抑制发射单元的二－六次谐波，减小了TD－SCDMA的工作频带内的插入损耗和回波损耗以及对空间的电磁辐射。
Description
技术领域
本实用新型涉及TD-SCDMA(Time Division-Synchronous Code DivisionMultiple Access，时分同步码分多址)系统设备、终端的传导杂散、辐射杂散的抑制电路，特别是涉及TD-SCDMA系统设备、终端的发射支路多次谐波的抑制电路。
背景技术
无线通信产品的杂散辐射一直是电子产品EMC(Electro MagneticCompatibility，电磁兼容性)测试规范强制认证测试的内容之一，辐射杂散骚扰、传导杂散骚扰的产物包括本振泄漏、互调干扰、变频分量、发射的多次谐波等产物。在TD-SCDMA通信系统的EMC规范中，对UE(User Equipment，用户终端/设备)、BS(Base Station，基站)的辐射杂散和传导杂散有着严格的限制，要求传导杂散骚扰测量的上限为最高工作频率的十次谐波，辐射杂散骚扰的最高测量频率达到12.75GHz。发射支路的多次谐波在高频段骚扰中占主要影响。TD-SCDMA通信系统的工作频段为2010MHz～2025MHz，它们在9KHz～12750MHz的多次谐波分别为4020MHz～4050MHz、6030MHz～6075MHz、8040MHz～8100MHz、10050MHz～10125MHz、12060MHz～12150MHz等频段。这些谐波都落在TD-SCDMA的EMC测试规范规定的频段内，需要减小或抑制掉。在已有的高次波滤波电路中，只有采用如图1所示的单支节滤波电路滤除单次波的电路结构。这种单支节滤波电路只能滤除单音信号，不能滤除多音信号，且对传输的带内信号有较大的插入损耗和较高的电压驻波比(及较小的回波损耗值)。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种抑制TD-SCDMA通信系统发射多次谐波的电路，用于抑制多次谐波。
为了实现上述目的，本实用新型提供了一种抑制TD-SCDMA通信系统发射多次谐波的电路，其特征在于，包括：主传输线、用于抑制二次波和六次波的第一支节、用于抑制三次波的第二支节、用于抑制四次波的第三支节、用于抑制五次波的第四支节及匹配支路，所述主传输线又包括顺次连接的第一传输线、第二传输线、第三传输线及第四传输线；
所述第一支节、第三支节并接在所述第一传输线、第二传输线之间；
所述第二支节、第四支节并接在所述第二传输线、第三传输线之间；
所述匹配支路连接在所述第三传输线、第四传输线之间。
所述的抑制TD-SCDMA通信系统发射多次谐波的电路，其中，所述第一传输线、所述第二传输线、所述第三传输线及所述第四传输线的特性阻抗值分别为50欧姆。
所述的抑制TD-SCDMA通信系统发射多次谐波的电路，其中，所述第一支节、所述第二支节、所述第三支节、所述第四支节分别为四个高阻抗四分之一波长终端开路线。
所述的抑制TD-SCDMA通信系统发射多次谐波的电路，其中，所述匹配支路为终端短路线。
所述的抑制TD-SCDMA通信系统发射多次谐波的电路，其中，所述第一传输线、所述第二传输线、所述第三传输线及所述第四传输线分别为微带线。
所述的抑制TD-SCDMA通信系统发射多次谐波的电路，其中，所述第一支节为长度为λ2c/4的终端开路的微带线，所述第二支节为长度为λ3c/4的终端开路的微带线，所述第三支节为长度为λ4c/4的终端开路的微带线，所述第四支节为长度为λ5c/4终端开路的微带线，其中，λ2c、λ3c、λ4c、λ5c分别为二次、三次、四次、五次次谐波在微带线中传输的波长。
所述的抑制TD-SCDMA通信系统发射多次谐波的电路，其中，所述第一传输线、所述第二传输线、所述第三传输线及所述第四传输线分别为带状线。
所述的抑制TD-SCDMA通信系统发射多次谐波的电路，其中，所述第一支节为长度为λ2c/4的终端开路的带状线，所述第二支节为长度为λ3c/4的终端开路的带状线，所述第三支节为长度为λ4c/4的终端开路的带状线，所述第四支节为长度为λ5c/4终端开路的带状线，其中，λ2c、λ3c、λ4c、λ5c分别为二次、三次、四次、五次次谐波在带状线中传输的波长。
所述的抑制TD-SCDMA通信系统发射多次谐波的电路，其中，所述匹配支路为终端短路线。
本实用新型克服了单支节滤波电路的缺陷，采用多个支节和一个匹配支节设计一个能够抑制TD-SCDMA无线产品发射单元的多次谐波的类似梳状带阻滤波器的电路，分别抑制发射单元的二次谐波、三次谐波、四次谐波、五次谐波、六次谐波(甚至更高次的谐波)，而在TD-SCDMA的工作频带内有较小的插入损耗和较大的回波损耗，减少TD-SCDMA无线产品对空间的电磁辐射，减少了对其它产品的干扰和辐射。
本实用新型通过使用了四个四分之一波长高阻抗终端开路线实现了对TD-SCDMA无线产品二-六次谐波的抑制，减少TD-SCDMA无线产品对空间的电磁辐射，减少了对其它产品的干扰和辐射。四个高阻抗四分之一波长终端开路线、终端短路线的长度和信号线金属层宽度以及整个电路的布局是该TD-SCDMA发射单元多次谐波抑制电路的关键。
本实用新型还给出了用微带线和带状线制作的谐波抑制电路和及其确定关键参数的方法。
本实用新型TD-SCDMA发射单元多次谐波抑制电路具有广泛的应用，可应用于TD-SCDMA的NODE B(节点B)、直放站、手机、数据卡等。
以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述，但不作为对本实用新型的限定。
附图说明
图1为单支节滤波电路；
图2为本实用新型的TD-SCDMA发射单元多次谐波抑制电路(五频谐波抑制电路)的拓扑结构；
图3为本实用新型的微带线的结构图；
图4为本实用新型的带状线的结构图。
具体实施方式
请参阅图2所示，为本实用新型的TD-SCDMA发射单元多次谐波抑制电路(五频谐波抑制电路)的拓扑结构。
在图2的拓扑结构中，主传输线21由传输线A、传输线B、传输线C、传输线D构成。在主传输线21上分别并接支节A、支节B、支节C、支节D，分别用于抑制二-六次谐波。支节A用来抑制二次谐波和六次谐波，支节C用来抑制四次谐波，支节B用来抑制三次谐波，支节D用来抑制五次谐波。匹配支路/电路F用于减小支节A、支节B、支节C、支节D对基波信号的影响。传输线A、传输线B、传输线C、传输线D的特性阻抗为50Ω。支节A、支节B、支节C、支节D分别由四个高阻抗四分之一波长终端开路线构成，匹配支路F由终端短路线构成。该谐波抑制电路可以通过微带线或带状线实现。
本实用新型采用多支节技术分别对TD-SCDMA工作频段的二次谐波、三次谐波、四次谐波、五次谐波、六次谐波进行抑制，使TD-SCDMA无线设备的多次谐波衰减较大，而在工作频带(2010MHz～2025MHz)的射频信号衰减较小。
主传输线的特性阻抗设计为50欧姆，使用四个高阻抗四分之一波长终端开路线与主传输线并联，用来抑制二次谐波、三次谐波、四次谐波、五次谐波、六次谐波(可以通过增加分支线的数量来抑制更高次的谐波)，再使用一个终端短路线与主传输线并联以抵消抑制多次谐波的电路对带内传输信号的影响。
通过设定每一个支节的长度和支节金属层的宽度，使该梳状带阻滤波器在4020MHz～4050MHz，6030MHz～6075MHz，8040MHz～8100MHz，10050MHz～10125MHz，12060MHz～12150MHz频带内的插入损耗分别大于25dB。在2010MHz～2025MHz带内的插入损耗小于1dB，回波损耗大于20dB。
再通过HFSS(High-Frequency Structure Simulator，高频电磁场仿真)仿真、优化每一分支信号线的长度、宽度、厚度、走线路径等参数，使每一部分更加精确、合理，以减少仿真性能与实际测量值之间的误差。
请参阅图3所示，为本实用新型的微带线的结构图。结合图1、2，该图给出了微带线的结构。
下平面是金属接地面31，中间是厚为h、相对介电常数为εr的介质32，上表面是宽为W、厚度为t的金属层33，L是微带线3的长度。用微带线3实现50Ω的传输线A、传输线B、传输线C、传输线D，就要选择合适的相对介电常数εr、合适的厚度h的介质32，再确定微带线3上表面金属层33的宽度，使微带线3的特性阻抗为50Ω。用微带线3实现图2的支节A以抑制TD-SCDMA通信频段的二次谐波和六次谐波。要在主传输微带线上实现二次谐波和六次谐波的抑制，要求支节A与主传输微带线的连接处存在二次谐波和六次谐波的抑制点。根据传输线传输原理：终端开路的无耗传输线，其长度为四分之一波长的奇数倍时，始端提供串联谐振。根据这一特性，当终端开路的微带线的长度为λ2c/4(λ2c为二次谐波在微带线中传输的波长)，因此在始端能提供二次谐波的串联谐振，同时λ2c/4＝3*λ6c/4(λ6c为六次谐波在微带线中传输的波长)，因此在始端也能提供六次谐波的串联谐振。因此，将长为λ2c/4的终端开路的微带线并接在主传输微带线上，能实现对二次谐波和六次谐波的抑制。同理，用λ3c/4、λ4c/4、λ5c/4终端开路的微带线分别代替图2中的支节B、支节C、支节D能实现对三、四、五次谐波的抑制(λ3c、λ4c、λ5c分别为三、四、五次谐波在微带线中传输的波长)。
因为要滤除的是各次谐波附近的宽带信号，所以各并联终端开路微带分支线的上表面金属层的宽度不能太窄。又因为对各次谐波要有比较好的插入损耗，这要求各并联终端开路微带分支线的上表面金属层的宽度不能太宽。选择合适的并联终端开路微带分支线的上表面金属层的宽度可以同时满足带宽和插入损耗这两个要求。
根据传输线传输原理，终端开路的无耗传输线长度小于四分之一波长时，始端呈现的阻抗特性为容性。根据这一理论，抑制谐波的四分之一波长终端开路线的始端的特性阻抗在基波频段内呈现容性。这一特性影响了基波在主传输线内的传输特性。本实用新型使用一个在基波频段内呈感性的电路来补偿抑制谐波电路在基波频带内产生的寄生容性，以达到在TD-SCDMA通信频段内有较小回波损耗和插入损耗。根据传输线传输原理，终端短路的无耗传输线长度小于四分之一波长时，始端呈现的阻抗特性为感性。用终端短路微带线代替图2的匹配电路F。选择合适的并联终端短路微带分支线的长度L和上表面金属层的宽度W可以在TD-SCDMA工作频段内得到较小的插入损耗和较大的回波损耗值。
请参阅图4所示，为本实用新型的带状线的结构图。结合图1、2，该图给出了带状线的结构。
上、下平面43、41都是金属接地面，中间是厚为b、相对介电常数为εr的介质42，在介质42层的中间夹有宽为W、厚度为t的金属层421，L是带状线4的长度。用带状线4实现50Ω的传输线A、传输线B、传输线C、传输线D就要选择合适的相对介电常数εr、合适的厚度h的介质42，再确定带状线4中间金属层421的宽度，使带状线的特性阻抗为50Ω。用带状线4实现图2的支节A以抑制TD-SCDMA通信频段的二次谐波和六次谐波。要在主传输带状线上实现二次谐波和六次谐波的抑制，要求支节A与主传输带状线的连接处存在二次谐波和六次谐波的抑制点。根据传输线传输原理：终端开路的无耗传输线，其长度为四分之一波长的奇数倍时，始端提供串联谐振。根据这一特性，当终端开路的带状线的长度为λ2c/4(λ2c为二次谐波在带状线中传输的波长)，因此，在始端能提供二次谐波的串联谐振，同时λ2c/4＝3*λ6c/4(λ6c为六次谐波在带状线中传输的波长)，因此在始端也能提供六次谐波的串联谐振。同理，用λ3c/4、λ4c/4、λ5c/4终端开路的带状线分别代替图1中的支节B、支节C、支节D能实现对三、四、五次谐波的抑制(λ3c、λ4c、λ5c分别为三、四、五次谐波在带状线中传输的波长)。
因为要滤除的是各次谐波附近的宽带信号，所以各并联终端开路的带状线4的分支线的中间金属层421的宽度不能太窄。又因为对各次谐波要有比较好的插入损耗，这要求各并联终端开路带状线分支线的中间金属层421的宽度不能太宽。选择合适的并联终端开路带状线分支线的中间金属层421的宽度可以同时满足带宽和插入损耗这两个要求。
根据传输线传输原理，终端开路的无耗传输线长度小于四分之一波长时，始端呈现的阻抗特性为容性。根据这一理论，抑制谐波的四分之一波长终端开路线的始端的特性阻抗在基波频段内呈现容性。这一特性影响了基波在主传输线内的传输特性。本实用新型使用一个在基波频段内呈感性的电路来补偿抑制谐波电路在基波频带内产生的寄生容性，以达到在TD-SCDMA通信频段内有较小回波损耗和插入损耗。根据传输线传输原理，终端短路的无耗传输线长度小于四分之一波长时，始端呈现的阻抗特性为感性。用终端短路带状线代替图2的匹配电路F。选择合适的并联终端短路带状线的长度L和中间金属层的宽度W可以在TD-SCDMA工作频段内得到较小的插入损耗和较大的回波损耗值。
最后，用HFSS仿真上述两种谐波抑制电路，充分考虑微带线和带状线终端开路的寄生效应，优化微带线和带状线的长度、宽度、厚度、分支线与主传输线连接处、走线路径等参数，使每一部分更加精确、合理，以减少仿真性能与实际测量值之间的误差。
本实用新型克服了单支节滤波电路的缺陷，采用多个支节和一个匹配支节设计一个能够抑制TD-SCDMA无线产品发射单元的多次谐波的类似梳状带阻滤波器的电路，分别抑制发射单元的二次谐波、三次谐波、四次谐波、五次谐波、六次谐波(甚至更高次的谐波)，而在TD-SCDMA的工作频带内的插入损耗和回波损耗较小，减少TD-SCDMA无线产品对空间的电磁辐射，减少了对其它产品的干扰和辐射。
当然，本实用新型还可有其他多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。
Claims (10)
1、一种抑制TD-SCDMA通信系统发射多次谐波的电路，其特征在于，包括：主传输线、用于抑制二次波和六次波的第一支节、用于抑制三次波的第二支节、用于抑制四次波的第三支节、用于抑制五次波的第四支节及匹配支路，所述主传输线又包括顺次连接的第一传输线、第二传输线、第三传输线及第四传输线；
所述第一支节、第三支节并接在所述第一传输线、第二传输线之间；
所述第二支节、第四支节并接在所述第二传输线、第三传输线之间；
所述匹配支路连接在所述第三传输线、第四传输线之间。
2、根据权利要求1所述的抑制TD-SCDMA通信系统发射多次谐波的电路，其特征在于，所述第一传输线、所述第二传输线、所述第三传输线及所述第四传输线的特性阻抗值分别为50欧姆。
3、根据权利要求1或2所述的抑制TD-SCDMA通信系统发射多次谐波的电路，其特征在于，所述第一支节、所述第二支节、所述第三支节、所述第四支节分别为四个高阻抗四分之一波长终端开路线。
4、根据权利要求1或2所述的抑制TD-SCDMA通信系统发射多次谐波的电路，其特征在于，所述匹配支路为终端短路线。
5、根据权利要求1或2所述的抑制TD-SCDMA通信系统发射多次谐波的电路，其特征在于，所述第一传输线、所述第二传输线、所述第三传输线及所述第四传输线分别为微带线。
6、根据权利要求5所述的抑制TD-SCDMA通信系统发射多次谐波的电路，其特征在于，所述第一支节为长度为λ2c/4的终端开路的微带线，所述第二支节为长度为λ3c/4的终端开路的微带线，所述第三支节为长度为λ4c/4的终端开路的微带线，所述第四支节为长度为λ5c/4终端开路的微带线，其中，λ2c、λ3c、λ4c、λ5c分别为二次、三次、四次、五次次谐波在微带线中传输的波长。
7、根据权利要求1或2所述的抑制TD-SCDMA通信系统发射多次谐波的电路，其特征在于，所述第一传输线、所述第二传输线、所述第三传输线及所述第四传输线分别为带状线。
8、根据权利要求7所述的抑制TD-SCDMA通信系统发射多次谐波的电路，其特征在于，所述第一支节为长度为λ2c/4的终端开路的带状线，所述第二支节为长度为λ3c/4的终端开路的带状线，所述第三支节为长度为λ4c/4的终端开路的带状线，所述第四支节为长度为λ5c/4终端开路的带状线，其中，λ2c、λ3c、λ4c、λ5c分别为二次、三次、四次、五次次谐波在带状线中传输的波长。
9、根据权利要求6或8所述的抑制TD-SCDMA通信系统发射多次谐波的电路，其特征在于，所述匹配支路为终端短路线。
10、根据权利要求3所述的抑制TD-SCDMA通信系统发射多次谐波的电路，其特征在于，所述匹配支路为终端短路线。
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