CN203225323U - 一种无需匹配网络带有超宽带频道的高隔离微带双工器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种无需匹配网络带有超宽带频道的高隔离微带双工器：第一带通滤波器和第二带通滤波器相互加载，二个带通滤波器分别工作在超宽带频道和无线局域网频道，其中第一带通滤波器采用通过两个开路枝节的耦合以及四分之一波长谐振器与开路枝节的三线耦合的结构及短路枝节与开路枝节的耦合的结构，第二带通滤波器采用源于负载耦合以及谐振器耦合相结合的方式。本实用新型具有结构新颖、小型化、高隔离度、低插损、高选择性、低成本的特点。

Description

一种无需匹配网络带有超宽带频道的高隔离微带双工器

技术领域

本实用新型涉及一种无需匹配网络带有超宽带频道的高隔离微带双工器，属于通信领域。

背景技术

传统的双工器由两个带通滤波器和匹配电路构成，匹配电路通常用“T”型结或者“Y”型结，但是“T”型结和“Y”型结的存在却增大了微带双工器尺寸。如果采用共用谐振器技术，这样使得电路尺寸得以大大的减小，但是由于双工器的两个通带由共用谐振器的基频和它的二次谐波频率分别决定，这样就给共用谐振器的设计带来一定困难。如果将两个滤波器与公共端口相连接而未采用匹配网络，减小了电路尺寸，但是这类双工器都存在隔离度低、插损大等缺点

实用新型内容

针对上述技术问题，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种小型化、高隔离的应用于超宽带频道和无线局域网的无需匹配网络的高隔离微带双工器。

本实用新型为解决上述技术问题采用如下技术方案。

一种无需匹配网络带有超宽带频道的高隔离微带双工器：形成于PCB板上的第一带通滤波器和第二带通滤波器，第一带通滤波器应用于超宽带频道，第二带通滤波器应用于无线局域网频道。第一带通滤波器包括输出开路耦合馈线、输入耦合馈线、谐振器一、谐振器二。输出开路耦合馈线包括50欧姆输出馈线一、短路分支线、开路耦合馈线一。输入耦合馈线包括50欧姆输入馈线、开路耦合馈线二和短路耦合馈线一。第二带通滤波器包括输出短路耦合馈线、谐振器二、谐振器三、短路耦合馈线一。输出短路耦合馈线包括50欧姆输出馈线二和短路耦合馈线二。短路分支线与开路耦合馈线一相耦合。开路耦合馈线一与开路耦合馈线二的耦合，谐振器一与开路耦合馈线一相耦合，谐振器一与开路耦合馈线二相耦合，这三者的相互耦合形成三线耦合结构。短路耦合馈线一和短路耦合馈线二在L1长度上相耦合，谐振器二与谐振器三在L2长度上相耦合，L1 和L2的长度可以根据不同的情况进行调整。短路耦合馈线一与谐振器二的相耦合；短路耦合馈线二与谐振器三的相耦合；短路耦合馈线与谐振器相耦合的长度是可以调节的，短路耦合馈线可以与谐振器的一部分相耦合，也可以与谐振器的全部长度耦合。谐振器一、谐振器二、谐振器三的长度为工作波长的四分之一。

作为本技术方案的进一步改进，短路分支线与短路耦合馈线一的长度不相同。

上述技术方案与现有技术相比，具有如下有益效果。

1、隔离度高：本双工器利用两个带通滤波器的相互加载的影响引入的传输零点来实现很高的隔离度。谐振器二和短路耦合馈线一构成的耦合结构引入的传输零点能够提高无线局域网频道内的隔离度，谐振器一和开路耦合馈线二构成的耦合结构引入的传输零点能够提高超宽带频道内的隔离度，本发明可以在整个超宽带频道内隔离度大于37.5分贝，在整个无线局域网频道内隔离度大于46分贝。

2、结构紧凑：由于该双工器直接用公共端口连接而不需要额外的例如“T”型结、“Y”型结或公共谐振器的匹配网络，所以能够大大减少这些匹配网络所带来的额外尺寸，因而所实现的微带双工器具有结构紧凑的特点。

3、频率选择性能高：由于短路分支线和短路耦合馈线一的长度不相同，可以调节传输零点的位置，使得产生的传输零点分别位于超宽带频道的上下截止频率附近，从而可以提高超宽带频道的频率选择性。输出短路耦合馈线和短路耦合馈线一构成的源与负载耦合结构能够在无线局域网的上通带附近产生一个传输零点，从而使得两个频道获得陡峭的通带边缘，提高了双工器的频率选择性。

4、成本低：由于该滤波器结构仅由单层介质板外加上、下两层金属敷层构成，所以可采用目前非常成熟的单层印刷电路板（PCB）加工工艺来生产，再加上其小型化的特点，使得整个板材尺寸更小，加工成本十分低廉。

5、易于集成：由于该滤波器采用的是微带结构，体积小，重量轻，因此易于与其他电路集成。

附图说明

图1是单层印刷电路板的示意图。

图2是双工器的示意图。

图3是金属化通孔的示意图。

图4是双工器的仿真和实测回波损耗S₁₁、超宽带频道插入损耗S₂₁、WLAN频道插入损耗S₃₁对比图。

图5是双工器的仿真和实测隔离度S₂₃对比图。

图6是双工器的仿真和实测超宽带频道的群时延对比图。

 附图标记名称如下：1、第一带通滤波器；2、第二带通滤波器；3、输出开路耦合馈线；4、输入耦合馈线；5、输出短路耦合馈线；6、短路分支线；7、开路耦合馈线一；8、开路耦合馈线二；9、短路耦合馈线一；10、短路耦合馈线二；11、谐振器一；12、谐振器二；13、谐振器三；14、金属化通孔；15、金属化通孔；16、金属化通孔；17、金属化通孔；18、金属化通孔；19、金属化通孔；20、50欧姆输出馈线一；21、50欧姆输入馈线；22、50欧姆输出馈线二；31、上金属贴片；32、介质基片；33、下金属贴片。

具体实施方案

为叙述方便，下文中所称的“上”、“下”与附图本身的上、下方向一致，但并不对本实用新型的结构起限定作用。

下面结合附图对技术方案的实施作进一步的详细描述。

本实用新型的微带双工器的输出端口和输入端口分别用SMA头焊接，以便接入测试或者实用器件。谐振器的长度均为工作波长的四分之一，且都为短路谐振器。

如图1所示：本实用新型采用相对介电常数为2.2，厚度为0.508mm的PCB板作为基板，也可以采用其他规格的PCB板作为基板。在PCB板的介质基片32的上、下表面分别包覆有上金属贴片31和下金属贴片33。

如图2所示：输出开路耦合馈线3包括50欧姆输出馈线一20、短路分支线6、开路耦合馈线一7，输入耦合馈线4包括50欧姆输入馈线21、开路耦合馈线二8和短路耦合馈线一9，输出短路耦合馈线5包括50欧姆输出馈线二22和短路耦合馈线二10。短路分支线6的长度与短路耦合馈线一9的长度不相等。短路分支线6与开路耦合馈线一7相耦合。开路耦合馈线一7与开路耦合馈线二8的耦合以及谐振器一11与开路耦合馈线一7、开路耦合馈线二8相耦合形成三线耦合结构。谐振器一11位于开路耦合馈线一7和开路耦合馈线二8之间。短路耦合馈线一9成直角形，当然也可以为直线；谐振器二12为反“之”形，短路耦合馈线一9与谐振器二12的一部分相耦合。短路耦合馈线二10成直角形，当然也可以为直线，谐振器三13为“之”形，短路耦合馈线二10与谐振器三13的一部分相耦合。谐振器二12和谐振器三13在L2的长度上耦合，短路耦合馈线一9和短路耦合馈线二10在L1的长度上耦合，L1 和L2的长度是可以调整的，通过调节相耦合的长度以及相耦合的距离来调节耦合的程度。通过这种方法来实现源与负载的耦合。短路分支线6、短路耦合馈线一9、短路耦合馈线二10、谐振器一11、谐振器二12、谐振器三13的末端各设置有一金属化通孔。

如图3所示：与上金属贴片31相对应的，下金属贴片33上面也设置有相对应的金属化通孔，上金属贴片31与下金属贴片33通过金属化通孔相连接。

图5是本实用新型的仿真和实测回波损耗S₁₁、超宽带频道插入损耗S₂₁、WLAN频道插入损耗S₃₁对比图。所实现的超宽带频道的中心频率为3GHz，3分贝相对带宽达80.3%，通带内插入损耗小于-1.7分贝，回波损耗都在-10.3分贝以下。所实现的WLAN频道的中心频率为5.8GHz，3分贝相对带宽为3.45%，通带内插入损耗小于-3分贝，回拨损耗都在-13分贝以下。仿真和实测结果吻合很好。

如图6所示，显示在超宽带频道内仿真和实测的群时延，变化范围在0.26ns到0.86ns之间，在通带内群时延变化平缓。

Claims (2)

1.一种无需匹配网络带有超宽带频道的高隔离微带双工器，包括形成于PCB板上的第一带通滤波器（1）和第二带通滤波器（2），其特征在于：所述第一带通滤波器包括输出开路耦合馈线（3）、输入耦合馈线（4）、谐振器一（11）、谐振器二（12），所述输出开路耦合馈线（3）包括50欧姆输出馈线一（20）、短路分支线（6）、开路耦合馈线一（7），所述输入耦合馈线（4）包括50欧姆输入馈线（21）、开路耦合馈线二（8）和短路耦合馈线一（9）， 所述第二带通滤波器（2）包括输出短路耦合馈线（5）、谐振器二（12）、谐振器三（13）、短路耦合馈线一（9），所述输出短路耦合馈线（5）包括50欧姆输出馈线二（22）和短路耦合馈线二（10），短路分支线（6）与开路耦合馈线一（7）相耦合，谐振器一（11）与开路耦合馈线一（7）、开路耦合馈线二（8）构成三线耦合结构，短路耦合馈线一（9）与谐振器二（12）的相耦合，短路耦合馈线二（10）与谐振器三（13）的相耦合，短路耦合馈线一（9）和短路耦合馈线二（10）在L1长度上相耦合，谐振器二（12）与谐振器三（13）在L2长度上相耦合，谐振器一（11）、谐振器二（12）、谐振器三（13）的长度为工作波长的四分之一。

2.根据权利要求1所述的双工器，其特征在于：短路分支线（6）与短路耦合馈线一（9）的长度不相同。

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