一种四端口微带线双工器的制作方法

本发明涉及一种微带线双工器，尤其是涉及一种四端口微带线双工器。

背景技术：

传统的射频前端电路通常包括接收天线和发送天线，接收天线和发送天线分别采用一个天线来实现，由此导致传统的射频前端电路体积较大。随着5g等新一代移动通信技术的发展，无线通信系统的射频前端电路朝着小型化和多频多功能集成化的方向发展。为了降低射频前端电路的体积，提高其集成化程度，如何采用单一天线同时实现接收天线和发送天线功能，得到了广泛研究，并逐渐被应用。

目前，单一天线需要配合一个三端口微带线双工器才能同时实现接收和发送功能。虽然该种结构简单，但是由于三端口微带线双工器是通过在介质板上设置微带传输线形成的，三端口微带线双工器的一个端口处连接天线，另外两个端口分别作为接收端和发送端。根据微带传输线的特性，所有的频率的信号都能在微带传输线中传输，而接收端和发送端之间是通过微带传输线相连接的，所以发送端在工作时，发送端的信号会有一部分通过微带传输线传导到接收端，造成对接收信号的影响，同理，接收端在工作时，接收端的信号也会有一部分通过微带传输线传导到发送端，对发送端造成影响。基于上述原因，现有的三端口微带线双工器的隔离度较差，通常的三端口微带线双工器的隔离度只能做到20db左右。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种在配合单一天线能同时实现接收和发送功能的基础上，隔离度较高的四端口微带线双工器。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种四端口微带线双工器，包括第一三端口微带线双工器和第二三端口微带线双工器，所述的第一三端口微带线双工器和所述的第二三端口微带线双工器的相移相差180度，所述的第一三端口微带线双工器和所述的第二三端口微带线双工器分别具有发送端、天线端和接收端，所述的第一三端口微带线双工器的发送端和所述的第二三端口微带线双工器的发送端连接且其连接端为所述的四端口微带线双工器的发送端，所述的第一三端口微带线双工器的接收端和所述的第二三端口微带线双工器的接收端连接且其连接端为所述的四端口微带线双工器的接收端，所述的第二三端口微带线双工器的天线端作为所述的四端口微带线双工器的负载端，用于接入与所述的负载端阻抗匹配的负载。

所述的第一三端口微带线双工器包括第一滤波器和第二滤波器，所述的第一滤波器和所述的第二滤波器的中心频率不同，所述的第一滤波器的一端和所述的第二滤波器的一端连接且其连接端为所述的第一三端口微带线双工器的天线端，所述的第一滤波器的另一端为所述的第一三端口微带线双工器的发送端，所述的第二滤波器的另一端为所述的第一三端口微带线双工器的接收端，所述的第二三端口微带线双工器包括第三滤波器、第四滤波器和反相器，所述的第三滤波器的结构与所述的第二滤波器的结构完全相同，所述的第四滤波器的结构与所述的第一滤波器的结构完全相同，所述的第三滤波器的一端和所述的第四滤波器的一端连接且其连接端为所述的第二三端口微带线双工器的天线端，所述的第三滤波器的另一端为所述的第二三端口微带线双工器的发送端，所述的第四滤波器的另一端为所述的第二三端口微带线双工器的接收端。

所述的反相器为全频段反相器。

所述的第一滤波器、所述的第二滤波器、所述的第三滤波器和所述的第四滤波器分别采用半波长耦合谐振器对结构实现。

与现有技术相比，本发明的优点在于通过第一三端口微带线双工器和第二三端口微带线双工器构成四端口微带线双工器，第一三端口微带线双工器和第二三端口微带线双工器的相移相差180度，第一三端口微带线双工器和第二三端口微带线双工器分别具有发送端、天线端和接收端，第一三端口微带线双工器的发送端和第二三端口微带线双工器的发送端连接且其连接端为四端口微带线双工器的发送端，第一三端口微带线双工器的接收端和第二三端口微带线双工器的接收端连接且其连接端为四端口微带线双工器的接收端，第二三端口微带线双工器的天线端作为四端口微带线双工器的负载端，用于接入与负载端阻抗匹配的负载，第一三端口微带线双工器来发送射频信号和接收射频信号，与第一三端口微带线双工器具有180度相移的第二三端口微带线双工器抵消第一三端口微带线双工器发送端和接收端之间泄露的信号，使第一三端口微带线双工器的发送端和接收端形成高隔离状态，由此在配合单一天线使用时，即能同时实现无线信号的发送和接收功能，又能有效的将发送端和接收端的干扰信号进行抵消，具有较高的隔离度；

当第一三端口微带线双工器包括第一滤波器和第二滤波器，第一滤波器和第二滤波器的中心频率不同，第一滤波器的一端和第二滤波器的一端连接且其连接端为第一三端口微带线双工器的天线端，第一滤波器的另一端为第一三端口微带线双工器的发送端，第二滤波器的另一端为第一三端口微带线双工器的接收端，第二三端口微带线双工器包括第三滤波器、第四滤波器和反相器，第三滤波器的结构与第二滤波器的结构完全相同，第四滤波器的结构与第一滤波器的结构完全相同，第三滤波器的一端和第四滤波器的一端连接且其连接端为第二三端口微带线双工器的天线端，第三滤波器的另一端为第二三端口微带线双工器的发送端，第四滤波器的另一端为第二三端口微带线双工器的接收端时，第一三端口微带线双工器通过中心频率不同的第一滤波器和第二滤波器实现，第一滤波器将发送端发送的信号进行滤波处理后传送到天线端，从天线端接收的信号进行滤波处理后传送到接收端，该结构很好的实现单一天线口的集成，极大的降低了使成本和空间，第二三端口微带线双工器通过中心频率不同的第三滤波器和第四滤波器以及反相器实现，使得四端口微带线双工器发送端的信号通过第一三端口微带线双工器和第二三端口微带线双工器后在接收端能正好相互抵消，从而对接收端不造成干扰，四端口微带线双工器接收端的信号通过第一三端口微带线双工器和第二三端口微带线双工器后在发送端能正好相互抵消，从而对发送端不造成干扰，集成度较高，体积较小，制备工艺简单，且隔离效果好；

当反相器为全频段反相器时，可以实现全频段反相，极大的简化了本发明的四端口微带线双工器中不同发送频段和接收频段的反相结构。

当第一滤波器、第二滤波器、第三滤波器和第四滤波器分别采用半波长耦合谐振器对结构实现时，进一步简化第一三端口微带线双工器和第二三端口微带线双工器的结构，降低生产成本。

附图说明

图1为本发明的四端口微带线双工器的原理框图；

图2为本发明的四端口微带线双工器的结构图；

图3为本发明的四端口微带线双工器中半波长耦合谐振器对的结构图；

图4为本发明的四端口微带线双工器的仿真结果图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明的四端口微带线双工器作进一步详细描述。

实施例一：如图1-2所示，一种四端口微带线双工器，包括第一三端口微带线双工器1和第二三端口微带线双工器2，第一三端口微带线双工器1和第二三端口微带线双工器2的相移相差180度，第一三端口微带线双工器1和第二三端口微带线双工器2分别具有发送端、天线端和接收端，第一三端口微带线双工器1的发送端和第二三端口微带线双工器2的发送端连接且其连接端为四端口微带线双工器的发送端，第一三端口微带线双工器1的接收端和第二三端口微带线双工器2的接收端连接且其连接端为四端口微带线双工器的接收端，第二三端口微带线双工器2的天线端作为四端口微带线双工器的负载端，用于接入与负载端阻抗匹配的负载。

实施例二：如图1-2所示，一种四端口微带线双工器，包括第一三端口微带线双工器1和第二三端口微带线双工器2，第一三端口微带线双工器1和第二三端口微带线双工器2的相移相差180度，第一三端口微带线双工器1和第二三端口微带线双工器2分别具有发送端、天线端和接收端，第一三端口微带线双工器1的发送端和第二三端口微带线双工器2的发送端连接且其连接端为四端口微带线双工器的发送端，第一三端口微带线双工器1的接收端和第二三端口微带线双工器2的接收端连接且其连接端为四端口微带线双工器的接收端，第二三端口微带线双工器2的天线端作为四端口微带线双工器的负载端，用于接入与负载端阻抗匹配的负载。

本实施例中，第一三端口微带线双工器1包括第一滤波器11和第二滤波器12，第一滤波器11和第二滤波器12的中心频率不同，第一滤波器11的一端和第二滤波器12的一端连接且其连接端为第一三端口微带线双工器1的天线端，第一滤波器11的另一端为第一三端口微带线双工器1的发送端，第二滤波器12的另一端为第一三端口微带线双工器1的接收端，第二三端口微带线双工器2包括第三滤波器21、第四滤波器22和反相器23，第三滤波器21的结构与第二滤波器12的结构完全相同，第四滤波器22的结构与第一滤波器11的结构完全相同，第三滤波器21的一端和第四滤波器22的一端连接且其连接端为第二三端口微带线双工器2的天线端，第三滤波器21的另一端为第二三端口微带线双工器2的发送端，第四滤波器22的另一端为第二三端口微带线双工器2的接收端。

实施例三：如图1-2所示，一种四端口微带线双工器，包括第一三端口微带线双工器1和第二三端口微带线双工器2，第一三端口微带线双工器1和第二三端口微带线双工器2的相移相差180度，第一三端口微带线双工器1和第二三端口微带线双工器2分别具有发送端、天线端和接收端，第一三端口微带线双工器1的发送端和第二三端口微带线双工器2的发送端连接且其连接端为四端口微带线双工器的发送端，第一三端口微带线双工器1的接收端和第二三端口微带线双工器2的接收端连接且其连接端为四端口微带线双工器的接收端，第二三端口微带线双工器2的天线端作为四端口微带线双工器的负载端，用于接入与负载端阻抗匹配的负载。

本实施例中，第一三端口微带线双工器1包括第一滤波器11和第二滤波器12，第一滤波器11和第二滤波器12的谐振频率不同，第一滤波器11的一端和第二滤波器12的一端连接且其连接端为第一三端口微带线双工器1的天线端，第一滤波器11的另一端为第一三端口微带线双工器1的发送端，第二滤波器12的另一端为第一三端口微带线双工器1的接收端，第二三端口微带线双工器2包括第三滤波器21、第四滤波器22和反相器23，第三滤波器21的结构与第二滤波器12的结构完全相同，第四滤波器22的结构与第一滤波器11的结构完全相同，第三滤波器21的一端和第四滤波器22的一端连接且其连接端为第二三端口微带线双工器2的天线端，第三滤波器21的另一端为第二三端口微带线双工器2的发送端，第四滤波器22的另一端为第二三端口微带线双工器2的接收端。

本实施例中，反相器23为全频段反相器。

实施例四：如图1-2所示，一种四端口微带线双工器，包括第一三端口微带线双工器1和第二三端口微带线双工器2，第一三端口微带线双工器1和第二三端口微带线双工器2的相移相差180度，第一三端口微带线双工器1和第二三端口微带线双工器2分别具有发送端、天线端和接收端，第一三端口微带线双工器1的发送端和第二三端口微带线双工器2的发送端连接且其连接端为四端口微带线双工器的发送端，第一三端口微带线双工器1的接收端和第二三端口微带线双工器2的接收端连接且其连接端为四端口微带线双工器的接收端，第二三端口微带线双工器2的天线端作为四端口微带线双工器的负载端，用于接入与负载端阻抗匹配的负载。

本实施例中，第一三端口微带线双工器1包括第一滤波器11和第二滤波器12，第一滤波器11和第二滤波器12的中心频率不同，第一滤波器11的一端和第二滤波器12的一端连接且其连接端为第一三端口微带线双工器1的天线端，第一滤波器11的另一端为第一三端口微带线双工器1的发送端，第二滤波器12的另一端为第一三端口微带线双工器1的接收端，第二三端口微带线双工器2包括第三滤波器21、第四滤波器22和反相器23，第三滤波器21的结构与第二滤波器12的结构完全相同，第四滤波器22的结构与第一滤波器11的结构完全相同，第三滤波器21的一端和第四滤波器22的一端连接且其连接端为第二三端口微带线双工器2的天线端，第三滤波器21的另一端为第二三端口微带线双工器2的发送端，第四滤波器22的另一端为第二三端口微带线双工器2的接收端。

本实施例中，如图3所示，第一滤波器11、第二滤波器12、第三滤波器21和第四滤波器22分别采用半波长耦合谐振器对结构实现。

实施例五：如图1-2所示，一种四端口微带线双工器，包括第一三端口微带线双工器1和第二三端口微带线双工器2，第一三端口微带线双工器1和第二三端口微带线双工器2的相移相差180度，第一三端口微带线双工器1和第二三端口微带线双工器2分别具有发送端、天线端和接收端，第一三端口微带线双工器1的发送端和第二三端口微带线双工器2的发送端连接且其连接端为四端口微带线双工器的发送端，第一三端口微带线双工器1的接收端和第二三端口微带线双工器2的接收端连接且其连接端为四端口微带线双工器的接收端，第二三端口微带线双工器2的天线端作为四端口微带线双工器的负载端，用于接入与负载端阻抗匹配的负载。

本实施例中，第一三端口微带线双工器1包括第一滤波器11和第二滤波器12，第一滤波器11和第二滤波器12的中心频率不同，第一滤波器11的一端和第二滤波器12的一端连接且其连接端为第一三端口微带线双工器1的天线端，第一滤波器11的另一端为第一三端口微带线双工器1的发送端，第二滤波器12的另一端为第一三端口微带线双工器1的接收端，第二三端口微带线双工器2包括第三滤波器21、第四滤波器22和反相器23，第三滤波器21的结构与第二滤波器12的结构完全相同，第四滤波器22的结构与第一滤波器11的结构完全相同，第三滤波器21的一端和第四滤波器22的一端连接且其连接端为第二三端口微带线双工器2的天线端，第三滤波器21的另一端为第二三端口微带线双工器2的发送端，第四滤波器22的另一端为第二三端口微带线双工器2的接收端。

本实施例中，如图3所示，第一滤波器11、第二滤波器12、第三滤波器21和第四滤波器22分别采用半波长耦合谐振器对结构实现。

本实施例中，反相器23为全频段反相器。

在第一滤波器11和第四滤波器22的频率为1.8ghz，第二滤波器12和第三滤波器21的频率为2.1ghz时，本发明的四端口微带线双工器工作在1.8ghz和2.1ghz频段，采用ansyshfss软件对本发明的四端口微带线双工器进行仿真，其仿真结果如图4所示。图4中，s11表示天线端回波损耗，s21表示天线端到发送端的插入损耗，s31表示天线端到接收端的插入损耗，s23表示接收端与发送端的隔离度。分析图4可知，本发明的四端口微带线双工器在中心频率1.8ghz和2.1ghz处插损低于-10db的阻抗带宽分别为60mhz和50mhz，在1.8ghz和2.1ghz处，s23达到了-60db的隔离，隔离度远远的高于传统的三端口双工器(20db)，很好的实现了发送端和接收端之间的隔离。