基于S波段的宽带滤波功分器的制作方法

本实用新型涉及功分器技术领域，特别涉及一种基于S波段的宽带滤波功分器。

背景技术：

S波段(2-4GHz(千兆赫兹))是我国雷达和卫星通信系统的常用波段。长期以来，卫星移动通信领域是被国外垄断的，但随着2016年8月，我国天通一号01星的发射成功，标志着我国正式迈入了卫星移动通信领域的前列，我国在S通信卫星系统迎来黄金发展期，这也预示着我国将来会进一步大力推广S波段移动通信终端设备。现有技术中，基于S波段的功分器往往不具备滤波功能，需要额外设置滤波器，增加了成本。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有技术的基于S波段的功分器不具有滤波功能的缺陷，提供一种基于S波段的宽带滤波功分器。

本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种基于S波段的宽带滤波功分器，该基于S波段的宽带滤波功分器为轴对称形状，包括：第一微带线结构、第二微带线结构、第三微带线结构、输入端、第一输出端、第二输出端；

第一微带线结构包括长方形的输入部和条形的第一耦合输出部、条形的第二耦合输出部，输入部的一条短边作为输入端；第一耦合输出部的一端与输入部的另一条短边的一端连接，第一耦合输出部延伸的方向与输入部的长边平行；第二耦合输出部的一端与输入部的另一条短边的另一端连接，第二耦合输出部延伸的方向与输入部的长边平行；

第二微带线结构包括第一阻抗匹配部、第二阻抗匹配部、第一耦合输入部、条形的第三耦合输出部、条形的第四耦合输出部；第一耦合输入部包括第一分支、第二分支和第一连接部，第一连接部的一端与第一分支的一端连接，第一连接部的另一端与第二分支的一端连接，第一耦合输出部、输入部的另一条短边和第二耦合输出部包围第一耦合输入部；第一连接部平行于输入部的另一条短边，第一连接部与输入部的另一条短边之间存在间隙；第一分支平行于第一耦合输出部，第一分支与第一耦合输出部之间存在间隙；第二分支平行于第二耦合输出部，第二分支与第二耦合输出部之间存在间隙；

第一阻抗匹配部与第一分支的另一端连接，第二阻抗匹配部与第二分支的另一端连接；

第三耦合输出部沿第一分支延伸的方向设置，第三耦合输出部与第一分支的另一端连接，第四耦合输出部沿第二分支延伸的方向设置，第四耦合输出部与第二分支的另一端连接；

第三微带线结构包括T型谐振结构，T型谐振结构由第二耦合输入部、第一输出部、第二输出部组成；第二耦合输入部设置于第一阻抗匹配部和第二阻抗匹配部之间；第一输出部的一端与第二耦合输入部的一端连接，第二输出部的一端与第二耦合输入部的一端连接；第一输出部的另一端作为第一输出端，第二输出部的另一端作为第二输出端；

第一阻抗匹配部与第二阻抗匹配部相互对称；

第一输出部与第二输出部相互对称。

较佳地，第一输出部为S形，第二输出部为S形，第二耦合输入部包括隔离电阻、第三分支、第四分支和第二连接部；第二连接部的一端与第三分支的一端连接，第二连接部的另一端与第四分支的一端连接，第三分支与第三耦合输出部平行，第三分支与第三耦合输出部之间存在间隙，第四分支与第四耦合输出部平行，第四分支与第四耦合输出部之间存在间隙；

隔离电阻的一端与第三分支的另一端连接，隔离电阻的另一端与第四分支的另一端连接；

隔离电阻的一端还与第一输出部的一端连接，隔离电阻的另一端还与第二输出部的一端连接。

较佳地，第一阻抗匹配部包括条形的第一匹配分支、条形的第二匹配分支、条形的第三匹配分支；第一匹配分支的一端与第一分支的另一端垂直连接，第一匹配分支的另一端与第二匹配分支的一端垂直连接，从第二匹配分支的一端到第二匹配分支的另一端的方向与正方向相反，正方向为从第一分支的一端到第一分支的另一端的方向；

第三匹配分支的一端与第二匹配分支的另一端连接，第三匹配分支与第一分支平行，从第三匹配分支的一端到第三匹配分支的另一端的方向与正方向相反，第三匹配分支的宽度小于第二匹配分支的宽度，第三匹配分支的中线与第二匹配分支的中线重合。

较佳地，第一匹配分支与第二匹配分支的连接处设置有45度的第一外倒角。

较佳地，第一输出部包括第一枝节、第二枝节、第三枝节；第一枝节的一端设置有尖刺部，尖刺部与隔离电阻的一端连接，第一枝节的另一端与第二枝节的一端连接，第二枝节的另一端与第三枝节连接，第二枝节与第一分支垂直，第三枝节与第一分支平行，从第三枝节的一端到第三枝节的另一端的方向与正方向相同；

第二枝节与第三枝节的连接处设置有45度的第二外倒角；

第一枝节与第二枝节之间的夹角为钝角，第一枝节与第二枝节的连接处设置有第三外倒角；

第三枝节的另一端作为第一输出端。

较佳地，第一输出部和第二输出部的阻抗为50欧。

较佳地，基于S波段的宽带滤波功分器还包括介质板，第一微带线结构、第二微带线结构、第三微带线结构均设置于介质板的表面；

介质板的介电常数为3.66。

较佳地，介质板的厚度为30密耳(mil，即千分之一英寸，等于0.0254毫米)。

较佳地，W1＝2.5毫米，W2＝1.07毫米，W3＝0.28毫米，W4＝0.22毫米，W5＝1.64毫米，L1＝14毫米，L2＝15.64毫米，L3＝15.57毫米，L4＝15.5毫米，S1＝0.16毫米，g1＝1毫米，R1＝110欧；

W1为输入部的宽度，W2为第二匹配分支的宽度，W3为第三匹配分支的宽度，W4为第三耦合输出部的宽度，W5为第三枝节的宽度，L1为输入部的长度，L2为第一匹配分支与第二匹配分支的长度的和，L3为第三匹配分支的长度，L4为第一分支的长度，S1第三耦合输出部与第三分支之间的间隙的宽度，g1为第一耦合输出部的一端与第一连接部之间垂直距离，R1为隔离电阻的电阻值。

本实用新型的积极进步效果在于：本实用新型提供了一种通带为S波段的宽带滤波功分器，该滤波功分器成本低，该滤波功分器能够引入多个谐振点，各个谐振点合理分布，通带和阻带均获得良好特性。

附图说明

图1为本实用新型的一较佳实施例的基于S波段的宽带滤波功分器的结构示意图。

图2为本实用新型的一较佳实施例的基于S波段的宽带滤波功分器的第一微带线结构的结构示意图。

图3为本实用新型的一较佳实施例的基于S波段的宽带滤波功分器的第二微带线结构的结构示意图。

图4为本实用新型的一较佳实施例的基于S波段的宽带滤波功分器的第三微带线结构的结构示意图。

图5为本实用新型的一较佳实施例的基于S波段的宽带滤波功分器的S21和S11的仿真结果和测试结果曲线图。

图6为本实用新型的一较佳实施例的基于S波段的宽带滤波功分器的S23的仿真结果和测试结果曲线图。

具体实施方式

下面举一较佳实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本实用新型。

本实施例提供一种基于S波段的宽带滤波功分器，参照图1，该基于S波段的宽带滤波功分器为一分二功分器包括一个输入端(输入端PORT1)和两个输出端(第一输出端PORT2、第二输出端PORT3)，为轴对称形状。该基于S波段的宽带滤波功分器还包括：第一微带线结构1、第二微带线结构2、第三微带线结构33。第一微带线结构1、第二微带线结构2、第三微带线结构3由微带线制成。

参照图1、图2，第一微带线结构1包括长方形的输入部11和条形的第一耦合输出部12、条形的第二耦合输出部13，输入部11的一条短边作为输入端PORT1；第一耦合输出部12的一端与输入部11的另一条短边的一端连接，第一耦合输出部12延伸的方向与输入部11的长边平行；第二耦合输出部13的一端与输入部11的另一条短边的另一端连接，第二耦合输出部13延伸的方向与输入部11的长边平行。

参照图1、图3，第二微带线结构2包括第一阻抗匹配部21、第二阻抗匹配部22、第一耦合输入部23、条形的第三耦合输出部2424、条形的第四耦合输出部25；第一耦合输入部23包括第一分支231、第二分支232和第一连接部233，第一连接部233的一端与第一分支231的一端连接，第一连接部233的另一端与第二分支232的一端连接，第一耦合输出部12、输入部的另一条短边和第二耦合输出部13包围第一耦合输入部23；第一连接部233平行于输入部的另一条短边，第一连接部233与输入部的另一条短边之间存在间隙；第一分支231平行于第一耦合输出部12，第一分支231与第一耦合输出部12之间存在间隙；第二分支232平行于第二耦合输出部13，第二分支232与第二耦合输出部13之间存在间隙。第一阻抗匹配部21与第一分支231的另一端连接，第二阻抗匹配部22与第二分支232的另一端连接。第三耦合输出部24沿第一分支231延伸的方向设置，第三耦合输出部24与第一分支231的另一端连接，第四耦合输出部25沿第二分支232延伸的方向设置，第四耦合输出部25与第二分支232的另一端连接。第一分支231、第二分支232、第三耦合输出部24和第四耦合输出部25的宽度均相等。

参照图1、图3，第一阻抗匹配部21包括条形的第一匹配分支211、条形的第二匹配分支212、条形的第三匹配分支213；第一匹配分支211的一端与第一分支231的另一端垂直连接，第一匹配分支211的另一端与第二匹配分支212的一端垂直连接，从第二匹配分支212的一端到第二匹配分支212的另一端的方向与正方向相反，正方向为从第一分支231的一端到第一分支231的另一端的方向。第三匹配分支213的一端与第二匹配分支212的另一端连接，第三匹配分支213与第一分支231平行，从第三匹配分支213的一端到第三匹配分支213的另一端的方向与正方向相反，第三匹配分支213的宽度小于第二匹配分支212的宽度，第三匹配分支213的中线与第二匹配分支212的中线重合。第一匹配分支211与第二匹配分支212的连接处设置有45度的第一外倒角。

参照图1、图3，第二阻抗匹配部22与第一阻抗匹配部21相互对称，不再赘述。

参照图1、图4，第三微带线结构3包括T型谐振结构，该T型谐振结构由第二耦合输入部31、第一输出部32、第二输出部33组成；第二耦合输入部31设置于第一阻抗匹配部21和第二阻抗匹配部22之间；第一输出部32的一端与第二耦合输入部31的一端连接，第二输出部33的一端与第二耦合输入部31的一端连接；第一输出部32的另一端作为第一输出端PORT2，第二输出部33的另一端作为第二输出端PORT3。

参照图1、图4，第一输出部32为S形，第二输出部33为S形，第二耦合输入部31包括隔离电阻R1、第三分支311、第四分支312和第二连接部313；第二连接部313的一端与第三分支311的一端连接，第二连接部313的另一端与第四分支312的一端连接，第三分支311与第三耦合输出部24平行，第三分支311与第三耦合输出部24之间存在间隙，第四分支312与第四耦合输出部25平行，第四分支312与第四耦合输出部25之间存在间隙；隔离电阻R1的一端与第三分支311的另一端连接，隔离电阻R1的另一端与第四分支312的另一端连接；隔离电阻R1的一端还与第一输出部32的一端连接，隔离电阻R1的另一端还与第二输出部33的一端连接。隔离电阻R1能够提高第一输出部32和第二输出部33之间的隔离度，防止两路输出信号之间相互干扰。隔离电阻R1的电阻值为110欧。

第一输出部32包括第一枝节321、第二枝节322、第三枝节323；第一枝节321的一端设置有尖刺部，尖刺部与隔离电阻的一端连接，第一枝节321的另一端与第二枝节322的一端连接，第二枝节322的另一端与第三枝节323连接，第二枝节322与第一分支231垂直，第三枝节323与第一分支231平行，从第三枝节323的一端到第三枝节323的另一端的方向与正方向相同；第二枝节322与第三枝节323的连接处设置有45度的第二外倒角；第一枝节321与第二枝节322之间的夹角为钝角，第一枝节321与第二枝节322的连接处设置有第三外倒角；第三枝节323的另一端作为第一输出端PORT2。

参照图1、图4，第一输出部32与第二输出部33相互对称，不再赘述。第一输出部32和第二输出部33的阻抗为50欧。

为了实现阻抗匹配，W1＝2.5毫米，W2＝1.07毫米，W3＝0.28毫米，W4＝0.22毫米，W5＝1.64毫米，L1＝14毫米，L2＝15.64毫米，L3＝15.57毫米，L4＝15.5毫米，S1＝0.16毫米，g1＝1毫米，W1为输入部的宽度，W2为第二匹配分支212的宽度，W3为第三匹配分支213的宽度，W4为第三耦合输出部24的宽度，W5为第三枝节323的宽度，L1为输入部的长度，L2为第一匹配分支211与第二匹配分支212的长度的和，L3为第三匹配分支213的长度，L4为第一分支231的长度，S1第三耦合输出部24与第三分支311之间的间隙的宽度，g1为第一耦合输出部12的一端与第一连接部233之间垂直距离。

在使用本实施例的基于S波段的宽带滤波功分器时，信号由输入端PORT1输入，经过输入部后均分为两路，第一路信号经过第一耦合输出部12，耦合至第一分支231，然后到达第三耦合输出部24，再耦合至第三分支311，然后，第一路信号经过第一输出部32到达第一输出端PORT2；第二路信号经过第耦合输出部，耦合至第二分支232，然后到达第四耦合输出部25，再耦合至第四分支312，然后，第二路信号经过第二输出部33到达第二输出端PORT3。

根据设计参数，本实施例的基于S波段的宽带滤波功分器的中心频率为3GHz，3dB(分贝)通带频率为2-4GHz，3dB相对带宽为67％，20dB截止频率点为1.9GHz和4.1GHz。该滤波功分器两个传输零点的频率位置为1.9GHz和4.1GHz，对应的电长度为57°(度)和123°。该滤波功分器三个极点的位置的频率为2.1GHz、3GHz和3.9GHz，对应的电长度分别为63°、90°和117°。

使用网络分析仪对本实施例的基于S波段的宽带滤波功分器进行S参数(散射参数)测量，实验测得的正向传输系数S21(S21测试结果)和输入反射系数S11测试结果如图5所示。图5还示出了S21仿真结果和S11仿真结果。仿真结果为根据该宽带滤波功分器的等效模型仿真得到的结果，测试结果为对该宽带滤波功分器进行实际测试得到的结果。测量得到滤波功分器的中心频率为3GHz，对应频点插入损耗为-3.41dB，3dB通带频率范围为2.11-4GHz，上边带外衰减在0-1.8GHz范围内小于-20dB，下边带带外衰减在4.2-5GHz范围内小于-20dB。输入端带内反射系数小于-8.5dB。输出端隔离度S23测试结果和S23仿真结果如图6所示，在通带内隔离度大于15dB。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本实用新型的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。