一种微带宽阻带双工器的制作方法

本实用新型涉及平面微带滤波器的技术领域，尤其是指一种微带宽阻带双工器。

背景技术：

无线通信技术迅猛发展，各频段之间的划分越来越精细，因此带来的各通信频段之间的干扰现象也越来越严重，所以带通滤波器的性能决定了通信系统的工作质量。在带通滤波器是指允许特定频段的波通过，同时屏蔽其他频段，其主要工作于信号发射端的前级和信号接收端的后级，用于抑制谐波与杂波信号，保证所需信号的纯正。在通信系统中可以一个端口会输入不同频率的信号，而这些信号又需要经过不同的系统进行处理。因此，有效途径之一就是研究和开发高性能的双工器。

近些年来对于双工器的研究不仅仅在性能上有很大的突破，在尺寸方面也在不断的进步。传统的方法获双工器是通过在输入端口并联两组谐振器，通过谐振器将能量耦合过去，但往往其突出问题在于谐振器自身寄生通带的影响从而影响整体性能。

为了克服现有技术的缺点与不足，本文提出了一种利用两组不同的谐振器结合耦合线加载短路枝节的方法，设计了一种新型的微带宽阻带双工器。微带线多处弯折，并且合理分布在二维空间内，实现体积小型化的目标。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出了一种结构紧凑可靠的微带宽阻带双工器，利用两组三阶滤波器耦合的方式，实现双频特性，利用平行耦合线加载开路枝节的方法克服谐波和杂波信号干扰，获得较宽阻带，另外，通过对微带线进行版图设计，实现性能优化的前提下获得较小体积。

为实现上述目的，本实用新型所提供的技术方案为：一种微带宽阻带双工器，以印刷电路板的方式制作在双面覆铜介质板上，所述双面覆铜介质板的一侧面为微带线层，其另一侧面为覆铜接地板；在所述微带线层上分别形成有输入端口、第一输出端口、第二输出端口、第一谐振器、第二谐振器、第三谐振器、第四谐振器、第五谐振器和第六谐振器；所述输入端口连接有第一馈线，用于馈入电磁波信号；所述第一输出端口连接有第二馈线，用于馈出电磁波信号；所述第二输出端口连接有第三馈线，用于馈出电磁波信号；所述第一输出端口与第二馈线的组合和第二输出端口与第三馈线的组合分别位于第一馈线的两侧，且所述第二馈线和第三馈线分别垂直于第一馈线，所述第一谐振器、第二谐振器和第三谐振器位于由第一馈线和第二馈线组成的直角区域中，所述第四谐振器、第五谐振器和第六谐振器位于由第一馈线和第三馈线组成的直角区域中；所述输入端口和第一馈线通过耦合间隙对位于第一馈线两侧的第一谐振器和第四谐振器进行馈电，所述第一谐振器是由第一接地空、第一微带线和第二微带线组成的一个四分之一波长的短路谐振器，所述第一微带线连接第二微带线，且所述第一接地空放置在第一微带线的末端，所述第四谐振器是由第二接地空、第三微带线和第四微带线组成的一个四分之一波长的短路谐振器，所述第三微带线连接第四微带线，且所述第二接地空放置在第三微带线的末端，所述第一接地空和第二接地空用于连接微带线和接地板；所述第一谐振器通过第一接地空对第二谐振器和第三谐振器进行耦合馈电，且所述第一谐振器和第二谐振器关于第三谐振器的中轴线呈镜像对称，所述第二谐振器通过耦合间隙对第二馈线进行馈电，信号从第一输出端口馈出，完成信号传输；所述第二谐振器是由第一接地空、第五微带线和第六微带线组成的一个四分之一波长的短路谐振器，所述第五微带线连接第六微带线，且所述第一接地空位于第五微带线的末端，所述第三谐振器是由第一接地空、第七微带线和第八微带线组成的一个四分之一波长的短路谐振器，所述第七微带线连接第八微带线，且所述第一接地空位于第七微带线的末端；所述第四谐振器通过第二接地空对第五谐振器和第六谐振器进行耦合馈电，且所述第四谐振器和第五谐振器关于第六谐振器的中轴线呈镜像对称，所述第五谐振器通过耦合间隙对第三馈线进行馈电，信号从第二输出端口馈出，完成信号传输；所述第五谐振器是由第二接地空、第九微带线和第十微带线组成的一个四分之一波长的短路谐振器，所述第九微带线连接第十微带线，且所述第二接地空位于第九微带线的末端，所述第六谐振器是由第二接地空、第十一微带线和第十二微带线组成的一个四分之一波长的短路谐振器，所述第十一微带线连接第十二微带线，且所述第二接地空位于第十一微带线的末端。

进一步，所述第一谐振器、第二谐振器和第三谐振器为同一组谐振器，工作在2.5GHz；所述第四谐振器、第五谐振器和第六谐振器为另一组谐振器，工作在2GHz。

进一步，所述第一谐振器、第二谐振器、第四谐振器和第五谐振器均通过弯折来减少谐振器的尺寸。

进一步，所述第三谐振器和第六谐振器均为T形结构，以减少谐振器的尺寸。

进一步，所述输入端口、第一输出端口和第二输出端口均为50欧姆匹配端口。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：

1、本实用新型利用两组谐振器实现双工器的特性并且在通带附近产生零点提高选择性。

2、本实用新型提出的双工器具有较小谐波和杂波信号干扰，及较宽阻带。

3、本实用新型设计简单，体积小，成本低，可适用于多种通信系统。

附图说明

图1是本实用新型提出的微带宽阻带双工器的结构示意图。

图2是本实用新型提出的微带宽阻带双工器的散射参数仿真结果图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，本实施例所提供的微带宽阻带双工器，以印刷电路板的方式制作在双面覆铜介质板21上，双面覆铜介质板21的一侧面为微带线层，其另一侧面为覆铜接地板；在所述微带线层上分别形成有输入端口1、第一输出端口2、第二输出端口3、第一谐振器R1、第二谐振器R2、第三谐振器R3、第四谐振器R4、第五谐振器R5和第六谐振器R6；所述输入端口1、第一输出端口2和第二输出端口3均为50欧姆匹配端口；所述第一谐振器R1、第二谐振器R2和第三谐振器R3为同一组谐振器，工作在2.5GHz，所述第四谐振器R4、第五谐振器R5和第六谐振器R6为另一组谐振器，工作在2GHz，两组谐振器独立工作，可以单独调整。

所述输入端口1连接有第一馈线4，用于馈入电磁波信号；所述第一输出端口2连接有第二馈线5，用于馈出电磁波信号；所述第二输出端口3连接有第三馈线6，用于馈出电磁波信号；所述第一输出端口2与第二馈线5的组合和第二输出端口3与第三馈线6的组合分别位于第一馈线4的两侧，且所述第二馈线5和第三馈线6分别垂直于第一馈线4，所述第一谐振器R1、第二谐振器R2和第三谐振器R3位于由第一馈线4和第二馈线5组成的直角区域中，所述第四谐振器R4、第五谐振器R5和第六谐振器R6位于由第一馈线4和第三馈线6组成的直角区域中；所述输入端口1和第一馈线4通过耦合间隙对位于第一馈线4两侧的第一谐振器R1和第四谐振器R4进行馈电，所述第一谐振器R1是由第一接地空19、第一微带线7和第二微带线8组成的一个四分之一波长的短路谐振器，所述第一微带线7连接第二微带线8，且所述第一接地空19放置在第一微带线7的末端，所述第四谐振器R4是由第二接地空20、第三微带线13和第四微带线14组成的一个四分之一波长的短路谐振器，所述第三微带线13连接第四微带线14，且所述第二接地空20放置在第三微带线13的末端，所述第一接地空19和第二接地空20用于连接微带线和接地板；所述第一谐振器R1通过第一接地空19对第二谐振器R2和第三谐振器R3进行耦合馈电，且所述第一谐振器R1和第二谐振器R2关于第三谐振器R3的中轴线呈镜像对称，所述第二谐振器R2通过耦合间隙对第二馈线5进行馈电，信号从第一输出端口2馈出，完成信号传输；所述第二谐振器R2是由第一接地空19、第五微带线10和第六微带线11组成的一个四分之一波长的短路谐振器，所述第五微带线10连接第六微带线11，且所述第一接地空19位于第五微带线10的末端，所述第三谐振器R3是由第一接地空19、第七微带线9和第八微带线12组成的一个四分之一波长的短路谐振器，所述第七微带线9连接第八微带线12，且所述第一接地空19位于第七微带线9的末端；所述第四谐振器R4通过第二接地空20对第五谐振器R5和第六谐振器R6进行耦合馈电，且所述第四谐振器R4和第五谐振器R5关于第六谐振器R6的中轴线呈镜像对称，所述第五谐振器R5通过耦合间隙对第三馈线6进行馈电，信号从第二输出端口3馈出，完成信号传输；所述第五谐振器R5是由第二接地空20、第九微带线16和第十微带线17组成的一个四分之一波长的短路谐振器，所述第九微带线16连接第十微带线17，且所述第二接地空20位于第九微带线16的末端，所述第六谐振器R6是由第二接地空20、第十一微带线15和第十二微带线18组成的一个四分之一波长的短路谐振器，所述第十一微带线15连接第十二微带线18，且所述第二接地空20位于第十一微带线15的末端。

所述第一谐振器R1、第二谐振器R2、第四谐振器R4和第五谐振器R5均通过弯折来减少谐振器的尺寸；所述第三谐振器R3和第六谐振器R6均为T形结构，以减少谐振器的尺寸。

为实现宽阻带，通过调整平行耦合线于开路枝节的长度控制传输零点，将寄生通带抑制，即调整第一馈线4和第一微带线7的耦合长度及第二微带线8的长度调整传输零点；同理，调整第二馈线5和第五微带线10的耦合长度及第六微带线11的长度调整传输零点；调整第一馈线4和第三微带线13的耦合长度及第四微带线14的长度调整传输零点；调整第三馈线6和第九微带线16的耦合长度及第十微带线17的长度调整传输零点。

输入端口1与第一馈线4通过耦合间隙对第一谐振器R1进行馈电。由于第一、二、三谐振器R1、R2、R3共用第一接地空19，第一谐振器R1通过耦合的作用将信号耦合到第二谐振器R2和第三谐振器R3。第一、二、三谐振器R1、R2、R3的工作频率为2.5GHz，因此，输入信号频率为2.5GHz，输入端口1馈入的电磁波信号会通过第一、二、三谐振器R1、R2、R3将信号通过间隙耦合传输到第二馈线5，从而传输到第一输出端口2。同理，输入端口1与第一馈线4通过耦合间隙对第四谐振器R4进行馈电。由于第四、五、六谐振器R4、R5、R6共用第二接地空20，第四谐振器R4通过耦合的作用将信号耦合到第五谐振器R5和第六谐振器R6。第四、五、六谐振器R4、R5、R6的工作频率为2GHz，因此，输入信号频率为2GHz，输入端口1馈入的电磁波信号会通过第四、五、六谐振器R4、R5、R6将信号通过间隙耦合传输到第三馈线6，从而传输到第二输出端口3。由于谐振器设计为共用接地空耦合的方法，可以在通带附近产生传输零点，提高选择性。

图2是本实用新型提出的微带宽阻带双工器的散射参数仿真结果图。横轴表示本实用新型微带宽阻带双工器的信号频率，纵轴表示幅度，包括插入损耗S21的幅度和插入损耗S31的幅度，S21表示本实用新型微带宽阻带双工器输入信号频率与输出信号频率的关系，且输入端为输入端口1，输出端为第一输出端口2，其相应的数学函数为：输出功率/输入功率(dB)＝20*log|S21|。同理，S31表示本实用新型微带宽阻带双工器输入信号频率与输出信号频率的关系，且输入端为输入端口1，输出端为第二输出端口3，其相应的数学函数为：输出功率/输入功率(dB)＝20*log|S31|。从图中可以看出，当信号从输入端口1输入时，仅中心频率为2.50GHz的信号可以从第一输出端口2输出，且通带内的插入损耗较小；当信号从输入端口1输入时，仅中心频率为2GHz的信号可以从第二输出端口3输出，且通带内的插入损耗较小。在阻带中，在小于9GHz的范围内，插入损耗降至20dB以下，说明本实用新型的微带宽阻带双工器滤除杂波的能力大，传输的信号受到的干扰程度低。

综上所述，本实用新型的微带宽阻带双工器由两组谐振器组成，每个通带特性均独立可调。通过平行耦合线和短路枝节结合的方法引入传输零点来抑制高次谐波，从而获得较宽阻带。因此，本实用新型具有结构简单紧凑、体积小、双频带通带损耗低选择性高、阻带宽、抑制程度高等优点，值得推广。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。