一种具有隔离特性的平衡式介质谐振器滤波功分器

本发明涉及一种平衡式滤波功分器，尤其涉及一种平衡式介质谐振器滤波功分器。

背景技术：

1、随着无线通信技术的迅速发展，微波器件需要满足越来越高的要求，相比于传统的单端器件，平衡式电路因其对环境噪声的抑制能力强而受到广泛关注。此外，滤波电路是射频前端的基本模块，它可以过滤不需要的信号；而功分器在无线系统中也是必不可少的器件，它可以作为天线阵列的馈电网络。因此，滤波功分器能够在单一器件中同时实现滤波功能及功率分配的功能，有效地提高了系统的集成度，对无线系统的发展具有重要意义。综上所述，平衡式滤波功分器具有重要的研究价值。

2、现有报道的平衡式滤波功分器主要是基于微带谐振器实现的，品质因数较低，损耗相对较大，频率选择性有待提高。介质谐振器作为一种高品质因数的谐振器，能够有效降低损耗，是提高现有平衡式滤波功分器性能的上佳选择。但是现阶段的介质谐振器滤波功分器主要是通过介质陶瓷结合金属腔的结构实现，剖面较高，不易于集成。而且由于结构的限制，无法添加额外的隔离措施，难以实现隔离性能。因此，提出一种具有隔离性能的平衡式介质谐振器滤波功分器显得尤为重要。

技术实现思路

1、发明目的：针对上述现有技术，提出一种具有隔离特性的平衡式介质谐振器滤波功分器，保证平衡式介质谐振器滤波功分器性能的基础上，降低其剖面高度，提高集成度，并且改善隔离性能。

2、技术方案：一种具有隔离特性的平衡式介质谐振器滤波功分器，包括两个金属地、第一低介电常数介质基板、第二低介电常数介质基板、第三低介电常数介质基板、第四低介电常数介质基板、高介电常数介质基板；

3、第三低介电常数介质基板中央设有第一矩形空气槽，所述第一矩形空气槽的一侧设有一对平衡式输入端口，所述第一矩形空气槽对称的另外两侧分别设有一对平衡式输出端口；所述平衡式输入端口的端部与输入耦合馈线连接，两对平衡式输出端口分别连接有输出耦合馈线；

4、高介电常数介质基板由第一至第三矩形介质块组成，第一矩形介质块和第三矩形介质块平行设置在第二矩形介质块长边的同一侧；第一至第三矩形介质块分别对应设置在所述输入耦合馈线以及两条输出耦合馈线的正上方；

5、第二低介电常数介质基板位于高介电常数介质基板上表面，并在中央设有第二矩形空气槽；第一低介电常数介质基板设置在第二低介电常数介质基板上表面；

6、第四低介电常数介质基板设置在第三低介电常数介质基板下表面，第四低介电常数介质基板上设有隔离结构；所述第三低介电常数介质基板上，构成两对平衡式输出端口的各条馈线分别通过金属柱与所述隔离结构连接，所述隔离结构在两对平衡式输出端口之间构成180°相位差；

7、其中一个金属地设置在第一低介电常数介质基板上表面，另一个金属地设置在第四低介电常数介质基板下表面；所述隔离结构通过接地金属柱与金属地连接；

8、由金属地、第一低介电常数介质基板、第二低介电常数介质基板、第三低介电常数介质基板以及第一至第三矩形介质块分别组成三个带状介质谐振器，使得te1y1模式工作在差模，te11zδ模式工作在共模。

9、进一步的，所述隔离结构为轴对称结构，由第一至第六金属线、第一地金属片、第二接地金属片、第一电阻以及第二电阻构成；第一金属线和第二金属线相对平行设置，第四金属线和第六金属线垂直连接在第一金属线的两端，第三金属线和第五金属线垂直连接在第二金属线的两端，形成两个相对的u型金属结构；第一金属线的中部通过第二电阻连接第二接地金属片，第二金属线的中部通过第一电阻连接接第一地金属片；第三金属线和第四金属线分别连接一对所述平衡式输出端口的两条馈线，第五金属线和第六金属线分别连接另一对所述平衡式输出端口的两条馈线；第二接地金属片和第一接地金属片分别通过接地金属柱与金属地连接。

10、进一步的，所述第一矩形空气槽的宽度大于所述隔离结构的宽度。

11、有益效果：1、针对现有介质谐振器滤波功分器剖面高，不易集成且无隔离性能的缺点，本发明通过采用带状介质集成结构，使得te1y1模式工作在差模，te11zδ模式工作在共模的谐振器，结合层叠基板中空结构布局的隔离电路方式，实现了具有低剖面，高隔离性能以及高集成度特点的平衡式介质谐振器滤波功分器。

12、2、本发明在两对平衡式输出端口处引入隔离结构，隔离结构的金属线印刷在基板6上，通过金属通孔510-513与印刷在上层基板5上的平衡式输出端口连接，构成180°的相位差，结合吸收电阻，可以有效提高滤波功分器的隔离水平。同时，层叠基板中空结构布局，便于制备工艺中吸收电阻的布设，提高了结构的集成度。

13、3、通过两个纵向谐振器平行设置在横向谐振器同一长边的排布方式，一方面有利于te1y1模式的耦合，从而便于实现滤波功率分配，另一方面能够获得较小的平面尺寸。

技术特征：

1.一种具有隔离特性的平衡式介质谐振器滤波功分器，其特征在于，包括两个金属地(1)、第一低介电常数介质基板(2)、第二低介电常数介质基板(3)、第三低介电常数介质基板(5)、第四低介电常数介质基板(6)、高介电常数介质基板(4)；

2.根据权利要求1所述的具有隔离特性的平衡式介质谐振器滤波功分器，其特征在于，所述隔离结构为轴对称结构，由第一至第六金属线(61-66)、第一地金属片(69)、第二接地金属片(610)、第一电阻(67)以及第二电阻(68)构成；第一金属线(61)和第二金属线(62)相对平行设置，第四金属线(64)和第六金属线(66)垂直连接在第一金属线(61)的两端，第三金属线(63)和第五金属线(65)垂直连接在第二金属线(62)的两端，形成两个相对的u型金属结构；第一金属线(61)的中部通过第二电阻(68)连接第二接地金属片(610)，第二金属线(62)的中部通过第一电阻(67)连接接第一地金属片(69)；第三金属线(63)和第四金属线(64)分别连接一对所述平衡式输出端口的两条馈线，第五金属线(65)和第六金属线(66)分别连接另一对所述平衡式输出端口的两条馈线；第二接地金属片(610)和第一接地金属片(69)分别通过接地金属柱与金属地(1)连接。

3.根据权利要求2所述的具有隔离特性的平衡式介质谐振器滤波功分器，其特征在于，所述第一矩形空气槽(514)的宽度大于所述隔离结构的宽度。

技术总结
本发明公开了一种具有隔离特性的平衡式介质谐振器滤波功分器，针对现有介质谐振器滤波功分器剖面高，不易集成且无隔离性能的缺点，本发明通过采用带状介质集成结构，使得TE<subgt;1</subgt;<supgt;y</supgt;<subgt;1</subgt;模式工作在差模，TE<subgt;11</subgt;<supgt;z</supgt;<subgt;δ</subgt;模式工作在共模的谐振器，结合层叠基板中空结构布局的隔离电路方式，实现了具有低剖面，高隔离性能以及高集成度特点的平衡式介质谐振器滤波功分器。

技术研发人员：徐凯,文康玮,王梦丹,施金,蔡蓉,张威,张凌燕
受保护的技术使用者：南通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15