一種四通道可調的微帶雙工器的製作方法

2023-10-04 13:33:59 2

本發明涉及高頻器件的技術領域，尤其是指一種四通道可調的微帶雙工器。

背景技術：

近年來，隨著無線電子產品在人民生活中的普及，小型化、成本低已經成為了電子產品的趨勢。另一方面，隨著電子信息的迅猛發展，日趨緊張的頻譜資源更加匱乏，為提高通信容量及降低相鄰信道間信號串擾，對濾波器的選擇性及集成化等提出了更高的要求。而微帶濾波器則滿足了這一些要求。

可調濾波器在減小系統體積、複雜性、成本方面起著重要的作用，因為其能在一個結構上實現多個頻率範圍。

另一方面，隨著科學技術的發展，微波通信技術的應用範圍越來越大，各種微波通信系統亦日趨複雜。在不同的微波頻段中，各系統都是實時雙向通信，為了保證在收、發信道共用同一副天線的情況下接收和發射均能同時正常工作，設備的射頻前端必須要有信號合成和分離的器件，即微波雙工器。

所以，有必要將可調技術和雙工器技術結合在一起進行研究，而為了進一步縮小系統的體積，四通道可調的微帶雙工器被提了出來。

技術實現要素：

本發明的目的在於克服現有技術的不足，提供了一種四通道可調的微帶雙工器，能夠獨立地調節每個通道的工作頻率且不影響其他通道的工作，能夠滿足小型化、低成本、特性好的設計要求。

為實現上述目的，本發明所提供的技術方案為：一種四通道可調的微帶雙工器，包括公共輸入埠、第一輸出埠和第二輸出埠、具有四分之一波長的第一短路諧振器、具有四分之一波長的第二短路諧振器、具有二分之一波長的第一開路諧振器、具有二分之一波長的第二開路諧振器、具有二分之一波長的第三開路諧振器、具有二分之一波長的第四開路諧振器、具有二分之一波長的第五開路諧振器、具有二分之一波長的第六開路諧振器、第一直流電源、第二直流電源、第三直流電源、第四直流電源、第五直流電源、第六直流電源、第七直流電源、第八直流電源、第九直流電源、第十直流電源、第十一直流電源、第十二直流電源、第一隔直電容、第二隔直電容、第三隔直電容、第四隔直電容、第五隔直電容、第六隔直電容、第一高頻扼流圈、第二高頻扼流圈、第三高頻扼流圈、第四高頻扼流圈、第五高頻扼流圈、第六高頻扼流圈、第七高頻扼流圈、第八高頻扼流圈、第九高頻扼流圈、第十高頻扼流圈、第十一高頻扼流圈、第十二高頻扼流圈、第一變容二極體、第二變容二極體、第三變容二極體、第四變容二極體、第五變容二極體、第六變容二極體、第七變容二極體、第八變容二極體、第九變容二極體、第十變容二極體、第十一變容二極體、第十二變容二極體、第一饋線、第二饋線、第三饋線、第四饋線；

所述第一饋線由相連的第一l型微帶線與第一變容二極體構成，該第一饋線通過第一隔直電容與第一輸出埠相連；所述第二饋線由第二變容二極體、第二l型微帶線、第四隔直電容、第一直微帶線依次相連構成，該第二饋線通過第五隔直電容與公共輸出埠相連；所述第三饋線由相連的第七變容二極體與第二直微帶線構成，所述第二直微帶線連接第一直微帶線；所述第四饋線由第八變容二極體、第三l型微帶線相連構成，該第四饋線通過第六隔直電容與第二輸出埠相連；所述第一短路諧振器由第三直微帶線、第三l型微帶線、第二隔直電容、第四直微帶線、第三變容二極體依次相連構成，所述第三直微帶線接地；所述第二短路諧振器由第五直微帶線、第四l型微帶線、第三隔直電容、第六直微帶線、第四變容二極體依次相連構成，所述第五直微帶線接地；所述第一開路諧振器由第五變容二極體與第一u型微帶線相連構成；所述第二開路諧振器由第六變容二極體與第二u型微帶線相連構成，所述第三開路諧振器由第三u型微帶線與第十一變容二極體相連構成，所述第四開路諧振器由第四u型微帶線與第十二變容二極體相連構成，所述第五開路諧振器由第七直微帶線、第五l型微帶線、第九變容二極體依次相連構成，所述第六開路諧振器由第八直微帶線、第六l型微帶線、第十變容二極體依次相連構成；

所述第一饋線和第二饋線左右分開，構成類u型結構，所述第一短路諧振器、第二短路諧振器、第一開路諧振器、第二開路諧振器置於該類u型結構內，且該第一短路諧振器和第二短路諧振器左右分開，該第一開路諧振器和第二開路諧振器左右分開，該第一短路諧振器和第二短路諧振器與第一開路諧振器和第二開路諧振器上下分開；所述第三饋線和第四饋線左右分開，且該第三饋線、第四饋線及第一饋線的第一直微帶線一部分構成類u型結構，所述第三開路諧振器、第四開路諧振器、第五開路諧振器、第六開路諧振器置於該類u型結構內，且該第三開路諧振器和第四開路諧振器左右分開，該第五開路諧振器和第六開路諧振器左右分開，該第三開路諧振器和第四開路諧振器與第五開路諧振器和第六開路諧振器上下分開；

所述第一直流電源通過第一高頻扼流圈與第一l型微帶線相連，所述第二直流電源通過第二高頻扼流圈與第二l型微帶線相連，所述第三直流電源通過第三高頻扼流圈與第四直微帶線相連，所述第四直流電源通過第四高頻扼流圈與第六直微帶線相連，所述第五直流電源通過第五高頻扼流圈與第一u型微帶線相連，所述第六直流電源通過第六高頻扼流圈與第二u型微帶線相連，所述第七直流電源通過第七高頻扼流圈與第一直微帶線相連，所述第八直流電源通過第十高頻扼流圈與第三l型微帶線相連，所述第九直流電源通過第十一高頻扼流圈與第三u型微帶線相連，所述第十直流電源通過第十二高頻扼流圈與第四u型微帶線相連，所述第十一直流電源通過第八高頻扼流圈與第七直微帶線相連，所述第十二直流電源通過第九高頻扼流圈與第八直微帶線相連。

所述第一輸出埠輸出的是第一通道信號和第二通道信號，第二輸出埠輸出的是第三通道信號和第四通道信號；所述第一短路諧振器和第二短路諧振器的等效電長度為第一通道的工作頻率對應波長的四分之一；所述第一開路諧振器和第二開路諧振器的等效電長度為第二通道的工作頻率對應波長的二分之一；所述第三開路諧振器和第四開路諧振器的等效電長度為第三通道的工作頻率對應波長的二分之一；所述第五開路諧振器和電流開路諧振器等效電長度為第四通道的工作頻率對應波長的二分之一。

所述第一通道的工作頻率為930mhz-1605mhz，所述第二通道的工作頻率為1730mhz-2280mhz，所述第三通道的工作頻率為2295mhz-2910mhz，所述第四通道的工作頻率為3295mhz-3740mhz。

所述公共輸入埠、第一輸出埠和第二輸出埠的傳輸線阻抗均為50歐姆。

本發明與現有技術相比，具有如下優點與有益效果：

1、本發明通過在諧振器開路末端加載變容管，可以很方便地調節各自通道的工作頻率。

2、每一個通道的工作頻率可以被單獨調節，即可以在其他通道保持不變的情況下獨自控制一個通道的工作頻率。

3、四個通道的工作頻率分別為930mhz-1605mhz，1730mhz-2280mhz，2295mhz-2910mhz，3295mhz-3740mhz，調節範圍極寬，覆蓋頻率範圍極寬，回波損耗均優於10db，且隔離度都優於25db。

4、由於本發明為微帶結構，體積小、重量輕、成本低、適合工業批量生產，所以本發明具備結構簡單、生產成本低的優點。

附圖說明

圖1為本發明的微帶雙工器製作在雙面覆銅微帶板上的結構示意圖。

圖2為本發明所使用的變容二極體的ads(advanceddesignsystem)模型。

圖3a為第一通道中心頻率可調、其他通道固定的回波損耗(|s22|)、插入損耗(|s12|和|s32|)及隔離(|s31|)的ads(advanceddesignsystem)仿真結果。

圖3b為第二通道中心頻率可調、其他通道固定的回波損耗(|s22|)、插入損耗(|s12|和|s32|)及隔離(|s31|)的ads(advanceddesignsystem)仿真結果。

圖3c為第三通道中心頻率可調、其他通道固定的回波損耗(|s22|)、插入損耗(|s12|和|s32|)及隔離(|s31|)的ads(advanceddesignsystem)仿真結果。

圖3d為第四通道中心頻率可調、其他通道固定的回波損耗(|s22|)、插入損耗(|s12|和|s32|)及隔離(|s31|)的ads(advanceddesignsystem)仿真結果。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明作進一步說明。

本實施例所提供的四通道可調的微帶雙工器的核心內容是通過控制變容管兩端電壓，控制其容值變化，進而實現諧振器等效電長度的改變而調節諧振頻率。

參見圖1所示，所述四通道可調的微帶雙工器，包括公共輸入埠port2、第一輸出埠port1和第二輸出埠port3、具有四分之一波長的第一短路諧振器、具有四分之一波長的第二短路諧振器、具有二分之一波長的第一開路諧振器、具有二分之一波長的第二開路諧振器、具有二分之一波長的第三開路諧振器、具有二分之一波長的第四開路諧振器、具有二分之一波長的第五開路諧振器、具有二分之一波長的第六開路諧振器、第一直流電源6、第二直流電源11、第三直流電源27、第四直流電源36、第五直流電源23、第六直流電源20、第七直流電源13、第八直流電源45、第九直流電源58、第十直流電源51、第十一直流電源41、第十二直流電源42、第一隔直電容2、第二隔直電容29、第三隔直電容33、第四隔直電容12、第五隔直電容16、第六隔直電容48、第一高頻扼流圈5、第二高頻扼流圈10、第三高頻扼流圈28、第四高頻扼流圈35、第五高頻扼流圈22、第六高頻扼流圈19、第七高頻扼流圈14、第八高頻扼流圈40、第九高頻扼流圈43、第十高頻扼流圈46、第十一高頻扼流圈59、第十二高頻扼流圈50、第一變容二極體7、第二變容二極體8、第三變容二極體25、第四變容二極體37、第五變容二極體24、第六變容二極體21、第七變容二極體39、第八變容二極體44、第九變容二極體56、第十變容二極體53、第十一變容二極體57、第十二變容二極體52、第一饋線、第二饋線、第三饋線、第四饋線。

所述第一饋線由相連的第一l型微帶線4與第一變容二極體7構成，該第一饋線通過第一隔直電容2與第一輸出埠port1相連；所述第二饋線由第二變容二極體8、第二l型微帶線9、第四隔直電容12、第一直微帶線15依次相連構成，該第二饋線通過第五隔直電容16與公共輸出埠port2相連；所述第三饋線由相連的第七變容二極體39與第二直微帶線38構成，所述第二直微帶線38連接第一直微帶線15；所述第四饋線由第八變容二極體44、第三l型微帶線47相連構成，該第四饋線通過第六隔直電容48與第二輸出埠port3相連；所述第一短路諧振器由第三直微帶線30、第三l型微帶線31、第二隔直電容29、第四直微帶線26、第三變容二極體25依次相連構成，所述第三直微帶線30接地；所述第二短路諧振器由第五直微帶線61、第四l型微帶線32、第三隔直電容33、第六直微帶線34、第四變容二極體37依次相連構成，所述第五直微帶線61接地；所述第一開路諧振器由第五變容二極體24與第一u型微帶線3相連構成；所述第二開路諧振器由第六變容二極體21與第二u型微帶線18相連構成，所述第三開路諧振器由第三u型微帶線60與第十一變容二極體57相連構成，所述第四開路諧振器由第四u型微帶線49與第十二變容二極體52相連構成，所述第五開路諧振器由第七直微帶線1、第五l型微帶線55、第九變容二極體56依次相連構成，所述第六開路諧振器由第八直微帶線17、第六l型微帶線54、第十變容二極體53依次相連構成。

所述第一饋線和第二饋線左右分開，構成類u型結構，所述第一短路諧振器、第二短路諧振器、第一開路諧振器、第二開路諧振器置於該類u型結構內，且該第一短路諧振器和第二短路諧振器左右分開，該第一開路諧振器和第二開路諧振器左右分開，該第一短路諧振器和第二短路諧振器與第一開路諧振器和第二開路諧振器上下分開；所述第三饋線和第四饋線左右分開，且該第三饋線、第四饋線及第一饋線的第一直微帶線15一部分構成類u型結構，所述第三開路諧振器、第四開路諧振器、第五開路諧振器、第六開路諧振器置於該類u型結構內，且該第三開路諧振器和第四開路諧振器左右分開，該第五開路諧振器和第六開路諧振器左右分開，該第三開路諧振器和第四開路諧振器與第五開路諧振器和第六開路諧振器上下分開。

所述第一直流電源6通過第一高頻扼流圈5與第一l型微帶線4相連，所述第二直流電源11通過第二高頻扼流圈10與第二l型微帶線9相連，所述第三直流電源27通過第三高頻扼流圈28與第四直微帶線26相連，所述第四直流電源36通過第四高頻扼流圈35與第六直微帶線34相連，所述第五直流電源23通過第五高頻扼流圈22與第一u型微帶線3相連，所述第六直流電源20通過第六高頻扼流圈19與第二u型微帶線18相連，所述第七直流電源13通過第七高頻扼流圈14與第一直微帶線15相連，所述第八直流電源45通過第十高頻扼流圈46與第三l型微帶線47相連，所述第九直流電源58通過第十一高頻扼流圈59與第三u型微帶線60相連，所述第十直流電源51通過第十二高頻扼流圈50與第四u型微帶線49相連，所述第十一直流電源41通過第八高頻扼流圈40與第七直微帶線1相連，所述第十二直流電源42通過第九高頻扼流圈43與第八直微帶線17相連。

第一輸出埠port1輸出的是第一通道信號和第二通道信號，第二輸出埠port3輸出的是第三通道信號和第四通道信號；第一短路諧振器和第二短路諧振器的等效電長度為第一通道的工作頻率(930mhz-1605mhz)對應波長的四分之一；第一開路諧振器和第二開路諧振器的等效電長度為第二通道的工作頻率(1730mhz-2280mhz)對應波長的二分之一；第三開路諧振器和第四開路諧振器的等效電長度為第三通道的工作頻率(2295mhz-2910mhz)對應波長的二分之一；第五開路諧振器和電流開路諧振器等效電長度為第四通道的工作頻率(3295mhz-3740mhz)對應波長的二分之一。所述公共輸入埠port2、第一輸出埠port1和第二輸出埠port3的傳輸線阻抗均為50歐姆。

圖2是使用的變容二極體的ads模型，本實施例具體使用的是smv1405(cv＝2.67-0.63pf,rs＝0.80ω,cp＝0.29pf,ls＝0.7nh)。

圖3a顯示的是第一通道變化，其他通道不變的情況下雙工器的散射參數仿真結果。橫軸表示本發明中微帶雙工器的信號頻率，左邊縱軸表示雙工器的回波損耗(s22)，回波損耗表示該埠信號的輸入功率與信號的反射功率之間的關係,其相應的數學函數如下：反射功率/入射功率＝20*log|s22|。圖3a左邊縱軸還表示雙工器的插入損耗(s12和s32)仿真結果，插入損耗表示一個信號的輸入功率與另一個埠信號的輸出功率之間的關係，其相應的數學函數為：輸出功率/輸入功率(db)＝20*log|s12|和(db)＝20*log|s32|。其中s12表示公共輸入埠port2到第一輸出埠port1的插損，s32表示公共輸入埠port2到第二輸出埠port3之間的插損。圖3a右邊縱軸表示雙工器的隔離(s31)，雙工器的隔離表示雙工器輸出埠之間的互相影響程度，其相應的數學函數為：輸出功率/輸入功率(db)＝20*log|s31|。可以發現第一通道的工作頻率為930mhz-1605mhz，每個通道的回波損耗均優於10db，隔離優於25db，性能優良。

圖3b顯示的是第二通道變化，其他通道不變的情況下雙工器的散射參數仿真結果。可以發現第二通道的工作頻率為1730mhz-2280mhz，每個通道的回波損耗均優於10db，隔離優於25db，性能優良。

圖3c顯示的是第三通道變化，其他通道不變的情況下雙工器的散射參數仿真結果。可以發現第三通道的工作頻率為2295mhz-2910mhz，每個通道的回波損耗均優於10db，隔離優於25db，性能優良。

圖3d顯示的是第四通道變化，其他通道不變的情況下雙工器的散射參數仿真結果。可以發現第四通道的工作頻率為3295mhz-3740mhz，每個通道的回波損耗均優於10db，隔離優於25db，性能優良。

以上所述實施例只為本發明之較佳實施例，並非以此限制本發明的實施範圍，故凡依本發明之形狀、原理所作的變化，均應涵蓋在本發明的保護範圍內。