本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種帶濾波功能的小型化混合環(huán)，包括上層微帶結(jié)構(gòu)、中間介質(zhì)基板和底層金屬地板，所述上層微帶結(jié)構(gòu)包括第一端口、第二端口、第三端口、第四端口、第一濾波K變換器、第二濾波K變換器、第三濾波K變換器及濾波-K變換器，其中第一濾波K變換器連接在第一端口及第二端口之間，第二濾波K變換器連接在第一端口及第三端口之間，第三濾波K變換器連接在第三端口及第四端口之間，濾波-K變換器連接在第二端口及第四端口之間。本發(fā)明專利技術(shù)體積小、諧波抑制性能好、有寬阻帶特性和好的隔離度。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術(shù)公開了一種帶濾波功能的小型化混合環(huán)，包括上層微帶結(jié)構(gòu)、中間介質(zhì)基板和底層金屬地板，所述上層微帶結(jié)構(gòu)包括第一端口、第二端口、第三端口、第四端口、第一濾波K變換器、第二濾波K變換器、第三濾波K變換器及濾波-K變換器，其中第一濾波K變換器連接在第一端口及第二端口之間，第二濾波K變換器連接在第一端口及第三端口之間，第三濾波K變換器連接在第三端口及第四端口之間，濾波-K變換器連接在第二端口及第四端口之間。本專利技術(shù)體積小、諧波抑制性能好、有寬阻帶特性和好的隔離度。【專利說明】一種帶濾波功能的小型化混合環(huán)
本專利技術(shù)涉及微波通信
，特別涉及一種帶濾波功能的小型化混合環(huán)。
技術(shù)介紹
隨著無線通信的迅猛發(fā)展，無線設(shè)備的復(fù)雜度及其對便攜性的要求不斷提升，這對無線通信設(shè)備的小型化提出了更高要求。射頻/微波前端電路是無線系統(tǒng)設(shè)備和終端的重要組成部分，除了包括有源器件(如放大器、混頻器等)外，混合環(huán)等無源器件也是其重要組件。有源器件的小型化技術(shù)已經(jīng)很成熟，而無源器件仍然面臨小型化的關(guān)鍵技術(shù)難題。混合環(huán)廣泛應(yīng)用在現(xiàn)代微波電路系統(tǒng)中，例如混頻器、功率放大器和天線饋電結(jié)構(gòu)等。傳統(tǒng)的混合環(huán)由3段四分之一波長傳輸線和I段四分之三波長傳輸線構(gòu)成，體積大且存在高次諧波。針對小型化問題，國內(nèi)外學(xué)者采用的設(shè)計方法主要有:1)用結(jié)構(gòu)緊湊的元件來取代四分之一波長傳輸線或四分之三波長傳輸線；2)其他小型化方法，例如采用微波C元件、折疊線、缺陷地結(jié)構(gòu)、階躍阻抗結(jié)構(gòu)、T型等效結(jié)構(gòu)、耦合線、改良后的T等效電路模型等。針對諧波抑制，主要采用以下方法:1)缺陷地結(jié)構(gòu)和階躍阻抗的引入，不但實現(xiàn)了混合環(huán)的小型化，而且抑制了諧波；2)平行線耦合結(jié)構(gòu)，以實現(xiàn)小型化和諧波抑制；3)用兩組并聯(lián)準(zhǔn)集中繞線電感器和叉指電容，產(chǎn)生兩個傳輸零點，從而抑制高次諧波:4)采用高阻抗傳輸線和叉指電容來抑制二次諧波。在射頻前端電路中，混合環(huán)和帶通濾波器經(jīng)常共存于一個系統(tǒng)中，常規(guī)設(shè)計方法是把兩個器件都是獨立設(shè)計后級聯(lián)為一體，整體電路體積沒有顯著降低。為進一步減小整體電路體積，國內(nèi)外學(xué)者提出了以下設(shè)計方案:1)用四TEOl模介質(zhì)諧振器來集成二者；2)基于微帶網(wǎng)狀濾波器的高阻帶隔離的混合環(huán)；3)基于四分之一波長和半波長微帶諧振器的結(jié)構(gòu)緊湊的180度濾波電橋；4)基于支節(jié)線加載階躍阻抗諧振器的雙通帶混合環(huán)；5)基于LTCC的小型化帶通混合環(huán)。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于采用四個具有帶通響應(yīng)特性的濾波土K變換器來取代傳統(tǒng)混合環(huán)中的四分之一波長傳輸線或四分之三波長傳輸線，提供一種帶濾波功能的小型化混合環(huán)。本專利技術(shù)采用如下技術(shù)方案:一種帶濾波功能的小型化混合環(huán)，包括上層微帶結(jié)構(gòu)、中間介質(zhì)基板和底層金屬地板，所述上層微帶結(jié)構(gòu)包括第一端口、第二端口、第三端口、第四端口、第一濾波K變換器、第二濾波K變換器、第三濾波K變換器及濾波-K變換器，其中第一濾波K變換器連接在第一端口及第二端口之間，第二濾波K變換器連接在第一端口及第三端口之間，第三濾波K變換器連接在第三端口及第四端口之間，濾波-K變換器連接在第二端口及第四端口之間。所述第一、第二、第三濾波K變換器結(jié)構(gòu)相同，均由2根兩端加載了電容C的短路傳輸線構(gòu)成，且2根短路傳輸線折疊成L型，由電容Ce串聯(lián)構(gòu)成非對稱結(jié)構(gòu)即II型耦合結(jié)構(gòu)。所述濾波-K變換器也由2根兩端加載電容C的短路傳輸線構(gòu)成，且2根短路傳輸線折疊成U型，由電容Ce并聯(lián)構(gòu)成對稱結(jié)構(gòu)即I型耦合結(jié)構(gòu)。所述構(gòu)成濾波K變換器和濾波-K變換器的短路傳輸線的參數(shù)相同，長度為36.1謹(jǐn)，寬度為0.3謹(jǐn)。所述中間介質(zhì)基板的相對介電常數(shù)為3.38,厚度為0.81mm。本專利技術(shù)的有益效果:本專利技術(shù)體積小、諧波抑制性能良好、具有寬頻阻帶特性和良好的隔離度。【專利附圖】【附圖說明】圖1是本專利技術(shù)一種集成了濾波功能的小型化混合環(huán)的原理框圖；圖2 (a)是本專利技術(shù)濾波-K變換器(I型耦合結(jié)構(gòu))的等效電路，圖2 (b)是本專利技術(shù)濾波K變換器(II型耦合結(jié)構(gòu))的等效電路。圖3是本專利技術(shù)I型耦合結(jié)構(gòu)的仿真結(jié)果；圖4是本專利技術(shù)II型耦合結(jié)構(gòu)的仿真結(jié)果；圖5 Ca)是第一端口到第四端口的雙通道結(jié)構(gòu)；圖5 (b)是本專利技術(shù)第一端口激勵時的等效電路；圖6是本專利技術(shù)第四端口激勵時的等效電路；圖7是本專利技術(shù)一種帶濾波功能的小型化混合環(huán)電路結(jié)構(gòu)圖；圖8是本專利技術(shù)實施例1中第一端口激勵時，第一端口和第四端口間隔離度的仿真和實測值比較圖；圖9 Ca)是第一端口激勵時，同相工作時的Sn、S21和S31的仿真和實測結(jié)果對比圖；圖9 (b)是第一端口激勵時，同相工作時的通帶內(nèi)S21和S31的仿真和實測結(jié)果細(xì)節(jié)對比圖；圖9 (C)是第一端口激勵時，同相工作時的Z S21- Z S31仿真和實測結(jié)果對比圖；圖10 (a)、(b)、(C)是第一端口激勵時，反向工作時的仿真和實測結(jié)果比較圖，其中圖10 Ca)是第一端口激勵時，反相工作時的Sn、S21和S31的仿真和實測結(jié)果對比圖；圖10 (b)是第一端口激勵時，反相工作時的Z S21- Z S3的仿真和實測結(jié)果細(xì)節(jié)對比圖；圖10(C)是第一端口激勵時，反相工作時的S22，S33和S41仿真和實測結(jié)果對比圖。【具體實施方式】下面結(jié)合實施例及附圖，對本專利技術(shù)作進一步地詳細(xì)說明，但本專利技術(shù)的實施方式不限于此。實施例如圖1所示，一種帶濾波功能的小型化混合環(huán)，包括上層微帶結(jié)構(gòu)、中間介質(zhì)基板和底層金屬地板，所述上層微帶結(jié)構(gòu)包括第一端口 P1、第二端口 P2、第三端口 P3、第四端口P4、第一濾波K變換器、第二濾波K變換器、第三濾波K變換器及濾波-K變換器，第一、第二、第三濾波K變換器用來取代四分之一波長傳輸線，-K濾波變換器用來取代四分之三波長傳輸線，具體結(jié)構(gòu)為:第一濾波K變換器連接在第一端口 P1及第二端口 P2之間，第二濾波K變換器連接在第一端口 P1及第三端口 P3之間，第三濾波K變換器連接在第三端口及第四端口之間，濾波-K變換器連接在第二端口 P2及第四端口 P4之間。如圖6所示，所述第一、第二、第三濾波K變換器結(jié)構(gòu)相同，均由2根兩端加載了電容C的短路傳輸線構(gòu)成，且2根短路傳輸線折疊成L型，由電容Ce串聯(lián)構(gòu)成非對稱結(jié)構(gòu)，所述濾波K變換器的等效電路II型耦合結(jié)構(gòu)如圖2 (b)所示，耦合結(jié)構(gòu)參數(shù)計算如下:Θ =27.5°，Θ 2=5.2°，C=8.2pF, CE=1.2pF。工作頻率在 470MHz，二次諧波在 2.8GHz (6f。)。所述濾波-K變換器由2根兩端加載電容C的短路傳輸線構(gòu)成，且2根短路傳輸線折疊成U型，由電容4并聯(lián)構(gòu)成對稱結(jié)構(gòu)，其等效電路I型耦合結(jié)構(gòu)如圖2 (a)所示，I型耦合結(jié)構(gòu)的仿真結(jié)果如圖3所示，耦合結(jié)構(gòu)參數(shù)為θ1=27.5°，θ2=5.2°，C=8.2pF，CE=1.2pF。可見，工作頻率fQ在470MHz，二次諧波在2.8GHz (6f0)o由圖3和圖4帶寬相同可知，兩種耦合結(jié)構(gòu)的Q6和耦合長度相同，這樣可使得混合環(huán)具有濾波功能。因此兩種耦合結(jié)構(gòu)可等效為±K變換器，故可以用耦合結(jié)構(gòu)來取代傳統(tǒng)混合環(huán)中的四分之一波長支節(jié)線和四分之三波長支節(jié)線，本專利技術(shù)可以同相工作，也可以反向180度工作，具體過程如下:(I)同相工作同相工作時，所有從第一端口的輸入功率應(yīng)該同相等分到第二端口和第三端本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
一種帶濾波功能的小型化混合環(huán)，包括上層微帶結(jié)構(gòu)、中間介質(zhì)基板和底層金屬地板，其特征在于，所述上層微帶結(jié)構(gòu)包括第一端口、第二端口、第三端口、第四端口、第一濾波K變換器、第二濾波K變換器、第三濾波K變換器及?濾波K變換器，其中第一濾波K變換器連接在第一端口及第二端口之間，第二濾波K變換器連接在第一端口及第三端口之間，第三濾波K變換器連接在第三端口及第四端口之間，濾波?K變換器連接在第二端口及第四端口之間。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：趙小蘭，王凱旭，薛成戴，章秀銀，
申請(專利權(quán))人：華南理工大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：廣東;44
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