本發(fā)明屬于微波無(wú)源器件技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種能有效抑制多次諧波的基于諧振環(huán)的功分濾波器。

背景技術(shù)：

伴隨著無(wú)線通信系統(tǒng)的快速發(fā)展，對(duì)系統(tǒng)整體的功能要求原來(lái)越多，而對(duì)系統(tǒng)整體尺寸要求越來(lái)越小，系統(tǒng)整體成本越低越好。功分器和濾波器作為重要的無(wú)源器件被廣泛地應(yīng)用到各種射頻系統(tǒng)中。威爾金森功分器具有較寬的帶寬、端口回波損耗良好以及輸出端口高隔離的特點(diǎn)在實(shí)際中廣泛應(yīng)用。

現(xiàn)有威爾金森功分濾波器包括貼附在介質(zhì)基板下表面的金屬接地層和貼附在介質(zhì)基板上表面的電路層。其電路層如圖1所示。包括輸入端口微帶線傳輸線、一分二功分器、兩條阻抗轉(zhuǎn)換線、兩條輸出端口微帶線以及隔離電阻。一分二功分器的輸入端與輸入端口微帶線傳輸線的輸出端相連，每條阻抗轉(zhuǎn)換線的輸入端分別與一分二功分器的一個(gè)輸出端相連，阻抗轉(zhuǎn)換線的輸出端別與一條輸出端口微帶線的輸入端相連，兩條輸出端口微帶線的輸入端還分別連接在隔離電阻的兩端。

這種功分濾波器無(wú)法抑制由非線性器件產(chǎn)生的多次諧波，影響了射頻系統(tǒng)的性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種基于諧振環(huán)的功分濾波器，能有效抑制多次諧波。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：

一種基于諧振環(huán)的功分濾波器，包括貼附在矩形介質(zhì)基板下表面的金屬接地層和貼附在介質(zhì)基板上表面的功分濾波器電路層，所述功分濾波器電路層中的阻抗轉(zhuǎn)換線為諧振環(huán)。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)為：

1、有效抑制多次諧波：本發(fā)明在傳統(tǒng)威爾金森功分器的基礎(chǔ)上，對(duì)核心轉(zhuǎn)換電路替換成具有帶阻功能的諧振環(huán)電路達(dá)到了諧波抑制目的，并且具有各端口反射良好、輸出端口高隔離的特點(diǎn)；

2、結(jié)構(gòu)緊湊：本發(fā)明通過(guò)對(duì)功分器與濾波器進(jìn)行了融合設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了整體系統(tǒng)的小型化，減小了系統(tǒng)的成本和體積，并且大大減小了整體系統(tǒng)的整體損耗。

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

附圖說(shuō)明

圖1為現(xiàn)有威爾金森功分濾波器電路層的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明基于諧振環(huán)的諧波抑制功分器的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為圖2中電路層的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本發(fā)明實(shí)施例的s21參數(shù)仿真結(jié)果圖

圖5為本發(fā)明實(shí)施例的s11和s22參數(shù)仿真結(jié)果圖

圖6為本發(fā)明實(shí)施例的s23參數(shù)仿真結(jié)果圖

圖中，1電路層，2金屬接地層，3介質(zhì)基板，4輸入端口傳輸線，5一分二功分器，

61第一諧振環(huán)，62第二諧振環(huán)，71第一輸出端口微帶線，72第二輸出端口微帶線，8隔離電阻，91第一終端開(kāi)路枝節(jié)微帶線，92第二終端開(kāi)路枝節(jié)微帶線，93第三終端開(kāi)路枝節(jié)微帶線，

諧振微帶線i611、諧振微帶線ii612、第一相位彌補(bǔ)傳輸微帶線613；

諧振微帶線iii621、諧振微帶線iv622、第二相位彌補(bǔ)傳輸微帶線623。

具體實(shí)施方式

如圖2所示，本發(fā)明基于諧振環(huán)的功分濾波器，包括貼附在矩形介質(zhì)基板3下表面的金屬接地層2和貼附在介質(zhì)基板3上表面的功分濾波器電路層1，所述功分濾波器電路層1中的阻抗轉(zhuǎn)換線為諧振環(huán)。

本發(fā)明對(duì)傳統(tǒng)功分器的核心轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行了等效替換。將核心轉(zhuǎn)換電路替換成具有帶阻濾波功能的諧振環(huán)電路。當(dāng)信號(hào)從輸入端口輸入時(shí)，由于諧振環(huán)兩條微帶線上的阻抗和電長(zhǎng)度各不相同使得在輸出端口可以對(duì)特定的信號(hào)進(jìn)行抑制。若想得到較寬的阻帶則需要令兩條微帶線的電長(zhǎng)度為π的整數(shù)倍。在諧振環(huán)結(jié)構(gòu)的輸入端和輸出端需要加入相應(yīng)的相位補(bǔ)償微帶線保證替換后的插入相位為90的奇數(shù)倍。

如圖2所示，所述功分濾波器電路層1包括輸入端口傳輸線4、一分二功分器5、第一諧振環(huán)61、第二諧振環(huán)62、第一輸出端口微帶線71、第二輸出端口微帶線72及隔離電阻8；

所述輸入端口傳輸線4的輸入端置于介質(zhì)基板3的一個(gè)短邊上，其輸出端與一分二功分器5的輸入端相連，所述第一諧振環(huán)61、第二諧振環(huán)62的輸入端分別與一分二功分器5的一個(gè)輸出端相連，第一諧振環(huán)61的輸出端與第一輸出端口微帶線71的輸入端相連，第二諧振環(huán)62的輸出端與第二輸出端口微帶線72的輸入端相連，第一輸出端口微帶線71、第二輸出端口微帶線72的輸出端分別置于介質(zhì)基板3的兩個(gè)長(zhǎng)邊上，且靠近另一個(gè)短邊；

所述隔離電阻8一端與第一輸出端口微帶線71的輸入端相連，另一端與第二輸出端口微帶線72的輸入端相連。

作為改進(jìn)，本發(fā)明基于諧振環(huán)的功分濾波器還包括輸入端與輸入端口傳輸線4垂直相連的第一終端開(kāi)路枝節(jié)微帶線91、第二終端開(kāi)路枝節(jié)微帶線92、第三終端開(kāi)路枝節(jié)微帶線93；

所述第一終端開(kāi)路枝節(jié)微帶線91靠近輸入端口傳輸線4的輸入端，其終端朝向介質(zhì)基板3的一個(gè)長(zhǎng)邊，所述第二終端開(kāi)路枝節(jié)微帶線92、第三終端開(kāi)路枝節(jié)微帶線93靠近輸入端口傳輸線4的輸出端，第二終端開(kāi)路枝節(jié)微帶線92的終端朝向介質(zhì)基板3的一個(gè)長(zhǎng)邊，第三終端開(kāi)路枝節(jié)微帶線93的終端朝向介質(zhì)基板3的另一個(gè)長(zhǎng)邊。

優(yōu)選地，所述第二終端開(kāi)路枝節(jié)微帶線92、第三終端開(kāi)路枝節(jié)微帶線93的輸入端在輸入端口傳輸線4的同一縱向部位相連。

枝節(jié)諧波抑制原理體現(xiàn)為當(dāng)枝節(jié)終端開(kāi)路且枝節(jié)電長(zhǎng)度為特定頻率的90度時(shí)，當(dāng)信號(hào)從輸入端口輸入時(shí)，在枝節(jié)連接點(diǎn)會(huì)形成一個(gè)短路點(diǎn)進(jìn)而在頻譜上表現(xiàn)成一個(gè)陷波達(dá)到頻率抑制的目的，從而抑制特定的頻率。

優(yōu)選地，所述第一諧振環(huán)61包括諧振微帶線i611、諧振微帶線ii612、第一相位彌補(bǔ)傳輸微帶線613；

所述諧振微帶線i611與諧振微帶線ii612并聯(lián)后，一端與第一相位彌補(bǔ)傳輸微帶線613的輸入端相連，另一端與一分二功分器5的一個(gè)輸出端相連，所述第一相位彌補(bǔ)傳輸微帶線613的輸出端與與第一輸出端口微帶線71的輸入端相連。

優(yōu)選地，所述第二諧振環(huán)62包括諧振微帶線iii621、諧振微帶線iv622、第二相位彌補(bǔ)傳輸微帶線623；

所述諧振微帶線iii621與諧振微帶線iv622并聯(lián)后，一端與第fg相位彌補(bǔ)傳輸微帶線623的輸入端相連，另一端與一分二功分器5的另一個(gè)輸出端相連，所述第二相位彌補(bǔ)傳輸微帶線623的輸出端與與第二輸出端口微帶線72的輸入端相連。

為了驗(yàn)證本發(fā)明基于諧振環(huán)的功分濾波器的性能，采用了agilent公司的ads2011進(jìn)行了電路整體的仿真，對(duì)相應(yīng)的指標(biāo)進(jìn)行不斷的優(yōu)化，最后得到的諧波抑制功分器如圖3所示。功分器的最終尺寸為21×18cm²。圖3中一分二輸入端口傳輸線(4)的寬度和長(zhǎng)度分別為長(zhǎng)度為0.35mm和7.17mm。終端開(kāi)路枝節(jié)微帶線(91)的寬度和長(zhǎng)度分別為長(zhǎng)度為0.35mm和10.8mm。終端開(kāi)路枝節(jié)微帶線(92)的寬度和長(zhǎng)度分別為長(zhǎng)度為0.35mm和10.3mm。終端開(kāi)路枝節(jié)微帶線(93)的寬度和長(zhǎng)度分別為長(zhǎng)度為0.35mm和7.165mm。微帶傳輸線(5)的寬度和長(zhǎng)度分別為長(zhǎng)度為0.64mm和5.5mm。諧振環(huán)電路微帶線(612)的寬度和長(zhǎng)度分別為長(zhǎng)度為0.17mm和22.86mm。諧振環(huán)電路微帶線(611)的寬度和長(zhǎng)度分別為長(zhǎng)度為0.29mm和5.3mm。相位彌補(bǔ)傳輸微帶線(613)的寬度和長(zhǎng)度分別為長(zhǎng)度為0.64mm和2.75mm。輸出端口傳輸微帶線(71)的寬度和長(zhǎng)度分別為長(zhǎng)度為1.54mm和9.83mm。諧振環(huán)電路微帶線(622)的寬度和長(zhǎng)度分別為長(zhǎng)度為0.17mm和22.86mm。諧振環(huán)電路微帶線(621)的寬度和長(zhǎng)度分別為長(zhǎng)度為0.29mm和5.3mm。相位彌補(bǔ)傳輸微帶線(623)的寬度和長(zhǎng)度分別為長(zhǎng)度為0.64mm和2.75mm。輸出端口傳輸微帶線(72)的寬度和長(zhǎng)度分別為長(zhǎng)度為1.54mm和9.83mm。采用軟件ads2011最終得到的仿真結(jié)果如圖4、圖5、圖6所示，令功分器工作頻率為2.4ghz，從圖4的s21仿真結(jié)果圖可以看出，功分器在工作頻率2.4ghz處的s21為-3.18db，在二次諧波4.8ghz處的抑制為75db,在三次諧波7.2ghz處的抑制為56db。諧波抑制效果明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的威爾金森功分器。從圖5的s11和s22仿真結(jié)果圖可以看出在工作頻率處2.4ghz處輸入回波損耗s11＝-18db，輸出端口回波損耗s22＝s33＝-19db。從圖6的s23仿真結(jié)果圖可以看出兩個(gè)輸出端口之間的隔離度s23＝-30.6db。