[发明专利]利用复合右/左手相位超前/延迟线的双工器合成

说明书

对相关申请的交叉引用

本申请要求于2009年5月20日提交的美国临时专利申请序号61/179,963的优先权，其整体通过引用并入本文。

本申请涉及美国专利第7,508,283号、美国专利号7,675,384、美国专利号7,667,555、和于2008年5月16日提交的美国专利申请序号12/122,311，这些文献通过引用整体并入本文。

关于联邦赞助的研究或开发的声明

不适用

引用结合光盘上所提交的资料

不适用

受版权保护的素材公告

本专利文献中的一部分材料受美国及其他国家的版权法的版权保护。这些版权的所有者不反对任何人对呈现在美国专利商标局能够公开获得的文件或记录中的专利文献或专利公开的拓制，但是除此之外保留所有版权。因此，版权所有者不放弃其任何权利来使该专利文献处于保密状态，包括但不限于其根据37C.F.R.§1.14的权利。

本专利文献中的一部分材料还受美国及其他国家的布图设计登记法的保护。布图设计权的所有者不反对任何人对呈现在美国专利商标局能够公开获得的文件或记录中的专利文献或专利公开的拓制，但是除此之外保留所有布图设计权。因此，布图设计所有者不放弃其任何权利来使该专利文献处于保密状态，包括但不限于其根据37C.F.R.§1.14的权利。

发明背景

技术领域

本发明总的来说涉及双工器，更具体地讲涉及利用与混合式耦合器相结合的复合右/左手(CRLH)相位超前/延迟线的双工器。

背景技术

现代通信系统通常要求双频带工作，因此双工器成为用于电磁波谱的收发器模块中的必要元件。双工器是一种频率选择性的多路信号分离器(demultiplexer)，其具有一个输入端和两个输出端。双工器的一个应用允许两个不同频率的不同装置共享一个公共通信信道。双工器在电磁波谱的信号传输中具有广泛的应用。几十年来，对双工器的研究吸引了工业注意，产生了大量的研究结果。

然而，这些双工器通常包括两个带通滤波器，每个带通滤波器负责双频带机制中的各个频率。最近，提出了包括波导滤波器的双工器。虽然从这些波导滤波器双工器可以获得低插入损耗和高隔离，但是对连接滤波器的三端口节点的参数优化和必需性能调谐是耗时的过程。为了抑制滤波器的高阶谐波，利用阶梯阻抗谐振器(SIR)。通过该布置，以设计复杂度为代价来控制伪谐波响应。尽管双工器设计中的信道隔离可能增强，但是其通常在滤波器前需要附加电路元件(诸如抽头式开路枝节(open stub))和λ/4微带线的互连。

因此，需要一种设备和方法来设计紧凑型双工器，其通过设计结构的分散关系来简化设计复杂度。这些和其他需要在本发明中得到满足，本发明克服了之前开发的双工方法和设备的缺陷。

发明内容

本发明教导了一种双工器，其利用与耦合器结合的复合右/左手(CRLH)相位超前/延迟线。根据本发明的双工器可以利用在两个任意感兴趣的频率下具有期望相位响应的基于CRLH的传输线通过连接的CRLH混合式耦合器来实现，所述连接的CRLH混合式耦合器被激发从而指定频率下的信号被分到耦合器的相应输出端口。应当理解，复合右/左手(CRLH)传输线(TL)分别由串联L/并联C、串联C/并联L、以及二者的串联结合构成。应当注意，在频率ω₀以下，CRLH-TL由提供反向平行的相/群速度的LH贡献主导，而在频率ω₀以上，主导模式为具有平行且相同符号的相/群速度的RH。双工器设备实施例配置为在微波频率范围工作，过渡频率ω₀大概为100MHz或大概为100MHz以上。本发明教导了利用这些CRLH元件的新型微波双工器。

基于本发明的构造，可以避免在传统的基于滤波器的双工器中涉及的诸如互连节点优化和谐波伪抑制之类的设计复杂度。另外，从定向耦合器的隔离属性可以有利地获得信道隔离。测得的插入损耗小于1dB，而双频带之间的隔离大于20dB。在测试本发明的实现中，发现模拟响应特性和测量响应特性之间的高度一致。