[发明专利]一种集总参数的具有谐波抑制功能90度正交耦合器

说明书

技术领域

本发明涉及通信电路元件技术领域，特别是涉及一种集总参数的具有谐波抑制功能90度正交耦合器。

背景技术

在现代通信系统中，射频以及微波毫米波电路中，如平衡式放大器、镜像抑制混频器、平衡式倍频器和天线系统等等中，常常需要用到90度正交耦合器。随着电长度的周期性规律变化特性，传统的基于工作频率电长度的90度正交耦合器的设计往往导致其高次谐波在输出端口无法被抑制，这个缺点在非线性电路比如非线性功率放大器、混频器、倍频器等等中将被明显放大。因为非线性电路的谐波分量丰富且明显，其在输出端口的出现将会影响整个系统的噪声、功率输出、相位噪声和误码率等性能。尤其是在当今的移动电子通信市场中，随着多频(multi-band)多模(multi-mode)技术的发展，能够同时满足各种频段及通信标准的射频收发机成为了目前的发展方向，为了能够保持频谱的纯洁度和各个频带之间的隔离度，目前系统中需要额外的带通/带阻滤波器来实现谐波抑制的功能，这增加了系统的成本和面积，所以能够带有谐波抑制功能的90度正交耦合器既能实现信号的正交耦合/分解，又能实现高次谐波的抑制，成逐渐成为发展的方向。目前传统的带谐波抑制功能的90度正交耦合器大多采用微带耦合结构，如多枝节线耦合器，90度微带混合环，Lange耦合器等等。这些基于电长度的微带结构180度耦合器在射频频段范围内所占用的面积非常大，极大增加了射频系统的面积和成本，同时为了实现谐波抑制功能，其结构愈加复杂，包括“缺陷地”和分形等实现较为困难的手段，一方面增加了设计成本，另一方面通过文献报导来看，这些特殊的结构大大的减小了90度正交耦合器的工作带宽。最近，一些基于集总元器件的180度耦合器在期刊中有所报道，如“Designofcompact90oand 180ocouplerswithharmonicsuppressionusinglumped-elementbandstopresonators,”IEEE Trans.Microw.TheoryTech.,vol.58,no.11,pp.2932-2939,Nov.2010.但是其电路只能提供很窄的频带宽度(小于15%)，因而大大限制了其的应用，尤其是在目前的移动通信系统。

发明内容

本发明提供一种集总参数的具有谐波抑制功能的90度正交耦合器，其使用器件数量少，占用面积小，且具有较宽的工作频带，从而解决了目前带谐波抑制功能的90度正交耦合器工作带宽相对较窄、占用面积大以及价格高昂的技术问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种集总参数的具有谐波抑制功能90度正交耦合器，包括五个电容和三个电感，五个电容分别为第一电容、第二电容、第三电容、第四电容和第五电容，三个电感分别为第一电感、第二电感和第三电感，所述第一电容跨接在第一连接点和第三连接点之间；所述第二电容跨接在第二连接点和第四连接点之间；所述第三电容跨接在第三连接点和第五连接点之间；所述第四电容跨接在第四连接点和第六连接点之间；所述第一电感跨接在第一连接点和第二连接点之间；所述第二电感和第五电容以并联的形式跨接在第三连接点和第四连接点之间；所述第三电感跨接在第五连接点和第六连接点之间；所述第一连接点连接于第一端口；所述第二连接点连接于第二端口；所述第六连接点连接于第三端口；所述第五连接点连接于第四端。

所述第一电容、第二电容、第三电容和第四电容具有相同的电容值。

所述第一电感和第三电感具有相同的电感值。

所述第二电感的电感值为其中，Z₀为系统的输入输出阻抗，ω₀为系统的基波工作频率，n是抑制的谐波次数。

所述第五电容的电容值为其中，Z₀为系统的输入输出阻抗，ω₀为系统的基波工作频率，n是抑制的谐波次数。

所述第一电容、第二电容、第三电容和第四电容的电容值为其中，Z₀为系统的输入输出阻抗，ω₀为系统的基波工作频率。

所述第一电感和第三电感的电感值为其中，Z₀为系统的输入输出阻抗，ω₀为系统的基波工作频率。

有益效果

由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明采用集总参数元件，相比于传统的微带180度耦合器能够极大的缩小面积和成本，并且克服了工作带宽相对不宽的缺点，从而能够满足无线移动通信系统小型化、多频段和低成本的要求。

附图说明