[发明专利]电磁分路耦合的高隔离度双工器

说明书

技术领域

本发明属于微波器件技术领域，尤其是一种通道隔离度幅值在40dB以上的新型小型化双工器，可用于小型化的射频通信系统。

背景技术

在无线通信系统中，射频收发机和天线连接共同完成接收和发送信号的处理任务。如果给接收机和发送机各配置一个天线，不仅会增加电路的体积和成本，两个天线之间还会产生相互的干扰，使得系统稳定和可靠性降低。双工器可以使收发机共用一副天线而又使其不相互影响。

双工器包括收发开关和频段双工器两种。如果收发机使用同一频段，则双工器就相当于一个收发开关。当天线接收信号时，发射机断开，接收机与天线连接，接收从天线传来的信号；发射机工作时，接收机断开，将发射信号传到天线上发射出去。频段双工器是将不同频段的信号利用一副共用天线分别进行发射和接收，它可以显著提高抗干扰能力。所以这种频段双工器拥有更加广泛的应用范围。

双工器根据使用的传输线的种类可以分为波导双工器、同轴双工器、介质双工器和微带双工器。微带双工器的优点在于小型化、低成本、易加工、易集成等，所以广泛应用于射频和微波通信系统中。但其也有功率容量较小，插入损耗较大的缺点。

双工器是由两个滤波器组成的三端口网络，有一个公共端口。但是如果只是将两个普通的滤波器连接在一起，将会不可避免的产生干扰而使整个系统的性能变坏。为了降低两个通道滤波器之间的相互干扰，必须采取措施以提高两个滤波器之间的隔离度。传统的方法是在公共端引入消纳电路，使得输入导纳在全部频谱上为一个恒定的实常数。但是消纳电路的引入使得双工器的结构更加复杂，也增加了体积，而且并不能完全消除干扰。隔离度是双工器设计的关键指标之一，为了获得好的隔离度，双工器中的滤波器需要具有良好的频率选择性来抑制不需要的信号。此前很多文献报道都集中在使用交叉耦合技术产生传输零点来提高滤波器的频率选择性，进而为双工器带来好的隔离度。但是为了达到交叉耦合，应该满足谐振器之间的非相邻耦合和相邻耦合相位相反，即非相邻耦合如果是电耦合，则相邻耦合应该是磁耦合。交叉耦合结构的滤波器都是由多个谐振器耦合而成的，电路尺寸大，因此由其构成的双工器结构更复杂，尺寸更大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高隔离度双工器设计方案，并解决现有双工器电路尺寸大、结构复杂的问题。

为实现上述目的，本发明包括：介质基板和三个端口(其中一个是公共端)，介质基板的正面设有金属微带电路结构，反面的金属镀层为金属微带贴片的接地板，各个端口分别与金属微带结构相连，且位于同一平面上，其特征在于：

金属微带结构以公共端口为中心分为形状相同、大小不同的左右两部分，形成频率不同的两个滤波器，滤波器是左右对称结构；

微带线结构，由顶端开口的等腰直角三角形微带环、弯曲微带线段和包围在该等腰直角三角形底边及两腰边下半部外侧的耦合折线微带线段组成，公共端到一个滤波器的距离大约为另一通道滤波器工作频率处波导波长的四分之一，等腰直角三角形底边的中间位置处设有磁耦合通孔，折线微带线段在与磁耦合通孔的正下侧对应位置处设有电耦合开口，该磁耦合通孔和电耦合开口以及三角形顶端开路端所产生的电耦合构成电磁分路耦合结构,形成滤波器的左右两个传输零点，电主耦合与磁主耦合各控制一个传输零点。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1.本发明中由于金属微带结构以公共端口为中心分为形状相同、大小不同的左右两部分，形成频率不同的两个对称结构的滤波器，并用微带“T”形连接结构，实现了两个滤波器的公共端，避免了传统双工器中由于用两个带通滤波器并联组成而要引入的消纳电路，使得结构更加简单。

2.本发明由于金属微带结构中等腰直角三角形底边的中间位置处设有磁耦合通孔，折线微带线段在与磁耦合通孔正下侧的对应位置处设有电耦合开口，通过该磁耦合通孔与电耦合开口以及三角形微带线顶端开口分别产生磁、电耦合效应，即采用分路的电磁耦合结构，使得每个带通滤波器通带两侧均能产生传输零点。传输零点分别由磁主耦合效应与电主耦合效应得到。

3.本发明的电、磁耦合强度可以单独进行调控，即可通过调节磁耦合通孔的半径改变滤波器通带左侧传输零点的位置，可通过调节电耦合的大小，即调节微带开路端耦合间隙的距离改变滤波器通带右侧传输零点的位置，实现带通滤波器通带两侧传输零点的单独可调可控，大大增强了滤波器的频率选择性和带外抑制能力。