[发明专利]一种多频平衡滤波器/双工器用的槽线耦合馈电带通单元

说明书

本发明公开了一种多频平衡滤波器/双工器用的槽线耦合馈电带通单元，包括对称的第一、二差分输入输出端口对，对称的第一、二槽线谐振器及对称的第一、二微带谐振器对；第一差分输入输出端口对包括对象的第一、二输入输出端口，第一槽线谐振器与第一差分输入输出端口对存在微带馈线耦合部分；第二差分输入输出端口对包括对称的第三、四输入输出端口，第二槽线谐振器与第二差分输入输出端口对间存在微带馈线耦合部分；第一微带谐振器对由第一微带谐振器和第二微带谐振器构成，第二微带谐振器对由第三微带谐振器和第四微带谐振器构成。本发明可以实现高选择性、高共模抑制、频率和带宽独立可控的多频平衡滤波器和平衡双工器。

技术领域

本发明涉及微波通信的技术领域，尤其是指一种多频平衡滤波器/双工器用的槽线耦合馈电带通单元。

背景技术

微波与射频通信技术的发展，让我们的生活更加便利。然而，这一技术面临的瓶颈是有限的频率资源。随着Bluetooth、WiMax、WLAN、3G、LTE等通讯协议的兴起，如何抑制好各频带间的干扰、阻滞等问题越发严峻。多频滤波器/双工器是常用的频率选择性器件，它的性能通常决定通信系统的功能，因此是射频通信前端中最基本的无源器件。

另一方面，通信系统处理过程常常遇到环境噪声的干扰，噪声是信号处理过程中所能识别的最小信号电平的制约瓶颈。平衡电路，又称差分电路，相对于传统的单端电路而言，最明显的优势就是对环境噪声具有较强免疫性。现代通信系统中的有源器件(如功率放大器、功分器、混频器等)越来越多地采用差分端口平衡器件，若通信系统中天线、滤波器、双工器等无源器件也采取这种平衡结构，则能构造一个全平衡前端系统，可方便集成在单芯片中(SOC system-on-chip)，有利于改善系统的共模抑制及小型化。

因此，研究多频平衡滤波器、平衡双工器理论，开发无线通信中的多频段平衡滤波器/双工器具有极其重要的理论意义、极大的经济效益和广阔的应用前景。

近年来，人们对应用于射频前端微波频段的平衡滤波器有着极大的兴趣。国内外很多科研团队，对平衡滤波器进行了理论和实践研究，推进了平衡滤波器的发展。然而多频平衡滤波器发展一直相对滞后。

2010年Q Xue等人在IEEE Microwave and Wireless Components Letters发表题为“Novel balanced dual-band bandpass filter using coupled stepped-impedanceresonators”的文章中，提出采用阶梯阻抗谐振器(SIR)设计双频平衡滤波器，如图11a所示。通过控制SIR阻抗比可以形成两个差模通带；共模时，对称面处等效开路，耦合线呈带阻特性。为了更好的抑制共模，对称面处引入了枝节加载。该滤波器的优点是尺寸小、高共模抑制、低插损、独立可控频率。然而通带选择性不佳，带宽并不独立可控。为改善选择性，该团队在IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques发表题为“Dual-Bandand Wide-Stopband Single-Band Balanced Bandpass Filters With High Selectivityand Common-Mode Suppression”的文章中，提出利用耦合路径，如图11b所示。为了更好的抑制共模在两个频带的影响，对称面处引入了集总元件加载，增加了设计加工的复杂度。

对于三频平衡滤波器的研究则相对更少。X.W.Shi团队在2015年IEEE Microwaveand Wireless Components Letters发表题为“Compact Balanced Dual-and Tri-bandBandpass Filters Based on Stub Loaded Resonators”的文章中，如图12a所示，提出采用多枝节加载的谐振器设计三频平滤波器，滤波器的设计是综合考虑差模和共模的谐振频率，然后将其分开从而达到共模抑制。设计过程较复杂，通带选择性差。