[实用新型]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

技术领域

本实用新型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-impedance resonators”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-Band and Wide-Stopband Single-Band Balanced Bandpass Filters With High Selectivity and 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 Microwave and Wireless Components Letters发表题为“Compact Balanced Dual-and Tri-band Bandpass 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。

另一方面，平衡双工器随着平衡系统的研究正逐步得到人们的关注。目前仅有少量的工作设计平衡双工器，而涉及多频双工器的工作未见报道。H.W.Deng等在2014年IEEE Microwave and Wireless Components Letters发表题为“Compact Balanced-to-Balanced Microstrip Diplexer With High Isolation and Common-Mode Suppression”的文章中，如图12b所示，提出采用半波长谐振器设计平衡双工器，结构引入源负载耦合改善通带选择性，共模抑制在30dB左右。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种多频平衡滤波器/双工器用的槽线耦合馈电带通单元，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。