专利详情

标题一种滤波功分器
[标]当前申请(专利权)人南开大学
申请日2024年7月2日
申请号CN202410879108.6
公开(公告)日2024年8月9日
公开(公告)号CN118472589A
授权日-
法律状态/事件实质审查
专利类型发明申请
发明人寇忠皓 | 王方凯 | 刘会刚 | 王旭东
受理局中国
当前申请人(专利权)地址300350 天津市津南区海河教育园区同砚路38号南开大学电光学院 (天津,天津,津南区)
IPC分类号H01P5/12
国民经济行业分类号C3981 | C3983 | C3984 | C3973 | C3985 | C3989
代理机构天津展誉专利代理有限公司
代理人刘红春
被引用专利数量-
专利价值-

摘要

本发明涉及功分器技术领域,尤其涉及一种滤波功分器,包括:第一端口;若干第二端口;若干支路,支路包括串联连接的第一滤波器以及第二滤波器,第一滤波器的第一端连接于第一端口且第二端连接于第二滤波器的第一端,第二滤波器的第二端连接于一个第二端口;第一隔离网络,第一隔离网络桥接于若干支路,第一隔离网络位于第一滤波器和第二滤波器之间;第二隔离网络,第二隔离网络桥接于若干支路,第二隔离网络位于第二滤波器和第二端口之间。本发明解决了传统的电路中滤波器和功分器占用空间大且容易引入插入损耗的技术问题,减小了电路的空间占用率,提高了电路的集成度,提高了电路的总体性能。

1.一种滤波功分器,其特征在于,包括:
第一端口;
若干第二端口;
若干支路,所述支路包括串联连接的第一滤波器以及第二滤波器,第一滤波器的第一端连接于所述第一端口且第二端连接于所述第二滤波器的第一端,所述第二滤波器的第二端连接于一个所述第二端口;
第一隔离网络,所述第一隔离网络桥接于若干所述支路,所述第一隔离网络位于所述第一滤波器和所述第二滤波器之间;
第二隔离网络,所述第二隔离网络桥接于若干所述支路,所述第二隔离网络位于所述第二滤波器和所述第二端口之间。
2.根据权利要求1所述的滤波功分器,其特征在于,包括一个第一端口以及两个第二端口,所述支路具有两个;
所述第一滤波器包括第一电容和第一电感,所述第一电容的第一端接地且第二端连接于所述第一电感的第一端,所述第一电容的第二端和所述第一电感的第一端的连接处连接于所述第一端口;
所述第二滤波器包括第二电容、第二电感以及第三电感,两个所述支路的第二电容的第一端连接并接地,所述第二电容的第二端连接于所述第二电感的第一端,所述第二电感的第二端连接于所述第三电感的第一端,所述第三电感的第二端连接于所述第二端口,所述第一电感的第二端连接于所述第二电感和所述第三电感的连接处。
3.根据权利要求2所述的滤波功分器,其特征在于,每一所述支路还包括连接于所述第二滤波器和所述第二端口之间的第三滤波器,两个所述支路之间还桥接有第三隔离网络,所述第三隔离网络的两端分别桥接于两个所述支路的第三滤波器和所述第二端口之间,所述第二隔离网络的两端分别桥接于两个所述支路的所述第二滤波器和所述第三滤波器之间;
所述第三滤波器包括第三电容、第四电感以及第五电感,两个所述支路的第三电容的第一端连接并接地,所述第三电容的第二端连接于所述第四电感的第一端,所述第四电感的第二端连接于所述第五电感的第一端,所述第五电感的第二端连接于所述第二端口,所述第三电感的第二端连接于所述第四电感和所述第五电感的连接处。
4.根据权利要求3所述的滤波功分器,其特征在于,所述第一隔离网络包括第一电阻和第四电容,所述第一电阻的第二端连接于所述第四电容的第一端,所述第一电阻的第一端以及所述第四电容的第二端分别连接于两个所述支路的所述第一滤波器和所述第二滤波器之间;
所述第二隔离网络包括第二电阻,所述第二电阻的第一端和第二端分别连接于两个所述支路的所述第二滤波器和所述第三滤波器之间;
所述第三隔离网络包括第三电阻,所述第三电阻的第一端和第二端分别连接于两个所述支路的所述第三滤波器和所述第二端口之间。
5.根据权利要求1所述的滤波功分器,其特征在于,包括一个所述第一端口以及两个所述第二端口,所述支路具有两个;
所述第一滤波器包括第六电感、第五电容、第六电容以及第七电感,所述第六电感的第一端接地,所述第六电感的第二端连接于所述第五电容的第一端,所述第五电容的第二端连接于所述第六电容的第一端,所述第六电容的第二端连接于所述第七电感的第一端,所述第七电感的第二端接地,所述第六电感和所述第五电容的连接处连接于所述第一端口,所述第五电容和所述第六电容的连接处连接于所述第二滤波器;
所述第二滤波器包括第七电容、第八电容、第九电容以及第八电感,所述第七电容的第一端连接于所述第五电容和所述第六电容的连接处,所述第九电容的第一端连接于所述第七电容的第二端,所述第八电容的第一端连接于所述第七电容和所述第九电容的连接处,所述第八电容的第二端连接于所述第八电感的第一端,所述第八电感的第二端接地,所述第九电容的第二端连接于所述第二端口。
6.根据权利要求5所述的滤波功分器,其特征在于,所述第一隔离网络包括第四电阻以及第十电容,所述第四电阻和所述第十电容并联连接,所述第四电阻的两端分别连接于两个所述支路的第一滤波器和第二滤波器之间,所述第十电容的两端分别连接于所述第四电阻的两端和两个所述第二滤波器的连接处;
所述第二隔离网络包括第五电阻以及第九电感,所述第五电阻和所述第九电感并联连接,所述第九电感的两端分别连接于两个所述支路的第二滤波器和第二端口之间,所述第五电阻的两端分别连接于所述第九电感和两个所述第二端口的连接处。
7.根据权利要求1所述的滤波功分器,其特征在于,包括一个所述第一端口以及两个所述第二端口,所述支路具有两个;
所述第一滤波器包括第十一电容、第十二电容、第十电感以及第十一电感,所述第十二电容的第一端连接于所述第一端口,所述第十二电容的第二端连接于所述第十一电感的第一端,所述第十一电感的第二端连接于所述第二滤波器,所述第十一电容的第一端连接于所述第十二电容和所述第一端口的连接处,所述第十一电容的第二端接地,所述第十电感的第一端连接于所述第十一电容和第十二电容的连接处,所述第十电感的第二端接地;
所述第二滤波器包括第十三电容、第十四电容、第十二电感以及第十三电感,所述第十四电容的第一端连接于所述第十一电感的第二端,所述第十四电容的第二端连接于所述第十三电感的第一端,所述第十三电感的第二端连接于所述第二端口,所述第十三电容的第一端连接所述第十四电容和所述第十一电感的连接处,所述第十三电容的第二端接地,所述第十二电感的第一端连接于所述第十三电容和所述第十四电容的连接处,所述第十二电感的第二端接地。
8.根据权利要求7所述的滤波功分器,其特征在于,所述第一隔离网络包括第十五电容、第六电阻以及第十四电感,所述第十五电容的第二端连接于所述第六电阻的第一端,所述第六电阻的第二端连接于所述第十四电感的第一端,所述第十五电容的第一端以及所述第十四电感的第二端分别连接于两个所述支路的第一滤波器和第二滤波器之间;
所述第二隔离网络包括第十六电容以及第七电阻,所述第十六电容的第二端连接于所述第七电阻的第一端,所述第十六电容的第一端以及所述第七电阻的第二端分别连接于两个所述支路的第二滤波器以及第二端口之间。
9.根据权利要求1所述的滤波功分器,其特征在于,包括一个所述第一端口以及两个所述第二端口,所述支路具有两个;
所述第一滤波器包括第十五电感、第十七电容、第十八电容以及第十六电感,所述第十六电感的第一端连接于所述第一端口,所述第十七电容的第一端连接于所述第十六电感和所述第一端口的连接处,所述第十七电容的第二端连接于所述第十五电感的第一端,所述第十五电感的第二端接地,所述第十八电容并联于所述第十六电感;
所述第二滤波器包括第十七电感、第十九电容、第十八电感以及第二十电容,所述第十八电感的第一端连接于所述第十六电感的第二端,所述第十八电感的第二端连接于所述第二端口,所述第十九电容的第一端连接于所述第十八电感和所述第十六电感的连接处,所述第十七电感的第一端连接于所述第十九电容的第二端,所述第十七电感的第二端接地,所述第二十电容并联于所述第十八电感。
10.根据权利要求9所述的滤波功分器,其特征在于,所述第一隔离网络包括第八电阻以及第二十一电容,所述第二十一电容的第二端连接于所述第八电阻的第一端,所述第二十一电容的第一端以及所述第八电阻的第二端分别连接于两个所述支路的第一滤波器和第二滤波器的连接处;
所述第二隔离网络包括第十九电感以及第九电阻,所述第十九电感的第二端连接于所述第九电阻的第一端,所述第十九电感的第一端以及所述第九电阻的第二端分别连接于两个所述支路的第二滤波器和所述第二端口的连接处。

技术领域
[0001]本发明涉及功分器技术领域,尤其涉及一种滤波功分器。
背景技术
[0002]传统的电路是将滤波器和功率分配器作为独立的组件进行设计和集成,这种方法虽然在设计和调试过程中较为灵活,但也存在一些不可忽视的问题。首先,独立的组件需要通过外部连接进行整合,这将不可避免地引入额外的插入损耗,影响系统的总体效能。其次,每个组件的物理尺寸和互连方式都可能对频率特性造成影响,使得整个系统的频率响应出现不可预测的变化。此外,模块化设计还会增加系统的总体体积和重量,这在某些对空间和重量有严格限制的应用场景中(如航空航天、便携式通信设备)显得尤为不利。
发明内容
[0003]本发明旨在至少解决相关技术中存在的技术问题之一。为此,本发明提供一种滤波功分器,解决了传统的电路中滤波器和功分器占用空间大且容易引入插入损耗的技术问题,减小了电路的空间占用率,提高了电路的集成度,提高了电路的总体性能。
[0004]本发明提供一种滤波功分器,包括:
第一端口;
若干第二端口;
若干支路,所述支路包括串联连接的第一滤波器以及第二滤波器,第一滤波器的第一端连接于所述第一端口且第二端连接于所述第二滤波器的第一端,所述第二滤波器的第二端连接于一个所述第二端口;
第一隔离网络,所述第一隔离网络桥接于若干所述支路,所述第一隔离网络位于所述第一滤波器和所述第二滤波器之间;
第二隔离网络,所述第二隔离网络桥接于若干所述支路,所述第二隔离网络位于所述第二滤波器和所述第二端口之间。
本发明滤波功分器的进一步改进在于,包括一个第一端口以及两个第二端口,所述支路具有两个;
所述第一滤波器包括第一电容和第一电感,所述第一电容的第一端接地且第二端连接于所述第一电感的第一端,所述第一电容的第二端和所述第一电感的第一端的连接处连接于所述第一端口;
[0005]所述第二滤波器包括第二电容、第二电感以及第三电感,两个所述支路的第二电容的第一端连接并接地,所述第二电容的第二端连接于所述第二电感的第一端,所述第二电感的第二端连接于所述第三电感的第一端,所述第三电感的第二端连接于所述第二端口,所述第一电感的第二端连接于所述第二电感和所述第三电感的连接处。
本发明滤波功分器的进一步改进在于,每一所述支路还包括连接于所述第二滤波器和所述第二端口之间的第三滤波器,两个所述支路之间还桥接有第三隔离网络,所述第三隔离网络的两端分别桥接于两个所述支路的第三滤波器和所述第二端口之间,所述第二隔离网络的两端分别桥接于两个所述支路的所述第二滤波器和所述第三滤波器之间;
[0006]所述第三滤波器包括第三电容、第四电感以及第五电感,两个所述支路的第三电容的第一端连接并接地,所述第三电容的第二端连接于所述第四电感的第一端,所述第四电感的第二端连接于所述第五电感的第一端,所述第五电感的第二端连接于所述第二端口,所述第三电感的第二端连接于所述第四电感和所述第五电感的连接处。
本发明滤波功分器的进一步改进在于,所述第一隔离网络包括第一电阻和第四电容,所述第一电阻的第二端连接于所述第四电容的第一端,所述第一电阻的第一端以及所述第四电容的第二端分别连接于两个所述支路的所述第一滤波器和所述第二滤波器之间;
所述第二隔离网络包括第二电阻,所述第二电阻的第一端和第二端分别连接于两个所述支路的所述第二滤波器和所述第三滤波器之间;
[0007]所述第三隔离网络包括第三电阻,所述第三电阻的第一端和第二端分别连接于两个所述支路的所述第三滤波器和所述第二端口之间。
本发明滤波功分器的进一步改进在于,包括一个所述第一端口以及两个所述第二端口,所述支路具有两个;
所述第一滤波器包括第六电感、第五电容、第六电容以及第七电感,所述第六电感的第一端接地,所述第六电感的第二端连接于所述第五电容的第一端,所述第五电容的第二端连接于所述第六电容的第一端,所述第六电容的第二端连接于所述第七电感的第一端,所述第七电感的第二端接地,所述第六电感和所述第五电容的连接处连接于所述第一端口,所述第五电容和所述第六电容的连接处连接于所述第二滤波器;
[0008]所述第二滤波器包括第七电容、第八电容、第九电容以及第八电感,所述第七电容的第一端连接于所述第五电容和所述第六电容的连接处,所述第九电容的第一端连接于所述第七电容的第二端,所述第八电容的第一端连接于所述第七电容和所述第九电容的连接处,所述第八电容的第二端连接于所述第八电感的第一端,所述第八电感的第二端接地,所述第九电容的第二端连接于所述第二端口。
本发明滤波功分器的进一步改进在于,所述第一隔离网络包括第四电阻以及第十电容,所述第四电阻和所述第十电容并联连接,所述第四电阻的两端分别连接于两个所述支路的第一滤波器和第二滤波器之间,所述第十电容的两端分别连接于所述第四电阻的两端和两个所述第二滤波器的连接处;
[0009]所述第二隔离网络包括第五电阻以及第九电感,所述第五电阻和所述第九电感并联连接,所述第九电感的两端分别连接于两个所述支路的第二滤波器和第二端口之间,所述第五电阻的两端分别连接于所述第九电感和两个所述第二端口的连接处。
本发明滤波功分器的进一步改进在于,包括一个所述第一端口以及两个所述第二端口,所述支路具有两个;
所述第一滤波器包括第十一电容、第十二电容、第十电感以及第十一电感,所述第十二电容的第一端连接于所述第一端口,所述第十二电容的第二端连接于所述第十一电感的第一端,所述第十一电感的第二端连接于所述第二滤波器,所述第十一电容的第一端连接于所述第十二电容和所述第一端口的连接处,所述第十一电容的第二端接地,所述第十电感的第一端连接于所述第十一电容和第十二电容的连接处,所述第十电感的第二端接地;
[0010]所述第二滤波器包括第十三电容、第十四电容、第十二电感以及第十三电感,所述第十四电容的第一端连接于所述第十一电感的第二端,所述第十四电容的第二端连接于所述第十三电感的第一端,所述第十三电感的第二端连接于所述第二端口,所述第十三电容的第一端连接所述第十四电容和所述第十一电感的连接处,所述第十三电容的第二端接地,所述第十二电感的第一端连接于所述第十三电容和所述第十四电容的连接处,所述第十二电感的第二端接地。
本发明滤波功分器的进一步改进在于,所述第一隔离网络包括第十五电容、第六电阻以及第十四电感,所述第十五电容的第二端连接于所述第六电阻的第一端,所述第六电阻的第二端连接于所述第十四电感的第一端,所述第十五电容的第一端以及所述第十四电感的第二端分别连接于两个所述支路的第一滤波器和第二滤波器之间;
[0011]所述第二隔离网络包括第十六电容以及第七电阻,所述第十六电容的第二端连接于所述第七电阻的第一端,所述第十六电容的第一端以及所述第七电阻的第二端分别连接于两个所述支路的第二滤波器以及第二端口之间。
本发明滤波功分器的进一步改进在于,包括一个所述第一端口以及两个所述第二端口,所述支路具有两个;
所述第一滤波器包括第十五电感、第十七电容、第十八电容以及第十六电感,所述第十六电感的第一端连接于所述第一端口,所述第十七电容的第一端连接于所述第十六电感和所述第一端口的连接处,所述第十七电容的第二端连接于所述第十五电感的第一端,所述第十五电感的第二端接地,所述第十八电容并联于所述第十六电感;
[0012]所述第二滤波器包括第十七电感、第十九电容、第十八电感以及第二十电容,所述第十八电感的第一端连接于所述第十六电感的第二端,所述第十八电感的第二端连接于所述第二端口,所述第十九电容的第一端连接于所述第十八电感和所述第十六电感的连接处,所述第十七电感的第一端连接于所述第十九电容的第二端,所述第十七电感的第二端接地,所述第二十电容并联于所述第十八电感。
本发明滤波功分器的进一步改进在于,所述第一隔离网络包括第八电阻以及第二十一电容,所述第二十一电容的第二端连接于所述第八电阻的第一端,所述第二十一电容的第一端以及所述第八电阻的第二端分别连接于两个所述支路的第一滤波器和第二滤波器的连接处;
[0013]所述第二隔离网络包括第十九电感以及第九电阻,所述第十九电感的第二端连接于所述第九电阻的第一端,所述第十九电感的第一端以及所述第九电阻的第二端分别连接于两个所述支路的第二滤波器和所述第二端口的连接处。
[0014]本发明滤波功分器兼具滤波器和功分器的功能,由滤波器和隔离网络组成,滤波器可以采用低通、高通、带通、带阻等结构,通过引入隔离网络,可以同时实现滤波效果和功率分配且兼具高隔离度的效果,本发明集成了滤波器以及功分器的特点,大大缩减了芯片面积,提高了集成度,兼具了滤波和功率分配的特点,因此特别适用于各种需要功率分配与合成以及滤波功能的微波射频的应用结构。
[0015]本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。
附图说明
[0016]为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0017]图1是本发明提供的滤波功分器的示意图。
[0018]图2是本发明提供的滤波功分器的实施例一的示意图。
[0019]图3是本发明提供的滤波功分器的实施例二的示意图。
[0020]图4是本发明提供的滤波功分器的实施例三的示意图。
[0021]图5是本发明提供的滤波功分器的实施例四的示意图。
[0022]图6是本发明提供的滤波功分器实施例一的测试结果示意图。
[0023]图7是本发明提供的滤波功分器实施例二的测试结果示意图。
[0024]图8是本发明提供的滤波功分器实施例三的测试结果示意图。
[0025]图9是本发明提供的滤波功分器实施例四的测试结果示意图。
具体实施方式
[0026]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明中的附图,对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。以下实施例用于说明本发明,但不能用来限制本发明的范围。
[0027]下面结合图1描述本发明的一种滤波功分器,包括:
第一端口Port1;
若干第二端口Port2;
若干支路,支路包括串联连接的第一滤波器以及第二滤波器,第一滤波器的第一端连接于第一端口且第二端连接于第二滤波器的第一端,第二滤波器的第二端连接于一个第二端口;
第一隔离网络,第一隔离网络桥接于若干支路,第一隔离网络位于第一滤波器和第二滤波器之间;
第二隔离网络,第二隔离网络桥接于若干支路,第二隔离网络位于第二滤波器和第二端口之间。
本发明滤波功分器的实施例一中,如图2所示,包括一个第一端口Port1以及两个第二端口Port2,支路具有两个;
第一滤波器201包括第一电容C1和第一电感L1,第一电容C1的第一端接地且第二端连接于第一电感L1的第一端,第一电容C1的第二端和第一电感L1的第一端的连接处连接于第一端口Port1,
[0028]第二滤波器202包括第二电容C2、第二电感L2以及第三电感L3,两个支路的第二电容C2的第一端连接并接地,第二电容C2的第二端连接于第二电感L2的第一端,第二电感L2的第二端连接于第三电感L3的第一端,第三电感L3的第二端连接于第二端口Port2,第一电感L1的第二端连接于第二电感L2和第三电感L3的连接处。
具体地,如图2所示,每一支路还包括连接于第二滤波器202和第二端口Port2之间的第三滤波器203,两个支路之间还桥接有第三隔离网络206,第三隔离网络206的两端分别桥接于两个支路的第三滤波器203和第二端口Port2之间,第二隔离网络205的两端分别桥接于两个支路的第二滤波器202和第三滤波器203之间;
[0029]第三滤波器203包括第三电容C3、第四电感L4以及第五电感L5,两个支路的第三电容C3的第一端连接并接地,第三电容C3的第二端连接于第四电感L4的第一端,第四电感L4的第二端连接于第五电感L5的第一端,第五电感L5的第二端连接于第二端口Port2,第三电感L3的第二端连接于第四电感L4和第五电感L5的连接处。
具体地,如图2所示,第一隔离网络204包括第一电阻R1和第四电容C4,第一电阻R1的第二端连接于第四电容C4的第一端,第一电阻R1的第一端以及第四电容C4的第二端分别连接于两个支路的第一滤波器201和第二滤波器202之间;
第二隔离网络205包括第二电阻R2,第二电阻R2的第一端和第二端分别连接于两个支路的第二滤波器202和第三滤波器203之间;
[0030]第三隔离网络206包括第三电阻R3,第三电阻R3的第一端和第二端分别连接于两个支路的第三滤波器203和第二端口Port2之间。
[0031]进一步地,S(1,1)表示输入端口的反射系数,描述的是滤波功分器的输入端口(即第一端口Port1)对信号的反射能力,理想情况下,滤波功分器的输入端口应该将所有的输入信号传输到输出端口(即第二端口Port2),而没有反射,S(1,1)的值越小,表示输入端口匹配越好,反射越少。
[0032]S(2,2)表示输出端口的反射系数,描述的是滤波功分器的输出端口(即第二端口Port2)对信号的反射能力,在理想的滤波功分器中,输出端口也应该良好匹配,以最小化反射,S(2,2)的值越小,表示输出端口匹配越好,反射越少。
[0033]S(3,2)表示端口间的隔离度,描述的是从一个输出端口到另一个输出端口的信号传输能力,在理想的滤波功分器中,两个输出端口之间应该是完全隔离的,即S(3,2)的绝对值越大,表示端口间的隔离度越高,互相之间的干扰越小。
[0034]S(2,1)表示从第一端口到第二端口的正向传输系数,即输入端口到输出端口的信号传输效率,对于滤波功分器,通常用来描述输入信号在经过滤波功分器分配后,从一个输入端口传输到某个输出端口的能量转换效率,在滤波功分器的应用中,S(2,1)参数直接反映了滤波功分器的分配效率,对于理想的滤波功分器,如果是等分滤波功分器,那么S(2,1)应该表示输入功率被等效分配到各个输出端口的情况,S(2,1)参数还可以反映滤波功分器的频率响应特性,即在不同频率下,滤波功分器对信号的传输效率如何变化。
[0035]如图6所示,实施例一的测试结果图,分别表示输入端口的反射系数(纵坐标dB(S(1,1)))与频率(横坐标)的关系曲线图、输出端口的反射系数(纵坐标dB(S(2,2)))与频率(横坐标)的关系曲线图、从第一端口到第二端口的正向传输系数(纵坐标dB(S(2,1)))与频率(横坐标)的关系曲线图以及端口间的隔离度(纵坐标dB(S(3,2)))与频率(横坐标)的关系曲线图,实施例一为本发明提供的Ku波段集总滤波功分器电路,10.7GHz到12.75GHz内为Ku波段接收频段,13.75GHz到14.6GHz为发射频段,滤波器工作频带0GHz~12.75GHz,可以实现对于接收频段而言抑制发射频段,带内衰减为1dB,带外滤波抑制度为20dB,第一端口Port1的阻抗为50Ohm,第二端口Port2的阻抗为50Ohm,第一电感L1=830.895pH,第二电感L2=1.62075nH,第三电感L3=651.253pH,第四电感L4=616.84pH,第五电感L5=323.184pH,第一电容C1=175.087fF,第二电容C2=81.5745fF,第三电容C3=156.465fF,第四电容C4=600fF,第一电阻R1=68Ohm,第二电阻R2=1000Ohm,第三电阻R3=1000Ohm,实施例一中的隔离度在10.7GHz到12.75GHz处均小于-30dB,回波损耗在带内均小于-20dB。
实施例二中,如图3所示,包括一个第一端口Port1以及两个第二端口Port2,支路具有两个;
第一滤波器301包括第六电感L6、第五电容C5、第六电容C6以及第七电感L7,第六电感L6的第一端接地,第六电感L6的第二端连接于第五电容C5的第一端,第五电容C5的第二端连接于第六电容C6的第一端,第六电容C6的第二端连接于第七电感L7的第一端,第七电感L7的第二端接地,第六电感L6和第五电容C5的连接处连接于第一端口Port1,第五电容C5和第六电容C6的连接处连接于第二滤波器302;
[0036]第二滤波器302包括第七电容C7、第八电容C8、第九电容C9以及第八电感L8,第七电容C7的第一端连接于第五电容C5和第六电容C6的连接处,第九电容C9的第一端连接于第七电容C7的第二端,第八电容C8的第一端连接于第七电容C7和第九电容C9的连接处,第八电容C8的第二端连接于第八电感L8的第一端,第八电感L8的第二端接地,第九电容C9的第二端连接于第二端口Port2。
具体地,如图3所示,第一隔离网络303包括第四电阻R4以及第十电容C10,第四电阻R4和第十电容C10并联连接,第四电阻R4的两端分别连接于两个支路的第一滤波器301和第二滤波器302之间,第十电容C10的两端分别连接于第四电阻R4的两端和两个第二滤波器302的连接处;
[0037]第二隔离网络304包括第五电阻R5以及第九电感L9,第五电阻R5和第九电感L9并联连接,第九电感L9的两端分别连接于两个支路的第二滤波器302和第二端口Port2之间,第五电阻R5的两端分别连接于第九电感L9和两个第二端口Port2的连接处。
[0038]实施例二中的第一滤波器301和第二滤波器302均为高通滤波器,本发明滤波功分器的电路为架构在两个高通滤波器中,采用电感和电容串联谐振电路的品质因数(Q值)较高,这意味着在谐振频率附近会有较陡峭的阻抗变化,可以在设计的带宽外增强带外抑制度,通过引入两个谐振点,可以实现较为出色的滤波特性,在保证损耗较小的情况下,还能具有良好的隔离分配功能。
[0039]如图7所示,实施例二的测试结果图,分别表示输入端口的反射系数(纵坐标dB(S(1,1)))与频率(横坐标)的关系曲线图、输出端口的反射系数(纵坐标dB(S(2,2)))与频率(横坐标)的关系曲线图、从第一端口到第二端口的正向传输系数(纵坐标dB(S(2,1)))与频率(横坐标)的关系曲线图以及端口间的隔离度(纵坐标dB(S(3,2)))与频率(横坐标)的关系曲线图,第一端口Port1的阻抗为100Ohm,第二端口Port2的阻抗为50Ohm,第六电感L6=883.039pH,第七电感L7=1.99908nH,第八电感L8=1.30302nH,第九电感L9=9.99971nH,第五电容C5=242.058fF,第六电容C6=137.905fF,第七电容C7=353.942fF,第八电容C8=269.71fF,第九电容C9=1.37251pF,第十电容C10=10.024fF,第四电阻R4=42.0535Ohm,第五电阻R5=194.128Ohm,实施例二的滤波功分器的滤波效果能够实现对于小于10GHz带宽内有-20dB的滤波效果,保证高频特性的同时还能具有一定的隔离性能。
实施例三中,如图4所示,包括一个第一端口Port1以及两个第二端口Port2,支路具有两个;
第一滤波器401包括第十一电容C11、第十二电容C12、第十电感L10以及第十一电感L11,第十二电容C12的第一端连接于第一端口Port1,第十二电容C12的第二端连接于第十一电感L11的第一端,第十一电感L11的第二端连接于第二滤波器402,第十一电容C11的第一端连接于第十二电容C12和第一端口Port1的连接处,第十一电容C11的第二端接地,第十电感L10的第一端连接于第十一电容C11和第十二电容C12的连接处,第十电感L10的第二端接地;
[0040]第二滤波器402包括第十三电容C13、第十四电容C14、第十二电感L12以及第十三电感L13,第十四电容C14的第一端连接于第十一电感L11的第二端,第十四电容C14的第二端连接于第十三电感L13的第一端,第十三电感L13的第二端连接于第二端口Port2,第十三电容C13的第一端连接第十四电容C14和第十一电感L11的连接处,第十三电容C13的第二端接地,第十二电感L12的第一端连接于第十三电容C13和第十四电容C14的连接处,第十二电感L12的第二端接地。
实施例三中,如图4所示,第一隔离网络403包括第十五电容C15、第六电阻R6以及第十四电感L14,第十五电容C15的第二端连接于第六电阻R6的第一端,第六电阻R6的第二端连接于第十四电感L14的第一端,第十五电容C15的第一端以及第十四电感L14的第二端分别连接于两个支路的第一滤波器401和第二滤波器402之间;
[0041]第二隔离网络404包括第十六电容C16以及第七电阻R7,第十六电容C16的第二端连接于第七电阻R7的第一端,第十六电容C16的第一端以及第七电阻R7的第二端分别连接于两个支路的第二滤波器402以及第二端口Port2之间。
[0042]实施例三的滤波功分器为带通滤波功分器架构,通过采用电感电容串联与并联谐振的方式,可以实现较为出色的带外抑制度,通过引入零点的方式,对于频率的滤波特性较好,且在不引入额外插入损耗的情况下,还能实现等额的功率分配。
[0043]如图8所示,由于实施例三为带通滤波功分器架构,因此测试时只关注实施例三中的S(2,1)数据,就可以判断实施例三的电路的优劣势,图8为实施例三的测试结果图,表示从第一端口到第二端口的正向传输系数(纵坐标dB(S(2,1)))与频率(横坐标)的关系曲线图,第一端口Port1的阻抗为100Ohm,第二端口Port2的阻抗为50Ohm,第十电感L10=739.132218pH,第十一电感L11=2.966078nH,第十二电感L12=960.497708pH,第十三电感L13=730.759642pH,第十四电感L14=100pH,第十一电容C11=1.070947pF,第十二电容C12=266.874935fF,第十三电容C13=824.12664fF,第十四电容C14=1.083218pF,第十五电容C15=4847.65fF,第十六电容C16=9589.82fF,第六电阻R6=997.478Ohm,第七电阻R7=92.328Ohm,实施例三的滤波功分器可以保证在4~8GHz的带宽内,具有较低的损耗,在低于3GHz和高于10GHz的地方可以实现-20dB的滤波特性,较正常滤波功分器具有结构简单,易于实现的特点。
实施例四中,如图5所示,包括一个第一端口Port1以及两个第二端口Port2,支路具有两个;
第一滤波器501包括第十五电感L15、第十七电容C17、第十八电容C18以及第十六电感L16,第十六电感L16的第一端连接于第一端口Port1,第十七电容C17的第一端连接于第十六电感L16和第一端口Port1的连接处,第十七电容C17的第二端连接于第十五电感L15的第一端,第十五电感L15的第二端接地,第十八电容C18并联于第十六电感L16;
[0044]第二滤波器502包括第十七电感L17、第十九电容C19、第十八电感L18以及第二十电容C20,第十八电感L18的第一端连接于第十六电感L16的第二端,第十八电感L18的第二端连接于第二端口Port2,第十九电容C19的第一端连接于第十八电感L18和第十六电感L16的连接处,第十七电感L17的第一端连接于第十九电容C19的第二端,第十七电感L17的第二端接地,第二十电容C20并联于第十八电感L18。
实施例四中,如图5所示,第一隔离网络503包括第八电阻R8以及第二十一电容C21,第二十一电容C21的第二端连接于第八电阻R8的第一端,第二十一电容C21的第一端以及第八电阻R8的第二端分别连接于两个支路的第一滤波器501和第二滤波器502的连接处;
[0045]第二隔离网络504包括第十九电感L19以及第九电阻R9,第十九电感L19的第二端连接于第九电阻R9的第一端,第十九电感L19的第一端以及第九电阻R9的第二端分别连接于两个支路的第二滤波器502和第二端口Port2的连接处。
[0046]如图9所示,实施例四为带阻滤波功分器架构,因此测试时只关注实施例四中的S(2,1)数据,就可以判断实施例四的电路的优劣势,图9为实施例四的测试结果图,表示从第一端口到第二端口的正向传输系数(纵坐标dB(S(2,1)))与频率(横坐标)的关系曲线图,第一端口Port1的阻抗为100Ohm,第二端口Port2的阻抗为50Ohm,第十五电感L15=3.11382nH,第十六电感L16=188.971pH,第十七电感L17=1.72058nH,第十八电感L18=106.092pH,第十九电感L19=106.092pH,第十七电容C17=43.5426fF,第十八电容C18=689.032fF,第十九电容C19=86.4535fF,第二十电容C20=1.34904pF,第二十一电容C21=62.6024fF,第八电阻R8=688.056Ohm,第九电阻R9=1000Ohm,实施例四中的滤波功分器可以在13GHz和14GHz的带宽内,实现-60dB的阻带抑制,同时保证了-20dB的隔离度效果。
[0047]本发明的滤波功分器相比于现有技术,至少具有以下优点:
1、高度集成的设计:传统的滤波功分器组件通常是分开设计并连接,本发明通过将滤波和功率分配功能集成在一个单一模块中,减少了制造复杂性,并提高了总体的可靠性,这种集成的设计简化了射频前端的结构,提高了信号的处理效率并降低了损耗;
2、高隔离度性能的提高:采用新型隔离网络设计,每个路径可以根据特定需求进行优化,从而获得更好的信号隔离性,这保证了不同通信路径间的互不干扰,显著提升了系统的性能;
3、灵活的模块化设计:通过首先完善滤波器设计再组合功分器的方式,形成了一种模块化的设计理念,这种方式使得滤波器可以独立于功分器进行设计和优化,确保了滤波性能达到最优,在这一基础上,将功分器与已优化的滤波器组合,从而使整体设计更为灵活,更容易实现特定的性能要求。
[0048]最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。