一种宽带不等分的平衡-不平衡滤波功分器

技术领域

本发明涉及一种微波功分器，具体涉及一种宽带不等分的平衡-不平衡滤波功分器。

背景技术

功率分配器简称功分器，有着分离和组合信号的功能，它被广泛应用于天线馈电网络、功率放大器中，因此受到越来越多的关注。

随着现代无线通信系统的不断发展，对系统性能的要求也越来越高，特别是在高灵敏度的网络中，噪声干扰对整体系统性能的影响很大。具有平衡式结构的器件可以抑制共模信号，是现代通信系统中的重要组成部分，对于同时具有平衡端口和不平衡端口的系统而言，使用平衡到不平衡的功分器作为连接器件是十分必要的。但是现有的平衡-不平衡滤波功分器无法同时满足宽带高性能共模抑制、宽带滤波、宽带同相不等功率输出。因此，需要一种具有高性能共模抑制、同相不等功率输出的宽带平衡-不平衡滤波功分器。

发明内容

本发明提供一种宽带不等分的平衡-不平衡滤波功分器，以有效解决现有技术无法兼顾宽带高性能共模抑制、宽带滤波、不平衡信号输出端口同相不等功率输出的问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种宽带不等分的平衡-不平衡滤波功分器，其特征在于，包括：平衡式差分信号输入端口A、滤波支节、转换电路、分支线、不平衡端信号输出端口、隔离电路。

所述平衡式差分信号输入端口A包括第一输入端口和第二输入端口，所述滤波支节包括第一滤波支节和第二滤波支节，所述分支线包括第一分支线和第二分支线，所述不平衡端信号输出端口包括第一输出端口和第二输出端口。

所述第一滤波支节的一端与第一输入端口连接，另一端连接转换电路；所述第二滤波支节的一端与第二输入端口连接，另一端连接转换电路；所述第一滤波支节包括第一传输线、第一短路支节和第一开路支节，所述第一传输线的一端与第一输入端口连接，另一端与转换电路连接；所述第一短路支节的一端接于第一输入端口与第一传输线的连接处，另一端短路；所述第一开路支节的一端接于第一输入端口与第一传输线的连接处，另一端开路。

所述第一分支线的一端与转换电路连接，另一端与第一输出端口连接；所述第二分支线的一端与转换电路连接，另一端与第二输出端口连接；所述转换电路包括第二传输线、第二短路支节、平行耦合线；所述第二传输线的一端与第二滤波支节连接，另一端与第一分支线连接；所述第二短路支节的一端接于第二传输线与第二滤波支节的连接处，另一端短路。

所述隔离电路一端接于第一分支线与第一输出端口的连接处，另一端接于第二分支线与第二输出端口的连接处，所述隔离电路包括第三传输线、第四传输线、隔离电阻、第五传输线和第六传输线；所述第三传输线的一端接于第一分支线与第一输出端口的连接处，另一端与第四传输线连接；所述第四传输线的一端与第三传输线连接，另一端与隔离电阻连接；所述隔离电阻的一端与第四传输线连接，另一端与第五传输线连接；所述第五传输线的一端与隔离电阻连接，另一端与第六传输线连接；所述第六传输线的一端与第五传输线连接，另一端接于第二分支线与第二输出端口的连接处。

进一步的，所述平行耦合线包括第一端口、第二端口、第三端口和第四端口；所述第一端口和第二端口接地；所述第三端口与第一滤波支节连接；所述第四端口接于第二传输线与第一分支线的连接处。

进一步的，所述第二短路支节的特性阻抗Z

进一步的，所述第一分支线的特性阻抗Z

其中k为功率分配系数。

进一步的，所述隔离电阻的电阻R、第五传输线的特性阻抗Z

有益效果：本发明提供的一种宽带不等分的平衡-不平衡滤波功分器，该结构通过加载短路/开路支节，实现了宽带滤波功能；通过改进隔离电路，在通带两侧各产生了一个传输零点，提高了滤波性能；通过采用短路耦合线实现了宽带高性能的共模抑止特性。此外，该功分器具有差分信号到单端信号的转换功能、、理想的输入输出阻抗匹配、同相不等功率输出特性，满足现代微波系统对高性能平衡-不平衡滤波功分器的需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例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一简单地介绍，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一种宽带不等分的平衡-不平衡滤波功分器的原理图；

图2是本发明一种宽带不等分的平衡-不平衡滤波功分器的平衡式差分信号输入端口的反射系数与滤波传输系数曲线图。

图3是本发明一种宽带不等分的平衡-不平衡滤波功分器的不平衡端信号输出端口的反射系数与隔离度曲线图。

图4是本发明一种宽带不等分的平衡-不平衡滤波功分器的共模抑制特性曲线图。

图5是本发明一种宽带不等分的平衡-不平衡滤波功分器的输出信号幅度差和相位差曲线图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例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。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本发明。可以理解，本发明所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。举例来说，在不脱离本申请的范围的情况下，可以将第一元件称为第二元件，且类似地，可将第二元件称为第一元件。第一元件和第二元件两者都是元件，但其不是同一元件。

本实施例提供了一种宽带不等分的平衡-不平衡滤波功分器，如附图1所示，包括：平衡式差分信号输入端口A、滤波支节、转换电路5、分支线、不平衡端信号输出端口、隔离电路10；

可选的，所述平衡式差分信号输入端口A包括第一输入端口1和第二输入端口2，所述滤波支节包括第一滤波支节3和第二滤波支节4，所述分支线包括第一分支线6和第二分支线7，所述不平衡端信号输出端口包括第一输出端口8和第二输出端口9；

可选的，所述第一滤波支节3的一端与第一输入端口1连接，另一端连接转换电路5；所述第二滤波支节4的一端与第二输入端口2连接，另一端连接转换电路5；所述第一滤波支节3包括第一传输线31、第一短路支节32和第一开路支节33，所述第一传输线31的一端与第一输入端口1连接，另一端与转换电路5连接；所述第一短路支节32的一端接于第一输入端口1与第一传输线31的连接处，另一端短路；所述第一开路支节33的一端接于第一输入端口1与第一传输线31的连接处，另一端开路。所述第二滤波支节4与所述第一滤波支节3具有相同的结构；通过加载短路/开路支节，实现了宽带滤波功能。

可选的，所述第一分支线6的一端与转换电路5连接，另一端与第一输出端口8连接；所述第二分支线7的一端与转换电路5连接，另一端与第二输出端口9连接。

可选的，所述隔离电路10一端接于第一分支线6与第一输出端口8的连接处，另一端接于第二分支线7与第二输出端口9的连接处，通过改进隔离电路，在通带两侧各产生了一个传输零点，提高了滤波性能。

可选的，所述转换电路5包括第二传输线51、第二短路支节52、平行耦合线53；所述第二传输线51的一端与第二滤波支节4连接，另一端与第一分支线6连接；所述第二短路支节52的一端接于第二传输线51与第二滤波支节4的连接处，另一端短路；所述平行耦合线53包括第一端口531、第二端口532、第三端口533和第四端口534；所述第一端口531和第二端口532接地；所述第三端口533与第一滤波支节3连接；所述第四端口334接于第二传输线51与第一分支线6的连接处，通过采用短路耦合线实现了宽带高性能的共模抑止特性。

可选的，第二短路支节52的特性阻抗Z

可选的，所述隔离电路10包括第三传输线101、第四传输线102、隔离电阻103、第五传输线104和第六传输线105；所述第三传输线101的一端接于第一分支线6与第一输出端口8的连接处，另一端与第四传输线102连接；所述第四传输线102的一端与第三传输线101连接，另一端与隔离电阻103连接；所述隔离电阻103的一端与第四传输线102连接，另一端与第五传输线104连接；所述第五传输线104的一端与隔离电阻103连接，另一端与第六传输线105连接；所述第六传输线105的一端与第五传输线104连接，另一端接于第二分支线7与第二输出端口9的连接处。

可选的，第一分支线6的特性阻抗Z

其中k为功率分配系数。

可选的，隔离电阻103的电阻R、第五传输线104的特性阻抗Z

本发明的一个具体实施例如下：

以中心频率1.5GHz，工作频带1.1-1.9GHz，不平衡端输出功率比3dB为例，所有端口的阻抗值为Z

从附图2可以看出，当差分信号输入时，本发明提供的功分器具有良好的滤波特性。在工作频带1.1-1.9GHz内，第一输出端口8对应的|S

从附图3可以看出，在工作频带1.1-1.9GHz内，不平衡端信号输出端口的回波损耗和隔离度都大于10dB；不平衡端信号输出端口在中心频率1.5GHz处|S

从附图4可以看出，本发明提供的功分器不仅在工作频带内有很好的共模抑制性能(|S

此外，由附图5可以看出，在工作频带内，两个不平衡端信号输出端口之间的输出信号只存在0±0.12度的相位差，3±0.13dB的幅度差，在工作带宽内实现了平坦的不等功分同相输出特性。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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范围。