本發(fā)明屬于微波無源器件技術領域，特別是一種能有效抑制多次諧波的基于諧振環(huán)的功分濾波器。

背景技術：

伴隨著無線通信系統(tǒng)的快速發(fā)展，對系統(tǒng)整體的功能要求原來越多，而對系統(tǒng)整體尺寸要求越來越小，系統(tǒng)整體成本越低越好。功分器和濾波器作為重要的無源器件被廣泛地應用到各種射頻系統(tǒng)中。威爾金森功分器具有較寬的帶寬、端口回波損耗良好以及輸出端口高隔離的特點在實際中廣泛應用。

現有威爾金森功分濾波器包括貼附在介質基板下表面的金屬接地層和貼附在介質基板上表面的電路層。其電路層如圖1所示。包括輸入端口微帶線傳輸線、一分二功分器、兩條阻抗轉換線、兩條輸出端口微帶線以及隔離電阻。一分二功分器的輸入端與輸入端口微帶線傳輸線的輸出端相連，每條阻抗轉換線的輸入端分別與一分二功分器的一個輸出端相連，阻抗轉換線的輸出端別與一條輸出端口微帶線的輸入端相連，兩條輸出端口微帶線的輸入端還分別連接在隔離電阻的兩端。

這種功分濾波器無法抑制由非線性器件產生的多次諧波，影響了射頻系統(tǒng)的性能。

技術實現要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種基于諧振環(huán)的功分濾波器，能有效抑制多次諧波。

實現本發(fā)明目的的技術解決方案為：

一種基于諧振環(huán)的功分濾波器，包括貼附在矩形介質基板下表面的金屬接地層和貼附在介質基板上表面的功分濾波器電路層，所述功分濾波器電路層中的阻抗轉換線為諧振環(huán)。

本發(fā)明與現有技術相比，其顯著優(yōu)點為：

1、有效抑制多次諧波：本發(fā)明在傳統(tǒng)威爾金森功分器的基礎上，對核心轉換電路替換成具有帶阻功能的諧振環(huán)電路達到了諧波抑制目的，并且具有各端口反射良好、輸出端口高隔離的特點；

2、結構緊湊：本發(fā)明通過對功分器與濾波器進行了融合設計，實現了整體系統(tǒng)的小型化，減小了系統(tǒng)的成本和體積，并且大大減小了整體系統(tǒng)的整體損耗。

下面結合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步的詳細描述。

附圖說明

圖1為現有威爾金森功分濾波器電路層的結構示意圖。

圖2為本發(fā)明基于諧振環(huán)的諧波抑制功分器的立體結構示意圖。

圖3為圖2中電路層的結構示意圖。

圖4為本發(fā)明實施例的s21參數仿真結果圖

圖5為本發(fā)明實施例的s11和s22參數仿真結果圖

圖6為本發(fā)明實施例的s23參數仿真結果圖

圖中，1電路層，2金屬接地層，3介質基板，4輸入端口傳輸線，5一分二功分器，

61第一諧振環(huán)，62第二諧振環(huán)，71第一輸出端口微帶線，72第二輸出端口微帶線，8隔離電阻，91第一終端開路枝節(jié)微帶線，92第二終端開路枝節(jié)微帶線，93第三終端開路枝節(jié)微帶線，

諧振微帶線i611、諧振微帶線ii612、第一相位彌補傳輸微帶線613；

諧振微帶線iii621、諧振微帶線iv622、第二相位彌補傳輸微帶線623。

具體實施方式

如圖2所示，本發(fā)明基于諧振環(huán)的功分濾波器，包括貼附在矩形介質基板3下表面的金屬接地層2和貼附在介質基板3上表面的功分濾波器電路層1，所述功分濾波器電路層1中的阻抗轉換線為諧振環(huán)。

本發(fā)明對傳統(tǒng)功分器的核心轉換電路進行了等效替換。將核心轉換電路替換成具有帶阻濾波功能的諧振環(huán)電路。當信號從輸入端口輸入時，由于諧振環(huán)兩條微帶線上的阻抗和電長度各不相同使得在輸出端口可以對特定的信號進行抑制。若想得到較寬的阻帶則需要令兩條微帶線的電長度為π的整數倍。在諧振環(huán)結構的輸入端和輸出端需要加入相應的相位補償微帶線保證替換后的插入相位為90的奇數倍。

如圖2所示，所述功分濾波器電路層1包括輸入端口傳輸線4、一分二功分器5、第一諧振環(huán)61、第二諧振環(huán)62、第一輸出端口微帶線71、第二輸出端口微帶線72及隔離電阻8；

所述輸入端口傳輸線4的輸入端置于介質基板3的一個短邊上，其輸出端與一分二功分器5的輸入端相連，所述第一諧振環(huán)61、第二諧振環(huán)62的輸入端分別與一分二功分器5的一個輸出端相連，第一諧振環(huán)61的輸出端與第一輸出端口微帶線71的輸入端相連，第二諧振環(huán)62的輸出端與第二輸出端口微帶線72的輸入端相連，第一輸出端口微帶線71、第二輸出端口微帶線72的輸出端分別置于介質基板3的兩個長邊上，且靠近另一個短邊；

所述隔離電阻8一端與第一輸出端口微帶線71的輸入端相連，另一端與第二輸出端口微帶線72的輸入端相連。

作為改進，本發(fā)明基于諧振環(huán)的功分濾波器還包括輸入端與輸入端口傳輸線4垂直相連的第一終端開路枝節(jié)微帶線91、第二終端開路枝節(jié)微帶線92、第三終端開路枝節(jié)微帶線93；

所述第一終端開路枝節(jié)微帶線91靠近輸入端口傳輸線4的輸入端，其終端朝向介質基板3的一個長邊，所述第二終端開路枝節(jié)微帶線92、第三終端開路枝節(jié)微帶線93靠近輸入端口傳輸線4的輸出端，第二終端開路枝節(jié)微帶線92的終端朝向介質基板3的一個長邊，第三終端開路枝節(jié)微帶線93的終端朝向介質基板3的另一個長邊。

優(yōu)選地，所述第二終端開路枝節(jié)微帶線92、第三終端開路枝節(jié)微帶線93的輸入端在輸入端口傳輸線4的同一縱向部位相連。

枝節(jié)諧波抑制原理體現為當枝節(jié)終端開路且枝節(jié)電長度為特定頻率的90度時，當信號從輸入端口輸入時，在枝節(jié)連接點會形成一個短路點進而在頻譜上表現成一個陷波達到頻率抑制的目的，從而抑制特定的頻率。

優(yōu)選地，所述第一諧振環(huán)61包括諧振微帶線i611、諧振微帶線ii612、第一相位彌補傳輸微帶線613；

所述諧振微帶線i611與諧振微帶線ii612并聯后，一端與第一相位彌補傳輸微帶線613的輸入端相連，另一端與一分二功分器5的一個輸出端相連，所述第一相位彌補傳輸微帶線613的輸出端與與第一輸出端口微帶線71的輸入端相連。

優(yōu)選地，所述第二諧振環(huán)62包括諧振微帶線iii621、諧振微帶線iv622、第二相位彌補傳輸微帶線623；

所述諧振微帶線iii621與諧振微帶線iv622并聯后，一端與第fg相位彌補傳輸微帶線623的輸入端相連，另一端與一分二功分器5的另一個輸出端相連，所述第二相位彌補傳輸微帶線623的輸出端與與第二輸出端口微帶線72的輸入端相連。

為了驗證本發(fā)明基于諧振環(huán)的功分濾波器的性能，采用了agilent公司的ads2011進行了電路整體的仿真，對相應的指標進行不斷的優(yōu)化，最后得到的諧波抑制功分器如圖3所示。功分器的最終尺寸為21×18cm²。圖3中一分二輸入端口傳輸線(4)的寬度和長度分別為長度為0.35mm和7.17mm。終端開路枝節(jié)微帶線(91)的寬度和長度分別為長度為0.35mm和10.8mm。終端開路枝節(jié)微帶線(92)的寬度和長度分別為長度為0.35mm和10.3mm。終端開路枝節(jié)微帶線(93)的寬度和長度分別為長度為0.35mm和7.165mm。微帶傳輸線(5)的寬度和長度分別為長度為0.64mm和5.5mm。諧振環(huán)電路微帶線(612)的寬度和長度分別為長度為0.17mm和22.86mm。諧振環(huán)電路微帶線(611)的寬度和長度分別為長度為0.29mm和5.3mm。相位彌補傳輸微帶線(613)的寬度和長度分別為長度為0.64mm和2.75mm。輸出端口傳輸微帶線(71)的寬度和長度分別為長度為1.54mm和9.83mm。諧振環(huán)電路微帶線(622)的寬度和長度分別為長度為0.17mm和22.86mm。諧振環(huán)電路微帶線(621)的寬度和長度分別為長度為0.29mm和5.3mm。相位彌補傳輸微帶線(623)的寬度和長度分別為長度為0.64mm和2.75mm。輸出端口傳輸微帶線(72)的寬度和長度分別為長度為1.54mm和9.83mm。采用軟件ads2011最終得到的仿真結果如圖4、圖5、圖6所示，令功分器工作頻率為2.4ghz，從圖4的s21仿真結果圖可以看出，功分器在工作頻率2.4ghz處的s21為-3.18db，在二次諧波4.8ghz處的抑制為75db,在三次諧波7.2ghz處的抑制為56db。諧波抑制效果明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的威爾金森功分器。從圖5的s11和s22仿真結果圖可以看出在工作頻率處2.4ghz處輸入回波損耗s11＝-18db，輸出端口回波損耗s22＝s33＝-19db。從圖6的s23仿真結果圖可以看出兩個輸出端口之間的隔離度s23＝-30.6db。