一种全频带无反射滤波功分器

本发明涉及微波射频通信，具体涉及一种全频带无反射滤波功分器。

背景技术：

1、随着微波技术的广泛应用，无源滤波类器件也得到快速发展。滤波器和功分器是微波电路中广泛应用的两类无源器件，分别实现了对信号的过滤和信号的功率分配功能。在传统的微波电路中，滤波器和功分器被独立地研究与设计并应用到通信系统中，这无疑给射频前端系统有限的空间带来尺寸大、集成度低等问题。若将滤波器和功分器进行功能上的融合，提高电路结构利用率，实现滤波功分型多功能器件，这将毫无疑问地减小射频前端电路尺寸，有利于提高射频系统的集成度。与此同时，为了满足射频系统平稳运行的要求，避免滤波类器件产生的带外反射信号干扰到混频器放大器等敏感非线性元件，无反射滤波类器件在近些年得到广泛关注与研究。无反射功能的实现主要是通过在滤波电路结构中加载吸收电路，将原本反射回源端的带外反射信号引入吸收电路，借助吸收电路中的电阻吸收带外反射信号。因此，无反射滤波类器件有效地提高了射频系统的稳定性，极大避免了反射回来的信号对接收机的天线、低噪放、混频器等器件造成干扰。若将吸收电路应用到滤波功分器上，即在一个器件中融合滤波、功分和无反射这三种功能，形成无反射滤波功分器，这无疑是符合现代通信系统对小型化、集成化和稳定性的高发展要求。

2、现有的无反射滤波功分器实现吸收功能的设计方法，主要是通过在滤波功分器的滤波结构以及端口处加载多个吸收电路，经过多个吸收电路的共同作用，将带外反射信号吸收，实现了无反射功能。但是，这类设计中的吸收电路存在吸收效率较低的问题，造成整体电路结构复杂，吸收电路功能单一，电路结构利用率低，导致整体电路的集成度较低，且尺寸较大。与此同时，隔离性能是人们用来衡量功分器性能的重要指标之一。现有的功分器实现隔离的设计方法主要有两种。第一种是传统方法，适用于威尔金森式结构的功分器，即在输出端口之间加载电阻，利用电阻吸收掉两个端口之间的串扰信号，实现端口之间的隔离功能。但是在这种方法下，功分器的隔离性能难以得到有效的提升。第二种方法则是在输出端口之间单独构建一个新的隔离网络，目的是提升隔离网络中电阻的能量吸收效率，进而达到更好的隔离性能。但是，这类设计中的隔离网络功能单一，仅实现了端口隔离的功能，不能够将无反射功能融合到隔离网络中，电路结构利用率低，不利于满足设计的集成以及小型化需求。

3、现有的无反射滤波功分器，吸收电路与隔离电路功能单一且融合度低，需要额外的吸收电路来提高吸收性能，整体电路结构复杂，尺寸较大，电路结构利用率低，集成度低，并且存在吸收性能差，隔离信号带宽窄，隔离度较低等问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是解决上述问题，提出了一种全频带无反射滤波功分器。本发明构造一种吸收-隔离复合网络，无需添加额外的吸收电路便能实现隔离和吸收的双重性能，电路结构紧凑、简单，易于小型化和集成化，并能兼顾宽频带、高隔离度、高带外抑制、良好吸收性能等优点。

2、本发明为实现上述发明目的，采取的技术方案如下：

3、一种全频带无反射滤波功分器，包括第一t型网络、第二t型网络、吸收-隔离复合网络、输入端口p1、第一输出端口p2及第二输出端口p3；所述第一t型网络的第一端与第一输出端口p2的一端连接；所述第一t型网络的第二端与输入端口p1的一端连接；所述第二t型网络的第一端与第二输出端口p3的一端连接；所述第二t型网络的第二端与输入端口p1的一端连接；所述吸收-隔离复合网络的两端分别与第一t型网络的第三端、第二t型网络的第三端连接；所述全频带无反射滤波功分器关于输入端口p1为水平中轴线对称设置。

4、进一步的作为本发明的优选技术方案，所述第一t型网络包括一段四分之一波长的第一耦合线结构cl1、一段四分之一波长的第二耦合线结构cl2以及一段半波长的第一开路枝节tl4；第一耦合线结构cl1包括平行设置的第一耦合线cl1a、第二耦合线cl1b；第二耦合线结构cl2包括平行设置的第三耦合线cl2a、第四耦合线cl2b；第一耦合线cl1a的左端开路，右端与第三耦合线cl2a的左端相连接；第二耦合线cl1b的左端与输入端口p1连接，右端与吸收-隔离复合网络相连接；第三耦合线cl2a的右端开路，左端与第一耦合线cl1a的右端相连接；第四耦合线cl2b的左端开路，右端与第一输出端口p2相连接；第一耦合线cl1a与第三耦合线cl2a连接处并联第一开路枝节tl4。

5、进一步的作为本发明的优选技术方案，所述吸收-隔离复合网络包括两段四分之一波长的第一传输线结构tl1与第三传输线结构tl3、一段半波长的第二传输线结构tl2、并联电阻re3、第一接地电阻re1及第二接地电阻re2；其中，所述第一传输线结构tl1、第二传输线结构tl2与第三传输线结构tl3依次串联，所述第一传输线结构tl1与第二传输线结构tl2的连接处并联第一接地电阻re1，所述第二传输线结构tl2与第三传输线结构tl3的连接处并联第二接地电阻re2，构成π型结构；所述并联电阻re3的两端分别与π型结构并联连接。

6、进一步的作为本发明的优选技术方案，所述第二t型网络包括一段四分之一波长的第三耦合线结构cl3、一段四分之一波长的第四耦合线结构cl4以及一段半波长的第二开路枝节tl5；所述第三耦合线结构cl3包括平行设置的第五耦合线cl3a、第六耦合线cl3b；第四耦合线结构cl4包括平行设置的第七耦合线cl4a、第八耦合线cl4b；第五耦合线cl3a的左端与输入端口p1相连接，右端与第三传输线结构tl3相连接；第六耦合线cl3b的左端开路，右端与第八耦合线cl4b的左端相连接；第七耦合线cl4a的的左端开路，右端与第二输出端口p3相连接；第八耦合线cl4b的右端开路；第六耦合线cl3b与第八耦合线cl4b连接处并联第二开路枝节tl5。

7、进一步的作为本发明的优选技术方案，在奇模的激励下，全频带无反射滤波功分器关于输入端口p1水平对称的中心平面处等效为电壁；输入端口p1短路；并联电阻re3对称平面处接地，且阻值为原来的一半；第二传输线结构tl2在对称平面处接地，且电长度为原来的一半，阻值不变；奇模激励下的吸收-隔离复合网络等效为第一吸收-隔离网络；从第一输出端口p2端进去的阻抗为zor，第一吸收-隔离网络总的阻抗为zso。

8、进一步的作为本发明的优选技术方案，在偶模的激励下，全频带无反射滤波功分器关于输入端口p1水平对称的中心平面处等效为磁壁；输入端口p1处的端口阻抗为2z0，第二传输线结构tl2对称平面处等效为开路，且电长度为原来的一半；偶模激励下的吸收-隔离复合网络等效为第二吸收-隔离网络；从输入端口p1进去的输入阻抗为zel，从第一输出端口p2端进去的阻抗为zer，第二吸收-隔离网络总的阻抗为zse。

9、进一步的作为本发明的优选技术方案，微波射频信号从输入端口p1输入，平均分配至第一t型网络与第二t型网络的结构支路，实现信号等分功能，再通过由第一t型网络与第二t型网络构成滤波结构实现信号的滤波功分功能；同时信号经过吸收-隔离复合网络，实现无反射与隔离功能；形成全频带无反射滤波功分响应，且第一输出端口p2及第二输出端口p3具有良好的隔离性能。

10、本发明提出的一种全频带无反射滤波功分器，采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

11、(1)本发明无需额外的吸收电路,实现了吸收与隔离功能的融合，提高了电路结构利用率，结构简单紧凑、易于集成，同时兼顾全频带吸收、全频带隔离、宽带宽、高频选特性、高带外抑制等优点。

12、(2)本发明构建了吸收-隔离复合网络，同时实现了吸收-隔离功能融合，不仅实现了全频带吸收、高隔离度性能，而且提高了电路结构利用率，具有结构紧凑，易于集成等有优良特性。

13、(3)本发明实现高性能滤波功能，其中，串联相接的耦合线cl1-cl4实现了良好的带通响应，满足了宽通带的要求。引入的半波长第一开路枝节tl4为通带两侧提供两个传输零点，同时满足了高频选特性和高带外抑制的要求。