专利名称：一种具有滤波功能的微波频率可调巴伦的制作方法
技术领域：
本发明涉及微波通信领域，尤其涉及一种具有滤波功能的微波频率可调巴伦。
背景技术：
如今，大量新兴射频/微波模块广泛应用于各种便携式终端，例如手机、电子阅读器和平板电脑等。这个趋势推动了高集成技术的研究，因为该技术具有节约电路板体积、 减小系统花费、简化设计等优点。相较于有源电路部分，无源电路往往占据较大尺寸，高集成技术对无源电路性能的改进尤为明显。在过去几十年中，很多研究致力于高集成技术的研究。其中，把两个或者多个独立功能电路集成于一个电路模块是一种通用的设计方法。例如具有带通特性的巴伦就是把非平衡到平衡的转换功能和通带滤波功能集于一身。为了在该巴伦中实现良好的通带响应，多种形式的谐振器被广泛研究，如采用两个或者多个半波长或四分之一波长谐振器来构成巴伦带通滤波器、或采用单一的双模谐振器来实现小型化设计。同时为了适应双通带的需要，多种双通带巴伦带通滤波器被研制，但是这些设计都没有涉及巴伦的工作频率可调，而频率可调或可重构系统能在现在和未来的无线通信中大大拓宽工作频带。根据国内外的文献报道，在巴伦和滤波器的设计中，频率可调技术和多功能集成技术还没能融合，如何设计具有带通响应的可调巴伦这一问题没有明晰的解决方案。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的无法实现具有带通响应的可调巴伦的频率调节的缺陷，提供一种具有滤波功能的微波频率可调巴伦，能实现具有带通响应的可调巴伦的频率调节的。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是构造一种具有滤波功能的微波频率可调巴伦，所述巴伦包括左右对称设置的第一微波开口环状传输线谐振器和第二微波开口环状传输线谐振器，及参数相同的第四可变电容和第五可变电容，其中，第一微波开口环状传输线谐振器和第二微波开口环状传输线谐振器均沿其中心线呈上下对称；非平衡输入端设置在第一微波开口环状传输线谐振器的上部，第一平衡输出端和第二平衡输出端上下对称地设置在第二微波开口环状传输线谐振器的上部和下部，且第一平衡输出端或第二平衡输出端与其中心线的距离小于非平衡输入端与其中心线的距离，第四可变电容连接在第一微波开口环状传输线谐振器开口处的两个开口端之间，第五可变电容连接在第二微波开口环状传输线谐振器开口处的两个开口端之间。在本发明所述的具有滤波功能的微波频率可调巴伦中，所述巴伦还包括第一可变电容、第二可变电容、第三可变电容，且所述第一可变电容连接在所述非平衡输入端和所述第一微波开口环状传输线谐振器的所述上部之间；所述第二可变电容连接在所述第一平衡输出端和所述第二微波开口环状传输线谐振器的所述上部之间；所述第三可变电容连接在所述第二平衡输出端和所述第二微波开口环状传输线谐振器的所述下部之间。
在本发明所述的具有滤波功能的微波频率可调巴伦中，所述巴伦还包括分别设置在第一微波开口环状传输线谐振器和第二微波开口环状传输线谐振器的中间处，且沿中心线上下对称的第一开路微波传输线和第二开路微波传输线。在本发明所述的具有滤波功能的微波频率可调巴伦中，第一可变电容、第二可变电容、第三可变电容、第四可变电容及第五可变电容均包括串联的变容二极管和隔直电容。在本发明所述的具有滤波功能的微波频率可调巴伦中，第一可变电容、第二可变电容、第三可变电容、第四可变电容及第五可变电容均为具有电容可变功能的半导体二极
管或三极管。在本发明所述的具有滤波功能的微波频率可调巴伦中，第一微波开口环状传输线谐振器和第二微波开口环状传输线谐振器分别为开口环状微带线谐振器、开口环状共面波导谐振器或开口环状槽线谐振器。 实施本发明的技术方案，通过控制分别在第一微波开口环状传输线谐振器和第二微波开口环状传输线谐振器的开口处的开口端加载的第四可变电容的和第五可变电容的电容值，能使具有滤波功能的巴伦的差分通带频率产生变化。而且，采用对称加载可变电容的微波开口环状传输线谐振器，这样便于奇模、偶模谐振频率分析。另外，差分通带频率的改变会影响其插入损耗，但通过调节非平衡输入端/平衡输出端和谐振器之间加载的可变电容的电容值，来匹配非平衡输入端/平衡输出端，达到减小幅度损耗的目的；再者，通过中心线处加载的开路微波传输线来获得额外的传输零点，增加差分通带外的抑制深度，并且通过优化开路枝节的长度来调整该传输零点出现的位置。
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中图1是本发明具有滤波功能的微波频率可调巴伦实施例一的电路图；图2是本发明具有滤波功能的微波频率可调巴伦实施例二的电路图；图3是本发明具有滤波功能的微波频率可调巴伦实施例三的电路图；图4是本发明具有滤波功能的微波频率可调巴伦的奇模等效电路图；图5是本发明具有滤波功能的微波频率可调巴伦的偶模等效电路图；图6是本发明具有滤波功能的微波频率可调巴伦中可变电容实施例一在测试时的等效电路图；图7是本发明具有滤波功能的微波频率可调巴伦在不同长度的开路微波传输线下的幅度-频率响应的曲线图；图8是本发明具有滤波功能的微波频率可调巴伦在不同偏置电压的幅度-频率响应的曲线图。
具体实施例方式如图1所示，在本发明具有滤波功能的微波频率可调巴伦实施例一的电路图中， 该实施例中的巴伦包括第一微波开口环状传输线谐振器11、第二微波开口环状传输线谐振器12、第四可变电容C4和第五可变电容C5。其中，第一微波开口环状传输线谐振器11和第二微波开口环状传输线谐振器12呈左右对称设置，第四可变电容C4和第五可变电容C5 的参数相同，且设第四可变电容C4和第五可变电容C5的电容值为Cv。而且，第一微波开口环状传输线谐振器11和第二微波开口环状传输线谐振器12均沿其中心线(图中虚线所示)呈上下对称，在此应当说明的是，在该实施例中，第一微波开口环状传输线谐振器11和第二微波开口环状传输线谐振器12围成了方形，当然，在其它实施例中，也可围成其它形状，如圆形、六边形、八边形等。另外，在该实施例中，非平衡输入端i^eedl设置在第一微波开口环状传输线谐振器11的上部，第一平衡输出端i^eec^和第二平衡输出端i^ed3上下对称地设置在第二微波开口环状传输线谐振器12的上部和下部，且第一平衡输出端Feed2或第二平衡输出端与其中心线的距离小于非平衡输入端!^eedl与其中心线的距离，也即，第一平衡输出端I^eec^和第二平衡输出端i^ed3相比非平衡输入端!^eedl更靠近于中心线。第四可变电容C4连接在第一微波开口环状传输线谐振器11开口处的两个开口端之间，第五可变电容C5连接在第二微波开口环状传输线谐振器12开口处的两个开口端之间。如图2所示，在本发明具有滤波功能的微波频率可调巴伦实施例二的电路图中， 该实施例的巴伦相比图1所示的实施例的巴伦，其中，第一微波开口环状传输线谐振器11、 第二微波开口环状传输线谐振器12、第四可变电容C4和第五可变电容C5及非平衡输入端 i^eedl、第一平衡输出端Feed2和第二平衡输出端i^ed3的电路结构是相同的，在此不做赘述，以下仅说明的不同的部分。该实施例的巴伦还包括第一可变电容C1、第二可变电容C2、 第三可变电容C3,且设第一可变电容C1、第二可变电容C2、第三可变电容C3的电容值为Cv。 且第一可变电容C1的第一端连接非平衡输入端i^eedl，第一可变电容C1的第二端连接第一微波开口环状传输线谐振器11的上部；第二可变电容C2的第一端连接第一平衡输出端 i^ed2，第二可变电容C2的第二端连接第二微波开口环状传输线谐振器12的上部；第三可变电容C3的第一端连接第二平衡输出端狗&3，第三可变电容C3的第二端连接第二微波开口环状传输线谐振器12的下部。如图3所示，在本发明具有滤波功能的微波频率可调巴伦实施例三的电路图中， 该实施例的巴伦相比图2所示的实施例的巴伦，其中，第一微波开口环状传输线谐振器11、 第二微波开口环状传输线谐振器12、第一可变电容C1、第二可变电容C2、第三可变电容C3、 第四可变电容C4和第五可变电容C5及非平衡输入端i^eedl、第一平衡输出端Feed2和第二平衡输出端的电路结构是相同的，在此不做赘述，以下仅说明的不同的部分。该实施例的巴伦还包括第一开路微波传输线21和第二开路微波传输线22，其中，第一开路微波传输线21设置在第一微波开口环状传输线谐振器11的中间处，且沿中心线上下对称；第二开路微波传输线22设置在第二微波开口环状传输线谐振器12的中间处，且沿中心线上下对称。下面详细说明具有滤波功能的微波频率可调巴伦的工作原理首先对该巴伦分别在奇模和偶模下进行分析，在此，假设第四可变电容c4、第五可变电容C5的电容值为Cv ；假设第一可变电容C1、第二可变电容C2、第三可变电容C3的电容值为C。。应当说明的是，以下实施例都是仅以第二微波开口环状传输线谐振器12为例进行分析，应当理解，以第一微波开口环状传输线谐振器11来进行奇模和偶模分析的原理相同。A.奇模分析当奇模激励加到第二微波开口环状传输线谐振器12的馈点(即第一平衡输出端Feed2和第二平衡输出端时，第二微波开口环状传输线谐振器12的中心线处的电压为零，对地短路。因此，中心线加载的第二开路微波传输线22在等效电路中可忽略。加载于第二微波开口环状传输线谐振器12开口处的两个开路端的第五可变电容C5对地等分。 得到该开口环状传输线谐振器的奇模等效电路12'，如图4所示，该第二微波开口环状传输线谐振器12的奇模等效电路12'奇模输入导纳为
权利要求
1.一种具有滤波功能的微波频率可调巴伦，其特征在于，所述巴伦包括左右对称设置的第一微波开口环状传输线谐振器和第二微波开口环状传输线谐振器，及参数相同的第四可变电容和第五可变电容，其中，第一微波开口环状传输线谐振器和第二微波开口环状传输线谐振器均沿其中心线呈上下对称；非平衡输入端设置在第一微波开口环状传输线谐振器的上部，第一平衡输出端和第二平衡输出端上下对称地设置在第二微波开口环状传输线谐振器的上部和下部，且第一平衡输出端或第二平衡输出端与其中心线的距离小于非平衡输入端与其中心线的距离，第四可变电容连接在第一微波开口环状传输线谐振器开口处的两个开口端之间，第五可变电容连接在第二微波开口环状传输线谐振器开口处的两个开口端之间。
2.根据权利要求1所述的具有滤波功能的微波频率可调巴伦，其特征在于，所述巴伦还包括第一可变电容、第二可变电容、第三可变电容，且所述第一可变电容连接在所述非平衡输入端和所述第一微波开口环状传输线谐振器的所述上部之间；所述第二可变电容连接在所述第一平衡输出端和所述第二微波开口环状传输线谐振器的所述上部之间；所述第三可变电容连接在所述第二平衡输出端和所述第二微波开口环状传输线谐振器的所述下部之间。
3.根据权利要求1或2所述的具有滤波功能的微波频率可调巴伦，其特征在于，所述巴伦还包括分别设置在第一微波开口环状传输线谐振器和第二微波开口环状传输线谐振器的中间处，且沿中心线上下对称的第一开路微波传输线和第二开路微波传输线。
4.根据权利要求2所述的具有滤波功能的微波频率可调巴伦，其特征在于，第一可变电容、第二可变电容、第三可变电容、第四可变电容及第五可变电容均包括串联的变容二极管和隔直电容。
5.根据权利要求2所述的具有滤波功能的微波频率可调巴伦，其特征在于，第一可变电容、第二可变电容、第三可变电容、第四可变电容及第五可变电容均为具有电容可变功能的半导体二极管或三极管。
6.根据权利要求1所述的具有滤波功能的微波频率可调巴伦，其特征在于，第一微波开口环状传输线谐振器和第二微波开口环状传输线谐振器分别为开口环状微带线谐振器、 开口环状共面波导谐振器或开口环状槽线谐振器。
全文摘要
本发明公开了一种具有滤波功能的微波频率可调巴伦，该巴伦包括左右对称设置的第一、二微波开口环状传输线谐振器，及参数相同的第四、五可变电容，第一、二微波开口环状传输线谐振器均沿其中心线呈上下对称；非平衡输入端设置在第一微波开口环状传输线谐振器的上部，第一、二平衡输出端上下对称地设置在第二微波开口环状传输线谐振器的上部和下部，且第一平衡输出端与其中心线的距离小于非平衡输入端与其中心线的距离，第四可变电容连接在第一微波开口环状传输线谐振器开口处的两个开口端之间，第五可变电容连接在第二微波开口环状传输线谐振器开口处的两个开口端之间。实施本发明的技术方案，能使具有滤波功能的巴伦的差分通带频率产生变化。
文档编号H03H11/32GK102545830SQ201210025328
公开日2012年7月4日 申请日期2012年2月6日 优先权日2012年2月6日
发明者包志华, 周立衡, 唐慧, 施金, 陈建新 申请人:南通大学