一种基于分布式放大结构的有源双工器

本发明涉及无线通信，尤其是一种基于分布式放大结构的有源双工器。

背景技术：

1、在通信系统中，双工功能常用于收发天线或不同的信号线路。在各种数据传输场景中，双工通信模式可以实现高效的数据交换，同时排除邻近频段或双工两个工作频段互相之间的干扰。例如，以太网中的全双工模式，可以通过不同的信号线路同时进行发送和接收数据，提高通信效率。在工业自动化领域，全双工通信可以实现设备之间的高速数据传输，提高生产效率。然而，传统的双工器如果要获得良好的双工性能，往往伴随着不可忽视的插入损耗，造成不必要的能量损失，降低了信号的质量，尤其对于收到较弱的无线信号或只能发送微弱信号的应用场景。

技术实现思路

1、针对目前的双工器存在的能量损失多、信号质量差等技术问题，本发明的目的在于提供一种基于分布式放大结构的有源双工器。

2、本发明实施例包括一种基于分布式放大结构的有源双工器，所述基于分布式放大结构的有源双工器包括若干个漏极单元、多个栅极单元、一个前向单元、一个反向单元、多个稳定网络、多个小信号放大器和多段微带线；

3、所述漏极单元、所述栅极单元、所述前向单元和所述反向单元均具有滤波性能；

4、各所述漏极单元依次通过微带线串联，形成漏极人工传输线；

5、所述前向单元的一端与所述漏极人工传输线的一端连接，所述前向单元的另一端作为所述有源双工器的前向输出端；

6、所述反向单元的一端与所述漏极人工传输线的另一端连接，所述反向单元的另一端作为所述有源双工器的反向输出端；

7、各所述栅极单元依次通过微带线串联，形成栅极人工传输线；

8、对于任一所述稳定网络，所述稳定网络的一端与相应一个所述栅极单元的一端连接，所述稳定网络的另一端与相应一个所述小信号放大器的栅极连接，该所述小信号放大器的漏极与所述漏极人工传输线中相应一个所述漏极单元的一端连接；

9、所述栅极人工传输线中第一个所述栅极单元的一端作为所述有源双工器的输入端，最后一个所述栅极单元的一端与各所述小信号放大器的源极连接。

10、进一步地，对于任一所述稳定网络及其所连接的所述小信号放大器，所述稳定网络与所述栅极人工传输线的连接点在所述栅极人工传输线中的位置次序，与所述小信号放大器与所述漏极人工传输线的连接点在所述漏极人工传输线中的位置次序相同。

11、进一步地，各所述漏极单元、各所述栅极单元、所述前向单元和所述反向单元的电路拓扑结构相同。

12、进一步地，所述漏极单元、所述栅极单元、所述前向单元和所述反向单元分别包括第一感容并联结构、感容串联结构和第二感容并联结构；

13、所述第一感容并联结构由一个电感器和一个电容器通过微带线并联而成，所述感容串联结构由一个电感器和一个电容器通过微带线串联而成，所述第二感容并联结构由一个电感器和一个电容器通过微带线并联而成；

14、所述第一感容并联结构、所述感容串联结构和所述第二感容并联结构依次通过微带线串联。

15、进一步地，所述漏极单元和所述栅极单元中的所述第一感容并联结构中，连接电感器和电容器的微带线为弧形微带线。

16、进一步地，全部所述漏极单元、所述栅极单元、所述前向单元和所述反向单元中，属于相同类型的不同单元中，位于相同的电路拓扑结构位置处的电感器或电容器具有相同的参数，属于不同类型的不同单元中，位于相同的电路拓扑结构位置处的电感器或电容器具有不同的参数。

17、进一步地，所述稳定网络包括阻容并联结构，所述阻容并联结构由一个电阻器和一个电容器通过微带线并联而成。

18、进一步地，最后一个所述栅极单元的一端与各所述小信号放大器的源极共同接地。

19、进一步地，所述基于分布式放大结构的有源双工器还包括一个匹配网络，最后一个所述栅极单元的一端通过所述匹配网络接地。

20、进一步地，所述基于分布式放大结构的有源双工器还包括多个接地电容，所述接地电容的一端与相应一个所述漏极单元的一端连接，所述接地电容的另一端接地。

21、实施例中的有源双工器的有益效果是：实施例中的基于分布式放大结构的有源双工器，使用的小信号放大器为有源器件，多个小信号放大器连接在漏极人工传输线与栅极人工传输线之间，从而形成一个分布式放大结构，可以实现矩形系数较好的双频滤波性能，使得分布式放大结构在两个输出端口对应不同工作频率点上的增益；同时通过对前向单元和反向单元进行计算取值，使得前向单元所连接的前向输出端和反向单元所连接的反向输出端能够在工作频点具备小信号放大能力，而前向单元的传输零点落在另一个输出端口(即反向输出端)需要输出的工作频点，同样地，反向单元的传输零点落在另一个输出端口(即前向输出端)需要输出的工作频点，因此提升了双工性能两个频率点之间的隔离度。

技术特征：

1.一种基于分布式放大结构的有源双工器，其特征在于，所述基于分布式放大结构的有源双工器包括若干个漏极单元、多个栅极单元、一个前向单元、一个反向单元、多个稳定网络、多个小信号放大器和多段微带线；

2.根据权利要求1所述的基于分布式放大结构的有源双工器，其特征在于，对于任一所述稳定网络及其所连接的所述小信号放大器，所述稳定网络与所述栅极人工传输线的连接点在所述栅极人工传输线中的位置次序，与所述小信号放大器与所述漏极人工传输线的连接点在所述漏极人工传输线中的位置次序相同。

3.根据权利要求1所述的基于分布式放大结构的有源双工器，其特征在于，各所述漏极单元、各所述栅极单元、所述前向单元和所述反向单元的电路拓扑结构相同。

4.根据权利要求3所述的基于分布式放大结构的有源双工器，其特征在于，所述漏极单元、所述栅极单元、所述前向单元和所述反向单元分别包括第一感容并联结构、感容串联结构和第二感容并联结构；

5.根据权利要求4所述的基于分布式放大结构的有源双工器，其特征在于，所述漏极单元和所述栅极单元中的所述第一感容并联结构中，连接电感器和电容器的微带线为弧形微带线。

6.根据权利要求4所述的基于分布式放大结构的有源双工器，其特征在于，全部所述漏极单元、所述栅极单元、所述前向单元和所述反向单元中，属于相同类型的不同单元中，位于相同的电路拓扑结构位置处的电感器或电容器具有相同的参数，属于不同类型的不同单元中，位于相同的电路拓扑结构位置处的电感器或电容器具有不同的参数。

7.根据权利要求1所述的基于分布式放大结构的有源双工器，其特征在于，所述稳定网络包括阻容并联结构，所述阻容并联结构由一个电阻器和一个电容器通过微带线并联而成。

8.根据权利要求1所述的基于分布式放大结构的有源双工器，其特征在于，最后一个所述栅极单元的一端与各所述小信号放大器的源极共同接地。

9.根据权利要求1所述的基于分布式放大结构的有源双工器，其特征在于，所述基于分布式放大结构的有源双工器还包括一个匹配网络，最后一个所述栅极单元的一端通过所述匹配网络接地。

10.根据权利要求1-9任一项所述的基于分布式放大结构的有源双工器，其特征在于，所述基于分布式放大结构的有源双工器还包括多个接地电容，所述接地电容的一端与相应一个所述漏极单元的一端连接，所述接地电容的另一端接地。

技术总结
本发明公开了一种基于分布式放大结构的有源双工器，使用的小信号放大器为有源器件，多个小信号放大器连接在漏极人工传输线与栅极人工传输线之间，从而形成一个分布式放大结构，可以实现矩形系数较好的双频滤波性能，并在相位匹配和阻抗匹配的条件下，使得分布式放大结构在两个输出端口对应不同工作频率点上的增益；同时通过对前向单元和反向单元进行计算取值，使得前向单元所连接的前向输出端和反向单元所连接的反向输出端能够在工作频点具备小信号放大能力，而前向单元和反向单元的传输零点分别落在另一个输出端口需要输出的工作频点，因此提升了双工性能两个频率点之间的隔离度。本发明广泛应用于无线通信技术领域。

技术研发人员：朱雅馨,郑少勇,张一明
受保护的技术使用者：中山大学
技术研发日：
技术公布日：2024/5/9