一種具有濾波功能的小型化交叉連接器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種具有濾波功能的小型化交叉連接器，可應用于射頻前端電路帶濾波功能的交叉連接器，可為不同頻率的天線陣饋電。
【背景技術】
[0002]交叉連接器是天線饋電網絡和微帶電路中的一種基本無源器件，它允許兩路交叉的微波傳輸線分別傳輸兩路不同的信號，在低損耗前提下還需保證相互之間的高隔離性能。在天線陣列的Butter矩陣應用當中，由于兩路信號不可避免的交叉，交叉鏈接器的使用及其性能的好壞都顯得尤為重要。
[0003]在近十年中，有不少關于交叉連接器的研究。從最初的用雙環結構實現單通帶交叉連接器到用帶狀線結構、帶狀耦合器結構或者變容二極管來實現雙通帶交叉連接器。上述的雙通帶交叉連接器設計方案或者只有單頻點隔離，或者隔離帶寬有限。用環形諧振器連接圓形貼片可以拓寬隔離帶寬，其代價是尺寸較大。用波導或者3維多層結構實現的交叉連接器則難以與平面電路集成。為了改善上述交叉連接器的缺點，本發明提出了一種新型的具有濾波功能的小型化交叉連接器。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于克服現有技術存在的上述不足，提出一種具有濾波功能的小型化交叉連接器。本發明中，交叉連接器可在平面微帶上實現，有效利用諧振器和端口傳輸線性能實現兩條傳輸路徑之間的寬隔離帶寬。同時因整體微帶線設計緊湊，所提出的結構具有較小的尺寸，更便于電路的集成。
[0005]為實現本發明目的，本發明所采用的技術方案如下。
[0006]—種具有濾波功能的小型化交叉連接器，包括上層微帶結構、中間層介質基板和下層接地金屬板，上層微帶結構和下層接地金屬板分別附著在中間層介質基板的上下表面；上層微帶結構包括一個附加兩個E形折合枝節的十字形諧振器和四個耦合饋電的端口部分，其中左側低頻信號的輸入端口通過半波長饋電線將低頻信號耦合到十字形諧振器上，途經橫向傳輸路徑，耦合至終端短路的四分之一波長傳輸線和半波長饋電線上，最后在右側輸出端口輸出；上方高頻信號的輸入端口通過傳輸線將高頻信號耦合到十字形諧振器上，途經縱向傳輸路徑，耦合至下方輸出端口輸出；十字形諧振器包含橫向和縱向的兩條不同頻率信號的傳輸路徑；十字諧振器中的橫向諧振器諧振時，交點處為該諧振器對應頻率點4的電壓分布零點，縱向諧振器加載在這個點對該頻點A的影響能忽略；十字諧振器中的縱向諧振器諧振時，交點處為該諧振器對應頻率點/淑電壓分布零點，縱向諧振器加載在這個點對該頻點/淑影響能忽略，實現橫向和縱向高低諧振頻率信號傳輸時不相互干擾；十字形諧振器中的橫向諧振器的一半和縱向諧振器的一半構成了一個半波長諧振器，對應一個公共諧振模式的諧振頻率冬位于/,和之間途經橫向傳輸路徑輸入輸出端的半波長饋電傳輸線能產生一個傳輸零點，傳輸零點頻率位于4和之間且等于4能抑制公共的諧振模式的傳播，該傳輸零點實現了相鄰端口信號之間的隔離，也提高了電路的濾波性能。
[0007]進一步地，位于中間的十字形諧振器由一個橫向諧振器、一個縱向諧振器和兩個E形折合枝節組成；其中橫向諧振器是由第一微帶線、第二微帶線、第三微帶線、第四微帶線和第五微帶線連接組成的微帶線，第二微帶線、第三微帶線均有一端與第一微帶線的一端連接，第四微帶線和第五微帶線均勻一端與第一微帶線的另一端連接；縱向諧振器是由第六微帶線、第七微帶線、第八微帶線、第九微帶線、第十微帶線和第十一微帶線連接組成的微帶線，第六微帶線、第七微帶線位于同一直線上，且第八微帶線、第九微帶線均有一端與第六微帶線的一端連接，第十微帶線和第十一微帶線均有一端與第七微帶線連接；其中一個E形折合枝節是由第十二微帶線、第十三微帶線、第十四微帶線、第十五微帶線、第十六微帶線和第十七微帶線順次連接組成的微帶線；另一個E形折合枝節是由第十八微帶線、第十九微帶線、第二十微帶線、第二十一微帶線、第二十二微帶線和第二十三微帶線順次連接組成的微帶線；低頻信號輸入端口部分由第一輸入端口連接一條半波長傳輸線組成，該半波長傳輸線是由第二十四微帶線、第二十五微帶線、第二十六微帶線、第二十七微帶線和第二十八微帶線順次連接組成的微帶線；低頻信號輸出端口部分由第一輸出端口連接一條半波長傳輸線和一條終端短路的四分之一波長傳輸線組成，該半波長傳輸線是由第二十九微帶線、第三十微帶線、第三十一微帶線、第三十二微帶線和第三十三微帶線順次連接組成的微帶線，該終端短路的四分之一波長傳輸線是指第三十四微帶線且它通過一個金屬化過孔穿過中間層介質板與下層金屬板相接；高頻信號輸入端口部分由第二輸入端口連接一條耦合傳輸線組成，該耦合傳輸線是由第三十五微帶線、第三十六微帶線、第三十七微帶線、第三十八微帶線和第三十九微帶線順次連接組成的微帶線；高頻信號輸出端口部分由第二輸出端口連接一條耦合傳輸線組成，該耦合傳輸線是由第四十微帶線、第四十一微帶線、第四十二微帶線、第四十三微帶線和第四十四微帶線順次連接組成的微帶線。
[0008]進一步地，十字諧振器中橫向諧振器的微帶線等效長度為低頻信號諧振頻率fL對應波長的二分之一；十字諧振器中的縱向諧振器的微帶線等效長度為高頻信號諧振頻率fH對應波長二分之一。
[0009]進一步地，十字形諧振器上附加的兩個E形折合枝節用于調節高頻通帶的帶寬。
[0010]進一步地，十字形諧振器上附加的兩個E形折合枝節以及饋電線的彎折等措施能大大縮小電路的尺寸，傳輸零點的產生實現了濾波器和交叉鏈接器的融合設計。上述具有濾波功能的小型化交叉連接器，十字諧振器橫向諧振器微帶長度等效于低頻信號諧振頻率fL對應波長的二分之一；十字諧振器縱向諧振器微帶長度等效于高頻信號諧振頻率fH對應波長i講二分之一；十字形諧振器橫向和縱向傳輸路徑長度不同，從而可以實現不同高低頻率信號的傳輸。
[0011]進一步地，低頻輸出端口部分的終端短路的傳輸線長度等效于低頻信號諧振頻率fL對應波長心的四分之一，有利于拓展低頻通帶的帶寬。
[0012]進一步地，低頻輸入輸出端口部分的半波長傳輸線長度等效于傳輸零點頻率所對應的半波長，其中傳輸零點頻率位于4和之間，該傳輸零點有效實現了高低頻信號的輸入輸出端口隔離。
[0013]相對于現有技術，本發明具有如下優點和技術效果: (I)交叉連接器允許不同頻率信號通過且具有濾波性能，兩路信號之間的隔離性能好。
[0014](2)交叉連接器采用平面微帶結構，相當于一個傳統的交叉鏈接器集成了兩個不同頻率的濾波器，易于平面電路集成且電路尺寸小。
【附圖說明】
[0015]圖1是具有濾波功能十字交叉連接器的結構圖；
圖2是具有濾波功能十字交叉連接器的示意圖；
圖3是低頻通帶的仿真和實測傳輸特性曲線圖；
圖4是高頻通帶的仿真和實測傳輸特性曲線圖；
圖5是低頻端口和高頻端口之間的仿真和實測隔離特性曲線圖。
具體實施方案
[0016]下面結合附圖對本發明作進一步詳細的說明，但本發明要求保護的范圍并不局限于下例表述的范圍。
[0017]如圖1所示，具有濾波功能的十字交叉連接器包括上層微帶結構，中間層介質基板和下層接地金屬板，上層微帶結構附著在中間層介質板上表面，中間層介質板下表面為接地金屬；上層微帶結構包括一個附加兩個E形折合枝節的十字形諧振器和四個耦合饋電的端口部分；十字形諧振器包含橫向和縱向的兩條不同頻率信號的傳輸路徑；左側低頻信號的輸入端口 I/P1通過半波長傳輸線將低頻信號耦合到十字形諧振器上，途經橫向傳輸路徑，耦合至終端短路的四分之一波長傳輸線和半波長傳輸線上，最后在右側輸出端口 0/P2輸出；上方高頻信號的輸入端口 I/P3通過傳輸線將高頻信號耦合到十字形諧振器上，途經縱向傳輸路徑，耦合至下方輸出端口 0/P4輸出。
[0018]如圖1所示，位于中間的十字形諧振器由一個橫向諧振器、一個縱向諧振器和兩個E形折合枝節組成；其中橫向諧振器是由第一微帶線1、第二微帶線16、第三微帶線17、第四微帶線18和第五微帶線19連接組成的左右兩端開路的微帶線；縱向諧振器是由第六微帶線2、第七微帶線3、第八微帶線20、第九微帶線21、第十微帶線22和第十一微帶線23連接組成的上下兩端開路的微帶線；其中一個E形折合枝節是由第十二微帶線4、第十三微帶線5、第十四微帶線6、第十五微帶線7、第十六微帶線8和第十七微帶線9依次連接組成的微帶線；另一個E形折合枝節是由第十八微帶線10、第十九微帶線11、第二十微帶線12、第二十一微帶線13、第二十二微帶線14和第二十三微帶線15依次連接組成的微帶線；低頻信號輸入端口部分由第一輸入端口 I/P1連接一條半波長傳輸線組成，該半波長傳輸線是由第二十四微帶線24、第二十五微帶線25、第二十六微帶線26、第二十七微帶線27和第二十八微帶線28連接組成的微帶線；低頻信號輸出端口部分由第一輸出端口 0/P2連接一條半波長傳輸線和一條終端短路的四分之一波長傳輸線組成，該半波長傳輸線是由第二十九微帶線30、第三十微帶線31、第三^^一微帶線32、第三十二微帶線33和第三十三微帶線34連接組成的微帶線，該終端短路的四分之一波長傳輸線是指第三十四微帶線