一種基于新型頻率分離結構的低通-帶通五工器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及平面微帶濾波器的技術領域，特別涉及一種基于新型頻率分離結構的低通-帶通五工器。
【背景技術】
[0002]近年來，通信行業的發展越來越迅猛。各種通信創新技術被廣泛應用在軍事或民用領域，如衛星通信、移動通信等，為我們的生活提供了巨大的便利。隨著各種通信標準的出現，例如GSM、CDMA、WCDMA、TD-LTE、WiF1、WiMAX等，人們需要對頻段劃分得越來越多和越來越細。通信頻段的不斷增多，對接收機的靈敏度要求也越來越高。因此，如何使各頻道間的信號互不干擾成為了通信系統設計中的關鍵技術問題。
[0003]在無線通信系統中，如果為每一頻段都各自配備一副收/發天線，必然會使電路系統體積變得龐大，甚至各天線之間還會相互干擾。所以最理想的方法是收發系統共用一副天線，而采用多工濾波器(多工器)將不同頻段的信號分隔開來。因此微波多工器作為現代無線通信系統里的重要組成部分之一，其性能優劣很大程度決定了系統的工作質量。目前可利用的頻譜資源日益緊張，因此對多工器的每個子濾波器頻率選擇特性要求越來越高。為了提高通信容量和避免相鄰信道間的干擾，要求多工器的每個輸出端口要有高的隔離度和帶外抑制;為了提高信噪比，要求通帶內要有低的插入損耗;而為了減小信號的失真，要求通帶內有平坦的幅頻特性和群延時特性;為了滿足現代通信終端小型化趨勢，要求多工器有更小體積與重量。
[0004]在目前已經提出的多工器中，常見的是帶通-帶通型多工器，因為此類型多工器的匹配網絡設計簡單，不同頻帶間容易實現高隔離。而包含低通結構的多工器，由于匹配網絡設計復雜，目前并不常見。而現有的低通-帶通多工器大多只包含兩個通道，并且在性能上仍有所欠缺。
[0005]資料顯不在2002年，Yo-Shen Lin等人在歐洲微波會議(European Microwaveconference)上發表題為 aLumped-Element Coplanar-Waveguide Dip lexer，，文章，米用共面波導結構設計了低通-帶通雙工器，但是雙工器的通帶特性有所欠缺，該結構如圖1所示。
[0006]資料還顯示在1999年，M.H.Capstick在“IET ELECTRONICS LETTERS”上發表題為“Microstriplowpass-bandpass diplexer topology” 文章，米用傳輸線結構設計了平面低通-帶通雙工器。其設計關鍵思路是將低通濾波器的傳輸零點設置在帶通濾波器通帶的中心頻率處，該結構如圖2所示。
[0007]資料又顯示在2012年，Pu-HuaDeng等人在 “IEEE MICROWAVE AND WIRELESSCOMPONENTS LETTERS” 上發表題為 “Design of MicrostripLowpass-Bandpass Diplexer”文章，介紹了基于平面微帶結構的低通-帶通雙工器匹配網絡的設計方法。雙工器由高低阻抗線低通濾波器和耦合諧振器帶通濾波器組成，其結構如圖3所示。
【發明內容】
[0008]本發明的目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供一種基于新型頻率分離結構的低通-帶通五工器，使得多工器的通道數目得到一定的拓展，并且在緊湊的電路尺寸下，其頻率選擇性、隔離度、帶內插損和帶外抑制等性能有所提高，本發明的多工器共有五個通道，故稱為五工器，其中，低通通道是基于均勻阻抗線和階梯阻抗線結構設計的，帶通通道是基于耦合諧振器結構設計的。
[0009]本發明的目的通過下述技術方案實現:
[0010]—種基于新型頻率分離結構的低通-帶通五工器，以印刷電路板的方式制作在介質基板I上，所述介質基板I的同一面上分別制作有用于輸入電磁波信號的輸入端饋線頭portl、低通濾波器Tl和其用于輸出電磁波信號的輸出端饋線頭port2、工作在頻段I的第一帶通濾波器T2和其用于輸出電磁波信號的輸出端饋線頭port3、工作在頻段2的第二帶通濾波器T3和其用于輸出電磁波信號的輸出端饋線頭port4、工作在頻段3的第三帶通濾波器T4和其用于輸出電磁波信號的輸出端饋線頭port5、工作在頻段4的第四帶通濾波器T5和其用于輸出電磁波信號的輸出端饋線頭port6、傳輸線34、35，該介質基板的另一面為接地板；
[0011]所述傳輸線34的第一端與所述輸入端饋線頭portl連接，其第二端與所述低通濾波器Tl的輸入端連接;所述傳輸線35的第一端與所述輸出端饋線頭port2連接，其第二端與所述低通濾波器Tl連接;所述第一帶通濾波器T2和第三帶通濾波器T4位于所述傳輸線34的一側，所述第二帶通濾波器T3和第四帶通濾波器T5位于所述傳輸線34的另一側；
[0012]所述低通濾波器Tl的輸入端并聯有四段開路枝節2、3、4、5，并且上述四段枝節線的電長度依次分別設置為所述第一、二、三、四帶通濾波器中心頻率所對應的四分之一波長。
[0013]進一步地，所述第一、二、三、四帶通濾波器分別放置在距離低通濾波器Tl輸入端的電長度分別為帶通濾波器自身中心頻率所對應的四分之一波長處。
[0014]進一步地，所述低通濾波器Tl包括第一、二開路階躍阻抗枝節，一對開路低阻抗枝節9a、9b，高阻抗連接線6;
[0015]所述傳輸線34為所述低通濾波器Tl的輸入饋線與所述輸入端饋線頭portI連接，所述傳輸線35為所述低通濾波器Tl的輸出饋線與所述輸出端饋線頭port2連接；
[0016]所述第一、二開路階躍阻抗枝節以及所述開路低阻抗枝節9a、9b以所述高阻抗連接線6為中心對稱分布；
[0017]其中所述第一開路階躍阻抗枝節由兩段不均勻阻抗的傳輸線7a、8a連接而成，所述第二開路階躍阻抗枝節由兩段不均勻阻抗的傳輸線7b、8b連接而成，同時，所述傳輸線7a和所述傳輸線7b直線連接。
[0018]進一步地，所述傳輸線8a和所述傳輸線Sb之間的介質基板I的接地面上設置有四個開槽結構10、11、12、13，上述開槽結構以所述高阻抗連接線6為中心對稱分布。
[0019]進一步地，所述第一帶通濾波器T2包括四分之一波長短路均勻阻抗諧振器14、16，半波長開路階梯阻抗諧振器15，用作輸出饋線的傳輸線36，其中所述諧振器14、16為L型，所述諧振器15為U型，其諧振頻率為所述第一帶通濾波器T2的中心頻率，并且所述諧振器15位于所述諧振器14、16之間。
[0020]進一步地，所述第二帶通濾波器T3包括四分之一波長短路均勻阻抗諧振器19、21，半波長開路階梯阻抗諧振器20，用作輸出饋線的傳輸線37，其中所述諧振器19、21為L型，所述諧振器20為U型，其諧振頻率為所述第二帶通濾波器T3的中心頻率，并且所述諧振器20位于所述諧振器19、21之間。
[0021]進一步地，所述第三帶通濾波器T4包括四分之一波長短路均勻阻抗諧振器24、26，半波長開路階梯阻抗諧振器25，用作輸出饋線的傳輸線38，其中所述諧振器24、26為L型，所述諧振器25為U型，其諧振頻率為所述第三帶通濾波器T4的中心頻率，并且所述諧振器25位于所述諧振器24、26之間。
[0022]進一步地，所述第四帶通濾波器T5包括四分之一波長短路均勻阻抗諧振器29、31，半波長開路階梯阻抗諧振器30，用作輸出饋線的傳輸線39，其中所述諧振器29、31為L型，所述諧振器30為U型，其諧振頻率為所述第四帶通濾波器T5的中心頻率，并且所述諧振器30位于所述諧振器29、31之間。
[0023]進一步地，所述第一帶通濾波器T2通過所述傳輸線34饋電，其饋電末端A’距離所述低通濾波器Tl的輸入饋點E的長度為所述第一帶通濾波器T2中心頻率對應的四分之一波長；
[0024]所述第二帶通濾波器T3通過所述傳輸線34饋電，其饋電末端B’距離所述低通濾波器Tl的輸入饋點E的長度為所述第二帶通濾波器T3中心頻率對應的四分之一波長；
[0025]所述第三帶通濾波器T4通過所述傳輸線34饋電，其饋電末端C’距離所述低通濾波器Tl的輸入饋點E的長度為所述第三帶通濾波器T4中心頻率對應的四分之一波長；
[0026]所述第四帶通濾波器T5通過所述傳輸線34饋電，其饋電末端D’距離所述低通濾波器Tl的輸入饋點E的長度為所述第四帶通濾波器T5中心頻率對應的四分之一波長。
[0027]進一步地，所述第一帶通濾波器T2、所述第二帶通濾波器T3、所述第三帶通濾波器T4、所述第四帶通濾波器T5和所述低通濾波器Tl的輸入饋電或者輸出饋電采用抽頭饋電或者親合饋電。
[0028]進一步地，各傳輸線采用微帶線，并且為直線或者折線的形式。
[0029]本發明相對于現有技術具有如下的優點及效果:
[0030]1、低通濾波器引入階梯阻抗枝節，使通帶側由該枝節產生的傳輸零點的位置可以通過調節阻抗比而靈活控制，從而提高低通通道的頻率選擇性；
[0031]2、通過引入缺陷地結構，在低通濾波器帶外引入衰減極點，從而提高阻帶抑制，擴寬阻帶范圍，為后續的多工器設計帶來很大的好處；
[0032]3、引入結構新穎的頻率分離結構，在保持低通濾波器性能不變的基礎下，可以更多地增加通道數，并且使帶通通