技术领域

[0001] 本发明涉及微波通信技术领域， 尤其涉及一种具有三枝节耦合及双枝节匹配微 带线结构的信号发射装置。

背景技术

[0002] 信号发射装置在发射信号吋， 为了确保信号传输不受干扰， 通常需要通过滤波 器对信号进行过滤。 具体地说， 滤波器作为射频前端的一种很重要器件， 可以 滤除带外噪声， 提高电路系统的灵敏度。 微带滤波器是用来分离不同频率微波 信号的一种器件。 它的主要作用是抑制不需要的信号， 使其不能通过滤波器， 只让需要的信号通过。 在微波电路系统中， 滤波器的性能对电路系统的性能指 标有很大的影响。 一般而言， 滤波器的相对带宽及对通带信号具有高选择性 是 重要影响指标， 而现有的滤波器的相对带宽且对通带信号具有 高选择性相对较 差， 导致影响整个通信系统的性能。 因此， 需要一种具有高宽带带外抑制性能 的信号发射装置。

技术问题

[0003] 本发明的目的在于提供一种具有三枝节耦合及 双枝节匹配微带线结构的信号发 射装置， 旨在解决现有技术中的信号发射装置的相对带 宽低且带通信号选择性 较差的技术问题。

问题的解决方案

技术解决方案

[0004] 为实现上述目的， 本发明提供了一种具有三枝节耦合及双枝节匹 配微带线结构 的信号发射装置， 所述信号发射装置包括滤波器、 压控振荡器、 放大器及发射 天线， 所述压控振荡器的输出端与所述放大器的输入 端连接， 所述滤波器包括 设置于介质板表面的两个信号传输端， 所述放大器的输出端与所述滤波器的一 个信号传输端连接， 所述滤波器的另外一个输出端与所述发射天线 连接， 其中

[0005] 所述滤波器还包括设置在介质板表面的两根第 一微带线、 两根第二微带线、 两 根第三微带线、 两根第四微带线、 两根第五微带线、 两根第六微带线、 两根第 七微带线及两个信号传输端， 所述宽带带通滤波器关于第一中心轴线左右对 称 ， 所述宽带带通滤波器关于第二中心轴线上下对 称， 所述第一中心轴线为所述 宽带带通滤波器的上下两条横向边框的中点的 连线， 所述第二中心轴线为所述 宽带带通滤波器的左右两条纵向边框的中点的 连线；

[0006] 所述两根第一微带线、 两根第二微带线、 两根第三微带线、 两根第四微带线、 两根第五微带线及两个信号传输端均与所述第 一中心轴线平行， 所述两根第六 微带线及两根第七微带线均与所述第二中心轴 线平行；

[0007] 每根第一微带线的一端与一根信号输出端连接 ， 每根第一微带线的另一端与一 根第二微带线的一端及一根第三微带线的一端 连接， 每根第四微带线设置于一 根第二微带线及一根第三微带线之间形成的空 隙中， 每根第四微带线的一端与 一根第五微带线的一端连接， 该第五微带线的另一端与另一根第五微带线的 一 端连接， 每根第六微带线一端垂直连接于两根第五微带 线的连接位置， 每跟第 六微带线的另一端与一根第七微带线的一端连 接； 及

[0008] 每根第二微带线与一根第三微带线及一根第四 微带线形成三枝节耦合结构， 每 根第六微带线及一根第七微带线形成双枝节匹 配幵路负载。

[0009] 优选的， 所述具有三枝节耦合及双枝节匹配微带线结构 的信号发射装置包括两 个双枝节匹配幵路负载及两个三枝节耦合结构 。

[0010] 优选的， 所述两个信号传输端分别用于信号的输入和信 号的输出， 其中， 一个 信号传输端作为信号输入端， 另外一个信号传输端作为信号输出端。

[0011] 优选的， 所述第一微带线、 第二微带线、 第三微带线、 第四微带线、 第五微带 线、 第六微带线、 第七微带线及信号传输端均为条形结构的金属 铜片。

[0012] 优选的， 所述第一微带线的长度为 10mm、 宽度为 1.66mm， 所述第二微带线及 第三微带线的长度均为 14.5mm、 宽度均为 0.21mm， 所述第四微带线的长度为 14. 5mm、 宽度为 0.12mm， 所述第四微带线至第二微带线之间的最短距离 为 0.18mm ， 第四微带线至第三微带线之间的最短距离为 0.18mm， 所述第五微带线的长度 为 11.5mm、 宽度为 2.88mm， 第六微带线的长度为 L4=12.9mm、 宽度为 0.38mm， 第七微带线的长度为 10.8mm、 宽度为 2.78mm， 所述信号传输端的长度为 10mm 、 宽度为 1.66mm。

[0013] 优选的， 每个第一微带线的阻抗为 50 Ω， 每个二、 三、 四微带线共同构成一个 三枝节耦合结构， 每个三枝节耦合结构的奇模特性阻抗为 10Ω、 偶模特性阻抗为 8Ω、 电长度为 90度， 每个第五微带线的阻抗为 11Ω， 每个第六微带线的阻抗为 1 0Ω， 每个第七微带线的阻抗为 12Ω。

[0014] 优选的， 所述具有三枝节耦合及双枝节匹配微带线结构 的信号发射装置上还设 置有电源、 第一电压调节模块及第一稳压模块， 所述第一电压调节模块与第一 稳压模块及压控振荡器连接， 所述电源与第一电压调节模块及第一稳压模块 电 连接。

[0015] 优选的， 所述具有三枝节耦合及双枝节匹配微带线结构 的信号发射装置上还设 置有电源、 第二电压调节模块及第二稳压模块， 所述第二电压调节模块与第二 稳压模块及放大器连接， 所述电源与第二电压调节模块及第二稳压模块 电连接

发明的有益效果

有益效果

[0016] 相较于现有技术， 本发明所述具有三枝节耦合及双枝节匹配微带 线结构的信号 发射装置通过设计成两个双枝节匹配幵路负载 和两个三枝节耦合结构， 可以在 原本的微带线具有滤波性能的基础上， 实现相对带宽大且对通带信号具有高选 择性， 引入更少噪声， 避免对射频前端造成干扰， 使得发射的信号更清晰， 噪 声更少。

对附图的简要说明

附图说明

[0017] 图 1是本发明具有三枝节耦合及双枝节匹配微带� �结构的信号发射装置的结构 示意图。

[0018] 图 2是本发明具有三枝节耦合及双枝节匹配微带� �结构的信号发射装置中压控 振荡器的优选实施例的结构示意图。

[0019] 图 3是本发明具有三枝节耦合及双枝节匹配微带� �结构的信号发射装置中放大 器的优选实施例的结构示意图。

[0020] 图 4是本发明具有三枝节耦合及双枝节匹配微带� �结构的信号发射装置中滤波 器优选实施例的结构示意图。

[0021] 图 5是本发明具有三枝节耦合及双枝节匹配微带� �结构的信号发射装置中滤波 器优选实施例的电路原理图。

[0022] 图 6是本发明具有三枝节耦合及双枝节匹配微带� �结构的信号发射装置通过电 磁仿真软件仿真的 S参数结果示意图。

实施该发明的最佳实施例

本发明的最佳实施方式

[0023] 下面结合具体实施例对本发明做进一步的详细 说明， 以下实施例是对本发明的 解释， 本发明并不局限于以下实施例。

[0024] 参考图 1所示， 图 1是本发明具有三枝节耦合及双枝节匹配微带� �结构的信号发 射装置的结构示意图。 在本实施例中， 本发明所述具有三枝节耦合及双枝节匹 配微带线结构的信号发射装置 1包括滤波器 10、 压控振荡器 20、 放大器 30及发射 天线 40， 所述压控振荡器 20的输出端与所述放大器 30的输入端连接， 所述放大 器 30的输出端与所述滤波器 10的输入端连接， 所述滤波器 10的输出端与所述发 射天线的输入端连接。

[0025] 所述具有三枝节耦合及双枝节匹配微带线结构 的信号发射装置 1用于产生信号

(例如， 通信信号） 并通过发射天线 40发射至空中。 在本实施例中， 所述发射 天线 40为八木发射天线， 其中发射天线 40的发射频率均在 340至 570MHz之间。

[0026] 参考图 2所示， 图 2是本发明具有三枝节耦合及双枝节匹配微带� �结构的信号发 射装置中压控振荡器的优选实施例的结构示意 图。

[0027] 所述具有三枝节耦合及双枝节匹配微带线结构 的信号发射装置 1还设置电源 204 、 第一电压调节模块 202及第一稳压模块 203。 所述第一电压调节模块 202与第一 稳压模块 203及压控振荡器 20连接。 所述电源 204与第一电压调节模块 202及第一 稳压模块 203电连接。 所述电源 204用于为压控振荡器 20提供电能。 所述第一电 压调节模块 202用于通过电压调节以控制压控振荡器 20产生不同频率的信号。 所 述第一稳压模块 203用于将电源 204的电压调节并稳压以防止电源 204的电压波动 而影响所述第一电压调节模块 202。 在本实施例中， 所述第一电压调节模块 202 可以是， 但不限于， 电位器或滑动变阻器。 所述第一稳压模块 203为稳压器。 需 要说明的是， 图 2中电源 204与压控振荡器 20之间的连接导线并不会和第一电压 调节模块 202与第一稳压模块 203之间的连接导线形成十字的通路， 而只是为了 图 2的显示便利。 在其它实施例中， 所述第一电压调节模块 202与第一稳压模块 2 03可以省略。

[0028] 参考图 3所示， 图 3是本发明具有三枝节耦合及双枝节匹配微带� �结构的信号发 射装置中放大器的优选实施例的结构示意图。

[0029] 所述具有三枝节耦合及双枝节匹配微带线结构 的信号发射装置 1还第二电压调 节模块 302及第二稳压模块 303。 所述第二电压调节模块 302与第二稳压模块 303 及放大器 30连接。 所述电源 204与第二电压调节模块 302及第二稳压模块 303电连 接。 所述电源 204用于为放大器 30提供电能。 所述第二电压调节模块 302用于通 过电压调节以控制放大器 30产生不同频率的信号。 所述第二稳压模块 303用于将 电源 204的电压调节并稳压以防止电源 204的电压波动而影响所述第二电压调节 模块 302。 在本实施例中， 所述第二电压调节模块 302可以是， 但不限于， 电位 器或滑动变阻器。 所述第二稳压模块 303为稳压器。 需要说明的是， 图 3中电源 2 04与放大器 30之间的连接导线并不会和第二电压调节模块 302与第二稳压模块 30 3之间的连接导线形成十字的通路， 而只是为了图 3的显示便利。 在其它实施例 中， 所述第二电压调节模块 302与第二稳压模块 303可以省略。

[0030] 在本实施例中， 所述信号发射装置 1通过压控振荡器 20产生一个信号， 通过放 大器 30将所述信号的射频功率放大， 例如， 将 6dBm的功率信号放大到可调节的 功率信号 （最大为 60W) ， 并通过滤波器 10对发大的信号进行过滤， 之后通过发 射天线 40发射至空气中。

[0031] 参考图 4至 5所示， 图 4是本发明具有三枝节耦合及双枝节匹配微带� �结构的信 号发射装置中滤波器优选实施例的结构示意图 ； 图 5是本发明具有三枝节耦合及 双枝节匹配微带线结构的信号发射装置中滤波 器优选实施例的电路原理图。 [0032] 在本实施例中， 所述滤波器 10包括设置在介质板 100表面的两根第一微带线 101 、 两根第二微带线 102、 两根第三微带线 103、 两根第四微带线 104、 两根第五微 带线 105、 两根第六微带线 106、 两根第七微带线 107及两个信号传输端 Pl。

[0033] 所述滤波器 10关于第一中心轴线 （图 1中的 ab线） 左右对称， 并关于第二中心 轴线 （图 1中的 cd线） 上下对称， 所述第一中心轴线为所述滤波器 10的上下两条 横向边框的中点的连线 （即图 4中的线 a-b) ， 所述第二中心轴线为所述滤波器 10 的左右两条纵向边框的中点的连线 （即图 4中的线 c-d) ， 第一中心轴线与第二中 心轴线相互垂直。

[0034] 进一步地， 所述两根第一微带线 101、 两根第二微带线 102、 两根第三微带线 10 3、 两根第四微带线 104、 两根第五微带线 105及两个信号传输端 P1均与所述上下 两条横向边框平行， 所述两根第六微带线 106及两根第七微带线 107均与所述滤 波器 10的左右两条竖直边框平行。

[0035] 需要说明的是， 所述第一中心轴线及第二中心轴线在所述滤波 器 10并不是金属 构成的部件， 而是为了生产或设计的吋候， 方便用户将所述滤波器 10上的元件

(例如， 两根第一微带线 101、 两根第二微带线 102、 两根第三微带线 103、 两根 第四微带线 104、 两根第五微带线 105、 两根第六微带线 106、 两根第七微带线 10 7及两个信号传输端 P1) 关于第一中心轴线左右对称并关于第二中心轴 线上下对 称。 当所述滤波器 10工作吋， 所述中心轴线并不会参与信号过滤等任何操作 。 在本实施例中， 所述第一中心轴线及第二中心轴线是为了方便 描述滤波器 10的 左右及上下对称结构。 其中， 所述放大器 30的输出端与所述滤波器 10的一个信 号传输端 P连接， 所述滤波器 10的另外一个信号传输端 P与所述发射天线 40的输 入端连接。

[0036] 每根第一微带线 101的一端与一根信号输出端 P1连接， 每根第一微带线 101的另 一端与一根第二微带线 102的一端及一根第三微带线 103的一端连接， 其中， 第 二微带线 102及第三微带线 103之间设置有空隙， 每根第四微带线 104设置于一根 第二微带线 102及一根第三微带线 103之间形成的空隙中， 该第四微带线 104的一 端与一根第五微带线 105的一端连接， 该第五微带线 105的另一端与另一根第五 微带线 105的一端连接， 每根第六微带线 106—端垂直连接于两根第五微带线 105 的连接位置， 每跟第六微带线 106的另一端与一根第七微带线 107的一端连接。 其中， 每根第二微带线 102与一根第三微带线 103及一根第四微带线 104形成三枝 节耦合结构 1200， 每根第六微带线 106及一根第七微带线 107形成双枝节匹配幵 路负载 1000。 从图 1及图 2可以看出， 所述滤波器 10包括两个双枝节匹配幵路负 载 1000及两个三枝节耦合结构 1200。

[0037] 所述介质板 100为一种 PCB板， 具体的板材类型为 Roger RO4350B , 其中相对介 电常数为 3.66， 板厚为 0.762mm。

[0038] 在本实施例中， 第一微带线 101、 第二微带线 102、 第三微带线 103、 第四微带 线 104、 第五微带线 105、 第六微带线 106、 第七微带线 107及信号传输端 P1均为 条形结构的金属铜片。 本发明所述滤波器相对于现有带通滤波器， 通过改变微 带线的长度和宽度， 可以使本发明所述滤波器 10在工作频段内达到很好的匹配 效果。

[0039] 本实施例中， 所述滤波器 10的工作频带在 1.99GHz-4.72GHz内， 通过具体的实 施例来说明设置在介质板 100表面的第一微带线 101、 第二微带线 102、 第三微带 线 103、 第四微带线 104、 第五微带线 105、 第六微带线 106、 第七微带线 107及信 号传输端 P1的长度和宽度。

[0040] 具体而言， 如图 4所示：

[0041] 第一微带线 101的长度为 L=10mm， 第一微带线 101的宽度为 W=1.66mm。

[0042] 第二微带线 102及第三微带线 103的长度相同， 均为 Ll=14.5mm， 第二微带线 10

2及第三微带线的宽度相同， 均为 Wl=0.21mm。

[0043] 第四微带线 104的长度为 Ll=14.5mm， 第四微带线的宽度为 W2=0.12mm， 第四 微带线 104至第二微带线 102之间的最短距离为 Sl=0.18mm， 第四微带线 104至第 三微带线 103之间的最短距离为 Sl=0.18mm。

[0044] 第五微带线 105的长度为 L3=11.5mm， 第五微带线 105的宽度为 W3=2.88mm。

[0045] 第六微带线 106的长度为 L4=12.9mm， 第六微带线 106的宽度为 W4=0.38mm。

[0046] 第七微带线 107的长度为 L5=10.8mm， 第七微带线 107的宽度为 W5=2.78mm。

[0047] 信号传输端 PI的长度为 L0=10mm， 信号传输端 PI的宽度为 W0=1.66mm。

[0048] 需要说明的是， 设置在 PCB板上的金属铜片厚度一般为 um级， 因此本发明并不 对第一微带线 101、 第二微带线 102、 第三微带线 103、 第四微带线 104、 第五微 带线 105、 第六微带线 106、 第七微带线 107及信号传输端 P1的长度和宽度的金属 铜片厚度加以限制， 并不影响本发明所述滤波器的特性。 此外， 两个信号传输 端 P1分别用于信号的输入和信号的输出， 其中， 一个信号传输端 P1作为信号输 入端， 另外一个信号传输端 P1作为信号输出端。 进一步地， 信号输入端可以是 图 1中左边的信号传输端 Pl， 也可以是右边的信号传输端 PI ; 信号输出端可以是 图 1中左边的信号传输端 Pl， 也可以是右边的信号传输端 Pl。 例如， 若图 1中左 边的信号传输端 P1作为信号输入端， 则图 1中右边的信号传输端 P1作为信号输出 端， 信号从左边的信号传输端 P1进入， 从右边的信号传输端 P1输出。 若图 1中左 边的信号传输端 P1作为信号输出端， 则图 1中右边的信号传输端 P1作为信号输入 端， 信号从右边的信号传输端 P1进入， 从左边的信号传输端 P1输出。

[0049] 在本实施例中， 每个第一微带线的阻抗为 50 Ω， 每个二、 三、 四微带线共同构 成一个三枝节耦合结构， 每个三枝节耦合结构的奇模特性阻抗为 10Ω、 偶模特性 阻抗为 8Ω、 电长度为 90度， 每个第五微带线的阻抗为 11Ω， 每个第六微带线的 阻抗为 10Ω， 每个第七微带线的阻抗为 12Ω。

[0050] 本发明所述的滤波器通过设计成两个双枝节匹 配幵路负载 1000和两个三枝节耦 合结构 1200， 可以实现在特定工作频带内， 使得原本的微带线具有滤波性能， 对通带信号具有高选择性， 引入更少噪声， 避免对射频前端造成干扰。

[0051] 参考图 6所示， 图 6是本发明滤波器通过电磁仿真软件仿真的 S参数结果示意图

[0052] 从图 6可以看出， 所述滤波器 10在工作频带 1.99GHz-4.72GHz (图 6中 IS 111曲线 纵坐标 -10dB对应的频率范围） ， 有 81.37<¾[ (4.72-1.99) /(0.5*(4.72+1.99))]的相 对带宽， 也就是说， 采用本发明的结构会有更宽的相对带宽。 同吋， 在工作频 带的频率为 1.28GHz吋， 反射系数 （即图 6中的 IS11I) 可以达到 -67dB， 在工作频 带的频率为 6.5GHz吋， 传输系数 （即图 6中的 IS21I) 为 -95dB， 从图 6中可以看出

， 所述滤波器 10的通带信号具有高选择性。 由此可知， 本发明的滤波器能够对 通带信号具有高选择性， 及更宽的相对带宽， 引入更少噪声， 避免对射频前端 造成干扰。 [0053] 以上仅为本发明的优选实施例， 并非因此限制本发明的专利范围， 凡是利用本 发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效 流程变换， 或直接或间接运用在 其他相关的技术领域， 均同理包括在本发明的专利保护范围内。

工业实用性

[0054] 相较于现有技术， 本发明所述具有三枝节耦合及双枝节匹配微带 线结构的信号 发射装置通过设计成两个双枝节匹配幵路负载 和两个三枝节耦合结构， 可以在 原本的微带线具有滤波性能的基础上， 实现相对带宽大且对通带信号具有高选 择性， 引入更少噪声， 避免对射频前端造成干扰， 使得发射的信号更清晰， 噪 声更少。