一种平衡到单端功分滤波器的制作方法

1.本发明涉及滤波器领域，特别是一种平衡到单端功分滤波器。


背景技术：

2.随着无线通信系统的迅速发展，微波器件得到了广泛的应用。其中，平衡元件以其抑制共模信号、可靠性高等优点受到广泛关注。作为平衡元件中最关键的元件之一，平衡功分滤波器越来越受到人们的关注。一般来说，平衡功分滤波器分为平衡到平衡、单端到平衡和平衡到单端三个部分，平衡到单端功分滤波器是连接平衡系统和单端系统的重要部件，同时起到功率分配和滤波的作用。
3.部分平衡到单端功分滤波器为微带线结构，利用耦合线和多个枝节加载，但微带线结构存在结构复杂，难以压缩尺寸的确定。部分平衡到单端功分滤波器实现了两输出端口的同相位性能，但是输出端口之间的隔离较差，且阻带较窄，选择性较差。部分平衡到单端功分滤波器实现了两个输出端口的同相和很好的共模抑制性能，但由于采用耦合线的设计使得插入损耗较大。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种平衡到单端功分滤波器。
5.本发明解决其问题所采用的技术方案是：
6.一种平衡到单端功分滤波器，包括第一基板、第二基板和接地板，所述接地板位于所述第一基板与所述第二基板之间；所述第一基板的远离所述接地板的一侧设有第一贴片、第一输入端口馈线和第二输入端口馈线，以形成tm11谐振模式；所述第二基板的远离所述接地板的一侧设有第二贴片、第一输出端口馈线和第二输出端口馈线；所述接地板设有通孔，所述通孔用于将所述tm11谐振模式从所述第一贴片耦合到所述第二贴片；所述第一输入端口馈线和所述第二输入端口馈线位于对应所述第一贴片的所述tm11谐振模式所产生的电场的最强处，所述第一输出端口馈线和所述第二输出端口馈线位于对应所述第二贴片的所述tm11谐振模式所产生的电场的最强处。
7.进一步，所述第一基板、所述第二基板和所述接地板具有相同的大小和形状，所述第一基板、所述第二基板和所述接地板完全重叠；所述第一基板包括依次首尾连接围成所述第一基板的外边缘的第一边、第二边、第三边、第四边、第五边和第六边；所述第一边、所述第二边、所述第四边和所述第五边长度相等；所述第三边和所述第六边平行设置且两者长度相等；所述第一边和所述第四边平行设置，所述第二边和所述第五边平行设置；所述第一边和所述第二边垂直设置，所述第四边和所述第五边垂直设置。
8.进一步，所述第一贴片位于所述第一基板的中心；所述第一输入端口馈线的一端和所述第二输入端口馈线的一端均与所述第一贴片连接；所述第一输入端口馈线的另一端和所述第二输入端口馈线的另一端均与所述第一基板的外边缘连接；所述第二贴片位于所
述第二基板的中心；所述第一输出端口馈线的一端和所述第二输出端口馈线的一端均与所述第二贴片连接；所述第一输出端口馈线的另一端和所述第二输出端口馈线的另一端均与所述第二基板的外边缘连接。
9.进一步，所述第一输入端口馈线设有第一贴片连接部，所述第一贴片连接部位于所述第一贴片内，所述第一贴片连接部的两侧与所述第一贴片之间形成第一间隔槽；所述第二输入端口馈线设有第二贴片连接部，所述第二贴片连接部位于所述第一贴片内，所述第二贴片连接部的两侧与所述第一贴片之间形成第二间隔槽。
10.进一步，所述第一输出端口馈线设有第三贴片连接部，所述第三贴片连接部位于所述第二贴片内，所述第三贴片连接部的两侧与所述第二贴片之间形成第三间隔槽；所述第二输出端口馈线设有第四贴片连接部，所述第四贴片连接部位于所述第二贴片内，所述第三贴片连接部的两侧与所述第二贴片之间形成第四间隔槽。
11.进一步，所述第一基板的远离所述接地板的一侧还设有第一隔离端口和第二隔离端口；所述第一隔离端口的一端和所述第二隔离端口的一端均与所述第一贴片连接，所述第一隔离端口的另一端和所述第二隔离端口的另一端均远离所述第一贴片。
12.进一步，所述第一隔离端口包括第一隔离导带、第一隔离电阻、第一接地柱和第一隔离端口接触面；所述第一隔离导带的一端设有位于所述第一贴片内的第五贴片连接部，所述第五贴片连接部的两侧与所述第一贴片之间形成第五间隔槽，所述第一隔离导带的另一端与所述第一隔离电阻连接，所述第一隔离电阻与所述第一隔离端口接触面连接，所述第一接地柱的一端与所述第一隔离端口接触面连接，所述第一接地柱的另一端与所述接地板连接；所述第二隔离端口包括第二隔离导带、第二隔离电阻、第二接地柱和第二隔离端口接触面；所述第二隔离导带的一端设有位于所述第一贴片内的第六贴片连接部，所述第六贴片连接部的两侧与所述第一贴片之间形成第六间隔槽，所述第二隔离导带的另一端与所述第二隔离电阻连接，所述第二隔离电阻与所述第二隔离端口接触面连接，所述第二接地柱的一端与所述第二隔离端口接触面连接，所述第二接地柱的另一端与所述接地板连接。
13.进一步，所述第一贴片为圆形，所述第一贴片的圆心与所述第一基板的中心重合；所述第一输入端口馈线和所述第二输入端口馈线相对设置，所述第一输入端口馈线和所述第二输入端口馈线两者连线经过所述第一贴片的圆心，所述第一输入端口馈线与所述第一基板的第三边垂直设置，所述第二输入端口馈线与所述第一基板的第六边垂直设置；所述第一隔离端口和所述第二隔离端口相对设置，所述第一隔离端口和所述第二隔离端口两者连线经过所述第一贴片的圆心，所述第一隔离端口和所述第二隔离端口两者连线与所述第一输入端口馈线和所述第二输入端口馈线两者连线垂直设置。
14.进一步，所述第二贴片为圆形，所述第二贴片的圆心与所述第二基板的中心重合；所述第一输出端口馈线与所述第二基板的第二边垂直设置，所述第一输出端口馈线的延长线经过所述第二贴片的圆心；所述第二输出端口馈线与所述第二基板的第四边垂直设置，所述第二输出端口馈线的延长线经过所述第二贴片的圆心。
15.进一步，所述通孔为圆形，所述通孔的圆心与所述接地板的中心重合。
16.上述方案至少具有以下的有益效果：通过双层贴片结构，相对于微带结构以及平铺式结构更加充分利用空间，同时将平衡器功能和同相功分滤波器功能整合，使得结构更简单、尺寸更小以及功能更完善，具有良好的共模抑制性能。第一输入端口馈线和第二输入
端口馈线位于对应第一贴片的tm11谐振模式所产生的电场的最强处，能确保差模信号输入时，可以很高效地传输差模信号。第一输出端口馈线和第二输出端口馈线位于对应第二贴片的tm11谐振模式所产生的电场的最强处，能实现高效地传输差模信号。
17.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
18.下面结合附图和实例对本发明作进一步说明。
19.图1是本发明实施例一种平衡到单端功分滤波器的结构分解图；
20.图2是本发明实施例一种平衡到单端功分滤波器的正面剖视图；
21.图3是第一基板的结构图；
22.图4是接地板的结构图；
23.图5是第二基板的结构图；
24.图6是本发明实施例一种平衡到单端功分滤波器在差模输入时s参数的输出隔离仿真图；
25.图7是本发明实施例一种平衡到单端功分滤波器在共模输入时s参数的仿真图。
具体实施方式
26.本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。
27.在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
28.在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
29.本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
30.参照图1至图5，本发明的一个实施例，提供了一种平衡到单端功分滤波器，包括第一基板100、第二基板200和接地板300，接地板300位于第一基板100与第二基板200之间；第一基板100的远离接地板300的一侧设有第一贴片110、第一输入端口馈线120和第二输入端口馈线130，以形成tm11谐振模式；第二基板200的远离接地板300的一侧设有第二贴片210、第一输出端口馈线220和第二输出端口馈线230；接地板300设有通孔310，通孔310用于将tm11谐振模式从第一贴片110耦合到第二贴片210；第一输入端口馈线120和第二输入端口馈线130位于对应第一贴片110的tm11谐振模式所产生的电场的最强处，第一输出端口馈线
220和第二输出端口馈线230位于对应第二贴片210的tm11谐振模式所产生的电场的最强处。
31.在该实施例中，通过双层贴片结构，相对于微带结构以及平铺式结构更加充分利用空间，同时将平衡器功能和同相功分滤波器功能整合，使得结构更简单、尺寸更小以及功能更完善，具有良好的共模抑制性能。第一输入端口馈线120和第二输入端口馈线130位于对应第一贴片110的tm11谐振模式所产生的电场的最强处，能确保差模信号输入时，可以很高效地传输差模信号。第一输出端口馈线220和第二输出端口馈线230位于对应第二贴片210的tm11谐振模式所产生的电场的最强处，能实现高效地传输差模信号。
32.参照图3至图5，本发明的某些实施例，第一基板100、第二基板200和接地板300具有相同的大小和形状，第一基板100、第二基板200和接地板300完全重叠；第一基板100的外边缘包括第一基板100的第一边101、第一基板100的第二边102、第一基板100的第三边103、第一基板100的第四边104、第一基板100的第五边105和第一基板100的第六边106；第一基板100的第一边101、第一基板100的第二边102、第一基板100的第三边103、第一基板100的第四边104、第一基板100的第五边105和第一基板100的第六边106依次首尾连接围成第一基板100的外边缘。第一基板100的第一边101、第一基板100的第二边102、第一基板100的第四边104和第一基板100的第五边105长度相等；第一基板100的第三边103和第一基板100的第六边106平行设置且两者长度相等；第一基板100的第一边101和第一基板100的第四边104平行设置，第一基板100的第二边102和第一基板100的第五边105平行设置；第一基板100的第一边101和第一基板100的第二边102垂直设置，第一基板100的第四边104和第一基板100的第五边105垂直设置。
33.即第二基板200同样为六边形，第二基板200的外边缘包括第二基板200的第一边201、第二基板200的第二边202、第二基板200的第三边203、第二基板200的第四边204、第二基板200的第五边205和第二基板200的第六边206；第二基板200的第一边201、第二基板200的第二边202、第二基板200的第三边203、第二基板200的第四边204、第二基板200的第五边205和第二基板200的第六边206依次首尾连接围成第二基板200的外边缘。第二基板200的六条边的关系与第一基板100相同；接地板300同样为六边形，接地板300的六条边的关系与第一基板100相同。
34.实际上，第一基板100、第二基板200、接地板300该六边形状实际上可以由正方形的两个对角切除等腰直角三角形得到。
35.在该实施例中，如此形状设计，能形成多层结构，并确保能形成预期的通带响应。
36.参照图3，本发明的某些实施例，第一贴片110位于第一基板100的中心；第一输入端口馈线120的一端和第二输入端口馈线130的一端均与第一贴片110连接；第一输入端口馈线120的另一端和第二输入端口馈线130的另一端均与第一基板100的外边缘连接；第二贴片210位于第二基板200的中心；第一输出端口馈线220的一端和第二输出端口馈线230的一端均与第二贴片210连接；第一输出端口馈线220的另一端和第二输出端口馈线230的另一端均与第二基板200的外边缘连接。
37.第一输入端口馈线120和第二输入端口馈线130内均设置有50欧姆微带线导带。
38.在该实施例中，该设计可以在第一基板100激励起预期的tm11谐振模式，使得第一输入端口馈线120和第二输入端口馈线130位于对应第一贴片110的tm11谐振模式所产生的
电场的最强处，且第一输出端口馈线220和第二输出端口馈线230位于对应第二贴片210的tm11谐振模式所产生的电场的最强处。
39.本发明的某些实施例，第一输入端口馈线120设有第一贴片连接部121，第一贴片连接部121位于第一贴片110内，第一贴片连接部121的两侧与第一贴片110之间形成第一间隔槽122；第二输入端口馈线130设有第二贴片连接部131，第二贴片连接部131位于第一贴片110内，第二贴片连接部131的两侧与第一贴片110之间形成第二间隔槽132。
40.在该实施例中，该设计能确保平衡端口输入，两个输入端口构成一对平衡输入端口，使得第一输入端口馈线120和第二输入端口馈线130差模输入时，在第一贴片110谐振器上激励起tm11谐振模式，同时可以抑制tm21谐振模式和tm02谐振模式无法激励，第一间隔槽122和第二间隔槽132可以抑制tm12谐振模式在第一贴片110谐振器上的产生。当共模输入时，能保证共模信号得到很好的抑制。从而实现在第一贴片110形成的谐振器上实现预期的差模输入和抑制共模输入。
41.参照图5，本发明的某些实施例，第一输出端口馈线220设有第三贴片连接部221，第三贴片连接部221位于第二贴片210内，第三贴片连接部221的两侧与第二贴片210之间形成第三间隔槽222；第二输出端口馈线230设有第四贴片连接部231，第四贴片连接部231位于第二贴片210内，第三贴片连接部221的两侧与第二贴片210之间形成第四间隔槽232。
42.在该实施例中，第一输出端口馈线220和第二输出端口馈线230可以确保两路输出端口位于电场方向相同的位置，从而实现同相功分，同时对称放置第一输出端口馈线220和第二输出端口馈线230也可以保证两路功分比为1，第三间隔槽222和第四间隔槽232可以保证其他的谐振模式在第二贴片210谐振器上无法输出。从而在第二贴片210形成的谐振器上实现预期的同相功分输出。
43.参照图2和图3，本发明的某些实施例，第一基板100的远离接地板300的一侧还设有第一隔离端口140和第二隔离端口150；第一隔离端口140的一端和第二隔离端口150的一端均与第一贴片110连接，第一隔离端口140的另一端和第二隔离端口150的另一端均远离第一贴片110。
44.本发明的某些实施例，第一隔离端口140包括第一隔离导带141、第一隔离电阻142、第一接地柱144和第一隔离端口接触面143；第一隔离导带141的一端设有位于第一贴片110内的第五贴片连接部145，第五贴片连接部145的两侧与第一贴片110之间形成第五间隔槽146，第一隔离导带141的另一端与第一隔离电阻142连接，第一隔离电阻142与第一隔离端口接触面143连接，第一接地柱144的一端与第一隔离端口接触面143连接，第一接地柱144的另一端与接地板300连接；第二隔离端口150包括第二隔离导带151、第二隔离电阻152、第二接地柱154和第二隔离端口接触面153；第二隔离导带151的一端设有位于第一贴片110内的第六贴片连接部155，第六贴片连接部155的两侧与第一贴片110之间形成第六间隔槽156，第二隔离导带151的另一端与第二隔离电阻152连接，第二隔离电阻152与第二隔离端口接触面153连接，第二接地柱154的一端与第二隔离端口接触面153连接，第二接地柱154的另一端与接地板300连接。
45.具体地，第一接地柱144、第二接地柱154和第一贴片110垂直设置，第一接地柱144、第二接地柱154和接地板300垂直设置。
46.第一隔离导带141和第二隔离导带151均为50欧姆微带线导带。
47.在该实施例中，第一隔离端口140和第二隔离端口150可以确保第一贴片110谐振器阻值匹配，从而在差模输入时，能够形成预期的tm11谐振模式。当tm11谐振模式由第一贴片110传输到第二贴片210时，能在第二贴片210上也形成预期的tm11谐振模式。再加上两对平衡输出端口正好布置在能依靠模式自身电场分布形成隔离的位置，从而形成很好的两对输出端口间的隔离。否则，第一贴片110谐振器阻值不匹配，无法形成预期的tm11谐振模式，更无法形成很好的隔离。
48.本发明的某些实施例，第一贴片110为圆形，第一贴片110的圆心与第一基板100的中心重合；第一输入端口馈线120和第二输入端口馈线130相对设置，第一输入端口馈线120和第二输入端口馈线130两者连线经过第一贴片110的圆心，第一输入端口馈线120与第一基板100的第三边103垂直设置，第二输入端口馈线130与第一基板100的第六边106垂直设置；第一隔离端口140和第二隔离端口150相对设置，第一隔离端口140和第二隔离端口150两者连线经过第一贴片110的圆心，第一隔离端口140和第二隔离端口150两者连线与第一输入端口馈线120和第二输入端口馈线130两者连线垂直设置。
49.第一基板100的中心、第二基板200的中心和接地板300的中心即为六边形的所有对角线相交的中心点。
50.具体地，第一贴片110的半径为r1；第一间隔槽122、第二间隔槽132、第五间隔槽146和第六间隔槽156的长度均为l1，宽度均为w1；第一输入端口馈线120、第二输入端口馈线130、第一隔离端口140、第二隔离端口150中的微带线导带的宽度均为wf，微带线导带与第一贴片110的非连接部分的长度均为lf，第一隔离电阻142和第二隔离电阻152的电阻均为r。
51.在该实施例中，这能确保平衡输入端口处于tm11电场的最强处，以在差模信号输入时，可以高效地传输差模信号。同时第一隔离端口140和第二隔离端口150对称分布，能确保第一贴片110谐振器阻值匹配。
52.本发明的某些实施例，第二贴片210为圆形，第二贴片210的圆心与第二基板200的中心重合；第一输出端口馈线220与第二基板200的第二边202垂直设置，第一输出端口馈线220的延长线经过第二贴片210的圆心；第二输出端口馈线230与第二基板200的第四边204垂直设置，第二输出端口馈线230的延长线经过第二贴片210的圆心。
53.第一输出端口馈线220和第二输出端口馈线230中均设置有50欧姆微带线导带。
54.第二贴片210的半径为r1；第三间隔槽222和第四间隔槽232的长度均为l1，宽度均为w1；第一输出端口馈线220和第二输出端口馈线230中的微带线导带的宽度均为wf，微带线导带与第一贴片110的非连接部分的长度均为lf。
55.具体地，参数取值如下：r1＝10mm，l1＝3.25mm，lf＝5mm，w1＝0.2mm，wf＝1.18mm，r2＝3.17mm，r＝50ω。
56.参照图4，本发明的某些实施例，通孔310为圆形，通孔310的圆心与接地板300的中心重合。即通孔310的圆心与第一基板100的中心、第二基板200的中心也重合。
57.在该实施例中，使接地板300的通孔310孔隙位于tm11谐振模式所产生的电场和磁场最强处，使得第一贴片110谐振器形成的tm11谐振模式通过接地板300的电耦合和磁耦合，能高效地耦合到第二贴片210谐振器。
58.具体地，该平衡到单端功分滤波器的第一基板100和第二基板200的基质采用
ro4003基质，相对介电常数为3.55，厚度为0.508mm，损耗角正切为0.0027。第一贴片110和第二贴片210的总面积为20
×
20mm2，对应的导波长尺寸为0.53λg
×
0.53λg，其中λg为中心频率4.2ghz波导的长度。
59.当然上述参数数据只是一个具体的实施例举例，在其他实施例中，可以根据实际应用需求，采用其他参数数据。
60.参照图6，图6是该平衡到单端功分滤波器在差模输入时s参数的输出隔离仿真图，从图6可以看出，该平衡到单端功分滤波器的中心频率是4.2ghz，3
‑
db带宽为0.80ghz，通带内回波损耗低于19db，最小插入损耗为0.91db(不包含功分损耗)，通带内隔离优于20db。参照图7，图7是该平衡到单端功分滤波器在共模输入时s参数的仿真图，从图7以看出，该平衡到单端功分滤波器的通带内共模抑制低于38db。
61.以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。