相關申請的交叉引用

本申請要求于2014年12月1日提交的、申請?zhí)枮?4/557,107，名稱為“毫米波雙模式雙工器和方法”的美國專利申請的優(yōu)先權，該申請的全部內(nèi)容通過引用并入本文。

本發(fā)明涉及毫米波雙工器，實施例尤其涉及一種使用雙模式傳輸?shù)暮撩撞p工器，及其構造和使用方法。

背景技術：

在雙帶毫米波(millimeterwave，mmw)系統(tǒng)中，兩個頻帶經(jīng)常共享公共的高頻輸入和高頻輸出。雙工器用于將接收到的雙帶信號分離為其單帶分量。雙工器往往是無源裝置，能在任一個方向中工作，用于進行一個方向上的頻域復用和反方向上的頻域解復用。

技術實現(xiàn)要素：

實施例的毫米波雙工器包括基片集成波導(substrateintegratedwaveguide，siw)高通濾波器(highpassfilter，hpf)、微帶線低通濾波器(lowpassfilter，lpf)以及t型連接。所述siwhpf耦聯(lián)到第一端口，并且所述微帶線lpf耦聯(lián)到第二端口。所述siwhpf可工作于第一頻帶，且所述微帶線lpf可工作于第二頻帶。所述t型連接耦聯(lián)于所述siwhpf與所述微帶線lpf之間。所述t型連接也耦聯(lián)到公共端口。

一種構造毫米波雙工器的實施例方法包括形成底部金屬層。所述方法還包括在所述底部金屬層上方形成介電層。所述介電層包括可工作于第一頻帶中的siwhpf。所述方法也包括在所述介電層上方形成頂部金屬層。所述頂部金屬層包括微帶線lpf和t型連接。所述微帶線lpf可工作于第二頻帶中。所述t型連接耦聯(lián)于所述微帶線lpf以及所述siwhpf之間，并且還耦聯(lián)到公共端口。

一種雙帶信號的雙工實施例方法包括在公共輸入端口接收所述雙帶信號。所述方法還包括通過針對第一頻帶而調(diào)諧為第一截止頻率的微帶線lpf，傳播所述雙帶信號的橫電磁(transverseelectromagnetic，tem)模式分量。所述方法也包括通過針對第二頻帶而調(diào)諧為第二截止頻率的siwhpf，傳播所述雙帶信號的橫電(transverseelectrical，te)模式分量。

附圖說明

為了更完整地理解本公開及其優(yōu)點，現(xiàn)結合附圖并參照以下描述，其中：

圖1是一實施例的毫米波雙工器的框圖；

圖2a是一實施例的雙模式系統(tǒng)的示意圖；

圖2b是在圖2a的頂部金屬層中的tem模式路徑的示意圖；

圖2c是在圖2a的介電層中的te模式路徑的示意圖；

圖3是一實施例的微帶線低通濾波器的示意圖；

圖4a是一實施例的分布式l-c電路的示意圖；

圖4b是圖4a中另一表示的分布式l-c電路的示意圖；

圖5是一實施例的微帶線lpf的小信號分析的繪圖；

圖6是一實施例的基片集成波導高通濾波器的示意圖；

圖7是一實施例的基片集成波導高通濾波器的小信號分析的繪圖；

圖8是一實施例的t型連接的示意圖；

圖9是一實施例的毫米波雙工器的示意圖；

圖10是一實施例的毫米波雙工器的小信號分析的圖形；

圖11是一實施例的構造毫米波雙工器的方法的流程圖；以及

圖12是一實施例的雙帶信號的雙工方法的流程圖。

具體實施方式

以下下面將詳細討論各實施例的制造和使用。然而，應當理解的是，本發(fā)明提供了可在多種特定背景下實施的多種可適用的發(fā)明性概念本發(fā)明提供了大量具有實用性的創(chuàng)造性概念，可在廣泛的具體上下文中實施。所討論的具體實施例僅是說明了本發(fā)明為制作及使用本發(fā)明的具體制作及使用方式的說明，并非不限制本發(fā)明的范圍。

這里實現(xiàn)了運用利用雙模式結構可構造毫米波(millimeterwave，mmw)雙工器。在某些實施例中，所述雙模式結構可用兩個金屬層和一個介電層構造。這里還實現(xiàn)了基片集成波導(substrateintegratedwaveguide，siw)結構與微帶線結構的組合可用于將雙帶信號分離為橫電(transverseelectrical，te)模式分量和橫電磁(transverseelectromagnetic，tem)模式分量。這里還實現(xiàn)了所述te模式路徑和tem模式路徑可包括針對不相同的頻帶而調(diào)諧的低通濾波器和高通濾波器。一旦將雙帶信號同向雙工，則一種實施例的雙工器可將所述分離的te模式分量和tem模式分量傳遞給雙模式結構。

圖1是一實施例的毫米波雙工器100的框圖。雙工器100包括公共端口110、t型連接120、高通濾波器(highpassfilter，hpf)130和低通濾波器(lowpassfilter，lpf)140。雙帶信號在公共端口110被接收，并被t型連接120分割為te模式路徑160和tem模式路徑150。公共端口110和t型連接120均可被實現(xiàn)為金屬層中的微帶線元件。te模式路徑160包括hpf130，可被調(diào)諧為具體的頻帶。tem模式路徑150包括lpf140，可被調(diào)諧為另一個頻帶。hpf130和lpf140所工作的確切頻帶可隨各個實施例而變。例如，在一個實施例中，hpf130針對e帶信號設計，且lpf140針對本地多點分配業(yè)務(localmultipointdistributionservice，lmds)帶信號設計。e帶信號一般在71-76ghz和81-86ghz頻帶內(nèi)，而lmds帶信號一般在26ghz、29ghz和31.0到31.3ghz頻帶內(nèi)。te模式路徑160和tem模式路徑150均引向雙帶系統(tǒng)170，其中接收的所述雙帶信號中的te模式分量和tem模式分量被分開處理。

在某些實施例中，hpf130在siw結構中實現(xiàn)。所述雙帶信號作為tem模式信號到達公共端口110。所述siwhpf結構將所述tem模式信號轉(zhuǎn)換為te模式信號。在某些實施例中，lpf140被實現(xiàn)為微帶線分布式l-c電路，帶有與tem路徑150的頻帶相對應的可調(diào)諧極。

圖2是一實施例的雙模式系統(tǒng)200的示意圖。雙模系統(tǒng)200，如圖2-a中所示，包括底部金屬層210、介電層220和頂部金屬層230。介電層220有時稱基片層。在微帶線輸入端口240，雙帶信號到達雙模式系統(tǒng)200。圖2-b示出了在頂部金屬層230中包括微帶走線的tem模式路徑250。圖2-c示出了通過介電層220中siw結構的te模式路徑260。

圖3是一實施例的微帶線低通濾波器(lowpassfilter，lpf)300的示意圖。所述lpf300的微帶線結構包括由介電層隔開的頂部金屬層和底部金屬層，與圖2中的雙模式系統(tǒng)200中的那些類似。lpf300包括輸入端口310和分布式l-c電路320。lpf300還包括通孔和焊墊330，其作為附加的l-c極工作。圖3的實施例中的分布式l-c電路包括七個lpf極，其七個lpf極設計有針對具體頻帶的截止頻率。例如，在一個lpf針對lmds帶調(diào)諧的實施例中，所述l-c極可被設計為55ghz截止。lpf300被配置為傳播tem模式信號。

圖4是圖3中l(wèi)pf300的分布式l-c電路320的兩個示意性表示的示意圖。圖4-a圖示了分布式l-c電路320，其分布式l-c電路320包括匹配阻抗z0，電容c1、c2、c3和c4，以及電感l(wèi)1、l2和l3。圖4-a也還示出了lpf300的金屬層與焊墊之間的通孔，導通孔用電感l(wèi)3、電容c4和電阻z0表示。圖4-b示出了分布式l-c電路320的等效電路，等效電路包括匹配阻抗z0，電容c1、c2、c3和c4，以及電感l(wèi)1、l2和l3。

圖5是圖3的一實施例的微帶線lpf實施例的小信號分析的繪圖圖形500。繪圖圖形500針對以ghz表示的頻率范圍，標繪了以dbs表示的頻率響應曲線。繪圖圖形500示出了小信號參數(shù)s11510和另一個小信號參數(shù)s21520。繪圖圖形500也表現(xiàn)展現(xiàn)出了約為55ghz的截止頻率。

圖6是一實施例的siw高通濾波器(highpassfilter，hpf)600的示意圖。hpf600的siw結構設置在介電層中。hpf600包括輸入端口610，以及到te模式段630的過渡段620。雙帶信號到達hpf600的輸入端口610。隨著所述雙帶信號通過過渡段620傳播，tem模式分量轉(zhuǎn)換為te模式分量，傳播進入te模式段630。

圖7是圖6的一實施例的siwhpf小信號分析的繪圖700。繪圖700針對以ghz表示的頻率范圍，標繪了以dbs表示的頻率響應曲線。繪圖700示出了小信號參數(shù)s11710和另一個小信號參數(shù)s21720。繪圖700也展現(xiàn)出了約為40ghz的截止頻率。

圖8是一實施例的t型連接800的示意圖。t型連接800被設計為將lpf和hpf連接到公共端口810。lpf連接到t型連接800的一端830，并且hpf連接到另一端820。在這個實施例中，t型連接800被實現(xiàn)為頂部金屬層中的微帶。

圖9是一實施例的毫米波雙工器900的一個實施例的示意圖。雙工器900包括公共輸入端口910、t型連接920、微帶線lpf930和siwhpf。當雙帶信號到達公共輸入端口910時，就被t型連接920分割為包括siwhpf940的te模式路徑和包括微帶線lpf930的tem模式路徑。微帶線lpf930包括被配置為傳播所述雙帶信號的tem模式分量的分布式l-c電路。所述分布式l-c電路也還被設計為帶有與所述tem模式路徑的頻帶所對應的截止頻率。siwhpf940包括過渡段，過渡段被配置為將所述雙帶信號的tem模式分量轉(zhuǎn)換為te模式分量。siwhpf940被配置為以te模式路徑的頻帶所對應的截止頻率來傳播所述te模式分量。

圖10是圖9的實施例雙工器900的小信號分析的繪圖1000。繪圖1000針對以ghz表示的頻率范圍，標繪了以dbs表示的頻率響應曲線。繪圖1000包括針對所述微帶線lpf的小信號參數(shù)，以及針對所述siwhpf的小信號參數(shù)。針對所述微帶線lpf的小信號參數(shù)位于頻率軸的低位端，包括表示所述tem模式分量的小信號參數(shù)s211010、同樣表示所述tem模式的小信號參數(shù)s111020、以及表示所述te模式分量的小信號參數(shù)s211030。針對所述siwhpf的小信號參數(shù)位于頻率軸的高位端，包括表示所述te模式分量的小信號參數(shù)s211040、同樣表示所述te模式分量的小信號參數(shù)s111050、以及表示所述tem模式分量的小信號參數(shù)s211060。

圖11是一實施例構造毫米波雙工器的方法的的流程圖。所述方法起始于開始步驟1110。在第一形成步驟1120，形成底部金屬層。在第二形成步驟1130，在所述底部金屬層上方形成介電層。所述介電層包括實施hpf的siw結構。所述siwhpf具有與第一頻帶相對應的截止頻率。所述siwhpf被配置為將雙帶信號的tem模式分量轉(zhuǎn)換為te模式信號。所述siw結構被配置為傳播所述te模式分量。

在第三形成步驟1140，在所述介電層上方形成頂部金屬層。所述頂部金屬層包括微帶線lpf和t型連接。所述t型連接將微帶線公共端口耦聯(lián)到所述微帶線lpf和所述siwhpf。所述微帶線lpf包括分布式l-c電路，分布式l-c電路具有被設計為截止頻率與lpf的第二頻帶相對應的極。所述微帶線lpf被配置為傳播雙帶信號的tem模式分量。所述方法在結束步驟1150結束。

圖12是一實施例的雙帶信號的雙工方法的流程圖。所述方法起始于開始步驟1210。在接收步驟1220，在公共輸入端口接收所述雙帶信號。在某些實施例中，所述公共輸入端口可被實現(xiàn)為微帶線端口。所述雙帶信號被連接分割為tem模式路徑和te模式路徑。

在tem傳播步驟1230，所述雙帶信號的tem模式分量通過微帶線lpf傳播。所述lpf針對第一頻帶，被調(diào)諧為第一截止頻率。在某些實施例中，所述lpf可在微帶線分布式l-c電路中實施。所述分布式l-c電路的極將對應于所述第一截止頻率。所述微帶線lpf可以實施為雙層結構，包括用介電層分隔的底部金屬層和頂部金屬層。所述微帶線lpf可被設置于，例如，所述頂部金屬層上。

在te傳播步驟1240，所述雙帶信號的te模式分量通過siwhpf傳播。所述hpf針對第二頻帶，被調(diào)諧為第二截止頻率。所述siwhpf通過所述siw結構的過渡區(qū)，將所述雙帶信號的tem模式分量轉(zhuǎn)換為te模式分量。然后，所述te模式分量通過所述siw結構傳播。

在另選實施例中，所述雙帶信號的tem模式分量和te模式分量通過共位的輸出端口，從所述雙工器輸出到雙模式結構中。在另一個實施例中，用于所述tem模式分量的輸出端口和te模式分量的輸出端口是相互分離的。所述方法在結束步驟1250結束。

雖然已參照說明性的實施例對本發(fā)明進行了描述，這種描述并不旨在以限制性的意義來解釋。在參考了所描述的內(nèi)容后，所描述的實施例的各種修改和組合以及本發(fā)明的其它實施例對于本領域的技術人員來說是顯而易見的。因此，所附的權利要求應涵蓋任何這種修改或?qū)嵤├?/p>