一种双工设备及方法，其利用了与耦合器结合的复合右/左手(CRLH)相位超前/延迟线。通过设计在两个任意感兴趣的频率下具有期望相位响应的基于CRLH的传输线，连接的CRLH延迟线和/或CRLH耦合器以指定频率下的信号被分到混合式耦合器的相应输出端口的方式被激发。该设备的优点包括消除了设计复杂性，诸如消除了传统的基于滤波器的双工器中涉及的对互连节点的优化和谐波伪抑制。另外，从定向耦合器的隔离属性可以有利地获得信道隔离。实现测得的插入损耗被发现小于1dB，在双频带中的隔离大于20dB。观察到在模拟结果和测量结果之间的高度一致性。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总的来说涉及双工器，更具体地讲涉及利用与混合式耦合器相结合的复合右/左手(CRLH)相位超前/延迟线的双工器。
技术介绍
现代通信系统通常要求双频带工作，因此双工器成为用于电磁波谱的收发器模块中的必要元件。双工器是一种频率选择性的多路信号分离器(demultiplexer)，其具有一个输入端和两个输出端。双工器的一个应用允许两个不同频率的不同装置共享一个公共通信信道。双工器在电磁波谱的信号传输中具有广泛的应用。几十年来，对双工器的研究吸引了工业注意，产生了大量的研究结果。然而，这些双工器通常包括两个带通滤波器，每个带通滤波器负责双频带机制中的各个频率。最近，提出了包括波导滤波器的双工器。虽然从这些波导滤波器双工器可以获得低插入损耗和高隔离，但是对连接滤波器的三端口节点的参数优化和必需性能调谐是耗时的过程。为了抑制滤波器的高阶谐波，利用阶梯阻抗谐振器(SIR)。通过该布置，以设计复杂度为代价来控制伪谐波响应。尽管双工器设计中的信道隔离可能增强，但是其通常在滤波器前需要附加电路元件(诸如抽头式开路枝节(open stub))和入/4微带线的互连。因此，需要一种设备和方法来设计紧凑型双工器，其通过设计结构的分散关系来简化设计复杂度。这些和其他需要在本专利技术中得到满足，本专利技术克服了之前开发的双工方法和设备的缺陷。
技术实现思路
本专利技术教导了一种双工器，其利用与耦合器结合的复合右/左手(CRLH)相位超前/延迟线。根据本专利技术的双工器可以利用在两个任意感兴趣的频率下具有期望相位响应的基于CRLH的传输线通过连接的CRLH混合式耦合器来实现，所述连接的CRLH混合式耦合器被激发从而指定频率下的信号被分到耦合器的相应输出端口。应当理解，复合右/左手(CRLH)传输线(TL)分别由串联L/并联C、串联C/并联L、以及二者的串联结合构成。应当注意，在频率以下，CRLH-TL由提供反向平行的相/群速度的LH贡献主导，而在频率以上，主导模式为具有平行且相同符号的相/群速度的RH。双工器设备实施例配置为在微 波频率范围工作，过渡频率％大概为IOOMHz或大概为IOOMHz以上。本专利技术教导了利用这些CRLH元件的新型微波双工器。基于本专利技术的构造，可以避免在传统的基于滤波器的双工器中涉及的诸如互连节点优化和谐波伪抑制之类的设计复杂度。另外，从定向耦合器的隔离属性可以有利地获得信道隔离。测得的插入损耗小于ldB，而双频带之间的隔离大于20dB。在测试本专利技术的实现中，发现模拟响应特性和测量响应特性之间的高度一致。描述了 CRLH传输结构，其相位可以通过选择组成电路参数来设计。因此，能够构造适当的双工器，其在感兴趣的频率下具有期望的特征阻抗和相位响应。根据本专利技术的利用CRLH相位超前/延迟线的唯一相位可控特征的CRLH延迟线对双工所需的信号相位的产生具有贡献。代替采用两个带通滤波器，本专利技术提出的双工器包括单频带功率分配器(例如，Wilkinson功率分配器)、CRLH相位超前或延迟线、和基于CRLH的定向耦合器。功率分配器用作三端口匹配节点，将信号二等分至连接的CRLH相位超前或延迟线。该CRLH传输结构在双重频率下控制相位，以激发后续的定向耦合器，使得在该耦合器的输出端口发生频率选择。可以在不脱离本专利技术教导的情况下以多种可选方式实现本专利技术的实施例。例如，本文描述了两种双工器实现方式，但本专利技术不限于此。第一种实现方式所呈现的双工器具有例如处于I. 9GHz和2. 4GHz的接近通带，该双工器利用了具有单频带CRLH 180°混合器的(0°，-180° )CRLH延迟线。另一种双工器显示出了不需要处于接近通带(例如处于IGHz和2GHz)内的双工现象，其利用具有双频带90°混合器的(90° ,90° ) CRLH相位超前线。然而，应当理解，在不脱离本专利技术教导的情况下，可以在一个频率范围实施本专利技术，而且本专利技术的元素可以以各种方式彼此结合以及可以与已知技术结合。如在本专利技术的示例实施例中获得的测试结果所证实，基于本专利技术的拓扑结构，双工器设计复杂度得到降低。这些新型双工器的可行性通过测量结果得到证实，所述测量结果显示输入回波损耗和隔离分别高于15dB和20dB。而且,在双频带中，插入损耗小于ldB。在模拟结果和测量结果之间获得了良好的一致性。可以对本专利技术进行修改从而以多种方式来实现本专利技术，这些实现方式包括但不限于以下描述。本专利技术的一个实施例被构造为一种设备(即，双工器)，包括(a)功率分配器，构造用于将输入信号分成第一信号和第二信号；(b)复合右/左手(CRLH)相位延迟线，具有构造用于与所述第二信号相关地使所述第一信号的相位延迟或超前的元件；以及(c)复合右/左手(CRLH)混合式耦合器，构造用于接收所述第一信号和所述第二信号，并且具有第一输出端口和第二输出端口。在工作期间，在输入信号内接收到的第一工作频率从第一输出端口输出，以及在输入信号内接收到的第二工作频率f2从第二输出端口输出。在至少一种实施方式中，功率分配器构造为输出第一信号和第二信号的三端口节点，第一信号和第二信号彼此同相，具有相等的频率组成并且处于实质上相等的功率水平。在至少一种实施方式中，功率分配器包括Wilkinson功率分配器。在至少一种实施方式中，相位延迟线构造用于在第一工作频率引入第一相位延迟(或超前)，以及在第二工作频率f2引入第二相位延迟或超前。 在至少一种实施方式中，CRLH混合式耦合器包括具有右手(RH)和左手(LH)特性的复合右/左手(CRLH)传输线(TL)材料。耦合器的LH贡献源自包括电感和电容的多个集总元件。CRLH相位延迟线和CRLH混合式耦合器包括传输线和集总元件，集总元件包括响应于为第一工作频率和第二工作频率f2选择的频率来确定的电感和电容。CRLH混合式耦合器优选地包括沿着所述CRLH混合式耦合器布置并且被相位延迟O1或被相位超前O2隔开以形成混合式耦合器的多个端口，多个端口包括求和端口和差分端口。在至少一种实施方式中，CRLH混合式稱合器包括CRLH混合环。在至少一种实施方式中，CRLH混合式稱合器包括正交混合器。CRLH混合式稱合器的每个传输线(TL)段的双频特性在CRLH混合式耦合器内的左手(LH)部分内在过渡频率以下响应于相速度和群速度之间的反向平行关系而上升，而在CRLH混合式耦合器内的右手(RH)部分内在过渡频率以上响应于相速度和群速度之间的平行关系而上升。双工器设备构造为在微波频率范围工作，其中过渡频率Wtl为大概IOOMHz或以上。双工器设备构造用于在第一工作频率和第二工作频率f2进行任意的双频带工作，并且其中响应于利用具有可设计的非线性相位响应的TL段，不需要f2等于NXf1，或者f2与具有任意特定的固定关系。本专利技术的一个实施例构造为一种用于对输入信号进行双工的设备，包括(a)功率分配器，构造用于将输入信号分为第一信号和第二信号，第一信号和第二信号彼此同相，具有相等的频率组成并且处于实质上相等的功率水平；(b)复合右/左手(CRLH)相位延迟线，具有构造用于与所述第二信号相关地使所述第一信号的相位延迟或超前的元件；以及(C)复合右/左手(CRLH)混合式环形耦合器，连接至第一信号和第二信号，构造用于单频带操作，具有本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：伊藤达雄，纪佩绫，
申请(专利权)人：加利福尼亚大学董事会，
类型：发明
国别省市：
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