[实用新型]高温超导宽带连续通道低差损小型化双工器

说明书

技术领域

 本实用新型涉及微波通讯中的一种新型高温超导宽带连续通道低差损小型化双工器。

背景技术

目前，多工器是信道化接收机的关键组件，它的作用是将多个滤波器以串联或并联的形式组合起来，把一个宽的频带分成多个频带。因此使用了多工器的信道化接收机象多个频段接收机的集合体，具有频段覆盖面广，信号截获率高的优势。

现在的接收机系统要求使用的电子设备重量轻，体积小，这正是波导双工器的最大缺点：频率越低，波导双工器所需的重量和体积越大；而体积较小，重量较轻的常规平面双工器，由于常规金属的表面电阻Rs相对较大，带来插入损耗大、带外抑制小、矩形度不高等缺点。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是要提供一种体积小，插损低，带外抑制高的高温超导宽带连续通道低差损小型化双工器。

为了解决以上的技术问题，本实用新型提供了一种新型高温超导宽带连续通道低差损小型化双工器，由带通滤波器和带通滤波器通过T型头并联构成，二个带通滤波器采用基片厚度为0.5mm、介电常数为23.5、损耗角正切为0.00001的LaA103衬底上用磁控溅射法制备而成的双面氧化物薄膜状微带。

本实用新型的双工器为相邻通道双工器，可以实现频率利用的最大化。高温超导采用的材料是在厚度为0.5 mm，介电常数为23.5的LaAlO3衬底上用磁控溅射法制备而成的双面氧化物高温超导薄膜YBCO，YBCO薄膜在微波频段的Q值比常规导体高1~3个数量级，同时LaAlO3具有极高的介电常数极小的损耗角正切，由此可以实现器件的小型化和低插损。

采用混合电桥来消除滤波器之间的相互作用，设计简单。为使结构紧凑，损耗最小，本实用新型使用一个公共端口作为公共接点，两侧通过附加线段并联两个单终端低通原型互补的带通滤波器实现双工器。

本实用新型的优点是在Ku波段的高性能高温超导双工器，体积小、重量轻、带内插损小和带外抑制高，为实现信道化接收机打下坚实的基础。

附图说明

图1为本实用新型的原理图。

具体实施方式

请参阅附图所示，对本实用新型作进一步的描述。

如图1所示，本实用新型提供了一种新型高温超导宽带连续通道低差损小型化双工器，由带通滤波器1和带通滤波器2通过T型头并联构成，二个带通滤波器采用基片厚度为0.5mm、介电常数为23.5、损耗角正切为0.00001的LaA103衬底上用磁控溅射法制备而成的双面氧化物薄膜状微带。

本实用新型滤波器的谐振器为耦合环。这种谐振器的特点是体积较小，耦合强，可以在微带线上实现较宽的带宽，采用的基片厚度为0.5mm,介电常数为23.5,损耗角正切为0.00001，因为线宽的变化，谐振器长度小于半波长，考虑带外抑制，选用四级切比雪夫低通原型，再由滤波器的中心频率和带宽，计算出所需的耦合系数，使用IE3D，计算单个谐振器的频响特性,，确定其谐振频率f0等于滤波器的中心频率，然后计算两个谐振器耦合时的频响特性，可以得到耦合后的两个谐振频率f1和f2，f1和f2几何平均数为f0，由此可以计算两个谐振器的耦合系数k。改变谐振器之间的距离，使其耦合系数符合于滤波器的需要，得到各谐振器之间的距离。根据滤波器的外部品质因数和第一级谐振器输入反射的相位化特性，计算滤波器抽头的位置，得到滤波器的初值后，使用IE3D优化，得到滤波器的最终设计。

如果说带通滤波器的设计主要是谐振和耦合的问题，而双工器的设计主要是匹配的问题，应充分考虑各端口的匹配，可以使用一切匹配的方法。本实用新型的双工器中的两个带通滤波器是通过一个T型头并联构成的，T型头设计要达到的两个效果是：消除两个滤波器彼此之间的影响，使1端口的输入反射较低，这是连续通道双工器设计的两个关键，也是在一定程度上相互矛盾的目标。为此，附加线段长度θ1、θ2为各自通道中心频率的波长，使得在各自通道端口为短路,经过1/4波长后变为开路，实现两个通道的相互隔离，此处波长为微带线的等效波长。由于接头处的效应，实际的长度会略短。为了T型头附加线段和两个通道滤波器有良好的匹配，其特性阻抗Z1、Z2取50欧，Zo取为25欧，实现公共端口和附加线段的匹配，此时并未实现1端口的匹配。取公共端口的电长度θo为1度，计算1端口的输入阻抗，然后修改θo的值使得1端口匹配。至此，T型头的设计完成，和两个带通滤波器相连得到双工器的设计初值。

双工器的各个信道的带内插入损耗小于0.3dB，通带带宽500MHz，带外隔离均大于等于50 dB，所以有很好的选择性，通道内的回波损耗大于20dB，抑制结果显示达到了预期目的。