[实用新型]直连式模块化高温超导多工器

说明书

技术领域

本实用新型属于电子技术领域，特别涉及通信用的高温超导多工器。

背景技术

在多用户的通信环境中，为了实现灵活的通信传输流量，通信系统通常会将一组工作在不同频段的微波滤波器通过一个多端口的网络组合起来，用于把宽带的信号分解成许多窄带的信号进行处理或者将不同窄带的信号合并成一个宽带的信号进行传输，而多工器可以很好的实现这种传输特性，它是卫星通信、雷达和电子战等系统中重要的部件之一，而高温超导多工器因其具有低插入损耗、重量轻和体积小等优点受到了这些微波系统的青睐。

从目前的研究情况来看，混合电桥耦合多工器、环形器耦合多工器、多枝节耦合多工器以及星型节多工器常被用来制作超导多工器，如图1至图4所示。但是，混合电桥耦合多工器中，每个信道包含两个相同的滤波器以及两个90°混合电桥，这大大增加了多工器的体积。环形器耦合多工器中，每一个通道的滤波器都要连接一个环形器，这也导致了多工器的体积的增大。同时，混合电桥和环形器的使用会导致损耗的增大，降低了超导滤波器低插入损耗的优势。多枝节耦合多工器中，信道的连接是通过T型节以及半波长的枝节实现的，且每一个信道都需要一个T型节以及两个半波长的枝节，这不利于多工器的小型化。星型节多工器中，信道的合并是通过单个星型节实现的，受星型节以及单个超导基片的尺寸限制，信道数目较少。

到目前为止，国内外只有较少文献报道了超导多工器的研究成果，这些多工器从结构上可以分为三种。一种是混合电桥耦合多工器，采用正交混合网络连接各个信道的滤波器，如图5所示。这种结构中，除最后一个信道外，其他各个信道都需要两个相同的正交混合网络以及两个相同的滤波器。显然，采用这种结构增大了多工器的体积，不利于多工器的小型化。第二种结构是多枝节耦合多工器，如图6和图7所示。在图6中，各信道滤波器之间是通过一个T形节和半波长枝节连接的，半波长枝节的使用，增加了多工器的体积。图7中，信道滤波器之间是通过匹配网络合并在一起的，但是匹配网络的设计难度较大，且这种结构所能设计的多工器信道数目较少。第三种结构是星型节多工器，如图8所示，各个信道通过星型节合并在一起，这种结构的多工器只能在一片超导材料上制作，由于超导材料尺寸有限，以及星型节的限制，信道数目较少。

实用新型内容

本实用新型的目的是解决现有技术中设计的多工器信道数目有限，以及在单片超导材料上制作的高温超导多工器信道数目以及尺寸受限的问题，同时解决多工器仿真设计周期长的困难，提供了一种基于多枝节结构的直连式模块化高温超导多工器。

本实用新型技术方案：

本实用新型提供的直连式模块化高温超导多工器的每个信道的滤波器通过与输入馈线的直接耦合而合并在一起，并沿馈线两侧呈梳状排列，所述的输入馈线为一段50欧姆的微带线，所述的每个信道滤波器由“L”形谐振器单元构成。

本实用新型所设计的多工器，是各个信道滤波器直接并联合并在一起的，拓扑结构如图9所示的六工器。各信道滤波器沿一根长的输入馈线两侧呈梳状分布，信道滤波器的第一阶谐振器与输入馈线产生耦合，使得各信道滤波器合并在一起，如图10所示。该六工器采用微带线结构，在超导薄膜上制作。

所述多工器中各个信道滤波器是直接并联连接在一起，信道滤波器之间合并带来的相互干扰，是通过重新优化各信道滤波器的部分或者全部参数来弥补减弱的，不需要额外的补偿电路，简化了多工器的结构，便于仿真设计。

各信道滤波器中“L”形谐振器单元为半波长微带线反复折叠形成的“L”微带线谐振器，如图11中所示。在各信道滤波器中，谐振器单元的排列是弯折排列的(也可以是直线排列)，如图10中所示，这样可以缩小多工器的体积。同时，信道滤波器成梳状分布，使得信道滤波器在空间上的距离尽可能的大，降低了信道滤波器之间的干扰。此外，在该多工器中，各信道滤波器的阶数为10阶，增加了滤波器边带的陡峭度，提高了阻带抑制，同时增加了信道之间的隔离度。

对于多工器来说，由于其结构复杂，谐振器数目较多，因此仿真设计较为困难。本实用新型的多工器是由沿着与输入馈线垂直的路线分割成的若干部分组成，每一部分都可以成为一个n工器，任意若干个部分之间可以任意组合成为一个m工器，其中n<m。

分割的每一小部分进行电磁仿真，之后用散射参数代替，如图12和图13所示。然后用散射参数进行整体仿真，这样就大大降低了仿真难度，缩减了仿真时间。这种方法仿真的结果与版图整体仿真的结果基本重合，如图14和图15所示。