CN101685899A

CN101685899A - 一种带有前级耦合单元的高温超导频率分路器

Info

Publication number: CN101685899A
Application number: CN200810151748A
Authority: CN
Inventors: 季来运
Original assignee: TIANJIN HAITAI SUPERCONDUCTING ELECTRONICS CO Ltd
Current assignee: Hi-Tech Superconducting Communication Technologies (Tianjin) Co., Ltd.
Priority date: 2008-09-25
Filing date: 2008-09-25
Publication date: 2010-03-31

Abstract

一种带有前级耦合单元的频率分路器，包括输入微带、前级耦合单元和信道滤波器组，其特征在于输入微带与信道滤波器组之间设有前级耦合单元。本发明的优越性在于通过前级耦合单元和信道滤波器组的共同作用，可以实现一分多的频率分路和滤波功能；采用本发明方案简化了设计结构，更加紧凑，可实现小型化集成设计；本发明不仅可以用于制造传统的普通金属微带分路器，更适用于制造具有高品质因数的高温超导频率分路器。

Description

一种带有前级耦合单元的高温超导频率分路器

(一)技术领域：

本发明涉及一种频率分路器，特别是一种带有前级耦合单元的频率分路器，本频率分路器可以用高温超导薄膜制作而成。

(二)背景技术：

频率分路器是微波、射频领域的一种重要的无源器件，在通信系统特别是多信道接收系统中起着重要的作用，其作用就是将接收到的宽频域信号按照一定的频率范围进行分频，使不同频段的信号传送到相应各自的信道，经信道滤波器滤波后由各自的输出端口输出，通过信号在分路器中的传输，完成对接收信号分频滤波的功能处理，使传输到分路器每个输出端口的信号为规定频段的信号，提供给下一级的器件进行信号处理。

高温超导技术是在80年代发现高温超导材料后，特别是在近几年快速发展起来的一项高科技技术，高温超导电子技术尤其是在射频、微波通信领域具有非常广阔的应用前景，超导滤波器在移动通信领域的应用已经成熟，目前在美国已经实现了高温超导滤波器的小批量规模应用，在中国已经实现了高温超导滤波器的实际并网运行。由于高温超导薄膜具有近乎为零的表面电阻，具有很高的品质因数(Q值)，所以采用高温超导薄膜制成的微带滤波器，具有极低的通带损耗和极高的邻频干扰抑制能力，应用于移动通信基站的接收系统上，表现为改善系统的接收灵敏度，提高系统的抗干扰能力。移动通讯基站使用高温超导滤波器之后，可以增加基站的覆盖面积、提高系统容量、降低邻频干扰，提高通话质量；并可降低手机的发射功率，减少电磁波辐射对人脑的影响。

同样，将高温超导技术应用于进行分频滤波处理的频率分路器的设计中，产品的性能优势同样明显。在高温超导分路器的研究工作中，国内外科技人员都进行过相应设计工作，目前的技术方案也有多种形式：采用环行器加信道滤波器组的方案；采用线性匹配网络加信道滤波器组的技术方案；采用90°混合电路加信道滤波器组的方案。

附图1为典型的采用环行器加信道滤波器组的方案，在此设计结构中，引入三端口的环行器，频率信号只能沿箭头方向传输，输入信号包括f1、f2、f3的频率，f1的信号经由第一个环行器后，由第一个信道滤波器滤出，f2信号由第二个信道滤波器滤出，f3经由第二个环行器后，继续向下传递。

附图2为采用线性匹配网络加信道滤波器组的技术方案，在此结构中，是一个一分三的包括三个信道的分路器，工作原理是调节分路器中线性匹配网络的每一节传输线以及分路器中信道滤波器相连的分支线的特性阻抗和电长度来达到合理的匹配，本方法简单且尺寸小，但实际应用起来匹配很困难。

附图3为采用90°混合电路加信道滤波器组的方案，附图显示的是包括2对90°混合电路的分路器，本方案的缺点是引入了90°混合电路，每个信道需要两个完全相同的信道滤波器，同时还要有匹配负载，增大了基片的面积，不利于小型化集成。

(三)发明内容：

本发明的目的在于设计一种带有前级耦合单元的频率分路器，它具有体积小，结构紧凑，设计灵活等特点，适合使用具有高品质因数的高温超导薄膜制作。

本发明的技术方案：一种带有前级耦合单元的频率分路器，包括输入微带、前级耦合单元和信道滤波器组，其特征在于输入微带与信道滤波器组之间设有前级耦合单元。本频率分路器的工作机理是：接收到的信号通过输入微带传输到宽频带的前级耦合单元，包括所有信道内的频率信号都可以通过，信道滤波器组中的所有信道滤波器的第一个谐振器与前级耦合单元发生耦合作用，使相应频率的信号分别通过相应的信道滤波器进行滤波，最后从各自的输出端口输出，达到频率分路的目的。

上述所说的频率分路器中之前级耦合单元由半波长谐振器组成，其谐振器结构与信道滤波器组中的谐振器结构相同或不同，其谐振频率低于信道滤波器组中滤波器的最高频率，高于信道滤波器组中滤波器的最低频率。

上述所说的频率分路器中之前级耦合单元，其谐振器的个数不少于1个，所说的不少于1个的谐振器工作频率相同，结构可以设计为相同或不同。

上述所说的频率分路器中之前级耦合单元，其位置必须与输入微带相邻且产生耦合作用。

上述所说的频率分路器中之前级耦合单元，其必须与所有信道滤波器产生耦合作用，可以通过相邻的位置直接产生耦合关系，也可以通过耦合线产生耦合关系。

上述所说的频率分路器中之信道滤波器组，其结构为谐振器耦合结构，数量不少于2组。

上述所说的频率分路器中之信道滤波器组，其通带频率各不相同，其各组谐振器结构设计为相同或不同。

上述所说的频率分路器中之信道滤波器组，其各组信道滤波器均包含一个输出微带。

本发明的优越性在于：1、一种带有前级耦合单元的频率分路器，包括输入微带、前级耦合单元和信道滤波器组，可以实现一分多的频率分路和滤波功能；2、本发明简化了传统的超导分路器设计结构，其结构更加紧凑，可实现小型化集成设计；3、本发明不仅可以用于制造传统的普通金属微带分路器，更适用于制造具有高品质因数的高温超导频率分路器。

(四)附图说明：

附图1为现有典型的采用环行器加信道滤波器组的频率分路器方案示意图，其中包括2个环行器和2个信道滤波器。

附图2为现有典型的采用线性匹配网络加信道滤波器组的频率分路器方案示意图，其中包括线性匹配网络和3个信道滤波器。

附图3为现有典型的采用90°混合电路加信道滤波器组的频率分路器方案示意图，其中包括2对90°混合电路和2对信道滤波器。

附图4为本发明所涉一种带有前级耦合单元的频率分路器的技术方案示意图。

附图5为本发明所涉一种带有前级耦合单元的频率分路器的结构示意图，包括含1个谐振器的前级耦合单元及2个5阶信道滤波器。

附图6为本发明所涉一种带有前级耦合单元的频率分路器的结构示意图，包括含2个谐振器的前级耦合单元及2个5阶信道滤波器。

附图7为本发明所涉一种带有前级耦合单元的频率分路器的结构示意图，包括含1个谐振器的前级耦合单元及3个4阶信道滤波器。

附图8为本发明所涉一种带有前级耦合单元的频率分路器的频率响应曲线图，频率分路器包括含1个谐振器的前级耦合单元及2个7阶信道滤波器。

其中：100为典型的环行器加信道滤波器组的频率分路器，101为第一级环行器，102为第二级环行器，103为第一信道滤波器，104为第二信道滤波器；200为典型的采用线性匹配网络加信道滤波器组的频率分路器，201为第一信道滤波器，202为第二信道滤波器，203为第三信道滤波器，204为线性匹配网络；300为典型的采用90°混合电路加信道滤波器组的频率分路器，301为第一级两个相同的信道滤波器，302为第二级两个相同的信道滤波器，303为第一级90°混合电路，304为第二级90°混合电路，305为第一级匹配负载，306为第二级匹配负载；400为带有前级耦合单元的频率分路器，401为前级耦合单元，402为第一信道滤波器，403为第二信道滤波器，404为第三信道滤波器；500为带有单谐振器前级耦合单元的一分二频率分路器，501为输入馈线，502为前级耦合单元，503为第一信道5阶滤波器，504为第二信道5阶滤波器，505为前级耦合单元谐振器，506为第一信道谐振器，507为第二信道谐振器，508为第一信道输出馈线，509为第二信道输出馈线；600为带有双谐振器前级耦合单元的一分二频率分路器，601为输入馈线，602为前级耦合单元，603为第一信道5阶滤波器，604为第二信道5阶滤波器，605为前级耦合单元谐振器，606为第一信道谐振器，607为第二信道谐振器，608为第一信道输出馈线，609为第二信道输出馈线；700为带有单谐振器前级耦合单元的一分三频率分路器，701为输入馈线，702为前级耦合单元，703为第一信道4阶滤波器，704为第二信道4阶滤波器，705为第三信道4阶滤波器，706为连接前级耦合单元和第一信道的耦合线，707为连接前级耦合单元和第二信道的耦合线，708为前级耦合单元谐振器，709为第一信道谐振器，710为第二信道谐振器，711为第三信道谐振器，712为第一信道输出馈线，713为第二信道输出馈线，714为第三信道输出馈线；800为带有单谐振器前级耦合单元2路7阶信道滤波器的一分二频率分路器的频率响应特性曲线，801为输入端口的S11曲线，802为第一信道输出端的S22曲线，803为第二信道输出端的S33曲线，804为输入端到第一信道输出端的S21曲线，805为输入端到第二信道输出端的S31曲线。

(五)具体实施方式：

实施例1：一种带有前级耦合单元的频率分路器500，包括输入微带501、前级耦合单元502和信道滤波器组503、504，其特征在于输入微带501与信道滤波器组503、504之间设有前级耦合单元502。

上述所说的频率分路器500中之前级耦合单元502由半波长谐振器505组成，其谐振器505结构与信道滤波器503、504组中的谐振器506、507结构相同，其谐振频率低于信道滤波器组中滤波器504的最高频率，高于信道滤波器组中滤波器503的最低频率。

上述所说的频率分路器500中之前级耦合单元502，其谐振器505的个数为1个。

上述所说的频率分路器500中之前级耦合单元502，其位置必须与输入微带501相邻且产生耦合作用。

上述所说的频率分路器500中之前级耦合单元502，其必须与所有信道滤波器503、504产生耦合作用，通过相邻的位置直接产生耦合关系。

上述所说的频率分路器500中之信道滤波器组503、504，其结构为谐振器耦合结构，数量为2组。

上述所说的频率分路器500中之信道滤波器组503、504，其通带频率各不相同，其各组谐振器506、507结构设计为相同。

上述所说的频率分路器500中之信道滤波器组503、504，其各组信道滤波器503、504均包含一个输出微带508、509。

实施例2：上述所说的频率分路器600中之前级耦合单元602，其谐振器605的个数为2个。

实施例3：上述所说的频率分路器700中之信道滤波器组703、704、705，其结构为谐振器耦合结构，数量为3组。

上述所说的频率分路器700中之前级耦合单元702，其必须与所有信道滤波器703、704、705产生耦合作用，其谐振器708通过相邻的位置直接与信道滤波器704的第一个谐振器710产生耦合关系，通过耦合线706与信道滤波器703的第一个谐振器709产生耦合关系，通过耦合线707与信道滤波器705的第一个谐振器711产生耦合关系。

Claims

1、一种带有前级耦合单元的频率分路器，包括输入微带、前级耦合单元和信道滤波器组，其特征在于输入微带与信道滤波器组之间设有前级耦合单元。

2、根据权利要求1所说的一种带有前级耦合单元的频率分路器，其特征在于所说的频率分路器中之前级耦合单元由半波长谐振器组成，其谐振器结构与信道滤波器组中的谐振器结构相同或不同，其谐振频率低于信道滤波器组中滤波器的最高频率，高于信道滤波器组中滤波器的最低频率。

3、根据权利要求1所说的一种带有前级耦合单元的频率分路器，其特征在于所说频率分路器中之前级耦合单元，其谐振器的个数不少于1个，所说的不少于1个的谐振器工作频率相同，结构可以设计为相同或不同。

4、根据权利要求1所说的一种带有前级耦合单元的频率分路器，其特征在于所说的频率分路器中之前级耦合单元，其位置必须与输入微带相邻且产生耦合作用。

5、根据权利要求1所说的一种带有前级耦合单元的频率分路器，其特征在于所说的频率分路器中之前级耦合单元，其必须与所有信道滤波器产生耦合作用，可以通过相邻的位置直接产生耦合关系，也可以通过耦合线产生耦合关系。

6、根据权利要求1所说的一种带有前级耦合单元的频率分路器，其特征在于所说的频率分路器中之信道滤波器组，其结构为谐振器耦合结构，数量不少于2组。

7、根据权利要求1所说的一种带有前级耦合单元的频率分路器，其特征在于所说的频率分路器中之信道滤波器组，其通带频率各不相同，其各组谐振器结构设计为相同或不同。

8、根据权利要求1所说的一种带有前级耦合单元的频率分路器，其特征在于所说的频率分路器中之信道滤波器组，其各组信道滤波器均包含一个输出微带。