CN102104393A - 一种频分双工高温超导射频前端子系统 - Google Patents

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王朗
李演奇
季来运
李晨晨
刘彬
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Abstract

一种频分双工高温超导射频前端子系统，包括双工器、高温超导滤波器和低温低噪声放大器三部分，其特征在于双工器为非对称双工器；本发明的优越性在于保持了常规射频前端原有的发射通道滤波特性，接收通道则集成了超导滤波器频率选择性高、低温低噪声放大器噪声低的优势；具有结构紧凑、技术指标优异、并网便捷等特点。

Description

一种频分双工高温超导射频前端子系统
(一)技术领域：
本发明涉及一种频分双工射频前端子系统，特别是一种频分双工高温超导射频前端子系统。
(二)背景技术：
在各种民用通信和军用通信系统中，射频前端子系统都是其重要组成部分，其技术指标对整个系统的性能起着关键的影响作用。在频分双工的通信系统中，射频前端子系统一般包括双工器和低噪声放大器，且双工器为对称结构，在发射和接收通道具有相同的滤波器阶数。子系统的功能就是将需要发射的大功率信号经由双工器的发射通道滤波后，通过双工器的公共端口由天线发射出去。天线接收到的小功率信号，首先经射频前端子系统的双工器接收通道滤波，提取出接收频段内的小信号，由低噪声放大器放大后，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，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。因此高温超导滤波技术在射频、微波通信领域具有非常广阔的应用前景。
而要实现高温超导滤波器在通信系统中的实际应用，需要研究相应的并网接入技术，以实现高温超导滤波器在通信系统中的无障碍接入，并体现高温超导滤波器的性能优势。目前基本的接入方法是在现有射频前端子系统中的双工器和低噪声放大器之间直接串接超导滤波器，接入方式简单，但缺点是由于常规的双工器损耗较大，引入了额外的损耗，不利于系统灵敏度的提升。
附图1为常规的频分双工射频前端子系统，同时图中显示了发射通道信号放大的功率放大器。
附图2为典型的高温超导滤波器在频分双工通信系统中的接入方式。
(三)发明内容：
本发明的目的在于设计一种频分双工高温超导射频前端子系统，可以实现常规射频前端的全部功能，满足发射信号的滤波和接收信号的滤波放大要求，实现通信系统的信号频分双工，可以直接替换通信系统中的常规射频前端，完成频分双工高温超导射频前端子系统的并网接入，具有结构紧凑、技术指标优异、并网便捷等特点。
本发明的技术方案：一种频分双工高温超导射频前端子系统，包括双工器、高温超导滤波器和低温低噪声放大器三部分，其特征在于双工器为非对称双工器。本频分双工高温超导射频前端子系统的工作机理是：非对称双工器、高温超导滤波器及低温低噪声放大器共同组成频分双工高温超导射频前端子系统本体，双工器的发射通道为高阶数滤波器，以带外抑制为主要关注点，接收通道为低阶数滤波器，以低损耗为主要关注点；天线接收到的小信号进入非对称双工器公共端口，经双工器接收通道初步滤波后，进入超导滤波器二次滤波，通过低温低噪声放大器进行放大，提供给下一级的器件处理；非对称双工器接收通道滤波器阶数低于发射通道滤波器阶数，可有效降低额外的插入损耗，高温超导滤波器则充分发挥高阶数、高选择性、低损耗的特点，提升系统的抗干扰能力，低噪声放大器在低温下工作，使噪声进一步降低，提升了系统的接收灵敏度；大功率发射信号进入非对称双工器的发射通道滤波，经双工器公共端口由天线发射出去，发射通道滤波器保持高阶数，可以对杂散信号进行有效的抑制；所以本频分双工高温超导射频前端子系统保持了原有的发射通道滤波特性，而接收通道则集成了超导滤波器和低温低噪声放大器的技术优势，提升了子系统的接收灵敏度和抗干扰能力。
上述所说的频分双工高温超导射频前端子系统中之非对称双工器，其结构中包括发射通道和接收通道，其发射通道滤波器的阶数高于接收通道滤波器的阶数。
上述所说的频分双工高温超导射频前端子系统中之非对称双工器，其接收通道滤波器带宽不窄于且覆盖接收频率带宽，其阶数不少于2阶。
上述所说的频分双工高温超导射频前端子系统中之非对称双工器，其结构可为腔体结构、波导结构、介质加载结构、微带结构。
上述所说的频分双工高温超导射频前端子系统中之高温超导滤波器，其带宽不窄于且覆盖接收频率带宽，不宽于双工器接收通道滤波器的带宽。
上述所说的频分双工高温超导射频前端子系统中之高温超导滤波器，其工作温度低于相应高温超导材料的临界温度。
上述所说的频分双工高温超导射频前端子系统中之低温低噪声放大器，其工作频率范围不窄于且覆盖高温超导滤波器的带宽。
本发明的优越性在于：1、一种频分双工高温超导射频前端子系统，包括包括双工器、高温超导滤波器和低温低噪声放大器三部分，可以满足通信系统发射信号的滤波和接收信号的滤波和放大要求；2、本发明保持了常规射频前端原有的发射通道滤波特性，接收通道则集成了超导滤波器频率选择性高、低温低噪声放大器噪声低的优势；3、本发明具有结构紧凑、技术指标优异、并网便捷等特点。
(四)附图说明：
附图1为常规的频分双工通信系统用射频前端子系统，同时显示了用于发射信号放大的功率放大器。
附图2为典型的高温超导滤波器在频分双工通信系统中的并网接入图，高温超导滤波器直接串接在双工器接收滤波通道和低噪声放大器之间。
附图3为本发明所涉频分双工高温超导射频前端子系统，包括非对称双工器、高温超导滤波器、低温低噪声放大器。
其中：100为常规的频分双工通信系统用射频前端子系统，101为对称双工器，102为低噪声放大器，103为公共端，104为接收信号输出端，105为发射信号输入端，106为发射通道的功率放大器；200为典型的高温超导滤波器在频分双工通信系统中的并网接入图，201为高温超导滤波器；300为高温超导射频前端子系统本体，301为非对称双工器，302为低温低噪声放大器，303为子系统公共端，304为接收信号输出端，305为发射信号输入端。
(五)具体实施方式：
实施例1：一种频分双工高温超导射频前端子系统300，包括双工器301、高温超导滤波器201和低温低噪声放大器302三部分，其特征在于双工器301为非对称双工器。
上述所说的频分双工高温超导射频前端子系统300中之非对称双工器301，其结构中包括发射通道和接收通道，其发射通道滤波器的阶数为8阶，高于接收通道滤波器的阶数4阶。
上述所说的频分双工高温超导射频前端子系统300中之非对称双工器301，其接收通道滤波器带宽810MHz～840MHz，不窄于且覆盖接收频率带宽825MHz～835MHz，其阶数为4阶。
上述所说的频分双工高温超导射频前端子系统300中之非对称双工器301，其结构为腔体结构。
上述所说的频分双工高温超导射频前端子系统300中之高温超导滤波器201，其带宽为接收频率带宽825MHz～835MHz，不宽于双工器301接收通道滤波器的带宽810MHz～840MHz。
上述所说的频分双工高温超导射频前端子系统300中之高温超导滤波器201，其工作温度为73K，低于相应高温超导材料DyBCO的临界温度89K。
上述所说的频分双工高温超导射频前端子系统300中之低温低噪声放大器302，其工作频率范围为780MHz～880MHz，不窄于且覆盖高温超导滤波器201的带宽825MHz～835MHz。

Claims (7)

1.一种频分双工高温超导射频前端子系统，包括双工器、高温超导滤波器和低温低噪声放大器三部分，其特征在于双工器为非对称双工器。
2.根据权利要求1所说的一种频分双工高温超导射频前端子系统，其特征在于所说的频分双工高温超导射频前端子系统中之非对称双工器，其结构中包括发射通道和接收通道，其发射通道滤波器的阶数高于接收通道滤波器的阶数。
3.根据权利要求1所说的一种频分双工高温超导射频前端子系统，其特征在于所说的频分双工高温超导射频前端子系统中之非对称双工器，其接收通道滤波器带宽不窄于且覆盖接收频率带宽，其阶数不少于2阶。
4.根据权利要求1所说的一种频分双工高温超导射频前端子系统，其特征在于所说的频分双工高温超导射频前端子系统中之非对称双工器，其结构可为腔体结构、波导结构、介质加载结构、微带结构。
5.根据权利要求1所说的一种频分双工高温超导射频前端子系统，其特征在于所说的频分双工高温超导射频前端子系统中之高温超导滤波器，其带宽不窄于且覆盖接收频率带宽，不宽于双工器接收通道滤波器的带宽。
6.根据权利要求1所说的一种频分双工高温超导射频前端子系统，其特征在于所说的频分双工高温超导射频前端子系统中之高温超导滤波器，其工作温度低于相应高温超导材料的临界温度。
7.根据权利要求1所说的一种频分双工高温超导射频前端子系统，其特征在于所说的频分双工高温超导射频前端子系统中之低温低噪声放大器，其工作频率范围不窄于且覆盖高温超导滤波器的带宽。
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PB01 Publication
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