直连式模块化高温超导多工器的利记博彩app

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。

技术实现要素：

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。

我们可以在一个较大的超导材料上制作该多工器。也可以将版图采用适当的方法切割，在多个较小的超导材料上制作切割后的每一部分，然后通过一定的方法焊接起来，制作该多工器。

基于超导材料低损耗的特点，可以将输入馈线任意延长，沿输入馈线放置的信道滤波器的数目就可以增加，因此，采用上述结构可以设计任意通道数目的多工器。同时，受到单片超导材料尺寸的限制，在单片超导材料上制作多工器的信道数目以及信道滤波器的阶数终究有限。采用我们所设计的直连式多工器结构，我们可在将多工器分割成若干部分，每一部分在不同的超导材料上制作，之后通过一定的方式连接在一起，组成多工器。因此，利用这种结构，我们可以设计以及制作任意通道数目的高温超导多工器，如图20所示。

上述方法的关键在于如何切割，通过对多工器的电流分布进行分析，寻找电流最弱的部分进行切割，使得切割以及焊接后对整体电流分布的改变最小，即对多工器响应的改变最小，此时拼接制作的多工器与在单片超导材料上制作的多工器响应近似。

在直连式多工器结构中，输入馈线可以是直线，也可以弯折，同时在满足设计要求的前提下，各信道滤波器也可以沿馈线任意分布。

所述的多工器衬底材料为LaAlO₃等。

所述的多工器各信道的中心频率和带宽可以相同或者不同，各信道中心频率可以任意分布，各信道滤波器所包含的谐振器数目可以相同或者不同。

本实用新型的优点和积极效果：

本实用新型开发了一种新结构的高温超导多工器——直连式高温超导多工器。这种结构包含了一根50欧姆的输入馈线，通过各信道滤波器与输入馈线的耦合将所有信道并联合并在一起，结构简单。同时信道并联带来的互扰通过优化各信道滤波器的参数来消除，不需要额外的电路。采用这种结构可以设计任意信道数目的高温超导多工器，结合分割的方法，可以大大降低仿真困难，缩短设计周期。利用这种结构，结合一定的分割以及连接方法，可以制作任意信道数目的多工器，避免了单片超导材料的尺寸对多工器信道数目的限制。此外，如果超导多工器损坏之后，可以将损坏的部分重新制作并替换，易于维护。这大大增加了高温超导多工器的设计灵活度以及应用前景。

附图说明

图1为现有技术中高温超导多工器的常规结构——混合电桥耦合多工器。

其中，1为不同频率的输入信号，2、3、4为不同频率的输出信号，5为滤波器，6为90°混合电桥。

图2为现有技术中高温超导多工器的常规结构——环形器耦合多工器。

其中，7为不同频率的输入信号，10、11、12为不同频率的输出信号，9为不同中心频率的滤波器，8为环形器。

图3为现有技术中高温超导多工器的常规结构——多枝节耦合多工器。

其中，13为不同频率的输入信号，16、17、18为不同频率的输出信号，19为不同中心频率的滤波器，14为T型节，15为具有一定电长度的传输线。

图4为现有技术中高温超导多工器的常规结构——星型节多工器。

其中，20为输入端口，22、23、24为各信道输出端口，21为星型节，25为各信道滤波器的组成单元——谐振器。

图5为现有技术中正交混合网络耦合超导多工器。

其中，26为信号输入端，27为第一信道输出端，28为第二信道输出端。

图6为现有技术中多枝节耦合超导多工器。

其中29为信号输入端，30为第一信道输出端，31为第二信道输出端，32为第三信道输出端。

图7为现有技术中包含匹配网络的高温超导四工器。

其中33为信号输入端口，34为第一信道输出端，35为第二信道输出端，36为第三信道输出端，37为第四信道输出端。

图8为现有技术中星型节高温超导三工器。

其中，38为信号输入端口，39为第一信道输出端，40为第二信道输出端，41为第三信道输出端。

图9是本实用新型多工器的拓扑结构。

其中，Port 1为输入端口，Port 2-6为各信道的输出端口。

图10为本实用新型提供的多工器(直连式模块化高温超导六工器)结构示意图。

其中，42为多工器的输入端口，是一根长的微带线，43为第一信道输出端，44为第二信道输出端，45为第三信道输出端，46为第四信道输出端，47为第五信道输出端，48 为第六信道输出端。

图11为本实用新型中涉及的“L”形谐振器结构示意图，由半波长微带线弯曲折叠构成。

图12是本实用新型多工器仿真方法示意图。

图中，我们设计的直连式超导六工器版图被沿虚线切割成A、B、C三部分。

图13是与图12对应的多工器仿真方法示意图。

图中，散射参数按照图12中对应的部分的顺序级联，49为输入端口，50为第一信道输出端，51为第二信道输出端，52为第三信道输出端，53为第四信道输出端，54为第五信道输出端，55为第六信道输出端。

图14是本实用新型多工器整体仿真与分割仿真结果对比图。

图中为六工器版图整体仿真与利用我们所述方法进行切割仿真的结果对比图，仿真结果为回波损耗，实线为六工器版图整体仿真结果，虚线为利用我们所述方法进行切割仿真的结果。

图15为六工器整体仿真的结果，图中包括回波损耗与传输损耗，56为输入端口的回波损耗，57为输入端口到第一信道输出端口的传输损耗，58为输入端口到第二信道输出端口的传输损耗，59为输入端口到第三信道输出端口的传输损耗，60为输入端口到第四信道输出端口的传输损耗，61为输入端口到第五信道输出端口的传输损耗，62为输入端口到第六信道输出端口的传输损耗。

图16是本实用新型模块组合示意图，图中为六工器切割成三部分后，第一部分版图与对应的仿真结果。

图17为图16中六工器切割成三部分后，第二部分版图与对应的仿真结果。

图18为图16中六工器切割成三部分后，第三部分版图与对应的仿真结果。

图19为图16中六工器切割成三部分后，第一部分与第二部分拼接在一起后的版图，以及对应的仿真结果。

图20为本实用新型提供的一种包含16个信道的超导直连式多工器版图，63为多工器的输入端口。

具体实施方式

实施例1、直连式模块化超导六工器

如图10所示由本实用新型提供的直连式模块化高温超导六工器。该六工器包含6个信道，由一根50欧姆微带线作为输入馈线，6个带通滤波器沿输入馈线两边呈梳状分布， 6个信道的滤波器通过与输入馈线的耦合合并在一起。

每一个信道滤波器均为10阶，且采用相同的结构，谐振器单元均为“L”形谐振器，“L”形谐振器由半波长微带线折叠形成，如图11所示。

所述的六工器中，信道之间的干扰是通过重新优化各信道的参数来消除的。

所述的六工器的各个信道的中心频率、带宽可以相同或者不同，包含的谐振器单元的数目以及结构可以相同或者不同，各个信道均可以引入交叉耦合，可根据实际需要确定。

所述的六工器的衬底材料为LaAlO₃等。

图15为所述的六工器的幅度响应曲线。56为输入端口的回波损耗，57、58、59、60、 61、62为输入端口到其他各个输出端口的传输曲线，可观察到所设计的高温超导六工器具有很好的性能。

上述设计所用的仿真软件为全波电磁仿真软件。

实施例2、直连式模块化多工器信道数目可任意拓展

例1所述的六工器中，所有的信道滤波器沿输入馈线呈梳状分布，各个信道滤波器通过与输入馈线的耦合合并在一起。

将输入馈线加长，则可以沿其放置更多的信道滤波器，通过信道滤波器与输入馈线产生耦合，将更多的信道并联起来，如图10与图20所示。通过调节信道滤波器与输入馈线的相对位置，来实现所需要的耦合。

信道并联能够带来相互干扰，可以通过重新优化各信道滤波器的参数来消除这些互扰。

此外，可以根据设计要求，将各信道滤波器沿输入馈线任意分布。

这样我们可以设计任意通道数目的多工器。

实施例3、直连式模块化多工器的加工

例2所述的直连式模块化多工器，随着信道数目的拓展，多工器的尺寸也逐渐增大。现实中，单片超导材料的尺寸终究有限，因此无法在单片超导材料上制作信道数目较多的多工器。

对于直连式模块化多工器，我们可将其切割成不同的部分，在不同的超导材料上加工不同的部分，之后焊接在一起，加工成一个完整的多工器。如图20所示，可将16信道的多工器沿虚线切割成8部分，用8片超导材料制作相应的部分，之后将8片超导材料沿确定的顺序焊接到一起。

可通过电磁分析来确定切割的方法。通过对多工器的电流分布进行分析，在输入馈线上寻找电流微弱的位置，选择适当的位置并沿其切割，如图12中所示的虚线。通过这种方法可以使切割和焊接造成的影响微弱，使得加工的多工器的响应更好。

按照此方法，可以对例2所述的任意通道数目的多工器进行加工，制作出任意通道数目的多工器。

实施例4、直连式模块化多工器的拆分

对于例2、例3所述的多工器进行分割，分割出的每一部分都可作为一个单独的多工器，如图16、图17、图18所示，且每一个多工器均具有较好的性能，由图16、图17、图18中相应的响应曲线可以看出；且任意若干部分组合均能构成新的多工器，如图19所示。

对于例3所述的多工器，可以对损坏的任一部分进行替换，易于维护。