高溫超導(dǎo)多工器及其在寬帶數(shù)字接收機(jī)多通道前端的應(yīng)用.pdf

1、高溫超導(dǎo)薄膜(HTS)在微波頻段下，具有極為優(yōu)越的微波性能：在L、S波段其微波表面電阻Rs比常規(guī)金屬導(dǎo)體的要低3～5個數(shù)量級，并能夠?qū)崿F(xiàn)高達(dá)1×107A/cm2的電流密度。利用這些高溫超導(dǎo)薄膜已經(jīng)制造出許多高溫超導(dǎo)無源微波器件(如濾波器、多工器、功分器、限幅器、延遲線等)與電路(如放大器、振蕩器、高速A/D轉(zhuǎn)換器等)，它們具有比常規(guī)器件和電路更高的性能，這些高性能的高溫超導(dǎo)無源微波器件與電路，應(yīng)用到現(xiàn)代移動通信系統(tǒng)、衛(wèi)星通信系統(tǒng)、雷達(dá)系

2、統(tǒng)以及電子戰(zhàn)(EW)偵察接收機(jī)系統(tǒng)中，將極大的提升系統(tǒng)性能，具有十分廣闊的應(yīng)用前景。 本論文主要工作內(nèi)容：設(shè)計和研制高靈敏高溫超導(dǎo)接收機(jī)前端的關(guān)鍵器件-高溫超導(dǎo)濾波器和多工器，并與數(shù)字接收機(jī)技術(shù)相結(jié)合，研制開發(fā)新型寬帶數(shù)字接收機(jī)的高靈敏高溫超導(dǎo)雙通道前端樣機(jī)。雖然現(xiàn)在高溫超導(dǎo)微波器件的設(shè)計是基于傳統(tǒng)的常規(guī)微波器件的設(shè)計技術(shù)，但是由于高溫超導(dǎo)技術(shù)的應(yīng)用有些限制性的條件以及自身的特點(diǎn)，傳統(tǒng)的常規(guī)濾波器和多工器設(shè)計需要進(jìn)行一些發(fā)展改進(jìn)

3、以適合高溫超導(dǎo)技術(shù)的應(yīng)用。找到一種適合高溫超導(dǎo)濾波器和多工器的簡便、快速、準(zhǔn)確的設(shè)計方法是我們研究的重點(diǎn)，并在此基礎(chǔ)上開發(fā)研制新型寬帶數(shù)字接收機(jī)的高性能高溫超導(dǎo)多通道前端系統(tǒng)。 本論文主要創(chuàng)新性工作如下： 1、發(fā)展了一種快速、準(zhǔn)確的濾波器CAD設(shè)計方法：利用濾波器的諧振器與其頻率響應(yīng)的對應(yīng)關(guān)系，結(jié)合計算機(jī)強(qiáng)大仿真能力，來完成濾波器的設(shè)計。設(shè)計過程不再需要優(yōu)化過程，大大節(jié)省了結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、級數(shù)較多的高溫超導(dǎo)濾波器的設(shè)計周期，

4、并通過實驗驗證了這個設(shè)計方法。制作的8級高溫超導(dǎo)濾波器和低溫工作低噪聲放大器組件，工作頻段XXX-XXXMHz，通帶帶寬5MHz，在77K下測試結(jié)果：帶內(nèi)增益21dB左右；帶內(nèi)反射小于-12dB；帶內(nèi)噪聲小于0.8dB，最小噪聲0.58dB。(論文第二章)2、針對設(shè)計過程更為復(fù)雜、困難的高溫超導(dǎo)多工器的設(shè)計，發(fā)展了直接設(shè)計法設(shè)計高溫超導(dǎo)多工器。通過對多工器的集總參數(shù)電路模型的研究，找到影響多工器性能的主要參數(shù)以及其調(diào)整變化的趨勢，以獲得

5、較理想的初值，節(jié)省優(yōu)化時間，避免復(fù)雜的理論和冗長的公式演算，并通過實驗驗證了這個設(shè)計方法。制作的四級高溫超導(dǎo)雙工器工作在3-4GHz頻段，通道帶寬500MHz，在溫度77K下測試，測試結(jié)果達(dá)到：通帶內(nèi)插損小于0.8dB，通帶間帶外抑制大于30dB@通帶中心頻率，通帶內(nèi)反射小于-10dB：制作的四級高溫超導(dǎo)四工器工作在2-4GHz頻段，通道帶寬500MHz，在溫度77K下測試，測試結(jié)果達(dá)到：通帶內(nèi)插損小于0.8dB，通帶間帶外抑制大于30

6、dB@通帶中心頻率，通帶內(nèi)反射在-10dB左右。(論文第三章)3、開展了高溫超導(dǎo)多工器功率容載能力的研究。通過實驗發(fā)現(xiàn)高溫超導(dǎo)連續(xù)通帶多工器在其交接區(qū)域內(nèi)的功率容載能力并不比其單個通道帶內(nèi)的功率容載能力高，反而要低1dB左右。原因是高溫超導(dǎo)連續(xù)通帶多工器交接區(qū)域存在著大量微波電流，這些微波電流增加了多工器在交接區(qū)域內(nèi)的損耗，因而降低了其交接區(qū)域內(nèi)功率容載能力。(論文第三章)4、研制開發(fā)了寬帶數(shù)字接收機(jī)的高靈敏高溫超導(dǎo)雙通道前端樣機(jī)。實驗