[发明专利]星点式耦合网络、星点式耦合器及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及无源微波电路领域，尤其是指一种星点式耦合网络、星点式耦合器及其控制方法。

背景技术

多路耦合器（Multicoupler）亦称合路器，是通信系统中重要的电磁兼容设备，简单的说就是多部电台共用一部天线的中间设备，通过该设备，多部电台能够同时正常接收工作或发射工作。尤其在设备空间比较紧张时，亟需使用到多路耦合器。多路耦合器分为固定多路耦合器和可调多路耦合器两种。其中，可调多路耦合器各个射频通路的工作频率可以根据控制指令随时改变，因此抗干扰性能优异。

可调多路耦合器主要由构成各个射频通道的可调带通滤波器和耦合匹配网络两部分组成。在同一时刻，各个通道的工作频率互不相同，以保证通道间信号互相隔离，因此各个可调带通滤波器的中心频率互有间隔。

耦合匹配网络是一种无源微波网络，习惯称为耦合网络。其中，星点式耦合网络（Starpoint Coupling Network）可调多路耦合器的重要部件，它通常包括若干个输入端，每个输入端各联接一个可调带通滤波器，可调带通滤波器经若干并联的等长传输线枝节，以星点状的形式联接到电抗对消匹配网络，完成电抗对消和宽频带阻抗匹配，最终经过一个输出端联接到宽带天线，这样就实现了多路耦合。采用上述技术构建的多路耦合器则称为星点式多路耦合器。

上述星点式耦合网络所能起到作用在于：解决多路带通滤波器合路情况下，通频带内的插入损耗、纹波、驻波比等射频性能变化较大甚至超标不合格的问题，保证多路耦合器每个通道在各自工作频段内都达到良好的匹配状态，使射频系统正常工作。

可见，耦合网络技术是可调多路耦合器的关键技术之一，因此在星点式耦合网络的设计过程中，理论上要考虑到的是：滤波器端口等效短路线长度Lf和滤波器到并联枝节汇合星点处的等效传输线长度Lt，两者的总和形成一段长的短路线L，这段短路线L要接近（最好是小于）多路耦合器工作频段的中心频率的四分之一波长，这样所设计的多路耦合器的合路性能才够优良，其带内性能与仅单路工作而无合路时的带内性能相比才能相差不大，理论分析、仿真和射频试验测试都证明了这一点。但是实践中的设计，由于多种很实际的原因，L一般远大于上述的四分之一波长，不能轻易做到减小。

此外，传统的星点式耦合网络的多路等长传输线枝节，无断点地，在分支接头处，互相并联地直接焊在一起。这样带来一个问题：当某一路机械可调滤波器正在调谐时，其中心频率连续变化，常与其他并联滤波器发生频率交叠，在交叠的短时间内造成其他并联滤波器严重失谐，参见图1、2，影响相应电台的连续正常通信。

为了解决上述问题，现有技术中是通过在多路并联的同轴传输线枝节的每一路传输线枝节中嵌入单刀两掷射频同轴开关（SPDT——Single Pole Double Throw）并设置与滤波器端口等效短路线（该短路线可用来表征可调滤波器端口在阻带的阻抗特性），以使得滤波器能够从并联枝节上断开。当某路滤波器要调谐时，SPDT开关切换到该滤波器的端口等效短路线上，等调谐完毕再切换回滤波器。这样虽然可以解决前文所述的一路滤波器调谐频率交叠造成其他滤波器受干扰失谐的问题，但同时带来一个新问题：由于实际工程安装的空间限制和SPDT射频同轴开关内部等效传输线电长度较大，使得所并联的传输线枝节等效短路线总长度L远远大于多路耦合器工作频段的中心频率的四分之一波长，导致多路耦合器能实现的带宽和允许的通道数量下降；甚至造成更严重的后果，即多路耦合器各射频通路在互相邻近的频率组合下（尤其在工作频段高端），各个通频带内的插入损耗、纹波、驻波比三项性能指标严重恶化、超标不合格。如图3、4所示的现有解决方案下多路耦合器的测试曲线，中心频率分别是230MHz、250MHz、270MHz、290MHz的四个通道合路同时工作：a)图3中L比四分之一波长大10%；b)图4中L比四分之一波长大30%，受扰后的八条曲线与四条较平整圆滑的滤波曲线对比（较平整圆滑的曲线是仅单路工作而无合路时的原型曲线），可见，此时合路的四个通路互相影响，带内性能各有不同程度地恶化，依然会导致电台通信质量下降，甚至不能通信。

发明内容

本发明的目的在于克服了上述缺陷，提供一种星点式耦合网络、星点式耦合器及其控制方法。

本发明的目的是这样实现的：