[发明专利]一种微波互补双工器

说明书

本发明涉及一种微波互补双工器。该双工器为一个三端口微波无源器件，包括带通通道和带阻通道。其特征在于：当一个宽频带信号由公共端馈入时，双工器的带通通道的输出为通带信号，而带阻通道的输出为宽带信号剔除通带信号之外的频谱信号。双工器的带通通道在通带内良好匹配，阻带在通带外可以实现良好匹配，而公共端在全频带内良好匹配。所述的互补双工器能够实现微波频段的频谱分离或合成功能。可用于用于测量一个宽带信号中的指定频段的频谱分量，比如无源互调的测量。此外使用该双工器作为基本模块级联后构成多工器。最后，在双工器的阻带通道输出端接匹配负载，可以实现一个吸收式滤波器。

技术领域

本发明涉及一种微波频段双工器，该双工的两个通道信号完全互补，即宽带信号经过双工时可以被拆分为通带信号和通带之外的宽带信号。如图1所示。

背景技术

传统的微波双工器是将两路不同频率的信号合成或将一路宽带信号拆分为两路不同频率的信号。两路信号局限在一定的带宽范围内，具有频带分离功能的能够实现真正意义上的互补功能，即带通、带阻通道的传输特性恰好为一个滤波器函数的传输函数和反射函数的设计方法和产品未见报道。

虽然带通滤波器和带阻滤波器的设计已经是一个成熟技术，但是将两个独立设计的带通滤波器和带阻滤波器进行简单并联不能形成本发明所述的互补双工器的功能。这是由于众所周知，带通滤波器和带阻滤波器的输入阻抗为一个不等于1的复阻抗。而传统的滤波器设计都是基于端口的归一化阻抗为1的前提，所以将两者并联后，双工器的带通通道和带阻通道会产生严重的相互影响，无法实现预设的互补双工特性。

微波多工器用于将微波频谱信号分离或合成，是通信系统中的重要组成部件。现代微波系统对微波多工器提出了越来越高的可重构特性的需求。而普通多工器的构成是将多个通道滤波器按不同的方式组合起来，而后通过优化连接元件达到多个通道滤波器的去耦，进而构成多工器。这种组成方式无法满足可重构需求，只能根据给定指标需求完成单向化设计，无法重复利用。

发明内容

本发明解决的技术问题为：克服现有技术不足，提出一种微波互补双工器，用全互补双工器的频谱分离特性可以将系统的输出频谱分离为通带内信号和互调产生的带外信号。将带外杂散信号馈入频谱仪就可以完成所有交调信号电平的测试。在超大功率系统中，系统末端的输出滤波器的带外信号如果反射回发射机会造成放大器烧毁，使用全互补双工器可以将带外信号经带阻通道引出到一个大功率负载。从功能上带外信号是被负载吸收而不是返回源端，从而达到保护发射机的目的。

本发明解决的技术方案为：一种微波互补双工器，包括：公共端口，通带端口和阻带端口、含带通通道和带阻通道；带通通道的一端和带阻通道的一端作为公共端，带通通道的另一端作为通带端口，带阻通道的另一端作为通阻端口；当一个宽频带信号由公共端口馈入时，通带信号由通带端口输出，通带之外的信号由阻带端口输出。

带通通道的滤波器传输函数和带阻通道的滤波器传输函数为一个广义切比雪夫滤波器函数的传输函数和反射函数，能够使双工器在全频带内实现良好匹配。

设一个广义切比雪夫多项式由下式描述：

其中，F_N(ω)、P_N(ω)为根据需求确定的N阶多项式函数，C_N(ω)为由这两个多项式的比确定的函数。其中，N、n为滤波器的阶数，由滤波器指标所决定。ω为频率变量。ω_n为滤波器低通原型的截止频率，x_n为工作通带的中心频率。

那么由该多项式描述的滤波器的反射函数为：

传输函数为：