[实用新型]一种超短波异频功率合路器

说明书

本实用新型提供一种超短波异频功率合路器，包括跳频滤波器1、跳频滤波器2、…跳频滤波器n；数字相移器1、数字相移器2、…数字相移器n；跳频滤波器i的输出接数字相移器i后相互连接；数字相移器i相移确定其它跳频滤波器在总端口处的并联阻抗在频率f_i处应为无穷大；f_i为跳频滤波器i的中心频点；这里n为不小于2的自然数，i为1至n中的任意数字。本实用新型实现一种超短波波段大功率移相器，大功率移相器采用数字移相架构，采用11个二级制电容组实现11bit的数字移相器，在30MHz最大移相达140度。由移相器为配相核心的电路配合跳频滤波器可以实现N路异频射频功率的合成，用于多个射频电台公用一个天线的场合。

技术领域

本实用新型涉及功率合路器领域，特别是一种超短波异频功率合路器。

背景技术

现代高数据率、高保密通信对通道的选择性和电磁兼容性提出了更高的要求。特别是在军事保密通信、陆地通信指挥设备、大型舰艇设备等，都有各种各样的大功率、多频段、跳频、扩频等各种无线通信设备的集成和共址架设，这就给系统的电磁兼容带来了严酷的考验。这些电磁干扰问题包括：1) 临近信号的EMI问题：交叉调制、倒易混频、发射机的底部噪声；2)带外信号的EMI问题：发射机的杂波发射、接收机的失真响应；3)互调产物：包含结构性互调产物、发射机互调、接收机互调等。采用射频带通滤波器是解决带外干扰最有效的措施，滤波器允许有用信号通过，滤除其余无用的信号，无论是本站自干扰信号还是有意干扰信号，对于通信设备的正常工作起到至关重要的作用。现代通信出于保密性的要求要求射频频率可调，因而对于滤波器来说，要求滤波器具有可调谐能力，能够根据通信系统的工作频率自行调整滤波频带，实现动态滤波。

多工器是多个工作于不同滤波频带的滤波器组合，可以实现多频信号的合路器，也可以当做频分系统，实现不同频率的收发信号的分离。跳频多工器的各个组成滤波器均为电可调滤波器，可以实现多个异频频率任意叠加，合成效率高，损耗小等特点。跳频多工器可以高效的合成多个通信系统的发射机和接收机，共用一个天线实现多频通信。实现微波多工器有多种设计方案，应用较多的有星点式结构多工方案、多头线耦合多工方案、90°定向耦合器多工方案、可调相位器多工方案、环形器多工方案和定向滤波器多工方案等。文献【1】(游鑫，王锡良，宋加兴，郭翔.多工器的综合与设计.电子科技，2013,26(6)：153-156)对应用于军事通信的甚高频(VHF)跳频多工器进行了研究，采用宽边耦合带状线结构实现了30～88MHz的90°耦合电桥，进而采用电桥双路调频滤波器电桥耦合方式实现30～88MHz的跳频四路合路器的设计。该方案主要优点是90°定向耦合器的方向性，使得滤波器之间的相互干扰最小化，且具有调试简单、通道间无干扰、功率容量大，击穿电压高和适宜模块化设计等优点，特别适合级联型的多路通信系统。文献【2】(涂书敏.跳频多路耦合器的设计.船舶电子技术，2009,29(6)： 106-108)采用星点式结构设计跳频多工器，为解决多路耦合时的匹配问题，对多路汇接点的阻抗特性进行分析，将多个跳频滤波器的输入阻抗合并为一个终端阻抗值，把多通道的匹配问题转换为单路信号的匹配问题，进而采用一般双端口匹配网络的设计优化法实现所需的匹配网络。文献【3】(黄建新，潘锐，程汉强.跳频多路耦合器的研制及其实现技术.2012,34(2)：90-92) 设计了一种实现多路耦合器跳频工作的原理方案及其主要功能单元：滤波器组开关矩阵驱动电路和滤波器汇接网络。该方案能满足多路耦合器跟踪电台高速跳频的要求，具有腔体滤波器汇接容易，工作可靠性高、设备体积小的优点。电台发信时，通过同步串口发送当前通信频率给多路耦合器，多路耦合器进行频率解码并进行频率碰撞检测，控制单元将频率解码后发送给对应的腔体滤波器，驱动单元进行开关矩阵驱动电平转换，开通对应的开关矩阵通道，以使对应谐振腔带通滤波器接通。本方案已在几十兆赫兹的通信频段范围得到应用，所设计的跳频多路耦合器满足多部同址跳频电台宽带通信的需求，减少了天线使用的数量，节约了空间，改善了通信的电磁兼容环境，并能显著地增加通信距离，增强抗干扰能力。文献【4】(李刚，吴边，赖鑫，梁昌洪.三工器的快速综合方法.西安电子科技大学天线与微波技术重点实验室)，提出了一种基于多项式综合的三工器设计方法，首先根据各个通道滤波器的指标计算出各个滤波器的特征多项式，推导出三工器响应特征多项式的计算公式，并计算得到其特征多项式；这些多项式中包含了各个通道滤波器的相互影响信息，对三工器的反射多项式的根进行重新排布，可以使三工器在三个频段均呈现出等波纹特性，利用这些根可以很方便地计算出最终的滤波器特征多项式；最后，应用经典的综合方法，就可以得到各个滤波器的耦合系数和外部Q值等参数。