[发明专利]一种平衡式高温超导接收机的电路设计及建模方法

说明书

本发明涉及一种平衡式高温超导接收机的电路设计及建模方法，属于微波与太赫兹通信、高温超导技术领域。包括平衡式高温超导接收机的电路设计及接收机建模方法；步骤1、平衡式高温超导接收机的电路设计包括MgO芯片电路设计和氧化铝PCB电路设计，并通过粘接带连接；MgO芯片电路设计包括3dB分支桥网络、阻抗匹配、带直流偏置电路的约瑟夫森结、扇形扼流滤波器及五阶扼流滤波器；氧化铝PCB电路设计包括设计偏置三通电路及中频信号混合电路；步骤2、平衡式高温超导接收机的建模，包括建立多端口网络交织模型及得出超导接收机的转换增益和噪声温度的解析表达式。所设计电路具有小体积、成本低、低噪声、极宽中频带宽、高频率上限以及低功率需求的优点。

技术领域

本发明涉及一种平衡式高温超导接收机的电路设计及建模方法，属于微波与太赫兹通信、高温超导技术领域。

背景技术

相比常规半导体太赫兹接收机，超导接收机具有低噪声、极宽中频带宽、高频率上限、低功率需求等优点；而与低温超导接收机相比，高温超导接收机需要采用的低温设施更加小型化、廉价化，作为太赫兹通信系统前端器件具有良好的应用前景。然而，接收的射频信号通常具有较高的杂散音和倍频放大网络产生的幅值噪声，这严重降低了高温超导接收机的性能。相比于单结或串联结式高温超导接收机，平衡式高温超导接收机具有本振杂散音和幅值噪声消除能力，能够有效解决射频接收信号引起的问题。由于平衡式高温超导接收机电路及其建模理论的复杂性，目前国内还没有发表或研究出有效的平衡式高温超导接收机电路及其建模理论。

鉴于上述情况，急需发明一种平衡式高温超导接收机的电路设计及建模方法。

发明内容

本发明的目的在于针对现有高温超导接收机缺乏平衡式电路与建模方法，导致接收机抗噪声性能差，提出了一种平衡式高温超导接收机的电路设计及建模方法。

为了达到上述目的，本发明采取如下技术方案。

所述平衡式高温超导接收机的电路设计及建模方法，包括平衡式高温超导接收机的电路设计、平衡式高温超导接收机的建模方法；

步骤1平衡式高温超导接收机的电路设计包括MgO芯片电路设计和氧化铝PCB电路设计，并将二者通过粘接带连接；

其中，MgO芯片电路为高温超导微带电路，包括3dB分支桥网络、阻抗匹配、两个带直流偏置电路的约瑟夫森结、扇形扼流滤波器、五阶扼流滤波器以及粘接带；

氧化铝PCB电路，包括偏置三通电路以及中频信号的混合电路；

步骤1、具体包括如下子步骤：

步骤1.1设计MgO芯片电路，包括如下子步骤：

步骤1.1.1设计3dB分支桥网络，作为射频信号与本振信号的正交耦合电路，完成射频信号与本振信号的正交耦合，并使正交耦合后的信号能量平均分配为两路射频信号输出；

步骤1.1.2设计四分之一波长高低阻抗线进行阻抗匹配，再将正交耦合后的两路射频信号与本振信号分别到达两个约瑟夫森结处进行混频，输出两路中频信号；

其中，阻抗匹配位于3dB分支桥网络和两个约瑟夫森结之间；

步骤1.1.3采用扇形扼流滤波器设计两个约瑟夫森结的直流偏置电路，保证两个约瑟夫森结正常工作；

其中，扇形扼流滤波器的作用是防止中频信号、本振信号以及射频信号的流到直流偏置处；

步骤1.1.4设计五阶扼流滤波器，使得两个约瑟夫森结处混频产生的两路中频信号能够达到dc/IF垫片，该垫片通过径向短截线和氧化铝PCB电路连接；

其中，dc/IF垫片和径向短截线构成粘接带，该粘接带将MgO芯片电路和氧化铝PCB电路相连；

步骤1.2设计氧化铝PCB电路，具体包括如下子步骤：