基于高速可重构匹配网络的VHF宽带多路跳频Manifold耦合器基础问题研究

VHF跳频多路耦合器能使多部跳频通信设备共用一副天线，可显著减少电磁干扰，提高系统电磁兼容性能，在现代通信系统中占据重要地位。现有的跳频多路耦合器架构通常是用开关矩阵切换多个定频滤波器，再经固定的宽带匹配网络耦合到天线。这种架构在工作频带变宽、定频滤波器数量增多的情况下很难实现。针对此问题,本项目提出基于多路全频段跳频滤波器，以及高速可重构宽带匹配网络，形成VHF宽带跳频多路Manifold耦合器的新构思。和现有架构相比，新构思结构简单，更能充分发挥跳频装备的性能,易于满足多路、全频段、宽带跳频合路的要求。本项目以30MHz~88MHz 4 路全频段跳频耦合器为目标，围绕具有特定端口导纳特性的大功率跳频滤波器的设计和实现，以及高速可重构宽带匹配网路的设计和优化方法展开研究。相关研究成果不仅是对宽带匹配、多路耦合器理论的丰富和扩展，而且能广泛用于军、民跳频通信领域，具有非常重要的现实意义。

本项目按照申请书的研究内容及进度安排开展工作，目前已经基本完成了课题任务，并取得一定的研究成果。项目研发期间主要开展了如下工作： .1）在定频螺旋腔体滤波器的基础上，通过在螺旋谐振腔中利用PIN管开关加载电容，实现跳频功能。理论分析了滤波器外部耦合、级间耦合的跳频适应性，指出级间采用电感耦合的方式具有良好的跳频适应性，提出了一种随频率变化而变化的负载模型，并用麦夸特优化法确定了该模型各部件的最优值。.2）研究了低通原型滤波器端口阻抗特性的影响因素，揭示了端口带外阻抗只取决于输入输出耦合器件及其结构，而与滤波器内部结构无关。基于ABCD矩阵，分析了影响带通滤波器端口特性的主要因素，并提出了调控方法。.3）设计并完成了耐压350V，切换速度小于30.0μS，电流驱动能力1A的压控射频开关驱动器。通过选用Rs小结电容小的高压PIN管、在偏置电路中引入合理的电抗性网络、优化开关矩阵的拓扑结构和布局，实现了工作频率覆盖30MHz~88MHz、插损低于0.5dB，通道隔离度高于50dB的PIN开关矩阵。.4）研究了Manifold结构匹配网络的设计，利用最优化算法设计出宽频带可重构匹配网络。利用简化实频法，进一步改善宽带匹配网络性能。.5）完成了VHF跳频多路耦合器的静态测试、外场拉距和抗干扰通信试验，获得了宝贵的第一手数据，验证了跳频多路耦合器的性能。

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