面向认知无线电的微波捷变可重构双工器研究

Agile reconfigurable diplexer is an important component in cognitive radio. Aiming to the develop trend of next generation wireless communication system and electromagnetic countermeasures competition for multiband/multimode, fast switching and low profile components, this project deals with a theoretical research on reconfigurable diplexer, providing wide dynamic range, low profile, fast response and low loss reconfigurable components. Via study on the construction of circuit network, analyzing of electromagnetic characteristics, investigating the loading approach of reconfigurable component and feed network, explores the mechanism of reconfigurable diplexers. This project also will set up the exactly analytic design theory for the reconfigurable diplexer, discover the dynamic impedance matching theory between the common port and receiver/transmitter, set up its equivalent circuit model and find the relation between isolation and circuit topology, together with the relation between feed network and working frequency, bandwidth, loss and response time of diplexer. In addition, it will clear the design theory of feed network, the relation between circuit topology and loss and response time. Based on these results, microwave agile reconfigurable diplexer with low loss, compact size will be proposed for cognitive radio.

捷变型可重构双工器是实现认知无线电的重要器件。项目针对下一代无线通信系统和电子对抗系统多频段、多模式、快切换及小型化的发展趋势，开展捷变可重构双工器的理论研究，为认知无线电提供动态范围宽、体积小、切换迅速和损耗低的可重构器件。通过对可重构双工器的拓扑结构构造，电磁特性分析和可重构器件及馈电网络加载方法的研究，探明可重构双工器的工作机理，建立可重构双工器的解析数值设计理论，探明双工器公共端与收发通道动态阻抗匹配、收发通道间隔离度和拓扑结构之间的关系及其等效电路建模方法等重要问题，以及馈电网络对双工器频率、带宽、损耗和响应时间的研究，明晰加载的可调馈电网络设计理论，电路结构与损耗和响应时间的关系。在此基础上，为认知无线电设计出小型低损耗的微波捷变可重构双工器。

无线通信技术的迅猛发展使得人们能够享受更加优质的通信服务，也使本来就有限的频谱资源显得捉襟见肘。频率和带宽的变化需要不同的硬件设备，增加了系统的复杂度和硬件投入。因此开展面向认知无线通信技术的可重构双工器件的研究意义重大。项目按照研究计划，分别对中心频率和带宽跳变式可重构的双工器进行了研究、设计与验证、中心频率和带宽可调式可重构双工器进行了研究、设计和验证，并开展了高隔离度双工器和宽频率动态范围下的双工器的匹配设计研究，分析了重构电路在系统重构时的响应的线性度和延迟特性关系。基于复合谐振器，提出了一种新型无须外加匹配网络的高隔离度双工器综合设计方法；提出了一种基于缺陷地/槽线谐振器的可调双工器和一种基于混合电磁耦合的绝对带宽恒定的频率可重构双工器；提出了一种基于槽线枝节加载谐振器的带宽可重构双工器，实现了对双工器带宽的重构。进一步，提出了一种四频双通带可切换双工器，实现了16种可用的工作状态；另外，提出一种可重构谐振器形式,通过加载在谐振器上的电压的不同，改变开关的通断状态,改变谐振器的拓扑结构，实现了三模到四模的切换。基于此谐振器，提出了一种可以在单通带（宽带）、双通带和带阻九种工作模式下切换的可重构双工器。