[發明專利]波導型去鏡像濾波器以及使用該濾波器的單邊帶接收器、分頻器和邊帶分離接收器

有效

• 申請號: 201480009467.0
• 申請日: 2014-01-30
• 公開（公告）號: CN105009355B
• 公開（公告）日: 2017-07-07
• 發明（設計）人: 長谷川豐;小川英夫;淺山信一郎
• 申請（專利權）人: 公立大學法人大阪府立大學
• 主分類號: H01P1/207
• 分類號: H01P1/207;H01P1/213;H04B1/26
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司11283
• 代理人: 謝鑫,肖冰濱

技術領域

本發明關于波導型去鏡像濾波器以及使用該濾波器的單邊帶接收器、分頻器和邊帶分離接收器。

背景技術

外差式接收系統是已知的，其從天文對象和大氣小分子接收頻譜。例如，最近的研究結果正確定包括氣體和灰塵的稀薄星際物質產生恒星；且稀薄星際物質發射在毫米或亞毫米的振蕩頻率帶內的電磁波，該振蕩頻率由與該星際物質的分子的旋轉運動相關聯的每一個分子種類來確定。這些電磁波被觀察已知得到關于恒星產生和演變的研究結果。已知用于觀察電磁波的設備是無線電望遠鏡。例如為了通過使用超導體絕緣體超導體(SIS)來觀察臭氧頻譜發射，已經知道了用于在大氣層中測量臭氧的系統。

天文對象的電磁波和大氣分子是極難察覺到的且需要被放大。但是，不容易放大電磁波，因為來自接收器的噪聲達到了用于信號處理的相當的水平。此外，放大設備很難得到，其可以直接放大在稱為毫米和亞毫米帶的頻帶的波。因此，在頻率上稍微與電磁波信號(射頻信號或RF信號)不同的本地振蕩器信號(LO信號)被生成；以及電磁波信號和本地振蕩器信號被混在一起以得到這些頻率的差。這使得高頻帶內的信號被轉換成在低頻帶內的容易處理的中間頻率信號(IF信號)。這是稱為上述的外差式接收系統，且用于該系統的頻率轉換器稱為混合器。

使用該混合器的外差式接收系統輸出兩個頻帶(高頻波和低頻波)，其中LO信號的頻率(f_LO)被配置為是IF信號的中心。該IF帶稱為邊帶；且特別的在高頻波側的邊帶稱為上邊帶(USB)，而在低頻波側的邊帶稱為下邊帶(LSB)(見圖16)。兩個IF帶從混合器中得到，頻率正好相同。這稱為雙邊帶(DSB)模式。為了獨立觀察波，IF帶被分成USB和LSB。這稱為單邊帶(SSB)模式。該觀察是通過使用USB信號和LSB信號之一來執行的，例如僅USB信號被使用。在這種情況中，通過使用濾波器來消除LSB帶。經過濾波器的信號被放大并被觀察。應當被觀察的帶(例如USB)稱為信號帶，而應當被消除的帶(例如LSB)被稱為鏡像帶(image band)。

為了有效觀測來自天文對象和大氣分子的頻譜，必須有效消除來自應當被觀測的信號的鏡像帶的噪聲和干擾。由于天文對象的頻譜強度根據接收器的邊帶比(信號帶與鏡像帶之間的敏感度比)而變化，單邊帶接收器很明顯能精確測量頻譜。一般已知的單邊帶接收器是使用利用光學元件的Martin-Puplett型頻率濾波器的準光學接收器。

同樣已知的單邊帶接收器是使用帶阻濾波器消除來自外差式接收器的鏡像帶的接收器(例如見專利文獻1和非專利文獻1)。這種用于消除鏡像帶的帶阻濾波器也稱為去鏡像濾波器。專利文獻1公開了用于通過平衡雙超導體混合器分離雙邊帶的系統(2-backshort)。去鏡像濾波器是用于消除不必要的信號或抑制電磁干擾的基本組件之一。已經開發了使用波導的一些組鏡像濾波器。該波導是在毫米和亞毫米帶中使用的傳輸線之一。

圖17示出了指出非專利文獻1中公開的傳統波導型去鏡像濾波器的結構示例的說明圖。圖17(a)示出了主要部分的立體圖，以及圖17(b)示出了主部分的度量示例。該度量以毫米(mm)單位指示的。如圖17中所示，傳統波導型去鏡像濾波器100包括主軌跡101，其寬寬度表面具有置于其上的多個共振器103，其間隔大約四分之三個管間波長，共振器用作具有一個半管間波長的長度的波導。主軌跡101通過虹膜105連接到每個共振器103。主軌跡101是寬度為2.54mm且虹膜105的開口寬度是1.10mm，方向朝向圖17(b)示出的主軌跡的背面。

圖18指出了構成圖17的去鏡像濾波器的兩個波導塊之一的外形。在該圖中，附圖標記101、103和105分別指與圖17(b)的軌跡101、共振器103和虹膜105差不多的組件。圖19是示出使用圖17的去鏡像的臭氧測量系統的結構示例的框圖(見非專利文獻1)。該臭氧測量系統通過在喇叭天線與SIS混合器之間設置圖17的去鏡像濾波器來增加鏡像信號消除比。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本未審查專利申請公開號2004-343654

非專利文獻