[发明专利]一种基于超导材料的5G通信频率源

说明书

本发明涉及一种基于超导材料的5G通信频率源，属于微波电路设计领域，包括两路相同的第一振荡器模块与第二振荡器模块，所述第一振荡器模块与第二振荡器模块之间串联连接有介质谐振器模块；两路振荡器模块输出端通过超导材料的功分器模块合成后成为总输出，所述介质谐振器模块具有180°相移，使两路振荡器产生的基波信号之间具有180°的相位差。本发明利用高温超导结构实现功分器模块设计，输出振荡器模块产生信号的二次谐波，抑制基波与高次谐波信号，改善相位噪声。该发明加工简单，不仅灵活可调，而且结构简单易于集成。

技术领域

本发明属于微波电路设计领域，涉及一种基于超导材料结构用于5G通信的毫米波频率源。

背景技术

在传输时间或频率信号的系统中，高度稳定的频率源是系统正常运行的关键。频率稳定度可分为长期稳定度与短期稳定度，其中长期稳定度与环境温度、元器件老化等因素有关；短期稳定度则取决于系统的相位噪声系数。为了获得较高的稳定度，需要提高电路的抗干扰能力与系统相位噪声参数水平。

由于有源器件的最高工作频率有限，一般常见的场效应管工作频率只能达到20GHz左右，当需要的振荡频率超过这一范围时，传统结构的频率源无法满足要求，而推-推频率源则提供了一种可能的实现方案。在推-推频率源方案中，输出端的功分器电路设计十分关键，对电路整体性能影响较大。

目前，该方向国内外的研究中，通常功分器的工作环境温度范围要求为-10℃到40℃或-30℃到50℃，要求更高的功分器能够在-45℃到80℃温度范围内工作，但对于一些高寒的地区，当前功分器的工作温度则难以达到要求，这会在很大程度上影响频率源的稳定性。

高温超导功分器结构通过改变内部谐振器单元的尺寸，从而使其谐振频率改变，实现功分器电路工作频段可调。随着无线通讯系统对系统稳定性要求不断提高，采用高温超导功分器技术实现高稳定度频率源将具有广阔的实用价值。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种用于5G通信的毫米波频率源，该结构根据需求，利用高温超导结构组成功分器模块，能够在高寒地区环境条件下工作，从而使得频率源的抗温度干扰能量得到改善。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于超导材料的5G通信频率源，包括两路相同的第一振荡器模块与第二振荡器模块，所述第一振荡器模块与第二振荡器模块之间串联连接有介质谐振器模块，两路振荡器共用同一谐振器；两路振荡器模块输出端通过超导材料的功分器模块合成后成为总输出，所述介质谐振器模块具有180°相移，使两路振荡器产生的基波信号之间具有180°的相位差。

进一步，所述功分器模块为二路合一功率合成器，包括两个高温超导谐振模块和隔离电阻，所述隔离电阻连接在两个高温超导谐振模块之间，所述高温超导谐振模块包括五个并列设置的谐振器单元，每相邻两个谐振器单元按相反方向设置，以此增加相邻谐振器单元之间的耦合。

更进一步，所述谐振器单元为矩形，内部开有相连的圆形槽与矩形槽，通过调整谐振器单元以及内部开槽的尺寸，能够改变其谐振频率，得到所需要的工作频段。

更进一步，通过调整功分器模块内的谐振器单元尺寸，改变功分器模块的工作频段，实现功分器中心频率可调，从而实现抑制振荡器产生的基波与高次谐波信号，输出二次谐波信号总输出。

进一步，所述功分器模块的工作温度在-190℃～-120℃之间(通过专门低温设备提供)，简单易于加工，同时也便于与其他电路集成。