微波表面电阻TC90方案的测量精度实验分析

由于超导薄膜的表面阻抗Rs这一参量对超导微波元件的设计和开发有很重要意义,测量超导薄膜的表面阻抗Rs也就非常重要.目前国际上制定了高温超导薄膜在微波波段上表面阻抗Rs电特性的标准测量方案:IEC/TC90.此方案采用介质杆谐振器法测量表面阻抗的原理,使用蓝宝石介质杆和超导膜组成的谐振器法测量超导膜的Rs.本文分析了各个测量量对标准测量方案的测量精度,分析了在12GHz微波频率下,系统的各个实际部件的加工误差.认为频谱曲线的测量误差,即背景误差对最终测量结果Rs的影响是主要的.     

过耦合结构超导铝共面波导谐振器温度特性研究

制备了基于超导铝膜的四分之一波长反射型共面波导谐振器,并利用矢量网络分析仪测量了该谐振器在低温超导状态下的传输特性。实验结果表明:对于拥有较大耦合电容的超导共面波导谐振器,在超导状态下随着环境温度的升高,超导薄膜的表面阻抗会增大,进而谐振器的中心谐振频率降低,谐振峰变宽。温度越高,谐振频率随温度升高而向低频偏移的速率越快。另一方面,随着环境温度升高,谐振器的外部耦合品质因数和负载品质因数也都会降低。温度越高,谐振器品质因数随温度升高而降低的速率越快。用二能级理论解释了实验现象,品质因数理论计算值与实验测量结果相接近。     

微波表面电阻TC90方案的测量精度实验分析

由于超导薄膜的表面阻抗Rs这一参量对超导微波元件的设计和开发有很重要意义，测量超导薄膜的表面阻抗Rs也就非常重要．目前国际上制定了高温超导薄膜在微波波段上表面阻抗Rs电特性的标准测量方案：IEC／TC90．此方案采用介质杆谐振器法测量表面阻抗的原理，使用蓝宝石介质杆和超导膜组成的谐振器法测量超导膜的Rs．本文分析了各个测量量对标准测量方案的测量精度，分析了在12GHz微波频率下，系统的各个实际部件的加工误差．认为频谱曲线的测量误差，即背景误差对最终测量结果Rs的影响是主要的．     

介质谐振器法测量超导微波表面电阻

高温超导薄材料在微波器件中应用的出发点主要是利用它在临界温度下极低的表面电阻。因此要对超导器件性能作出准确的评估,必须精确测量超导薄膜的微波表面电阻。本文提出了利用蓝宝石介质圆柱的ＴＥ０１１谐振模式来测量超导微波表面电阻的一种方法。设计并制作了工作于１８．９ＧＨｚ和１７．６ＧＨｚ的两种高Ｑ值谐振器。其在测试中表现出了相当高的灵敏度。同时具有不损坏被测薄膜,安装调试简单方便,可重复性好的优点,可用于     

GdBaCuO毫米波介质谐振器

高温超导介质谐振器是毫米波应用的重要部件之一。本文研究了在确定频率下的介质谐振器的理论计算和实验结果,表明了采用园柱形ＧｄＢａＣｕＯ超导薄膜介质谐振器可以在毫米波段获得稳定的高Ｑ谐振。     

用于高TcrfSQUID的高Tc超导平面谐振器

我们设计并制备了用于高ＴｃｒｆＳＱＵＩＤ的超导平面谐振器，并测量了其谐振参数。实验表明，超导平面谐振器与分立元件式谐振器相比具有很高的品质因数，约为１０００－６０００。通过调节衬底材料，设计尺寸可以调节谐振频率。     

双介质谐振器法测量超导薄膜的表面电阻

介绍了清华大学物理系研制的一个测量高温超导薄膜微波表面电阻的系统,展示了测量的原理和过程.本系统是按照目前国际上高温超导薄膜的微波表面电阻的测量标准方案(ICE/TC90)选定的 TE011- TE013双介质谐振器法来对超导薄膜进行测量.介质谐振器谐振的中心频率约为11.96 GHz,具有很高的准确性和灵敏度.在液氮(77 K)温度下,用物理所提供的两片YBCO薄膜测量,TE011和TE013模式的无载Q值分别达到5.57×10 5和1.51×10 6, 就我们所知,这是国内所报道的最高Q值.其Rs(77 K,10 GHz)平均值为263微欧.因此,本系统可以较为准确地测量表面电阻很小(300微欧以下)的高温超导薄膜.     

介质谐振器法测量高温超导薄膜微波表面电阻的误差分析

用微扰法研究了两端接地型蓝宝石介质谐振器测量高温超导薄膜微波表面电阻R_S的误差与几何结构和工作频率的关系.结果表明,介质柱直径与高度之比2a/L,金属屏蔽腔内半径与介质柱半径之比b/a以及工作频率f对测量误差和最小可测表面电阻R_smin有很大影响.所得到的曲线可用于蓝宝石介质谐振器的设计中.结果还表明,适当选取2a/L,b/a与f可使测量误差接近于1%,最小可测表面电阻R_smin可达到微欧姆的数量级.这对于高温超导薄膜的检测和微波器件应用说 关键词： 介质谐振器 高温超导薄膜 微波表面电阻 误差分析     

高温超导薄膜微波表面电阻测试方法的讨论

介绍一种工作在12GHz附近的高温超导薄膜微波表面电阻Rs测试方法,该系统采用低损耗高介电常数的蓝宝石构成工作在TE011+δ谐振模式的介质谐振器,在77K时,利用它可成功地用于单片50.8mm较大超导薄膜的微波表面电阻Rs无损伤测试.并与工作在17GHz附近的用于测试10mm高温超导薄膜微波表面电阻测试方法进行了比较. 这种测试方法提高了整个测试系统的品质因素,体积小,操作方便,且所需实验条件简单,测试灵敏度高,具有简便、快捷、适合于工业化生产检测的特点.     

超导转变温区YBa2Cu3O7薄膜样品的表面电阻测量

我们对高温超导YBa2Cu3O7(YBCO)薄膜样品在超导转变温区微波表面电阻RS随温度变化的初步测量结果.利用介质谐振器方法,分别测量了由镀银高纯铜标准试样和脉冲激光淀积方法制备的高温YBCO超导薄膜为下底板的谐振器品质因素随温度变化的数据.通过对镀银高纯铜标准试样和RS为零的谐振器数据分析,得到谐振器参数随温度变化的曲线.由有高温YBCO超导薄膜组成的谐振器Q值随温度变化数据得到YBCO薄膜样品超导转变温区微波表面电阻的变化.讨论了YBCO超导薄膜的微波表面电阻测量结果.     

微波谐振器系统的调谐实验研究

圆台谐振腔和微波产生及传输装置可以形成一套和外界独立的微波谐振器系统.由于壁面上电磁压强差的作用,圆台谐振腔可能产生净电磁力,这需要从实验上给予证明.为此首先应对独立的微波谐振器系统进行调谐实验研究,使系统时刻处于谐振状态,这是实验证明净电磁力存在的重要保证.为此,本文对圆台谐振腔进行低信号调谐实验,同时配合调谐元件,准确地调试2.45 GHz频率下的谐振状态,分析温度对谐振状态的影响.实验结果表明该微波谐振器谐振频率2.44895 GHz、品质因数117495.0823,而且当腔体壁温升高时谐振频率减小、品质因数出现周期性振荡.     

环形高温超导薄膜微波谐振器及其品质因数Q的测定

利用直流磁控溅射方法制备在ＺｒＯ２基片上的ＧｄＢａ２Ｃｕ３Ｏ７－δ高温超导薄膜，我们制成了环形薄膜微波谐振器，并对它的品质因数Ｑ值进行了测量，测量温区从８０Ｋ直到１５０Ｋ。当输入到谐振器的功率等于１ｍＷ，并且当它处在８１．２Ｋ时，谐振器在４．２１２ＧＨｚ（最小插损点处的频率）起振；这时的有载品质因数Ｑ值等于１７６，谐振点处的最小插损为－９．５８ｄＢ；在谐振峰两侧比最小插损低３ｄＢ两点之间的频率差为     

用于高温射频超导量子干涉器的介质谐振器的性质研究

介质谐振器是目前高温射频超导量子干涉器较常采用的一种高品质因数微波谐振器.它是由10 mm×10 mm×1 mm的SrTiO₃(STO)标准衬底及覆盖在其上的YBa₂Cu₃O_7-δ(YBCO)薄膜磁通聚焦器共同构成的.为探明磁通聚焦器构形对介质谐振器谐振频率的影响,本文采用Ansoft公司出品的HFSS高频结构仿真软件对磁通聚焦器构形不同的若干介质谐振器的谐振特性进行了仿真.结果表明:增大磁通聚焦器开     

超导薄膜表面电阻测试方法及误差分析

本文介绍一种蓝宝石加载单端短路谐振腔测量高温超导薄膜的方法,并对测量误差进行了较详细的分析.造成测量误差的主要因素有三个:系统无载品质因数 Q0的测量误差,超导薄膜以外损耗品质因数 Qother的实验误差,以及在谐振腔内超导薄膜的几何参数 G的计算误差.大量的实验结果表明,本方法操作简便,重复性好,测量精度高,相对测量误差不超过10%.     

高Tc超导谐振器微波特性研究

研究了高Ｔｃ超导谐振器的微波特性特别是表面电阻Ｒｓ和磁场穿透深度λ,给出了Ｒｓ随温度变化的曲线以及穿透深度的测量结果。实验中采用了由ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７薄膜和蓝宝石片构成的平行板谐振器。     

超导薄膜表面电阻测量新方法

本文报导一种测量高温超导薄膜微波表面电阻的新方法和测试装置.通过对加载两个不同蓝宝石的同一谐振腔进行测试,可以得到测试样品以外所有其它损耗对应的Q值.根据电磁场分布计算出谐振腔的结构参数G.用网络分析仪测量出谐振腔的无载Q值,便可计算出超导薄膜的微波表面电阻Rs.测量过程中既不会损伤超导薄膜样品,同时可以实现单片超导薄膜表面电阻的绝对测量,不需要校准件,测量简便可靠,精度高.     

高温超导8mm波介质谐振器的设计

高温超导８ｍｍ 谐振器是毫米波应用的重要部件之一．本文研究了在确定频率下的介质谐振器的设计,给出了设计计算结果和实验结果,表明了采用园柱形超导谐振器可以获得稳定的毫米波高Ｑ（４５００） 谐振．实验中采用的是ＧｄＢａ２Ｃｕ３Ｏ７ － δＨＴＳ薄膜     

同步辐射用高频腔的性能研究实验

基于合肥光源提供的铜制有源高频腔和上海光源提供的铌制超导无源高频腔,设计了可以测量高频腔性能参量的实验装置.以探针将微波信号馈入高频腔体中,通过网络分析仪接收到的信号分析微波在腔体中的谐振情况,从而测量腔体的特性.利用该实验装置测量了2个高频腔的谐振频率、品质因数和腔体中心轴线上的电场分布.     

超导薄膜表面电阻测试方法及误差分析

本文介绍一种蓝宝石加载单端短路谐振腔测量高温超导薄膜的方法，并对测量误差进行了较详细的分析．造成测量误差的主要因素有三个：系统无载品质因数Q0的测量误差，超导薄膜以外损耗品质因数Qother的实验误差，以及在谐振腔内超导薄膜的几何参数G的计算误差．大量的实验结果表明，本方法操作简便，重复性好，测量精度高，相对测量误差不超过10％．     

一种高温超导介质滤波器的研制

本文提出了采用单个屏蔽腔设计超导介质滤波器的方法,在腔内并列摆放多个圆柱形介质谐振器,在谐振器上下两个端面均采用一片超导薄膜作为短路面,滤波器结构紧凑,制备工艺简单.根据此方法设计并制作了一个两节超导介质滤波器,实测滤波器中心频率为18.13 GHz,带宽为70 MHz,带内插损小于0.4 dB.测试结果与设计指标相符合,更高节数的高温超导介质滤波器正在研制中.