高温超导滤波器的低温调谐技术

本文给出了高温超导滤波器的一种低温机械调谐方法,通过调谐滤波器的电场来达到优化性能的目的.此方法可以很好的改善滤波器的性能和提高产品的合格率,使基片厚度的不均匀性以及介电常数的误差对高温超导滤波器性能的影响降到最低,从而最大程度地使测试结果和计算机仿真结果相一致.文中以一个4节的高温超导微带滤波器为例,叙述了该方法的实现过程.其带宽为15MHz,中心频率为2.868GHz,带内插损为-0.04dB,反射损耗为-21dB.文中给出了带外抑制,带内特性等的调谐结果.制备完成的超导滤波器在调谐前的性能较设计结果有较大的偏差.主要表现在带内插入损耗、反射损耗特性和带外抑制的偏差.通过调谐,带内特性和带外抑制有明显的改善.带内插入损耗由调谐前的-0.44dB改善到-0.21dB;反射损耗由调谐前低端带边的-8.2dB改善到-14.27dB,但在高频端没有改善;带外抑制由实测的-28dB最大可以改善为-47dB.理论预测该调谐方法会使通带中心频率向低频端移动,我们也观察到了该现象,中心频率向低频端最大偏移了大约3.1MHz.综合各项参数,调谐后,整体性能更接近设计结果.     

一种以白宝石为衬底的高选择性高温超导滤波器

研制了一种高选择性的24阶切比雪夫(Chebyshev)型高温超导带通滤波器,其中心频率为1748MHz、带宽为75MHz,适用于GSM移动通讯基站系统.此滤波器是在直径为3英寸、厚度为0.43毫米的铝酸镧双面超导薄膜上制作的.滤波器的计算机仿真是用Sonnet软件完成的.在滤波器设计中,提出了一种结构新颖的谐振器.在77K时,它具有很高的品质因子,约为30000.测试结果表明,该滤波器具有很好的选择性,带边陡度为17dB/MHz,带外抑制优于-90dB.     

基于H型谐振器的L波段宽带高温超导滤波器设计

宽带的高节数高温超导滤波器一直是滤波器设计和制作的难点.主要原因是强耦合的设计要求使得谐振器间距过小,制作精度难以达到.本文使用H型强耦合谐振器设计和制作了中心频率1335 MHz、相对带宽28%的14节高陡峭度超导滤波器.H型谐振器具有耦合系数高和结构紧凑、对称的性质.高的耦合系数使得H型谐振器适合用于宽带滤波器的设计;紧凑、对称的结构使得高节数的高性能宽带滤波器的实现成为可能.高温超导滤波器在无调谐情况下测试结果为S21<0.33 dB,S11<-11.3 dB,带外抑制超过70dB,矩形系数达到1.3,测试结果与设计结果符合得很好.     

P波段高温超导超宽带短截线滤波器设计与调谐方法研究

本文通过改进1/4波长短截线滤波器的结构,大幅减小了滤波器的尺寸.采用改进后的结构设计并制作了通带为250~480MHz的14节高温超导滤波器.在未经调谐的情况下,带内插损小于0.3dB,反射损耗大于10.9dB,带外抑制超过100dB,矩形系数达到1.3.为了实现更高的带内性能,本文提出了针对短截线型滤波器的调谐方法,调谐后滤波器的带内反射损耗改善了2.6dB,验证了本文提出的调谐方法的有效性.     

S波段高温超导滤波器的研制

本文采用全波电磁仿真分析方法,在YBCO/LAO/YBCO双面超导薄膜(介电常数为23.5)上设计并研制了具有内部耦合的8级高温超导(HTSC)小型化多曲折滤波器,在77K时基本未经调谐测得其中心频率为3.6GHz,带宽为200MHz,通带内插入损耗<0.2dB,回波损耗优于-20dB,带外抑制优于50dB.本文研制的S波段高温超导滤波器在移动通讯和卫星通讯领域具有广泛的应用前景,测试结果表明,滤波器具有较为优异的性能.     

Tl2Ba2CaCu2O8薄膜高温超导滤波器研制

开发了一种基于模型的高温超导滤波器仿真设计方法和一种紧凑的组群式G型谐振器结构,研制出了用于WCDMA系统上的带宽为20MHz中心频率为1950MHz的8阶高温超导滤波器.该滤波器由Tl2Ba2CaCu2O8薄膜制作而成,制作在LaAlO_3衬底上,尺寸大小仅为26mm×18mm.实测结果显示滤波器的最小插入损耗为0.25dB,带外抑制大于70dB,回波损耗好于-16dB,实测的滤波器带宽、中心频率以及边带陡峭度也与仿真设计结果吻合很好,验证了设计方法和制作工艺的准确性.     

空带高温超导滤波器的研制

介绍了S波段窄带高温超导滤波器的设计过程,采用仿真建模和拓扑结构优化关键技术,在不需调谐的情况下,研制成功中心频率2.1GHz,带宽6MHz,群延时起伏在4.3MHz(71.7％带宽)内达到了18.32Ins,插入损耗小于0.5dB,带边陡度大于17dB/MHz,驻波比优于1.5的高温超导滤波器,有利于器件的工程化应用...     

窄带高温超导滤波器的研制

介绍了S波段窄带高温超导滤波器的设计过程,采用仿真建模和拓扑结构优化关键技术,在不需调谐的情况下,研制成功中心频率2.1GHz,带宽6MHz,群延时起伏在4.3MHz(71.7%带宽)内达到了18.321ns,插入损耗小于0.5dB,带边陡度大于17dB/MHz,驻波比优于1.5的高温超导滤波器,有利于器件的工程化应用。     

宽阻带抑制的高温超导带通滤波器设计

提出了一种新型加载插指电容的U型阶跃阻抗谐振器,该谐振器可用于实现高温超导带通滤波器的宽阻带抑制。利用所提出的新型谐振器结构,设计并制作了一个4节切比雪夫型高温超导带通滤波器。滤波器中心频率为1026 MHz,带宽12.6 MHz,第一谐频频率5121 MHz,第一谐频与基频的比值为4.92,阻带抑制度优于60 dB。     

低射频窄通带高温超导滤波器设计

本文在双面YBCO高温超导薄膜上设计了12节低射频窄通带超导带通滤波器.中心频率385MHz,相对带宽1.3%,考虑到窄带滤波器对衬底介电常数的敏感性,采用MgO基片以避免基片孪晶造成的介电常数非均匀性带来的影响.为了能在不大于2英寸的基片上制备出如此低频的高性能超导滤波器,设计中选用了1/4波长的螺旋形谐振结构.设计结果的带边陡峭度达到了50dB/MHz,带内插损小于0.014dB,带外抑制达到100dB,二倍频处抑制度优于130dB.     

一种800MHz无线通信用高温超导滤波器的研究

本文设计了应用于800MHz无线通信系统基站的8节和14节高温超导滤波器,中心频率在800MHz附近,相对带宽为2.1%,并在以0.51mm厚度的MgO为衬底的双面YBCO薄膜上制作了14节滤波器.测试结果表明,该滤波器具有较好的性能,在60K温度下,其带内插损小于0.3dB,带边陡峭度大于25dB/MHz,带外抑制优于70dB.     

VHF波段超窄带超导滤波器的设计及其时域调谐

低频超窄带滤波器要求谐振器间的耦合极弱,设计受到薄膜面积限制,其性能对基片介电常数的均匀性极为敏感且受制作和封装精度的限制.这些因素将导致的滤波器中心频率偏移和带内性能恶化.对此,时域调谐提供了很好的解决途径.我们采用嵌套双螺旋型谐振器,在37mm×12mm的MgO基片上设计制作了4节超导滤波器,中心频率为166.9 MHz,相对带宽仅为0.29%.由于基片厚度或介电常数的偏差及不均匀性会导致滤波器中各谐振的谐振频率偏移,使通带性能受到很大影响.我们提出了将机械调谐与时域分析相结合的方法,通过机械调谐纠正各谐振器的谐振频率,改善滤波器性能.同时为了解决多信道滤波器系统中,各滤波器工作于同一温度下,系统频率一致性问题,通过时域调谐获得频率可调范围信息.对上述0.5 MHz带宽的VHF波段滤波器应用时域调谐方法,得到的可调范围为0.7 MHz,测试结果表明该滤波器具有优异性能,带内插损小于0.4 dB,反射损耗达到14.8 dB,带外抑制大于-70 dB.     

TD-SCDMA基站用16阶高温超导窄带滤波器

设计并制作了用于TD-SCDMA移动通信基站接收机前端的16阶高温超导窄带带通滤波器。该滤波器的中心频率为2017.5MHz,相对带宽为0.297%,由MgO衬底上的双面DyBa2Cu3O7超导薄膜加工而成。该滤波器77K温度下的实测带宽为5.83MHz,回波损耗好于15dB,边带陡峭度高达80dB/MHz;实测的中心频率等指标与仿真设计结果吻合很好。     

Superconducting tunable filter with constant bandwidth using coplanar waveguide resonators

In this paper we propose a two-pole varactor-tuned superconducting filter using coplanar waveguide(CPW) spiralin-spiral-out(SISO) resonators. Novel internal and external coupling structures are introduced to meet the requirements for a tunable filter with a constant absolute bandwidth. The fabricated device has a frequency tuning range of 14.4%at frequencies ranging from 274.1 MHz to 317.7 MHz, a 3-d B bandwidth of 5.14 ± 0.06 MHz, and an insertion loss of0.08 d B–0.70 d B. The simulated and measured results are in excellent agreement with each other.     

CDMA基站用14阶高温超导滤波器

研制了用于CDMA移动通信基站接收机前端的14阶高温超导带通滤波器。该滤波器的设计带宽为10.9 MHz,中心频率为830MHz;仿真得到的回波损耗约为28 dB,带内波动小于0.008 dB,带外抑制大于90 dB;该滤波器由MgO衬底上的双面DyBa2Cu3O7超导薄膜加工而成。该滤波器在无后期调谐的情况下,72K温度的实测带宽为10.9MHz,回波损耗好于20dB,插入损耗0.001 dB,边带陡峭度高达80dB/16.3MHz,实测的中心频率等指标也与仿真设计结果吻合很好,各项指标均满足应用要求。     

具有宽阻带特性的6阶自均衡高温超导滤波器

本文提出了一种新颖的L型阶跃阻抗谐振器,该谐振器具有结构紧凑、抑制二次谐波能力强及易于实现电耦合及磁耦合等特点。使用该谐振器设计并制作了一款具有小型化、高选择性及宽阻带特性的6阶自均衡高温超导滤波器。测试结果表明,在70 K温度下滤波器的中心频率为1 601 MHz,3 dB带宽为24 MHz,带内回波损耗<14.87 dB,带内最大插入损耗约为0.22 dB,60%带宽范围内群时延起伏<3.13 ns,通带两侧具有一对深度的传输零点,实现了1 632~5 511 MHz范围内衰减>60 dB的宽平坦阻带。     

TD-SCDMA通信系统用大功率高温超导滤波器

针对TD-SCDMA通信系统的要求,设计了一种可以承载大功率信号的双模高温超导滤波器,给出了双模大功率滤波器的设计理论、设计过程以及功率承载能力的推算。滤波器用LAO基片的高温超导薄膜制作,中心频率为2017.5MHz,通带宽度为15MHz,功率承载能力达到10W以上,滤波器的测试结果与设计结果吻合较好。     

LaAlO3衬底高温超导线性相位滤波器

报道了带宽为10 MHz,80%以上带宽内群时延失真小于20 ns的高温超导线性相位滤波器.该滤波器制作于LaAlO₃衬底上,采用了一种新的谐振器结构以消除寄生耦合的影响,使得滤波器不仅具有很好的线性相位特性,而且具有对称的幅频响应特性.滤波器实测带宽为9.85 MHz,回波损耗约16 dB,带外抑制大于80 dB,群时延失真（80%以上带宽内）约20 ns,其他实测指标也与仿真结果符合很好. 关键词： 高温超导 滤波器 自均衡 线性相位