UHF频段宽带超导滤波器设计

设计了一款应用于射频接收机前端的宽带超导滤波器,该滤波器工作于UHF频段,相对带宽为22.83%。为了满足设计要求,提出了一种既可实现强耦合又可以推高寄生通带的谐振器,并且通过一种新颖的交叉耦合结构在通带两侧引入了传输零点来提高频率选择性。对谐振器进行了理论分析和模拟仿真,并利用Sonnet软件对滤波器整体电路进行了仿真和优化。该滤波器电路采用MgO基体的YBCO薄膜制作而成,测试结果表明,超导滤波器的最小插入损耗为0.03 dB,带内波动为0.05 dB,矩形系数(BW_(40dB)/BW_(1dB))为1.246,与仿真结果基本一致,可以满足设计要求。     

基于双SSLR的小型化双通带带通滤波器设计

设计了一种新的具有良好选择性的小型化的双模双通带带通滤波器。该滤波器的谐振结构由两个短路枝节加载谐振器(SSLR)连接到同一个接地金属柱构成。首先通过奇偶模分析方法分析单个SSLR的谐振频率,得到谐振频率的变化规律;然后为了实现滤波器的小型化,将两个SSLR连接到同一个金属柱上并且折叠微带线,通过调节枝节长度分析滤波器通带的变化;设计中使用双枝节分别对谐振器馈电的结构,并且引入了源与负载耦合,可以在上阻带多提供一个传输零点,以提高阻带抑制;最后对滤波器的传输零点进行分析,提高滤波器的选择性。通过上述的分析,对该滤波器进行仿真、加工以及测试,得到最后实物的测试结果与软件的仿真结果较为一致。     

单双通带可切换的微波光子滤波器

提出了一种基于受激布里渊散射的单双通带可切换的微波光子滤波器。通过改变抽运光与信号光两波长之间的间隔,可实现单通带滤波器与双通带滤波器之间的切换,且通带频率可调。建立了理论模型并进行了仿真分析,并通过实验进行了验证。实验结果显示,抑制比达30dB,0～18GHz范围内的频率响应可调,实验结果与模拟结果相吻合。     

具有二次谐波抑制的小型高温超导滤波器设计

采用全波电磁仿真分析方法,设计制作了8阶高温超导带通滤波器。通过在半波长发夹型谐振器的基础上引入分形及插指结构,使得滤波器整体体积较小,同时可有效解决滤波器二倍频处寄生通带问题。最终滤波器的版图大小为22mm×11mm,达到了滤波器小型化的目的。在77K温度下,测得未经调谐的滤波器中心频率为2451.6MHz,通带宽度为108MHz,通带内插入损耗小于0.28dB,回波损耗优于11.74dB,带外抑制大于45dB,二次谐波寄生通带被抑制到三倍频之外。     

铁电薄膜可调带通滤波器

铁电薄膜的介电常数随外加电场强度的增加而减小.依据铁电薄膜的这一特性,提出了一种新颖的基于共面传输线结构的铁电薄膜可调带通滤波器.为了减小传输损耗,滤波器的导体部分由超导薄膜构成.滤波器的输入输出采用抽头线的方式分别与谐振器相接,外加电压通过输入输出端口直接施加到共面谐振器缝隙处的铁电薄膜上,用以改变铁电薄膜的介电常数,从而改变谐振器的谐振频率,实现带通滤波器通带频率的移动.这种新型可调带通滤波器具有结构紧凑、尺寸小及施加外加偏压容易等优点.仿真结果表明:铁电薄膜的介电常数在外加偏压下从250减小到150时,带通滤波器的传输特性曲线的形状基本保持不变,通带的中心频率从10.283GHz增加到10.518GHz,其3dB带宽保持在0.150GHz左右,反射损耗始终小于-17dB.     

基于沙漏形人工表面等离激元和交指电容结构的双频滤波器设计

本文提出了一种在共面波导(coplanar waveguide,CPW)上加载沙漏形人工表面等离激元(spoof surface plasmon polaritons,SSPPs)和交指电容结构的双通带滤波器.首先,在共面波导传输线上引入了沙漏形SSPP单元结构和交指电容结构,以获得高分数带宽、低插损的通带特性.然后,通过加载交指电容环路谐振器激发陷波,形成双通带滤波器.仿真结果表明,所提出的双通带滤波器具有良好的上边带抑制和双通带滤波性能.两个通带的相对带宽分别为46.8%(1.49—2.40 GHz)和15.1%(2.98—3.63 GHz),可在4.77—7.48 GHz的范围内实现超过—40 dB的抑制,且可通过改变相应的结构参数独立调控两个通带的上、下截止频率.为深入了解双通带滤波器的工作原理,给出了相应的色散曲线和电场分布、LC等效电路分析.最后,根据优化后参数数值,加工出滤波器原型实物.实验结果与仿真结果吻合良好,由此表明提出的双通带滤波器在微波频率的集成电路应用中具有重要意义.     

耦合诱导的四分之一波长超导谐振器微波传输透明

类似于利用强泵浦光调控介质光学性质实现对原共振吸收光的诱导透明,本文利用实空间量子散射理论研究了如何实现波导光子从全反射到透射的转变.结果表明,通过引入辅助四分之一波长谐振器的耦合,可实现原四分之一波长谐振器对共振微波全反射的透射.利用微纳加工工艺制备了对应上述理论模型的四分之一波长谐振器样品,在极低温条件下对该样品的微波传输特性进行了实验测试,观测到了理论预言的微波波段类电磁诱导透明的部分现象,证实了耦合谐振器的模式重整理论.     

基于三环辅助Mach-Zehnder干涉仪的带宽可调滤波器设计（英文）

设计了一种基于绝缘体上硅的具有大带宽调谐能力的紧凑型可重构光滤波器。该装置由三个微环辅助马赫-曾德尔干涉仪构成,利用硅的热光效应可以控制微环谐振器的相位,进而同时调节滤波器的带宽和中心波长。用时域有限差分法对器件的性能进行了仿真,仿真结果表明,带宽的调谐范围为1.4～10.6 nm,占自由光谱范围的11.5%～85%;阻带消光比大于20 dB,通带损耗为0.4～0.7 dB,器件尺寸为40μm×60μm。     

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.     

自均衡相位特性的超导滤波器小型化设计

提出了一种具有多个传输零点的高温超导滤波器小型化设计方法。该滤波器由十个慢波交叉指结构谐振器和三个自均衡CQ跨线结构组成,其中一个CQ结构通过产生一对实轴上的传输零点实现相位均衡,另外两个CQ结构通过产生两对虚轴上的传输零点实现滤波器的高频率选择性。滤波器中心频率为1,720MHz,带宽为10MHz,通带外陡峭度为40d B/MHz,通带内回波损耗为23d B,且在60%的通带内具有平坦的群时延响应。在Mg O衬底上采用DBCO高温超导薄膜制作十阶超导滤波器,并在77K温度下进行测试,最终得到了良好的带外抑制性能和平坦的群时延特性。测试结果与仿真结果基本一致,说明所提出的设计方法是有效的。     

Simulation and design of a bandpass filter on metasubstrates

This work presents an analysis of the microstrip bandpass filter on metamaterial substrates. The filter is composed of two ring resonators with quarter-wavelength side-coupled sections. The filter input is provided, as well as the output port, using a quarter-wavelength side-coupled microstrip line section. Simulations by finite element method have been carried out to verify the effect of the metamaterial substrate properties on the filter performance, and to compare these results to those obtained considering isotropic substrate.     

Tunable dual-band ferrite-based metamaterials with dual negative refractions

We report on three types of tunable dual-band metamaterial with dual negative refraction in this paper. The three types of metamaterial are composed of ferrite slabs and three different metallic resonators, including split-ring resonators (SRR), Ω-like resonators, and short wire pairs. The ferrite slabs under an applied magnetic bias provide one magnetic resonance frequency band and the three metallic resonators provide another magnetic resonance frequency band, respectively. The continuous wires within the metamaterials provide the negative permittivity in a wide frequency band covering the two magnetic resonance bands. We give the design, analysis and numerical demonstrations of three such types of metamaterial in detail. The effective electromagnetic parameters obtained from the simulated S-parameters indicate that the three types of metamaterial indeed exhibit two negative refraction passbands and the two passbands can also be shifted by changing the magnetic bias. Our results open the way to fabricate tunable dual-band metamaterial cloaks, absorbers, and antennas.     

Lamellar model of the left-handed metamaterials composed of metallic split-ring resonators and wires

Left-handed materials composed of split ring resonators (SRRs) and wires are investigated in the viewpoint of lamellar composite with epsilon-negative (ENG) and mu-negative (MNG) materials staked alternatively. Several configurations of the SRR-wire metamaterial are numerically simulated to confirm its left-handed response as an analogy to the ENG-MNG lamellar model.     

SHF频段超宽带高温超导滤波器的研制

针对超宽带通信系统的发展趋势,采用1/4波长短截线结构设计了一个工作于超高频(SHF)频段的超宽带高温超导滤波器,滤波器的中心频率为4.2 GHz,相对带宽为50%,讨论了1/4波长短截线结构滤波器的设计原理,给出了所设计超宽带滤波器的理论曲线、模拟仿真结果。实际制作的超宽带高温超导滤波器的测量曲线与模拟仿真曲线基本吻合,得到了满意的结果。     

基于单面金属结构的二维宽带左手材料

利用将磁谐振器与共面短金属导线相结合的思想,设计了一种基于单面金属结构的二维左手材料. 理论分析与仿真结果均表明该结构在某一频段同时具有负等效磁导率和负等效介电常数,并且相对左手带宽达到36%. 此外,该结构具有良好的容错能力,短金属导线宽度的变化对整体结构的谐振频率及通带宽度影响很小,这不仅有利于实际加工而且对于设计红外及太赫兹频率范围下的左手材料具有参考价值. 关键词： 左手材料 磁谐振器 宽频带 容错性     

垂直入射条件下厚金属环结构的负磁导率与左手材料行为

用矩形波导法实验研究了微波垂直入射于具有一定厚度的金属铜圆环结构的微波电磁响应行为.结果表明,当金属铜环的厚度增加到一定值时,在中心频率为145GHz处出现透射禁带,并且相位在透射禁带处发生跃变.采用双各向异性媒质理论计算了铜圆环结构的磁导率随频率变化关系,在透射禁带处磁导率为负.对厚金属圆环与金属线一一对应组合的样品,微波沿环面垂直入射时测量到左手透射通带和相位超前,通带带宽达到15GHz,强度为-21dB. 关键词： 负磁导率 垂直入射     

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     

基于矩形谐振环的新型复合周期结构左手材料研究

通过实验及仿真研究了基于矩形谐振环的新型三角形和三矩形开口谐振环金属线复合周期结构左手材料.仿真研究了以金属铜三角谐振环和三矩形谐振环（SRRs）为基本单元的周期结构负磁导率材料,结果显示两种谐振环均能产生很好的谐振效果,即能产生负磁导率;设计、制作并实验和仿真研究了三角谐振环和三矩形谐振环金属线复合周期结构左手材料,实验结果分别在9.5—13.3GHz和9.8—12.5GHz出现良好的负折射效应,与仿真结果具有较好的一致性.该研究对新型周期结构左手材料的研究、设计和研制具有重要的科学意义和应用前景. 关键词： 左手材料 负折射 三角形谐振环 三矩形谐振环     

Effective medium theory of left-handed materials

We analyze the transmission and reflection data obtained through transfer matrix calculations on metamaterials of finite lengths, to determine their effective permittivity epsilon and permeability micro. Our study concerns metamaterial structures composed of periodic arrangements of wires, cut wires, split ring resonators (SRRs), closed SRRs, and both wires and SRRs. We find that the SRRs have a strong electric response, equivalent to that of cut wires, which dominates the behavior of left-handed materials (LHM). Analytical expressions for the effective parameters of the different structures are given, which can be used to explain the transmission characteristics of LHMs. Of particular relevance is the criterion introduced by our studies to identify if an experimental transmission peak is left or right handed.