基于H型谐振器的Ku波段高温超导滤波器设计

高温超导滤波器已在移动通信、射电天文、雷达探测等多个领域获得了重要应用.当前高温超导滤波器的研究和应用主要集中于10GHz以下的频段,针对超高频段(>10GHz)高温超导滤波器的研究很少.本文设计优化了具有无载Q值高、耦合强、尺寸短等特点的H型阶跃阻抗谐振器,并讨论了超高频段滤波器端口激发源的电容效应对滤波器响应的影响,最后采用优化的H型谐振器,应用去嵌入(De-Embed)设计方法消除端口效应,设计了中心频率为16GHz,相对带宽12.5%的6节高温超导滤波器.研制的超导滤波器在未经调谐的情况下,测试结果与仿真结果符合得很好,插入损耗小于0.3dB,反射损耗优于-14dB,带外抑制达到了-70dB.     

CDMA移动通信用高温超导滤波器的研制

本文提出了一种新型H型环带谐振器,具有结构紧凑,尺寸小,Q值高,非相邻耦合弱等优点.该谐振器在一侧设置了一个开口,改变开口位置,可以在较大范围内改变谐振器谐振频率,并且能够改变基频和二倍谐频之间的频率间隔.对于直连型馈线引入方式,H型环带谐振器容易实现外部Q值的匹配,同时对输入/输出端谐振器的谐振频率影响很小.本文还基于H型环带谐振器,采用2英寸双面YBCO高温超导薄膜设计并制作了用于CDMA移动通信系统的12节高温超导滤波器.该滤波器的中心频率为832MHz,相对带宽为1.6%.在70K温度下的测试结果显示滤波器的带内插入损耗低于0.28dB,反射损耗优于-15.5dB,带外抑制约为75dB,通带低频端带边陡峭度超过30dB/MHz,高频端带边陡峭度超过20dB/MHz.     

基于双螺旋谐振器的UHF（超高频）低频段窄带高温超导滤波器设计

由于弱耦合要求和基片尺寸限制,相对带宽小于0.5%的UHF低频段(～500 MHz)窄带高温超导滤波器一直是滤波器设计制作中的难点.本文应用双螺旋弱耦合谐振器设计制作了中心频率为500 MHz,相对带宽为0.4%的窄带高温超导滤波器.通过采用80 m微带线宽工艺,六节滤波器尺寸仅为28ram 8mm.测量结果表明,未经调谐,通带内最小和最大插损分别为0.12 dB、0.46 dB,反射损耗小于-13.9 dB;带边陡峭度为34 dB/MHz,带外抑制为70dB.设计及测试结果表明,双螺旋谐振器比较适用于低频窄带滤波器的设计.     

基于双模谐振器的高温超导可调滤波器

通过研究可调谐滤波器的基本原理,提出了一种奇、偶模频率分别可控的双模谐振器,采用砷化镓变容二极管作为调谐元器件,实现了高温超导带通滤波器的连续可调谐。基于全波电磁仿真分析方法,在YBCO/MgO基片上成功设计、制作了四节高温超导可调滤波器。测试结果表明,该滤波器的可调频率范围为1.296～1.526 GHz(16.3%),验证了该设计方法的有效性。     

UHF波段宽阻带高温超导滤波器设计

在分析电容加载的微带线谐振器模型的基础上,提出一种基于叉指电容、块状电容和弓形折线电感的新颖谐振器,其第一谐频位于5.6f_0外。利用该谐振器,在28mm×12mm×0.5mm的YBCO/MgO高温超导基片上设计制作了4节超导滤波器,中心频率为500MHz,相对带宽为1%。测试结果表明该滤波器具有优异性能,带内插损小于0.3d B,反射损耗优于15d B,通带与5.6f_0处寄生通带之间的抑制度大于75d B,实现了宽阻带和高抑制度的带外抑制特性。     

UHF波段超宽带高温超导滤波器设计

本文采用1/4波长短截线结构设计了一个超宽带滤波器.为了克服在较低频率下滤波器占用基片面积过大的问题,文中改进了1/4波长短截线滤波器的结构,大大减小了滤波器的体积,并用改进后的结构设计、制作了中心频率为785MHz,相对带宽为87%的15节超宽带高温超导滤波器,在无调谐情况下测试结果为带内S21<0.21dB,S11<-15.6dB,带外抑制超过65dB,矩形系数达到1.3,测试结果与设计结果符合得很好.     

采用四分之一波长谐振器的P波段高温超导滤波器研制

本文采用四分之一波长螺旋型谐振器设计并制作了6节P波段高温超导滤波器.谐振器一端开路,另一端与接地块连接实现短路.接地块与封装盒的盒壁之间通过点焊硅铝丝进行连接.通过电磁场仿真分析了硅铝丝的数量对滤波器性能的影响.滤波器未经调谐的测试结果与仿真结果符合得很好,其通带内最小插损仅为0.07dB,反射损耗优于17.9dB,且第一个寄生通带位于基频中心频率的三倍处.表明通过硅铝丝点焊实现接地的方法对滤波器性能的影响很小,且采用四分之一波长谐振器可以有效抑制二倍频.     

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。     

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.     

新型交叉指型低频宽阻带超导滤波器研究

本文提出了一种用于低频宽阻带滤波器设计的新型交叉指型谐振器(Interdigital Resonator,IDR),该谐振器具有结构紧凑、实现较强耦合、显著推高寄生通带等优异性能.文中设计和制作了中心频率为360MHz、相对带宽为4%的12节高温超导滤波器,实测结果表明,从通带到1.27GHz的阻带抑制超过80dB,第一寄生通带与基频通带频率比超过3.5.测试结果与设计结果符合得很好.     

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.     

小型化第三代移动通信系统用高温超导滤波子系统的研制

本文研究了双向螺旋型谐振器的耦合特性,并采用此谐振器设计、制作了适用于第三代移动通信系统的8节高温超导滤波器.该滤波器中心频率为1950 MHz,带宽为60 MHz.滤波器完成制备后,采用集成封装方式,将其与低温低噪声放大器封装在同一金属盒内,实现了滤波器系统的小型化.文章研究了集成封装方式的尺寸、结构对滤波器性能的影响.测试结果表明,采用集成封装方式的滤波器系统具有优良性能,与独立封装方式相比,器件的总尺寸减小了20%以上.     

一种带有陷波单元的高温超导滤波器设计

提出了一种带有陷波单元的新型高温超导滤波器设计结构,在输入、输出馈线附近设置陷波单元对特定频率产生陷波作用,在滤波器的传输特性上成传输零点,提高了滤波器设计的灵活性,基于这种新型结构设计了高边缘陡峭度滤波器和邻频双通带滤波器.     

CDMA移动通信系统用高温超导滤波器的研制

研制了一种基于CDMA移动通信系统接收频段的高温超导滤波器,滤波器的电路芯片采用蒸镀于2英寸0.5mm MgO基片上的双面DyBa2Cu3O7高温超导薄膜,设计制作的滤波器中心频率为830MHz,通带宽度为10MHz,最终滤波器的工作温度为70K,各项技术指标均满足了CDMA系统的要求.     

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.     

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.