可调谐超导滤波器技术的研究

通过研究可调谐滤波器的基本原理,利用钛酸锶铁电薄膜介电常数随外加电场变化的特性,以铝酸镧为基片,采用多层薄膜和三次套刻两种方法设计出可调谐超导滤波器,通过外加电压实现滤波器频率的调谐。     

计算机模拟在高温超导滤波器调谐中的应用

本文通过使用电磁模拟软件对滤波器的滤波特性和电磁场分布进行了研究,模拟结果显示通过插入介质钉可以在基本不影响滤波器带内特性的条件下实现中心频率可调.在研究了螺钉对谐振器和谐振器间耦合的影响后,我们对一5节前向耦合型带通超导滤波器的调谐特性进行了模拟计算,其中心频率为3030MHz,带宽220MHZ,中心频率可调范围+20MHz.对另一4节C形滤波器调谐计算显示,其中心频率2190MHz,带宽55MHz,中心频率可调范围±4MHz.     

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.     

基于导模共振滤波器的波长可调谐垂直腔面发射激光器的研究

基于光栅层控制光波传播耦合波方程,设计了能够实现共振波长可调谐的亚波长光栅导模共振滤波器.通过调谐空气层的厚度,滤波器可以实现波长75nm的调谐,线宽均小于或等于1nm.将共振波长可调谐滤波器与中心波长为1.55μm的垂直腔面发射激光器(VCSEL)集成,形成了激射波长可调谐VCSEL.研究发现激射波长调谐范围与共振波长可调谐滤波器相同,而且在相同空气层厚度下,激射波长可调谐VCSEL的激射波长和共振波长可调谐滤波器的共振波长相同.该VCSEL不仅可以选择激射波长还可对输出横向模式进行选择.     

超导-介质型Fibonacci光子晶体的透射谱与滤波特性分析

目前广泛应用的可调谐光滤波器通过调节干涉腔长度来实现波段的调谐。它需要制备高反射悬浮膜,而悬浮膜在驱动电压的影响下其运动会受到限制,且较窄的透射峰与较大的调谐范围二者不可兼得。为此,本文将光子晶体中的其中一种介质以超导材料取而代之。基于超导理论,利用传输矩阵法对一维超导-介质型Fibonacci光子晶体的透射谱进行了计算,讨论了厚度、折射率以及温度对透射谱的影响。结果表明,受光子带隙的影响,超导体的频率禁带中会出现一系列的通带;Fibonacci等级的增加会导致第一透射峰更加尖锐;介质层光学厚度增大、超导层厚度减小、温度升高均能使透射峰向长波方向移动。最后,在透射谱分析的基础上给出了结构为S11(S5)n的滤波特性,兼顾透射峰半高宽与可调谐范围,确定了滤波器的可调谐波段,在无需调整任何几何参数的条件下实现了温控调谐。     

基于一维耦合腔光子晶体的声光可调谐平顶滤波器的研究

本文利用一维耦合腔光子晶体,提出了一种声光可调谐平顶滤波器.该滤波器利用声光效应,通过改变超声波频率使一维耦合腔光子晶体透射谱的平顶滤波器的中心波长产生漂移,从而实现可调谐的滤波功能.基于传输矩阵法和声光效应理论,建立了这种平顶滤波器的理论模型;利用COMSOL软件,对平顶滤波器的矩形度、通带带宽、插入损耗、可调谐特性、加工精度进行仿真研究.研究结果表明,通过施加频率为6-11 MHz的超声波,可实现通带带宽为5-6 nm及中心波长在1514-1562 nm范围内可调谐的平顶滤波器;在可调谐范围内通带带宽内插入损耗不超过2.23 dB,最低仅为0.78 dB,矩形度最低可达1.4;加工误差在±10 nm内平顶滤波器的中心波长、矩形度、插入损耗、通带带宽出现的偏差很小.该平顶滤波器具有易于设计和集成、通带平坦、可调谐范围宽、通带带宽稳定、插入损耗低、品质因素高的特点,在光开关、可调谐光纤激光器、光纤传感等光通信领域有重要应用.     

用于OADM的集成声光可调谐滤波器的性能分析

利用模式耦合理论分析了声光模式转换.并对声光可调谐滤波器的滤波带宽、调谐范围、驱动功率等性能参数进行了分析计算.设计制作滤波器时,首先在保证滤波带宽的前提下,考虑调谐范围、驱动功率以及加工工艺的要求.对其应用于OADM中存在的旁瓣和串扰问题进行了初步讨论.设计完成中心波长在1.55 μm,滤波带宽为1.2 nm左右,波长调谐范围大于150 nm,低驱动功率的IAOTF.     

大功率高温超导滤波器的设计与功率测试

本文在双面YBCO高温超导薄膜上设计并制备了两节大功率超导滤波器,根据滤波器功率承载能力与最大电流密度之间的关系,减小电流密度和分散电流密度的分布是提高功率承载能力的关键.本文采用增加超导谐振器尺寸、优化几何结构及改进馈线耦合方式的方法,设计了两节2 GHz频段梭型谐振器结构的滤波器.设计及测量结果显示了馈线结构及谐振器几何尺寸优化程度对超导滤波器功率承载能力有不同程度的影响,说明了在大功率超导滤波器设计中应选用无结点间隙耦合式馈线以抑制电流密度的聚集.采用优化后的谐振器结构制备的梭型两节超导滤波器经测试功率承载能力为2 W.超导滤波器的尺寸为25×12 mm LaAlO3基片,中心频率2.022 GHz,相对带宽为2.4%.同时给出了超导滤波器功率测试的结构和方法.     

利奥型可调谐液晶电光滤波器的特性分析

根据液晶的电光效应和利奥滤波器的原理设计了利奥型液晶电光调谐滤波器，并且从理论上和实验上证明了其可行性；为了克服其在红外波段的缺点，设计了法布里-珀罗腔液晶可调谐滤波器，并且给出了理论模拟。理论模拟证明法布里-珀罗腔液晶可调谐滤波器具有调谐范围大、带宽窄的优点。     

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.     

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.     

高温超导膜微波表面电阻Rs对微波滤波器插入损耗的贡献

利用微波电路仿真软件，分析高温超导膜微波表面电阻Rs对各种频率、各种级数的滤波器插入损耗的影响.结果给出:对于级数较少、频率较低的滤波器，使用Rs较高的薄膜或厚膜就可以得到很低的插入损耗;对于频率较高(高于6GHz),或极数较多（超过8极）的滤波器，就必须采用高质量的高温超导薄膜（Rs<1mΩ）. 关键词： 高温超导膜 微波滤波器 微波表面电阻 插入损耗     

一种免调谐窄带高温超导滤波器

研制了一种适用于超导子系统接收机前端的免调谐窄带高温超导滤波器.其中心频率为2287 MHz,带宽为8 MHz.该高温超导滤波器采用了10阶准椭圆(quasi-elliptic)函数型结构,并引入了2对改善带边陡度的传输零点.滤波器的计算机仿真是用Sonnet软件完成的.为了达到免调谐的目的,选用了一种结构简单的双折线型谐振器.此滤波器是在直径为2英寸、厚度约为0.5mm MgO衬底的双面超导薄膜上制作的.测量结果表明,该滤波器在未经调谐的情况下具有很好的性能:相对带宽0.35%,带外抑制>80 dB,插入损耗<0.2 dB,反射损耗<-15.5dB(通带7MHz范围之内).     

高温超导滤波器应用在移动通信基站中的优势

由于高温超导滤波器应用到移动基站前端可以提高基站的性能,因此受到了广泛的重视。该文介绍了高温超导滤波器的发展状况,研究了高温超导薄膜材料的微波性能。与普通的金属滤波器相比,高温超导滤波器在移动通信基站的应用中显示出了它的优越性能:其具有接近于理想的频率响应特性;能很好地抑制带外信号的干扰;可以节约频率资源、增加基站覆盖面积和通话容量;还能够提高通话质量和降低功率辐射等。文中还进一步介绍了国内外高温超导滤波器在移动通信基站中的应用情况。     

高温超导滤波器两种刻蚀方法的研究

在高温超导滤波器的制备过程中,针对所使用的高温超导薄膜的特点,采用了两种刻蚀方法——湿化学刻蚀法和离子束刻蚀法,设计对比了两种刻蚀的制作流程及其优缺点,并用两种方法分别制备了高温超导滤波器,对微波特性做了对比分析。得出离子束刻蚀对超导薄膜的性能影响要小一些,用此方法制备的高温超导滤波器具有更好的微波特性。     

不等长相移效应滤波器的快速调试方法北大核心CSCD

提出一种基于渐进空间映射算法(ASM)与遗传算法(GA)相结合的I/O端口不等长相移效应的滤波器快速调试方法。渐进空间映射算法能够准确预测精细模型的调试方向与幅度,遗传算法能够准确快速得到I/O端口的相移效应,并且通过柯西法提取粗糙模型。基于有限元的全波电磁仿真软件HFSS,建立精细模型,粗糙模型参数即等效电路参数,则由去除I/O端口处相移效应后的S参数获得。利用该方法对六阶交叉耦合滤波器进行调试,经过几步迭代即可使滤波器满足所要求的响应指标,验证了该调试方法的正确性和有效性。     

一种结构新颖的高温超导群时延均衡器

本文提出一种平面微带型高温超导微波群时延均衡器，它是由一个3dB混合耦合器和两个单端口反射滤波器构成的全通网络．该群时延均衡器能与不同类型超导微带滤波器级联，实现相位均衡，减小相位失真，改善接收机前端信号群时延特性，提高通信质量．     

一种新颖结构的高温超导信道滤波器设计

文章提出了一种新颖结构的高温超导信道滤波器设计方法,采用Sonnet软件进行微带电路的全波电磁场仿真.设计了一个一分二的高温超导信道滤波器,信道滤波器工作在S波段,每个信道的相对带宽约为0.4‰,采用的材料为多源热共蒸发法制备的DyBCO双面超导薄膜,衬底为0.5mm厚度的氧化镁.本文给出了本信道滤波器的等效电路、理论曲线、耦合参数和模拟仿真结果.     

高温超导双工器综合与设计

介绍了一种高温超导双工器的设计方法.双工器包含一个公共节点和两个带通滤波器.作者使用开环半波长谐振器作为公共节点用于合并两信道滤波器,同时作为消纳网络消除滤波器之间的影响.各信道滤波器均包含了六个带折叠耦合线的发卡型谐振器,利用跨线引入交叉耦合.该高温超导双工器工作在c波段,仿真结果与理论计算结果相一致,说明了该设计方...