一种超窄带高温超导滤波器的研制

本文介绍了一款工作于L波段的4阶超窄带高温超导滤波器,该滤波器相对带宽仅为0.5‰,插入损耗为0.3dB.给出了超窄带滤波器的拓扑结构、理论曲线、耦合矩阵、物理电路以及实际测试结果.采用蒸镀于2英寸0.5mm厚度的氧化镁(MgO)基片上的DyBa2Cu3O7双面高温超导薄膜制作,滤波器的测试曲线、模拟仿真、理论计算三者有很好的吻合,取得了较为理想的结果.     

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.     

窄带大功率高温超导滤波器的研制

本文中,我们介绍一个中心频率大约为2.015GHz,相对带宽小于0.35%,通带内回波损耗大于20dB,带外零点高度大约为-45dB,通带内插损小于0.2dB的窄带四阶双模片型高温超导滤波器.我们对该滤波器在不同输入功率下的传输特性曲线进行了测试,测试结果表明,在输入微波信号功率值为11.7W的情况下,该器件的传输特性曲线没有发生显著退化.     

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.     

一款C波段极窄带高温超导滤波器

设计了一款中心频率位于C波段的10阶高温超导滤波器,相对带宽达到0.1%。该滤波器的拓扑结构采用准椭圆函数型,引入了2组CQ结构,分别来改善了滤波器的带边陡度和群时延平坦度,较好解决了寄生耦合对极窄带滤波器的影响。测试结果和仿真结果基本吻合,达到了预期目标。     

适用于3G移动通讯的高温超导窄带滤波器

研制了一种适用于3G移动通讯基站接收机的高温超导窄带带通滤波器.其中心频率为1949.85兆赫兹,带宽为9.7兆赫兹.为了实现极高性能,理论设计了12阶准椭圆(quasi-elliptic)函数型滤波器,引入了3对传输零点.滤波器的计算机仿真是用Sonnet软件完成的.此滤波器是在直径为2英寸、厚度约为0.5毫米的氧化镁双面超导薄膜上制作的.实测表明,达到了极高的性能要求:相对带宽0.49%,带边陡度>150dB/MHZ,带外抑制>60dB,插入损耗<0.2dB,反射损耗<-14dB.     

适用于雷达接收系统的高温超导窄带滤波器的研制

本文介绍一种为某专用雷达设计制作的工作于L波段的高温超导窄带带通滤波器.该滤波器为10阶微带谐振器级联(CQ)滤波器,引入两个交叉偶合构成一对传输零点形成准椭圆函数传输特性来增加带外陡度.为减小非近临谐振器间寄生耦合对滤波器传输特性的影响,对所采用的谐振器结构进行了精心选择.整个滤波器制作在一块2英寸的MgO衬底YBCO片上,封装后滤波器的整体尺寸为60mm×30mm×18mm.滤波器带宽为5MHz(FBW小于0.4%).实测滤波器带边陡度超过100dB/MHz,在中心频率(3MHz以外频域抑制好于-60dB,滤波器宽带抑制好于-80dB,滤波器最小插损0.3dB.     

一种结构紧凑的高温超导窄带带通滤波器

研制了一种结构紧凑的高温超导窄带滤波器.该滤波器中心频率为,是在以0.5mm厚的LaAO3(εr≈24)为衬底的YBCO超导薄膜上制作的.测试结果显示该滤波器具有比较好的性能,其插入损耗<0.3dB,反射损耗<-16dB,相对带宽<9‰, 带边陡度>9dB/MHz, 中心频率误差<0.05%.滤波器设计中,利用特殊技术成功地改善了过渡带上的零点特性,为今后研制新型的结构紧凑的滤波器开拓了思路.     

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.     

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.     

YBCO高温超导磁体临界电流密度快速确定方法

基于绘图法基本原理,以及YBCO高温超导带材的临界电流特性,采用有限元电磁场分析软件AnsoftMaxwell建立了空心圆柱磁体模型.根据磁场分布、并考虑到带材的临界电流密度随磁场大小和方向的变化关系,给出了影响磁体工作电流特性的磁场的分布.基于以上工作提出了一种利用Ansoft电磁场分析软件快速确定YB-CO高温超导带材临界电流密度的方法.     

一种宽带高温超导微带天线的研究

为提高辐射效率和扩展工作带宽,对一种口径耦合馈电的多层介质高温超导微带天线进行了设计.设计时首先利用高温超导体低表面电阻的特性,通过在馈电网络部分引入高温超导材料的方法提高了天线的辐射效率,然后针对高温超导微带天线衬底介电常数过高,导致天线带宽过窄的问题,在天线的结构上增加了一层真空衬底,降低了天线的平均介电常数,同时,为进一步扩展天线的工作带宽,设计时在天线的馈电部分还采用了口径耦合馈电的方式.仿真结果表明了文中设计思想的可行性和有效性.     

高温超导磁共振成像射频接收线圈的研究

为了提高低场磁共振成像系统的信噪比,提出了具有失谐电路的Bi2223带高温超导射频接收线圈.该线圈采用了电耦合方式传输超导谐振回路的磁共振信号,这种方式有利于进一步制成正交结构或相阵结构的超导接收线圈.为了防止趋肤效应降低超导接收线圈的性能,采用化学腐蚀的方法先将超导带的包套去掉,然后再制成超导主谐振电感.采用一种双探测线圈法对高温超导接收线圈和相同结构的常规铜线圈的Q值进行了测量,结果表明超导接收线圈比常规铜线圈的Q值约高一倍.     

一种简单的光纤光栅电调谐方法

采用较简单的双点源真空蒸发法在光栅外表面上蒸镀一层均匀铝膜,利用电流流过铝膜时产生的电阻热改变光栅的温度而使光栅的中心波长向长波方向发生改变.光栅中心波长的变化与所加电流的平方成正比.实验中用较小的电流(约43mA)获得了较大的波长调谐范围(约4nm),其调谐精度达到2.15×10^-3nm/(mA)².     

高温超导薄膜在微波双工器上的应用

本文采用全波电磁仿真方法设计、制作并测试了一种工作于C波段的星载高温超导微波双工器,采用的材料是在厚度为0.5mm介电常数为23.5的LaAlO3衬底上用磁控溅射法制备而成的双面氧化物高温超导薄膜YBCO.利用在微波范围内,高温超导薄膜的Q值比常规导体高1～3个数量级的特点,实现了器件的小型化和低插损.