高温超导接收机前端子系统的研究

论文摘要

随着现代通信业的不断发展,对通信接收机提出了新的要求和挑战。为了适应新的发展需求,高温超导接收机应运而生,并且得到了不断的发展。高温超导接收机可以很好的解决移动通信存在的一系列问题,可以增加移动通信的基站容量,扩大基站覆盖率,改善通话质量,降低掉线率,降低手机辐射。本文首先介绍了超导的基本理论和高温超导接收机的发展现状,详细叙述了由高温超导滤波器、低温低噪声放大器及制冷系统三部分组成的高温超导接收机前端子系统的工作原理。然后介绍了对各部分器件的设计制作过程,最后对整个系统进行了测试,并给出了相应的结果分析。本文在对高温超导滤波器的设计中,使用了全波电磁仿真软件IE3D。所设计的滤波器工作在UHF频段,为了对滤波器实现小型化设计,滤波器采用三节阶跃谐振器（Tri-section SIR）结构,并采用了多次曲折微带线的方法,同时具有了较好的带外抑制。在设计UHF频段的低温低噪声放大器时,使用了ADS设计软件。为了使放大器在低温下稳定工作,选用HEMT器件作为管芯。在放大器的设计中,引入了无耗网络的负反馈技术和负载阻性反馈网络,使器件在频带内稳定工作且具有良好的噪声与驻波性能。整个设计中,由于使用了高频电路电磁仿真软件,使得设计的效率和准确性都大大得以提高。整个子系统在77K温度下工作,测试结果基本满足要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 第二章 超导的基本理论及高温超导接收机的发展
• 2.1 超导的发展
• 2.1.1 超导体的发现
• 2.1.2 超导的发展
• 2.2 超导的基本理论
• 2.2.1 迈斯纳效应和伦敦方程
• 2.2.2 超导电性
• c'>2.2.3 临界温度T_c
• c'>2.2.4 临界磁场H_c
• c'>2.2.5 临界电流密度j_c
• 2.3 高温超导接收机的发展状况
• 2.3.1 国外高温超导的发展
• 2.3.2 国内高温超导的发展
• 第三章 高温超导接收机前端的基本理论
• 3.1 高温超导接收机前端的概述
• 3.2 接收机主要技术参数
• 3.2.1 选择性
• 3.2.2 抗干扰能力
• 3.2.3 灵敏度与噪声系数
• 3.2.4 动态范围
• 3.3 滤波器基本理论
• 3.3.1 滤波器的技术参数
• 3.3.2 低通原型滤波器
• 3.3.3 频率变换
• 3.3.4 耦合谐振电路理论基础
• 3.3.5 三节阶跃阻抗谐振器的基本结构和特性
• 3.4 低噪声放大器基本理论
• 3.4.1 晶体管噪声系数
• 3.4.2 反射系数与驻波
• 3.4.3 放大器功率增益和增益平坦度
• 3.4.4 放大器的稳定性
• 3.5 热传导与绝热基础
• 第四章 高温超导滤波器的设计
• 4.1 超导滤波器的设计指标
• 4.2 超导薄膜及介质衬底选择
• 4.2.1 高温超导薄膜
• 4.2.2 高温超导衬底材料
• 4.3 滤波器基本参数的确定
• 4.4 谐振频率的确定
• 4.5 谐振器拓扑结构的确定
• 4.6 高温超导小型化滤波器的电路设计
• 4.7 高温超导滤波器全波仿真
• 4.8 高温超导滤波器封装盒的注意事项
• 4.9 实际加工中的注意事项
• 第五章 低温低噪声放大器的设计
• 5.1 低温低噪声放大器指标
• 5.2 晶体管的选择
• 5.3 反馈电路与负载阻性反馈网络设计
• 5.4 软件仿真与优化
• 5.5 放大器屏蔽盒的谐振频率研究
• 5.6 对放大器新方案的研究
• 第六章 高温超导接收机前端子系统测试与结果分析
• 6.1 低温测试系统
• 6.2 前端子系统的测试
• 6.2.1 高温超导滤波器的测试结果
• 6.2.2 低温低噪声放大器及子系统的测试结果
• 6.3 结果分析
• 第七章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻硕期间取得的研究成果