HTSC CMRC的设计及在微波器件中的应用与研究

论文摘要

本文介绍了高温超导材料的基本特性、微带电路的基本理论以及高温超导滤波器的设计原理。应用高温超导材料设计了一种紧凑型谐振结构,该谐振造型拥有PBG(photonic bandgap)结构、慢波和能带隙等等的特性,而且在减小微带型谐振器尺寸上具有显著优势。采用全波电磁仿真方法,建立了四级准椭圆函数高温超导滤波器的理论仿真模型,应用紧凑的谐振结构综合设计符合要求的高温超导滤波器,并根据此方法依次设计了一个六级、三个八级准椭圆函数滤波器。并对其中一个八级滤波器进行制作、封装和测量。本文在解决高温超导微波无源器件的设计、光刻工艺、密封封装和低温测量等难点的同时,成功对一个f0(中心频率)为1.8GHz,带宽100MHz 的八级CMRC 高温超导滤波器进行加工、封装、测量,在中心频率处的回波损耗和插损分别为20dB 和0.15dB, 带外抑制>60dB,虚假通带出现在3fo 处,满足设计要求。利用高温超导(HTSC)薄膜材料研制的微波滤波器具有体积小、重量轻、表面电阻Rs 小和Q 值高等优点,这是利用波导腔、介质谐振器或常规平面结构设计的滤波器所无法比拟的。这些优点对于减轻通信系统的重量和缩小体积都是非常有利的。

论文目录

• 前言
• 第一章 高温超导简介
• 1.1 高温超导的发展与应用
• 1.1.1 超导的发展
• 1.1.2 高温超导的应用
• 1.2 超导的基本特性
• 1.2.1 迈斯纳效应和伦敦方程
• 1.2.2 临界温度（Tc）
• 1.2.3 临界磁场
• 1.2.4 临界电流密度
• 1.2.5 超导薄膜微波表面电阻
• 第二章 微带电路的基本理论
• 2.1 微带线的发展及其应用
• 2.2 微带电路的构成
• 2.3 微带线的特性阻抗和相速
• 2.4 微带线的损耗
• 2.5 微带线的色散特性
• 2.6 耦合微带线
• 2.7 耦合微带线单元的网络参量和等效电路
• 第三章 HTSC CMRC
• 3.1 概述
• 3.2 CMRC 的设计
• 3.2.1 电容加载及阶梯阻抗谐振器（SIR）
• 3.2.2 紧凑型谐振器
• 3.3 CMRC 间的耦合分析
• 3.3.1 紧凑型谐振器间的耦合分类
• 3.3.2 耦合系数分析
• 第四章 高温超导微波滤波器的设计原理
• 4.1 概述
• 4.2 滤波器的设计指标
• 4.3 滤波器的转移函数和衰减
• 4.3.1 电压转移函数和传输系数
• 4.3.2 功率转移函数与插入衰减
• 4.4 低通原型滤波器
• 4.4.1 概述
• 4.4.2 最平坦响应低通原型滤波器
• 4.4.3 切比契夫响应低通原型滤波器
• 4.4.4 椭圆函数响应低通原型滤波器
• 4.5 频率变换
• 4.5.1 由低通到高通的频率变换
• 4.5.2 由低通到带通的频率变换
• 4.5.3 由低通到带阻的频率变换
• 第五章 HTSC CMRC 在微波滤波器中的应用与研究
• 5.1 高温超导准椭圆函数滤波器的设计
• 5.2 屏蔽盒的设计
• 第六章 HTSC 微波滤波器的加工
• 6.1 高温超导薄膜的制备
• 6.2 掩膜版的制作
• 6.3 高温超导膜的光刻
• 6.4 电路的封装
• 第七章 测试结果与分析
• 7.1 测试系统
• 7.2 测试结果与分析
• 7.2.1 测试结果
• 7.2.2 结果分析
• 7.2.3 结果分析小结
• 第八章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历