[發明專利]一種混合結構的平面高溫超導濾波器

無效

• 申請號: 200710099988.1
• 申請日: 2007-06-01
• 公開（公告）號: CN101068050A
• 公開（公告）日: 2007-11-07
• 發明（設計）人: 王躍輝;張強;孫亮;李翡;于濤;高路;邊勇波;郭進;張雪強;黎紅;李春光;何豫生
• 申請（專利權）人: 中國科學院物理研究所
• 主分類號: H01P1/20
• 分類號: H01P1/20;H01P7/08
• 代理公司: 北京中創陽光知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 尹振啟

技術領域

本發明屬于微波工程領域，具體的說，本發明涉及一種新型的具有較大功率承載能力的高溫超導平面濾波器。?

背景技術

微波工程中，使用超導微帶諧振器可以組成不同階數的超導平面濾波器(一種無源器件)，使用在各種微波裝置(如雷達、移動電話基站、微波通訊裝置、射電天文望遠鏡等)中，用來選擇一定頻率的信號。在各種微波接收系統的前端，常使用濾波器抑制不要的信號頻率，使需要的信號頻率順利通過，而在發射端，常使用濾波器濾除不需要的信號頻率。?

平面高溫超導濾波器是用高溫超導材料制成的一種平面器件，它一般是由若干個諧振頻率相同，屬于同一類型、幾何外形基本相同的平面諧振器按一定規則排列而成的。通常使用的平面諧振器，是將微帶線經過展寬、盤繞、分叉等變形處理，形成各式各樣的圖形所構成的。分析表明，在一定的輸入功率下，諧振器上的微波電流密度分布是不均勻的，最大電流密度決定了諧振器的功率承載能力——最大電流密度越小，電流密度的分布越均勻，意味著諧振器能夠承載的微波信號的功率極大值就越高。諧振器上的微波電流分布情況，包括最大電流密度與分布均勻度，與諧振器的圖形結構關系密切，對于一定圖形結構的諧振器，圖形線寬的增加有利于降低諧振器內的最大電流密度并使得電流密度分布更加均勻，從而有利于提高諧振器的功率承載能力。但是線寬的增加，必然導致諧振器的總體尺寸的增加。考慮到制冷功率和超導薄膜尺寸的限制，這往往會給濾波器階數的增加帶來很大的困難，而階數的增加往往又直接與濾波器頻率響應特性的提高相關。這樣，如何兼顧濾波器的功率承載能力及其總體尺寸和濾波器的頻率響應特性三方面的要求，已經成為當前大功率超導濾波器設計?遇到的主要挑戰。?

深入的理論研究、計算機仿真、和實驗測量結果進一步表明，在一個濾波器內部，每個諧振器承載的微波功率是不同的。對于傳統的單一結構濾波器，其內部只有部分諧振器承載的微波功率很大，其它諧振器承載的微波功率相對較小。如果我們能夠根據每個諧振器承載的功率大小，選擇適合的諧振器構型，使得每個諧振器承載的最大微波功率趨于一致。這樣，在保持同樣功率承載能力的同時，濾波器的總體尺寸可以大大減小。這樣就為進一步增加階數，提高濾波器性能，提供了廣闊的空間。?

目前常用的平面諧振器中，有幾種具有較高功率承載能力。例如，雙模片型諧振器，直條型諧振器，等等。雙模片型結構諧振器的幾何尺寸較大，承載功率能力很強，特別是一個諧振器有兩種可以利用的諧振模式，相當于兩階諧振器，成為它的獨特優勢。但是這種諧振器占據的面積太大，且不同模式之間的耦合設計較為復雜，給制作高階數、高性能的大功率濾波器帶來極大的困難。微帶線形諧振器中，以直條型諧振器的功率承載能力最大。雖然功率承載能力不如雙模片型諧振器，但是它的幾何尺寸要小得多，而且牽涉的諧振模式相對簡單，便于設計。此外，以直條型為代表的微帶線形諧振器還有一個優勢，即通過調整微帶線的寬度(或根據電流的分布，調整微帶線的局部寬度)，可以改變它的功率承載能力。因此，在設計中，我們還可以進一步減小承載功率較低的諧振器的線寬。這樣在同一個濾波器中，我們可以根據功率承載需求，將這兩種不同類型的諧振器結合起來，使用不同類型，或同一類型不同線寬的諧振器，實現優勢互補，則可以設計出功率承載能力較強、尺寸適當、階數較高的高性能高溫超導濾波器。?

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明的目的在于提出一種具有混合結構的平面高溫超導濾波器的設計方案，使之能夠既滿足功率承載的要求，又可以增加濾波器的階數，設計出符合要求的高性能高溫超導濾波器。?

為達到上述發明目的，本發明提出的設計方案包括：高溫超導平面濾波器在設計時，可以使用不同類型的諧振器，或者同一類型，但是局部尺寸存在明顯差異的諧振器來構建濾波器。?

上述技術方案中，所述的不同類型的諧振器是指，諧振器的幾何構型存在明顯不同之處。?

在上述技術方案中，所述的不同類型的諧振器，可以是雙模片型諧振器，直條型諧振器，也可以是其它微帶型諧振器。?

上述技術方案中，所述局部尺寸存在明顯差異是指諧振器的幾何構型一致，但是保證其諧振頻率基本不變的情況下，某些局部的幾何尺寸發生明顯的變化。?

在上述技術方案中，為了解決濾波器的功率承載問題，在平面高溫超導濾波器中可以同時使用雙模片型諧振器、直條型諧振器或其它類型的諧振器作為濾波器的諧振單元，組合成為濾波器，同時使用50歐姆高溫超導微帶線結構作為濾波器的輸入和輸出端。?