[發明專利]一種可變頻超導微帶線諧振器

有效

• 申請號: 201110454264.0
• 申請日: 2011-12-30
• 公開（公告）號: CN102496764A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發明（設計）人: 魏斌;應志軍;曹必松;張曉平;郭旭波;李啟榮;馮騁
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H01P7/08
• 分類號: H01P7/08
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 廖元秋

技術領域

本發明屬于微波技術領域，涉及一種可變頻超導微帶線諧振器。

背景技術

由于超導材料在微波頻段的表面電阻相比常規金屬材料低兩到三個數量級，超導微帶線諧振器組成的超導濾波器具有優異的濾波特性，一般采用微帶線技術實現的超導微帶線諧振器的基本組成包括上層超導諧振器結構11、下層超導薄膜12、位于該上、下兩層超導體之間的介質基片13，如圖1所示。其中，上層諧振器結構11和下層導體薄膜均為超導體；基片可以使用氧化鎂基片、鋁酸鑭基片、藍寶石等其它材料。近年來超導濾波器在微波技術領域得到了非常廣泛的應用，特別是在對濾波特性要求極高的電子對抗、衛星通信和射電天文等領域的應用具有重要意義。

隨著越來越多的微波技術在各領域的深入應用，空間環境中的微波頻譜也變得越來越密集和復雜，導致使用常規金屬濾波器或介質濾波器的接收機性能受到同頻段或相鄰頻段雜波信號日益嚴重的干擾。為了解決這個問題，越來越多的科研人員把目光投向研制高性能可變頻濾波器，當濾波器通帶內有雜波干擾出現時，可以主動把濾波器變頻到另外一個沒有干擾的通帶工作。近年來，各國這一領域的研究工作主要集中在可變頻的常規濾波器研究上，比如可調介質濾波器(Raafat?R.Mansour，IEEE?microwave?magazine，October(2009)，84)，可調常規微帶線濾波器(Jia-Sheng?Hong，IEEE?microwave?magazine，October(2009)，73)。這些可調濾波器的一個共同的缺點是諧振器品質因數不高，濾波器損耗較大。

制作高性能可變頻微帶線濾波器最關鍵的問題，是如何實現高性能可變頻微帶線諧振器，而可變頻超導諧振器正是解決這一問題的一個非常好的選擇。目前已公開發表的可變頻超導濾波器主要有兩種實現方式：一種是在超導微帶線諧振器上方懸置一片介質片，通過機械運動方法改變介質片懸浮高度，從而改變超導諧振器的諧振頻率，其實現的困難在于難以實現精度要求極高的在低溫下工作的微型機械控制裝置，缺點是變頻響應遲緩；另一種方式是在超導諧振器上串接變抗器，通過加電裝置改變變抗器的阻抗值從而影響諧振器的諧振頻率，其實現的困難在于超導基片表面難以集成分立元件，設計誤差大，缺點是變抗器的引入會極大地降低超導諧振器的品質因數，從而導致濾波器插損變大，通帶性能下降。

發明內容

本發明的目的在于克服已有技術的不足之處，提供一種可變頻超導微帶線諧振器，具有品質因數高、變頻范圍大、可變頻點數量多、頻率控制準確的優點，同時具有易于制備的優點。

為了達到上述發明目的，本發明提出了一種可變頻超導微帶線諧振器，包括上層超導諧振器結構、下層超導薄膜、位于該上、下兩層超導體之間的介質基片，其特征在于，所述上層超導諧振器結構包括一條連續的主條帶線，一塊或多塊外部微帶線和一個或多個開關；主條帶線的一端或兩端與一塊或多塊外部微帶線構成叉指耦合結構，所述叉指耦合結構是由主條帶線的端口梳狀分叉結構與一塊或多塊外部微帶線的端口梳狀分叉結構相互交叉形成，它們之間相互不接觸；所述外部微帶線通過開關接地，通過一個或多個開關控制一塊或多塊外部微帶線接地和斷開的兩種狀態或狀態組合，改變諧振器的諧振頻率；所述外部微帶線接地和斷開兩種狀態分別對應與該外部微帶線相連的開關的導通和斷開兩種狀態。N塊外部微帶線的接地和斷開狀態的不同組合最多可以實現2的N次方種頻率狀態。本發明提出的可變頻超導微帶線諧振器，由于諧振器的主體部分是由超導材料制成，所以本發明具有品質因數高的優點；由于可以使用多塊外部微帶線，形成不同的叉指耦合狀態，所以本發明具有變頻范圍大、可變頻點數量多的優點；由于可以通過電磁場仿真軟件(如sonnet)計算各種狀態下的諧振頻率，所以本發明具有頻率控制準確的優點；同時由于外部微帶線開關接地方式的易操作性，所以本發明具有易于制備的優點。

在上述技術方案中，所述主條帶線是由直線型條帶段相連接構成，或由曲線型條帶段相連接構成，或由直線型條帶段和曲線型條帶段混合連接構成；所述主條帶線的一端或兩端呈梳狀分叉結構，所述梳狀分叉結構是由多條直線型條帶段、多條折線型條帶段或多條曲線型條帶段的一端相連接形成的梳狀分叉結構，或是多條直線型、折線型或曲線型之中兩種或三種混合的條帶段的一端相連接形成的梳狀分叉結構。