一种超导谐振器及构成的超导滤波器制造技术

本发明专利技术将蓝宝石和高温超导材料结合应用于谐振器或滤波器设计，设计出一种高性能、小体积的超导谐振器及由所述谐振器构成的超导滤波器。其中，谐振器包括波导谐振腔和位于波导谐振腔磁场中心的柱形介质，所述柱形介质的一端与波导谐振腔的一底面连接形成短路端，另一端开路，波导谐振器连接柱形介质的底面为短路面，所述短路面包含超导膜，柱形介质材质为蓝宝石。有益效果在于，滤波器具有极低插入损耗(小于0.1dB)，趋近于1的矩形系数和小的体积。减小了滤波器的插入损耗，进而可以设计出更多级的滤波器，提高滤波器的带外抑制，最终使毫米波滤波器的性能大大提高。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术将蓝宝石和高温超导材料结合应用于谐振器或滤波器设计，设计出一种高性能、小体积的超导谐振器及由所述谐振器构成的超导滤波器。其中，谐振器包括波导谐振腔和位于波导谐振腔磁场中心的柱形介质，所述柱形介质的一端与波导谐振腔的一底面连接形成短路端，另一端开路，波导谐振器连接柱形介质的底面为短路面，所述短路面包含超导膜，柱形介质材质为蓝宝石。有益效果在于，滤波器具有极低插入损耗(小于0.1dB)，趋近于1的矩形系数和小的体积。减小了滤波器的插入损耗，进而可以设计出更多级的滤波器，提高滤波器的带外抑制，最终使毫米波滤波器的性能大大提高。【专利说明】一种超导谐振器及构成的超导滤波器
本专利技术属于毫米波波导滤波
，涉及毫米波波导谐振器及基于所述谐振器的滤波器。
技术介绍
随着现代移动通讯技术的迅速发展，频谱资源越来越紧缺，使得对无线通信系统的前端接收设备的要求越来越高。为了减少通信系统间的干扰，要求接收前端的滤波器有更高的矩形系数(即带边更为陡峭)和更低的插入损耗。目前，随着高温超导技术和低温真空制冷技术的发展，超导被越来越广泛的用到了滤波器的设计与制作。蓝宝石也因其高的品质因数(可达到5000)，被广泛应用到相位噪声振荡器。然而，在谐振器或滤波器设计方面，未见蓝宝石的应用。。
技术实现思路
本专利技术将蓝宝石和高温超导材料结合应用于谐振器或滤波器设计，目的是设计出一种高性能、小体积的超导谐振器及基于所述谐振器设计一种具有同样优势的超导滤波器。 本专利技术的技术方案为:一种超导谐振器，包括波导谐振腔和位于波导谐振腔磁场中心的柱形介质，其特征在于，所述柱形介质的一端与波导谐振腔的一底面连接形成短路端，另一端开路，波导谐振器连接柱形介质的底面为短路面，所述短路面包含超导膜。 进一步的，上述柱形介质材质为蓝宝石。 进一步的，上述波导谐振腔为矩形波导腔或圆波导腔之一。 进一步的，上述短路面上包含的超导膜为镀于波导谐振腔内表面的超导厚膜。 超导滤波器，其特征在于，包括至少2个耦合连接的超导谐振器，所述超导谐振器包括波导谐振腔和位于波导谐振腔磁场中心的柱形介质，所述柱形介质的一端与波导谐振腔的一底面连接形成短路端，另一端开路，波导谐振器连接柱形介质的底面为短路面，所述短路面包含超导膜。 进一步的，上述柱形介质材质为蓝宝石。 进一步的，上述波导谐振腔为矩形波导腔。 进一步的，上述超导谐振器之间的耦合为直接耦合、探针磁耦合、探针电耦合或探针交叉稱合之一。 进一步的，超导滤波器的输入端和输出端为探针磁耦合、探针电耦合或探针交叉率禹合之一。 进一步的，上述用于耦合的探针为金属棒或金属片，所述金属棒或金属片穿过相邻谐振器的公共壁，两端分别插入谐振器的电场或磁场中，并根据电场或磁场强度空间分布方式弯曲以使金属棒或金属片的端部位于同一电场或磁场强度曲面上。 本专利技术的有益效果:本专利技术超导谐振器充分利用蓝宝石和超导两种材料的优势，利用HFSS进行模型的搭建和场结构的分析，设计出的滤波器具有极低插入损耗(小于0.ldB)，趋近于1的矩形系数和小的体积。由于介质/蓝宝石的引入会在一定程度上影响谐振腔内的电磁场强分布，使其以介质/蓝宝石为中心靠拢，为了避免谐振腔内场强分布改变导致的传统直接耦合效率的低下，本专利技术根据场强分布情况设计耦合用探针，形成耦合器间的磁耦合、电耦合或交叉耦合，有效保证了耦合器间耦合的效率。引入超导，特别是在介质短路端引入超导膜，避免了短路端形成的强电流导致的能量损耗。减小了滤波器的插入损耗，进而可以设计出更多级的滤波器，提高滤波器的带外抑制，最终使毫米波滤波器的性能大大提闻。 【专利附图】【附图说明】 图1为本专利技术的超导谐振器的一具体实施例的结构示意图； 图2为基于图1所示的谐振器设计的本专利技术的超导滤波器结构示意图。 【具体实施方式】 本专利技术的实施例是根据本专利技术的原理而设计，下面结合附图和具体的实施例对本专利技术的原理作进一步的阐述。 如图1及图2所示，在本实施例中，超导谐振器包括矩形波导谐振腔1和位于矩形波导谐振腔磁场中心的柱形介质2，柱形介质2的一端与波导谐振腔的一底面连接形成短路端，另一端开路，波导谐振器连接柱形介质的底面为短路面，所述短路面包含超导膜3。柱形介质采用一端短路一端开路的形式一方面可以使设计出的谐振器方便安装固定；另一方面，相对于两端开路的结构设计，该方案能有效缩小谐振器的体积，有利于器件的小型化。考虑到蓝宝石在介电常数的优势，在本实施例中，柱形介质材质优选为蓝宝石。 上述矩形波导谐振腔仅为方便说明本专利技术的原理而具体例举的一种表现形式，根据本专利技术的思想，上述矩形波导谐振腔还可以换做圆波导腔等其他形式的波导结构。作为一种优选方式，上述短路面上包含的超导膜为镀于波导谐振腔内表面的超导厚膜。 如图2所示，本实施例的超导滤波器包括至少2个耦合连接的超导谐振器，在本实施例中具体为4个谐振器，其中谐振器的结构与图1所示的超导谐振器相同。同理，在本实施例中，柱形介质材质优选为蓝宝石。由于直接耦合属于本领域常用的谐振器间的耦合形式，本实施例同样可以采用这种形式。但是，由于蓝宝石或其他介质的引入会使谐振腔内的电磁场分布向介质靠拢，导致腔内其他地方的电磁场场强较弱，继续采用直接耦合方式可能影响到耦合器间的能量传递效率。所以，本实施例中放弃了直接耦合方式，转而采用探针磁耦合、探针电耦合或探针交叉耦合等耦合方式。上述问题对于滤波器的输入端及输出端耦合同样适用。具体的，为了进一步提高耦合效率，用于耦合的探针在本实施例中具体选用为金属棒或金属片，图2中所示为金属棒4，所述金属棒4或金属片穿过相邻谐振器的公共壁，两端分别插入谐振器的电场或磁场中，并根据电场或磁场强度空间分布方式弯曲以使金属棒或金属片的端部位于同一电场或磁场强度曲面上。 根据本领域的公知常识不难理解:改变矩形波导的尺寸可改变所述滤波器的中心频率。调整谐振腔的个数和谐振腔间的耦合系数以获得不同的设计指标，所述设计指标是指滤波器的工作带宽、纹波系数、插入损耗以及带外抑制等参数。其中谐振腔的个数和谐振腔间的耦合系数通过改变超导膜片的尺寸、数量以及矩形波导的尺寸可以得到。由于根据滤波器的设计指标计算矩形波导及超导膜片尺寸以及计算超导膜片在矩形波导中的位置属于现有技术理论范畴，对于本领域的普通技术人员属于公知常识，故在此不展开详述。因而本方案涉及该方面的技术实现是清楚且完整的。 为了进一步降低器件的插入损耗，提高器件性能，本实施例在所述矩形波导的内壁生长超导膜(超导厚膜)或者采用内壁生长有超导膜的矩形波导。由于超导厚膜生长工艺并非本专利技术的创新点，同时属于现有技术范畴，故在此不做详述。 本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本专利技术的原理，应被理解为本专利技术的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本专利技术公开的这些技术启示做出各种不脱离本专利技术实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本专利技术的保护范围内。【权利要求】1.一种超导谐振器，包括波导谐振腔和位于波导谐振腔磁场中心的柱形介质，其特征在于，所述柱形介质的一端与波导谐振腔的一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超导谐振器，包括波导谐振腔和位于波导谐振腔磁场中心的柱形介质，其特征在于，所述柱形介质的一端与波导谐振腔的一底面连接形成短路端，另一端开路，波导谐振器连接柱形介质的底面为短路面，所述短路面包含超导膜。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：羊恺，舒绍敏，周凌俐，段东林，周立国，徐爱东，
申请(专利权)人：成都顺为超导科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51