高性能高温超导线性相位滤波器的研究
利用高温超导(HTSC)薄膜研制的微波滤波器具有体积小、重量轻、插损小、Q值高和滤波特性好等优点，这是波导腔、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降低成本都是非常有利的。
本论文首先介绍了高温超导材料的基本特性，在对当前国内外文献中己报道的部分同类产品做了简要归纳的基础上对高温超导线性相位滤波器的应用进行了分析。本论文在解决了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之后，不仅分别采用了自均衡法和外均衡法来进行多种结构的高温超导线性相位滤波器的设计，而且还分别利用不同的设计方法，对不同阶数，不同相对带宽的高温超导线性相位滤波器进行了多角度的研制。第二章主要分析了谐振器间各类耦合及给出Extracted-pole结构高温超导线性相位滤波器的实验结果和结果分析。实测线性相位滤波器指标为：中心频率为1740MHz，带宽为80MHz，带内群时延波动(线性相位特性)＜±1.5ns，带外抑制＞20dB，带内插损最好可达到0.141dB。第三章主要介绍利用原型结构直接进行高温超导自均衡线性相位滤波器的研制。实测线性相位滤波器指标为：中心频率为1993MHz，带宽55MHz，通带内最优插损为0.22dB，回波损耗优于-13.8dB，群时延起伏＜±1ns的有效带宽约占通带的75％。第四章主要介绍利用并联结构进行高温超导线性相位滤波器的研制。实测线性相位滤波器指标为：中心频率为2000MHz，带宽40MHz，通带内最优插损为0.264dB，回波损耗优于-17.6dB，群时延起伏＜±1.5ns的有效带宽约占通带的70％以上。第五章主要介绍交叉线结构自均衡小型化高温超导线性相位滤波器的研制。实测线性相位滤波器指标为：带宽15MHz，中心频率2514MHz，通带内最优插损为2.96dB。群时延起伏＜±10ns的有效带宽约占通带的70％。第六章主要介绍高温超导外均衡线性相位滤波器的研制。实测线性相位滤波器指标为：中心频率2250.86MHz，带宽14MHz，通带内最优插损为2.092dB，回波损耗优于-18.97dB，群时延起伏＜50ns有效带宽约占通带的78.57％。第七章主要讨论了利用低阶线性相位滤波器通过级联的方式构造高阶线性相位滤波器的方法，并给出仿真实例。
第三章和第五章还给出了部分自行综合出的线性相位滤波器低通原型参数或归一化耦合矩阵，今后在此基础上还可根据实际设计目标综合出对应的低通原型参数或归一化耦合矩阵作为设计工作的理论指导。
在论文设计过程中，所采用的基片均采用YBCO/LaAlO3/YBCO双面薄膜。设计各器件的主要过程为：首先给出线性相位滤波器的原理参数模型和设计原理，利用电磁仿真工具建立高温超导滤波器的理论仿真模型以获取理论理想结果，然后采用全波电磁仿真方法，综合设计符合要求的高温超导线性相位滤波器，并完成设计结果与理论结果比对。最后完成器件的制作、封装和测量，将试验结果与仿真结果进行比较。从基片介电常数、厚度、加工工艺等多种因素以不同角度针对测试结果与理想结果之间的差异进行分析。
滤波器;高温超导;线性相位;自均衡;外均衡
电子科技大学
博士
物理电子学
罗正祥
2009
中文
TN713
148
2009-10-19（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）