高溫超導(dǎo)濾波器的設(shè)計(jì)摘要：濾波器具有篩選信號(hào)的作用，與傳統(tǒng)的普通金屬導(dǎo)體相比，超導(dǎo)體效率更高、電阻要更小，因此時(shí)下超導(dǎo)體濾波器已成為主要的研究目標(biāo)。高溫超導(dǎo)濾波器具有很低的插入損耗和很高的帶邊陡峭度以及高帶外抑制等突出優(yōu)勢(shì)，再加上尺寸小，方便進(jìn)行工藝處理。還有能夠增加系統(tǒng)的檢測(cè)敏感性，并且降低帶外信號(hào)的影響，所以將其普遍使用在通信領(lǐng)域、偵查探測(cè)和天文觀測(cè)等很多放方面。但是伴隨通信水平的大幅度進(jìn)步，頻譜資源的日趨緊張，單頻段通信系統(tǒng)已經(jīng)大大不能滿足人們對(duì)無線通信的需求，因此多頻段、多通帶濾波器的探索對(duì)目前的科學(xué)研究起到了非常大的價(jià)值。筆者根據(jù)多模雙通帶高溫超導(dǎo)濾波器的制造手段進(jìn)行分析，依次進(jìn)行模擬研究，分析濾波器的相應(yīng)數(shù)據(jù)信息，獲得雙通帶濾波器最佳的組織形式。關(guān)鍵詞：濾波器；高溫超導(dǎo)；多通帶；多模目錄1引言11.1課題背景11.2可題目的與意義21.3研究狀況與進(jìn)展31.3.1高溫超導(dǎo)濾波器國內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)31.3.2多通帶高溫超導(dǎo)濾波器的研究進(jìn)展31.4本論文主要研究內(nèi)容82高溫超導(dǎo)濾波器的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)92.1高溫超導(dǎo)濾波器基本結(jié)構(gòu)92.1.1高溫超導(dǎo)薄膜92.1.2介質(zhì)基片112.2微帶線基礎(chǔ)122.2.1微帶線概述.122.2.2微帶線特性阻抗與相速132.2.3微帶線損耗143濾波器的設(shè)計(jì)方法163.1濾波器技術(shù)指標(biāo)163.2原型電路的設(shè)計(jì)163.2.1頻率的歸一化163.2.2切比雪夫低通原型電路的設(shè)計(jì)174雙通帶高溫超導(dǎo)濾波器設(shè)計(jì)方法214.1電磁分析軟件SONNET簡(jiǎn)介214.2設(shè)計(jì)思路與設(shè)計(jì)步驟214.2.1設(shè)計(jì)目的與思路214.2.2設(shè)計(jì)步驟215高溫超導(dǎo)濾波器的制備285.1高溫超導(dǎo)薄膜的加工285.2高溫超導(dǎo)濾波器的封裝285.2.1安裝方法285.2.2PIN接頭和接觸電極的連接296總結(jié)30參考文獻(xiàn)321引言 1.1課題背景濾波裝置是一種具有關(guān)鍵作用的設(shè)備，在微波系統(tǒng)和平常使用中得到了范圍非常廣的普及，它有著篩選頻率的作用，收取預(yù)先設(shè)定的信號(hào)，阻止不符合設(shè)定條件的信號(hào)。目前，其在通信、探測(cè)、國防、航天和許多其他方面起到了無法替代的功能。伴隨各個(gè)領(lǐng)域技術(shù)層面突飛猛進(jìn)，新鮮事物不斷涌出，新興技術(shù)持續(xù)升級(jí)，對(duì)于濾波裝置的性能標(biāo)準(zhǔn)也提出了更加嚴(yán)格的要求。影響濾波器性能的因素有很多，但其中有三大重要的性能指標(biāo)，分別是：內(nèi)部插入損耗，帶邊陡峭度和帶外抑制。濾波器屬性在最佳狀態(tài)下，可以實(shí)現(xiàn)讓阻帶中范圍的頻率全部被阻止，而通帶范圍中的頻率則可以全部通過，一般情況下通帶和阻帶的過渡轉(zhuǎn)換部分范圍應(yīng)當(dāng)盡量小。但是真正的濾波裝置性能僅僅是盡量向理想情況的濾波裝置靠攏[1]，且伴隨目前技術(shù)科技水平的進(jìn)步，通過一般常規(guī)原料生產(chǎn)的濾波裝置，其所展示出的性能早就無法達(dá)到現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)了。研究人員Onnes于1911年第一次認(rèn)識(shí)到了超導(dǎo)電性規(guī)律，自此以后，超導(dǎo)體由于它極為特殊的優(yōu)勢(shì)深得業(yè)內(nèi)人士的青睞。不過，由于低溫超導(dǎo)的所需溫度總是小于20K,所以它的探索和使用僅僅在非常狹窄的空間里無法取得突破。直至1986年，研究人員找到了能夠在液氮溫度之下運(yùn)行的釔鋇銅氧化物（YBCO）超導(dǎo)體。來自日本研究人員1988年在高溫超導(dǎo)體領(lǐng)域取得了突破，發(fā)現(xiàn)了鉍鍶鈣銅氧氧化物超導(dǎo)體。將近20年后，同樣來自日本的研究人員又通過氧鐵砷化合物摻雜氟合成了超導(dǎo)體，依照上述實(shí)驗(yàn)成果，我國相關(guān)領(lǐng)域的科學(xué)研究人員也開展了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)探索，通過反復(fù)的實(shí)驗(yàn)研究合成了摻雜樣品，測(cè)得這一實(shí)驗(yàn)樣品的臨界溫度是零下248攝氏度。此后的2008年，我國的陳曉輝課題小組以及中國物理所課題小組分別公開了全新的能夠超越麥克米蘭極限溫度的高溫超導(dǎo)體，再次取得了更大的研究成果。圖1.1是2000年之前各個(gè)種類超導(dǎo)體的相關(guān)探索時(shí)間[2]。圖1.1超導(dǎo)體材料發(fā)現(xiàn)順序圖最近一段時(shí)間，隨著加工工藝、集成工藝和先進(jìn)運(yùn)算水平取得迅猛進(jìn)步，超導(dǎo)材料的使用也更為普及，在通信領(lǐng)域、國防科技、航天技術(shù)和生物科學(xué)等很多領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛的承認(rèn)和普及。作為微波元件，在濾波裝置的制造、探索領(lǐng)域高溫超導(dǎo)材料已獲得了非常突出的成果。在普通常規(guī)的濾波裝置相對(duì)比來說，高溫超導(dǎo)濾波裝置有著帶內(nèi)插入損耗低、帶外阻性強(qiáng)、過渡范圍小、體積小、質(zhì)量小等諸如此類特殊優(yōu)勢(shì)。高溫超導(dǎo)（HTS）在探測(cè)、通信、天文觀測(cè)等方面得到了大范圍使用，并且提高它的普及范圍和應(yīng)用深度還將是未來探索方向的導(dǎo)向[3]。由于信息技術(shù)領(lǐng)域以及無線通訊方面的飛速進(jìn)步，微波范圍逐漸比較擁擠，因此對(duì)各種頻段的卻別也逐漸更仔細(xì)，各種通信系統(tǒng)之間頻段的區(qū)別也就逐漸靠近，這使得濾波裝置的作用標(biāo)準(zhǔn)也更加嚴(yán)格[4]。而高溫超導(dǎo)材料的使用為應(yīng)對(duì)這一主要挑戰(zhàn)增添了新的機(jī)會(huì)。1.2課題目的與意義文章最大的探索目標(biāo)在與，根據(jù)目前無線通訊等領(lǐng)域飛速進(jìn)步的大背景，讓高溫超導(dǎo)材料突出優(yōu)勢(shì)得以大大體現(xiàn)，探索并生產(chǎn)出具備三通帶的高溫超導(dǎo)濾波裝置。盡管通過科學(xué)家們的長時(shí)間持續(xù)研究，其在通帶屬性方面取得了非?？上驳倪M(jìn)步與升級(jí)，不過對(duì)于飛速發(fā)展的無線電通信科技現(xiàn)狀，濾波裝置的屬性以及研究和生產(chǎn)還是需要應(yīng)對(duì)大量尚未解決的問題。于單個(gè)通帶的平面結(jié)構(gòu)濾波器而言，它的寄生通帶往往隨著諧振器固有諧振周期變化而變化，是很難得到控制的，并且會(huì)給系統(tǒng)帶來一定的干擾，因此要盡可能的抑制寄生通帶，增加帶外阻止區(qū)間。不過給多通帶濾波裝置的分析來說，它主要的核心思路是同時(shí)產(chǎn)生多頻段、多通帶的方法和怎樣對(duì)每一個(gè)通帶進(jìn)行有效控制。如下圖1.2為多通帶濾波器的頻率響應(yīng)示意圖。圖1.2多通帶濾波器頻率響應(yīng)示意圖多通帶濾波器隨著通帶數(shù)目的增多，將面臨的難題也隨之增加，設(shè)計(jì)反面的難度也隨之加大。此外，通過傳統(tǒng)常規(guī)材料制作的多通帶濾波器可以看出，通帶之間的抑制度也相對(duì)較差，因此怎樣發(fā)揮出超導(dǎo)材料的優(yōu)勢(shì)，設(shè)計(jì)出更多通帶的高溫超導(dǎo)濾波器，進(jìn)而提高通帶間抑制度具有很重要的意義。本課題則采用多模諧振器的方法來實(shí)現(xiàn)具有兩個(gè)通帶的高溫超導(dǎo)濾波裝置的設(shè)計(jì)。1.3研究狀況與進(jìn)展1.3.1高溫超導(dǎo)濾波器國內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)下面是國內(nèi)外一部分相關(guān)非常有參考價(jià)值的研究信息。1995年，研究小組在直徑為的基片上設(shè)計(jì)出帶寬為，中心頻率為，19級(jí)前置連接帶通濾波裝置。在時(shí)，它的插入損耗能夠?qū)崿F(xiàn)小于，最小反射損耗為，平均無載Q值為10000[5]。其已初步可在移動(dòng)通信手機(jī)上使用。

1996年，G.L.Matthaei,N.O.Fenzi,R.Forse,和S.Rohlfing等人第一次研究出發(fā)卡（Hairpin）型結(jié)構(gòu)Chebyshev函數(shù)響應(yīng)高溫超導(dǎo)濾波裝置，研究數(shù)據(jù)與模擬結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果及其一致[6]。無獨(dú)有偶，J.S.Hong和M.J.Lancaster等人也設(shè)計(jì)了一種開環(huán)（）型組織的準(zhǔn)橢圓函數(shù)響應(yīng)高溫超導(dǎo)濾波裝置。1999年研究工作者在LaAlO3上制得了濾波器[7]，同年其他研究人員設(shè)計(jì)了6節(jié)chebyshev響應(yīng)濾波器[8]。以上幾種結(jié)構(gòu)是高溫超導(dǎo)濾波器的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。在這之后，以高溫超導(dǎo)濾波器的高陡峭度、高Q值、低插入損耗為目的，各國科學(xué)家先后研制了各式各樣的濾波器結(jié)構(gòu)。2000年，科研人員設(shè)計(jì)出8級(jí)準(zhǔn)橢圓濾波裝置，實(shí)驗(yàn)得出其插損低于[9]。在2000年10月，來自德國的科研人員發(fā)明了通過一種新型的雙模諧振器形式，生產(chǎn)的17節(jié)HTS帶通濾波裝置，其中心頻率為，帶寬，高低端帶邊陡峭度都達(dá)到了[10]。這一設(shè)計(jì)有可能是目前為止帶邊陡峭度最大的HTS帶通濾波裝置。1.3.2多通帶高溫超導(dǎo)濾波器的研究進(jìn)展目前多通帶濾波裝置設(shè)計(jì)主要分三種方法：1、插入阻帶響應(yīng)法，在原濾波器通帶響應(yīng)的基礎(chǔ)上插入一個(gè)或多個(gè)阻帶響應(yīng)，使原整體通帶被劃分為兩個(gè)或多個(gè)通帶；2、并聯(lián)通帶法，并聯(lián)多個(gè)單一通帶的濾波器，使其共用一個(gè)輸入與輸出端口；3、多模諧振器法，利用不同種類的多模諧振器實(shí)現(xiàn)多通帶頻率響應(yīng)。插入阻帶響應(yīng)方法2013年，HengY等研究人員[11]發(fā)現(xiàn)了一種新型高溫超導(dǎo)濾波器，如圖1.3。其結(jié)構(gòu)為在具有并聯(lián)枝節(jié)的寬帶濾波器中引入一窄帶帶阻濾波器，使其最后形成雙通道響應(yīng)。這種設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)在于用高節(jié)數(shù)增加了帶邊陡峭度，帶外抑制度，通帶間抑制度也較高，嵌入的阻帶也有五節(jié)響應(yīng)，并且能夠通過對(duì)寬帶和阻帶響應(yīng)的優(yōu)化來控制兩個(gè)通帶中心頻率。但這種設(shè)計(jì)也有其局限性，只適用于寬帶濾波器。圖1.3為其示意圖。圖1.3寬帶嵌入阻帶形成的雙通帶濾波器（a）等效電路模型（b）電路圖（c）性能曲線（2）并聯(lián)通帶方法2012年，臺(tái)灣CheneyCF研究組發(fā)現(xiàn)了一種五通帶濾波器[12]，其在傳輸線中添加加載枝節(jié)線型階躍阻抗三模諧振器數(shù)目，從而形成了通帶數(shù)目的增加，如圖1.4。五個(gè)單節(jié)諧振器構(gòu)成的濾波器并聯(lián)于共同的輸入輸出端口，每個(gè)諧振器能產(chǎn)生三節(jié)頻率響應(yīng)，且通帶高頻邊緣產(chǎn)生一個(gè)傳輸零點(diǎn)。通過相關(guān)參數(shù)的調(diào)整可使三個(gè)諧振模式的控制來構(gòu)成通帶。同樣，方案大大提高了設(shè)計(jì)的自由度，但濾波器的插入損耗也相應(yīng)的有所加大，也不適合多枝節(jié)的設(shè)計(jì)，通帶間抑制度也較差。圖1.4并聯(lián)五路諧振器形成的五通帶濾波器（a）基本耦合結(jié)構(gòu)（b）電路圖（c）性能曲線（3）多模諧振法目前滿足多通帶濾波裝置要求最為常見的手段是借助多模諧振器，多模諧振器主要是通過階躍阻抗;13]，環(huán)形諧振器[14]以及加載枝節(jié)[15]等手段來產(chǎn)生數(shù)個(gè)諧振模式，讓其形成多通帶。這種設(shè)計(jì)方法可分為兩種主要思路：1、用單個(gè)濾波器本身產(chǎn)生的數(shù)個(gè)模式進(jìn)行組合，再通過輸入輸出饋線進(jìn)行外部耦合形成通帶；2、利用多個(gè)諧振器生成的數(shù)個(gè)模式分開進(jìn)行耦合，即給每個(gè)諧振模式設(shè)計(jì)出單獨(dú)的耦合通道，然后給每個(gè)通道設(shè)計(jì)各自的外部耦合結(jié)構(gòu)與公共端口相連。2011年，我國電子行業(yè)的科研人員經(jīng)過努力設(shè)計(jì)了一種十四階高溫超導(dǎo)雙通帶濾波裝置，其具體設(shè)計(jì)如圖1.5所示。在這一結(jié)構(gòu)里，選擇3組交叉耦合完成了通帶種的傳輸零點(diǎn)，借助調(diào)整零點(diǎn)和極點(diǎn)所在，把本來會(huì)產(chǎn)生一個(gè)通帶的極點(diǎn)變?yōu)閮蓚€(gè)，完成了實(shí)際設(shè)計(jì)過程。進(jìn)行仿真優(yōu)化，可得到最終仿真結(jié)果，如下圖1.5所示。（a）（b）圖1.5（a）高溫超導(dǎo)雙通帶濾波器結(jié)構(gòu)圖（b）仿真與測(cè)試結(jié)果2013年，HaiwenLiu課題組提出了一種小型三模諧振器，這一諧振器是三枝節(jié)加載多模諧振形式，能夠根據(jù)需要安排三個(gè)諧振頻率。并且，它的組織形式是對(duì)稱的，能使用傳統(tǒng)的奇偶模研究手段對(duì)電路諧振屬性進(jìn)行快速研究。以設(shè)計(jì)的三模諧振器，借助設(shè)計(jì)匹配的耦合能夠完成濾波裝置的設(shè)計(jì)，并且所有通帶皆包括兩個(gè)極點(diǎn)，帶寬更加便于控制，濾波裝置組織見圖1.6所示。從圖上可知，對(duì)主諧振器以及附加的枝節(jié)實(shí)施彎折，這樣既能滿足體積小型化原則，又使耦合更加方便;并且借助在輸入饋線和輸出饋線增設(shè)綠色彎折微帶線，完成了源負(fù)耦合，能生成兩個(gè)傳輸零點(diǎn)，增強(qiáng)通帶選擇性和帶外衰減。完成模擬升級(jí)后，能夠得到模擬結(jié)果，如下圖1.6所示。(a)（b）圖1.6（a）高溫超導(dǎo)三通帶濾波器結(jié)構(gòu)圖（b）仿真與測(cè)試結(jié)果2016年，F(xiàn)eiSong研究組提出了兩種四模枝節(jié)加載諧振器(QBSLRs)和四饋線結(jié)構(gòu)的四通帶高溫超導(dǎo)帶通濾波器(BPFs)。四模諧振器性能是很優(yōu)秀的，因?yàn)樗膫€(gè)諧振頻率的耦合可以很容易地被四個(gè)耦合區(qū)域調(diào)整。四饋線結(jié)構(gòu)，包含兩條耦合線和兩條抽頭線，可以提供足夠的自由度來實(shí)現(xiàn)所需的外部質(zhì)量因子Qe。因此，它可以獨(dú)立控制外部耦合和耦合系數(shù)。此外，所提出的QBSLRs（四模枝節(jié)加載諧振器）可以方便地用于四個(gè)通頻帶頻率的調(diào)諧。每個(gè)通頻帶的頻率和帶寬都很容易控制。設(shè)計(jì)的第二個(gè)四通帶高溫超導(dǎo)帶通濾波器是一個(gè)四階濾波器，并且實(shí)現(xiàn)了絕對(duì)帶寬(ABW)10MHz，驗(yàn)證了高階QB-BPF的容量。最后，制作了一個(gè)高溫超導(dǎo)BPFs，濾波器結(jié)構(gòu)如圖1.7所示。進(jìn)行仿真優(yōu)化后，可得最終仿真和測(cè)試結(jié)果，如下圖1.7所示。(a)（b）圖1.7（a）高溫超導(dǎo)四通帶濾波器結(jié)構(gòu)圖（b）仿真與測(cè)試結(jié)果2017年，HaiwenLiu課題組又提出的一種新型雙模發(fā)夾環(huán)諧振器，在發(fā)夾環(huán)諧振器內(nèi)部插入短的微帶線。根據(jù)雙模發(fā)夾環(huán)諧振器，生產(chǎn)了一種八階的高溫超導(dǎo)雙通帶濾波裝置，如圖1.8所示。為使電路規(guī)格盡可能的小，對(duì)諧振器兩開路線向內(nèi)進(jìn)行彎折，還增裝了金屬貼片，提高電容效應(yīng)。并且，兩諧振器之間使用反向耦合能夠出現(xiàn)多個(gè)傳輸零點(diǎn)，增加通帶選擇范圍。并且，為了帶來更大的設(shè)計(jì)選擇空間，選擇了雙饋線形式，完成了兩個(gè)通帶外部Q值的分別單獨(dú)設(shè)計(jì)。完成模擬升級(jí)后，能夠得到最終模擬和分析結(jié)果，如下圖1.8所示。(a)(b)圖1.8（a）八階高溫超導(dǎo)雙通帶濾波器（b）放大后的仿真與測(cè)試結(jié)果1.4本論文主要研究內(nèi)容本課題主要是設(shè)計(jì)具有三個(gè)通帶的高溫超導(dǎo)濾波器，并通過建模與仿真來優(yōu)化找到三通帶高溫超導(dǎo)濾波器最優(yōu)結(jié)構(gòu)。第2章：介紹高溫超導(dǎo)濾波器的基本組織和微帶線有關(guān)的基本原理。第3章：介紹濾波裝置制造的參數(shù)要求，還有一些頻率歸一化和切比雪夫的電路設(shè)計(jì)。第4章：根據(jù)三通帶高溫超導(dǎo)濾波裝置完成的流程通過建模仿真研究，優(yōu)化原有濾波器來找到最優(yōu)結(jié)構(gòu)。第5章：介紹高位超導(dǎo)濾波器的生產(chǎn)途徑，還有薄膜的制作和出廠。第6章：對(duì)本文的整體內(nèi)容進(jìn)行概括和展望未來的應(yīng)用以及發(fā)展方向。2高溫超導(dǎo)濾波器的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)2.1高溫超導(dǎo)濾波器的物理結(jié)構(gòu)高溫超導(dǎo)濾波裝置基本構(gòu)成組建包含裝配有濾波裝置電路的金屬封裝盒、介質(zhì)基片、SMA接頭（）等?；捻敳亢偷撞勘砻娑几郊恿烁邷爻瑢?dǎo)層，通過各種加工手段布置微帶電路，然后借助銀膜固定到盒中，實(shí)現(xiàn)接地。在微帶電路的輸入、輸出處設(shè)置金電極。SMA接頭經(jīng)點(diǎn)焊線和濾波器電路連接。濾波裝置電路最終被固定在金屬屏蔽盒中。其結(jié)構(gòu)如下2.1所示。圖2.1高溫超導(dǎo)濾波器的基本結(jié)構(gòu)圖2.1.1高溫超導(dǎo)薄膜在生產(chǎn)高溫超導(dǎo)薄膜過程中使用的材料基本有釔鋇銅氧（）和鉈鋇鈣銅氧（，包括、）。針對(duì)不同超導(dǎo)薄膜的基本性質(zhì)，表2.1給出了比較[16]。表2.1各高溫超導(dǎo)薄膜的特性比較25013086從表2.1對(duì)比來看，兩種類型的臨界溫度都超過，可以平穩(wěn)地運(yùn)行在液氮環(huán)境中。溫度達(dá)到時(shí)，下的薄膜電阻YBCO最高，最低。不過因?yàn)殂B含有毒物質(zhì)，而且鉈鋇銅氧的生產(chǎn)技術(shù)相對(duì)繁瑣，所以現(xiàn)實(shí)中普遍應(yīng)用的為YBCO超導(dǎo)薄膜。YBCO高溫超導(dǎo)材料有層狀鈣鈦礦型組織，存在銅氧面的特點(diǎn)帶來了YBCO在物理性質(zhì)和組織方面的平面特性。YBCO高溫超導(dǎo)材料對(duì)稱性僅有四方相或正交超導(dǎo)相。YBCO高溫超導(dǎo)材料存在氧缺位，這樣將按照制備途徑的差異和各種氧壓下的熱處理方式可以讓其氧含量出現(xiàn)不同。氧含量的變化對(duì)YBCO的物理屬性產(chǎn)生直接的關(guān)聯(lián)。的氧含量參數(shù)x處于范圍中連續(xù)變化：（1）x在區(qū)間之內(nèi)，YBCO呈現(xiàn)出正交超導(dǎo)相；（2）x在區(qū)間之內(nèi)，YBCO呈現(xiàn)為四方相，這一情況是非超導(dǎo)的[17]。處于正交相的晶體的結(jié)構(gòu)是一種叫做鷹鈣鈦礦的結(jié)構(gòu)，晶格常數(shù)是：。其晶格常數(shù)的特征有時(shí)會(huì)對(duì)YBCO高溫超導(dǎo)薄膜的結(jié)晶的取向產(chǎn)生一些影響[18]。YBCO的基本晶體結(jié)構(gòu)如下圖2.2。超導(dǎo)體有著近似完美的電學(xué)性質(zhì)，超導(dǎo)體在直流狀態(tài)下可以看作沒有電阻，而交流狀態(tài)下，還是存在一定的電阻，這意味著微波表面電阻存在，而具體大小受到頻率影響。根據(jù)荷蘭研究人員實(shí)驗(yàn)給出的模型，電流在這一超導(dǎo)體內(nèi)有ns和ns兩種形式，總密度。當(dāng)溫度低于Tc，T的改變將引起和也發(fā)生改變：(2.1)由式子（2.1）能夠發(fā)現(xiàn)，在當(dāng)T為0時(shí)，全部載流子皆是超導(dǎo)狀態(tài)，而當(dāng)溫度趨向Tc時(shí)，超導(dǎo)載流子平衡態(tài)中，超導(dǎo)體比值近乎為零。表面阻抗Zs概念是金屬或超導(dǎo)材料對(duì)于約束在其表面的高頻電磁波所呈現(xiàn)的阻抗。其具體表達(dá)式為[19]:Zs=Rs+jXs=ω2μRs=1Xs=ωμ0Rs是超導(dǎo)中正常態(tài)電子產(chǎn)生的損耗。表面電抗Xs，是超導(dǎo)電子產(chǎn)生的電感，這部分一般不做特別計(jì)算，僅代表了載流子的動(dòng)能。事實(shí)上，Rs是最為重要的，根據(jù)上式能發(fā)現(xiàn)，Rs隨頻率提高快速增加(Rs∝ω2)。但是，HTS在低于100GHz的頻段，產(chǎn)生的損耗會(huì)大幅度小于普通情況的損耗，如下圖所示。將其作為原料生產(chǎn)的元件的屬性將會(huì)有明顯的（77K）電子損耗（Rs）出現(xiàn)有包含兩個(gè)主要原因:其一由在于電子運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的消耗，這部分電子是在導(dǎo)體中沒有進(jìn)行匹配的電子。所有類型、水平的超導(dǎo)體，全部產(chǎn)生這部分損耗，也叫做本征損耗。但是還有其他情況產(chǎn)生的損耗，現(xiàn)在尚無法合理的解釋，其本質(zhì)為剩余損耗，普遍認(rèn)為是本征產(chǎn)生的作用，或是因?yàn)槠涑煞旨兌炔粔蚋咭鸬摹?.1.2介質(zhì)基片生產(chǎn)超導(dǎo)薄膜的基片一般包括：氧化鎂（）、藍(lán)寶石（）和鋁酸鑭（）。具體信息如下表2.2[20]。介質(zhì)基片相對(duì)介質(zhì)常熟缺點(diǎn)（）9.7材質(zhì)機(jī)械強(qiáng)度差，易碎，易潮解（）各向異性，生長超導(dǎo)薄膜難度大（）24.0存在晶疇，基片各向異性表2.2中，tanθ是介質(zhì)的損耗角正切，它代表了其個(gè)體的電磁波消耗。tanθ數(shù)值低，那么產(chǎn)生的損耗更低。對(duì)比導(dǎo)體消耗來說，其消耗對(duì)濾波裝置插損的干擾微乎其微，能夠不進(jìn)行計(jì)算。介質(zhì)的相對(duì)介電值是設(shè)計(jì)濾波裝置過程中非常重要的一項(xiàng)數(shù)據(jù)，其具體大小會(huì)直接影響整體設(shè)計(jì)的規(guī)格。當(dāng)頻率一致的前提下，相對(duì)介電值更大，則諧振裝置的規(guī)格更?。幌喾?，其規(guī)格就更大。通過上表中我們能夠發(fā)現(xiàn)，不夠均勻的問題同時(shí)出現(xiàn)在后兩種材料中，這一特性對(duì)于濾波裝置，特別是窄帶濾波裝置的結(jié)構(gòu)是有影響的。由于各種諧振裝置所在位置的介電值具有不同，諧振頻率會(huì)因位置發(fā)生變化，使得濾波裝置的檢測(cè)和模擬結(jié)果存在差異，這是進(jìn)行濾波裝置布置過程中需要當(dāng)心防止的。所以在實(shí)際生產(chǎn)中一般會(huì)選擇氧化鎂。2.2微帶線基礎(chǔ)2.2.1微帶線概述薄膜微波裝置運(yùn)行的基本在于微帶線，如圖2.4是微帶線示意圖。微帶線組成是兩條平行的導(dǎo)線，把導(dǎo)體板插在這兩條互相平行的導(dǎo)線的中間，接著移除其中一根，根據(jù)電動(dòng)力學(xué)的唯一性能夠發(fā)現(xiàn)，裝置內(nèi)的電場(chǎng)絲毫不會(huì)發(fā)生任何變化。如此，傳輸線就在導(dǎo)體和導(dǎo)體板之間形成了。微帶線的結(jié)構(gòu)即為把介質(zhì)板的一側(cè)接地，另一側(cè)鋪上帶狀扁條形的導(dǎo)線。（a）(b)圖2.4微帶線結(jié)構(gòu)截面圖其微帶線有三個(gè)主要特征：微帶線是完全的平面組織，非常緊湊；（2）高介電值的基片能夠幫助它的規(guī)格更加?。唬?）因?yàn)槲Ь€四周獨(dú)特的空間布局，導(dǎo)致能夠方便連接其他元件。得益于這部分優(yōu)點(diǎn)，微帶線處于集成化和小型化成為無線電發(fā)展時(shí)代方向的環(huán)境下，逐漸被更多的人關(guān)注。但是微帶線還是存在著比較突出的不足之處。由于其場(chǎng)組織是半開放型再加上場(chǎng)組織存在不對(duì)稱的特征，微帶線在工作過程中，會(huì)引發(fā)非常高的輻射消耗，而且在TEM之外，別的部分也會(huì)被干擾，導(dǎo)致運(yùn)行不穩(wěn)定。由于超導(dǎo)體的表面電阻非常小，通過超導(dǎo)薄膜微帶線就能夠應(yīng)對(duì)微帶線的約束，規(guī)格就無法給實(shí)際消耗產(chǎn)生干擾，所以在維持微帶線特征的前提下還應(yīng)當(dāng)確保具備出色屬性的濾波裝置就能制得。而在別的角度上，加入用LaAlO3當(dāng)作超導(dǎo)膜的基片，因?yàn)樗邆涓叩慕殡娭?，?huì)讓微帶線的規(guī)格變得更小，這一特點(diǎn)十分有利于縮小電路。微帶線是一種部分介質(zhì)填充的雙導(dǎo)體系統(tǒng)，所以無法傳導(dǎo)TEM波。不過當(dāng)有介質(zhì)基片（介電常數(shù)遠(yuǎn)大于空氣）時(shí)，場(chǎng)的能量基本都會(huì)聚積在介質(zhì)內(nèi)，而處于空氣中的不多，縱向分量要比橫向分量小一些，所以能夠判斷微帶線是運(yùn)行在準(zhǔn)TEM波狀態(tài)，能大致通過準(zhǔn)靜態(tài)的手段來研究，它的電磁場(chǎng)分布能夠大致通過圖2.5表示。

（b）圖2.52.2.2微帶線特性阻抗與相速微波傳導(dǎo)線包含兩個(gè)基本參數(shù)，一項(xiàng)為特性阻抗，一項(xiàng)為相速，特性阻抗直接關(guān)系到阻抗匹配，相速直接關(guān)系到傳輸線長度。

TEM波特性阻抗：Zo=L1C1=Vp是微帶中的相速，C1是微帶單位長度的電容。假如在微帶四周替換為均勻介質(zhì)，那么微帶單位長度的電容是：C1=εeC01C01是空氣微帶單位長度的電容，微帶中的相速是:Vp=C/εe微帶的特性阻抗是：Zo=Z01/εe要計(jì)算Zo，需要計(jì)算空氣微帶線的特性阻抗??01和有效介電常數(shù)εe:1.對(duì)于Zo1計(jì)算：Zo1≈120πWZo1≈60ln(8h/W+W/4h)W/h<1(2.8)2.對(duì)于εe計(jì)算：有效介電常數(shù)和實(shí)際介電常數(shù)的關(guān)系如式(2.9):εe=1+εr?1qq=1/2{1+hw2.2.3微帶線耗損在微帶電路的研究和布置應(yīng)用中，損耗是需要注意到的問題，其為干擾微波器件Q值的關(guān)鍵原因。導(dǎo)體、介質(zhì)和輻射三部分損耗共同構(gòu)成了微帶線的損耗，損耗的參數(shù)為衰減系數(shù)。εr和W/h較大，輻射消耗就會(huì)較小，基本能夠看作零，損耗a=ac+ad。

ad=27.3/????為損耗正切角，與介質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)。2.導(dǎo)體的衰減常數(shù)ac=(????為導(dǎo)體的表面電阻，根據(jù)二流體模型：Rs=1/2ω????為超導(dǎo)體中正常態(tài)電子引起的損耗。對(duì)比介質(zhì)消耗，導(dǎo)體損失通常要大幅高出，尤其是選用使用介質(zhì)損耗小的材料時(shí)尤其明顯。所以，對(duì)比而言介質(zhì)損耗基本不計(jì)，一般只計(jì)算導(dǎo)體損耗。所以能夠發(fā)現(xiàn)，選擇前文中所涉及的設(shè)計(jì)過程其產(chǎn)生的損耗要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于一般的金屬濾波裝置。

3濾波器技術(shù)指標(biāo)如今對(duì)于濾波器的研究有很多，不光形式十分豐富，還有各種各樣的計(jì)算環(huán)節(jié)，各種各樣的設(shè)計(jì)手段和思考方向。3.1濾波器的設(shè)計(jì)指標(biāo)設(shè)計(jì)指標(biāo)的有幾個(gè)相關(guān)項(xiàng)目：（1）頻率范圍：用來說明濾波裝置在通過或停止信號(hào)時(shí)的頻率區(qū)間。（2）通帶衰減：通常是通過濾波裝置反射產(chǎn)生的，實(shí)驗(yàn)中這一參數(shù)越小越好。（3）阻帶衰減（帶外抑制）：阻止其他信號(hào)的能力。（4）帶邊陡峭度：一般的衡量方式為。（5）寄生通帶：是分布參數(shù)傳輸線段頻率響應(yīng)的周期性產(chǎn)生，當(dāng)頻率高于特定數(shù)值時(shí)，器件的電抗、電納會(huì)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，電感轉(zhuǎn)為電容，電容成為電感，它的結(jié)果就讓在距離范圍內(nèi)的通帶某一區(qū)間中的某個(gè)地方出現(xiàn)新的通帶，這部分通帶就是寄生通帶。通常情況，寄生通帶的中心頻率存在倍數(shù)數(shù)量關(guān)聯(lián)。3.2原型電路的設(shè)計(jì)原型電路是以L、C當(dāng)作參項(xiàng)的低頻電路，低通原型電路是研究低通、帶阻、帶通和高通濾波裝置的前提，借助頻率改變能夠?qū)⒌屯ㄔ蜑V波裝置推廣到其他種類的濾波裝置。3.2.1頻率歸一化低通原型電路指的是信號(hào)源內(nèi)阻，通帶邊界角頻率的低通L、C濾波器，引入的根本原因在于讓最終具有更好的通用性。當(dāng)頻率對(duì)通帶邊界歸一化，阻抗對(duì)信號(hào)源內(nèi)阻歸一化后，在生產(chǎn)上，對(duì)于所有低通濾波裝置，都能夠轉(zhuǎn)化為低通原型濾波裝置的分析，完成歸一化后，低通原型濾波裝置頻率和各部分感抗和阻抗的聯(lián)系是：ω'=ωZk'=Yk'事實(shí)上，歸一化把實(shí)際濾波裝置衰減特征頻率的坐標(biāo)變?yōu)?/ω1,不過其需要確保在同一頻率上的分壓比保持固定，即：Zk'Yk'G歸一化后還需進(jìn)行反歸一化。歸一化讓相應(yīng)的頻率衰減一致，所以確保了等衰減要求。在實(shí)際使用中，根據(jù)其特性完成歸一化，得出衰減特性，完成對(duì)應(yīng)的器件與組織設(shè)計(jì)。3.2.2切比雪夫低通原型電路設(shè)計(jì)目前普及范圍最大濾波裝置函數(shù)模型即為切比雪夫函數(shù)。如圖3.1所示，其衰減速度快、帶邊陡峭度大。最接近于完美的濾波器頻率響應(yīng)曲線，而且還方便應(yīng)用，電路設(shè)計(jì)見下圖3.2所示。切比雪夫原型電路的衰減L可通函數(shù)直接進(jìn)行描述：LdB=10log?這里，ε是由Lr（帶內(nèi)最大衰減）確定的系數(shù)，Tn(x)是切比雪夫多項(xiàng)式，定義為：TnX=cos可以將上式展開成下列多項(xiàng)式：To（X）=1T1（X）=xT2T3TnxT2(x)，T4(x)，T6(x)，T10(x)的函數(shù)如下所示。圖3.3切比雪夫式由式(3.7)和圖3.3能夠發(fā)現(xiàn)切比雪夫多項(xiàng)式的部分性質(zhì)：（1）n與的奇偶性相同；（2）當(dāng)時(shí)，，在范圍內(nèi)振動(dòng)；（3）在區(qū)間中，和x軸相交n次，代表根的個(gè)數(shù)為n；（4）在以后，的值迅速單調(diào)遞增，且n升高，的值增加速度更快。[a]通過式（3.8）及下式（3.9）能夠得到低通原型電路的串聯(lián)電感g(shù)i和并聯(lián)電容gj的歸一化值：[b]g1=2gkgn+1=1gn+1=coth2(β[c]在完成歸一化計(jì)算后，能夠反歸一化計(jì)算低通原型各元件的真實(shí)參數(shù)，將此當(dāng)作依據(jù)，就能夠研究所需切比雪夫低通濾波裝置。[d]低通原型電路是設(shè)計(jì)帶通、帶阻、低通和高通濾波器的前提，借助頻率改變，能夠?qū)⒌屯ㄔ蜑V波裝置推廣到所有類型的濾波裝置。從低通原型電路到低通變形電路再到LC帶通濾波器，最后至我們所要求的微帶帶通濾波器。如圖3.4所示?，F(xiàn)在，具體的研究通常以計(jì)算機(jī)輔助網(wǎng)絡(luò)綜合法為基礎(chǔ)，如下圖3.5所示，高溫超導(dǎo)濾波裝置是耦合諧振電路，研究的常規(guī)方法為先設(shè)置濾波裝置需要的參數(shù)要求，并求出需要的基礎(chǔ)項(xiàng)目，再確定好適當(dāng)?shù)牡鸟詈暇仃?。得出上述的基礎(chǔ)內(nèi)容之后，就能夠通過模擬軟件完成電路模擬。最終將通過模擬軟件計(jì)算的曲線和經(jīng)過分析得到的曲線完成比較，按照比較結(jié)果進(jìn)行調(diào)整，就能得到設(shè)計(jì)的電路圖[22]。

圖3.5n階耦合諧振器型帶通濾波器圖據(jù)前人經(jīng)驗(yàn)，通過模擬軟件實(shí)施模擬的過程中需要使用兩項(xiàng)參數(shù)，即耦合濾波裝置的間距和饋線的長度。所以，筆者對(duì)兩項(xiàng)數(shù)據(jù)實(shí)施弱耦合參數(shù)提取，公式如3.10與3.11所示:Mij=f22Qex=這里，f1為兩個(gè)耦合諧振裝置的耦合分開的低頻率，f2是高頻率，f0是S11的峰值頻率，Δf±90°為S11相位曲線正負(fù)90°對(duì)應(yīng)的頻差。為計(jì)算耦合濾波裝置的間距和饋線的長度，應(yīng)當(dāng)把前面提到的數(shù)據(jù)和前面確定的耦合矩陣有關(guān)數(shù)據(jù)實(shí)施對(duì)比。確定完成再進(jìn)一步實(shí)施改善，就能得出最后所要的電路。4雙通帶高溫超導(dǎo)濾波器設(shè)計(jì)方法4.1用于建模設(shè)計(jì)的電磁分析軟件Sonnet介紹Sonnet普遍使用在應(yīng)對(duì)超導(dǎo)濾波裝置、LTCC、PCB等的電磁兼容和信號(hào)完整性、元器件設(shè)計(jì)、平面天線等領(lǐng)域。對(duì)于現(xiàn)在三維平面電路和天線的研發(fā)問題，特別在微波、毫米波方面，滿足準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性的要求，是實(shí)際生產(chǎn)方面最精準(zhǔn)和可靠的三維平面研究軟件。Sonnet功能界面如下圖4.1所示。圖4.1Sonnet功能界面圖4.2設(shè)計(jì)思路與設(shè)計(jì)步驟4.2.1設(shè)計(jì)目的與思路設(shè)計(jì)目的：如今，在多頻段的頻率中選擇自己需要的頻段，過濾掉不需要的頻率的濾波裝置設(shè)計(jì)已逐漸引導(dǎo)發(fā)展的未來方向。筆者分析雙通道高溫超導(dǎo)濾波裝置的設(shè)計(jì)手段，通過建模、模擬的途徑分析找到具有雙通道頻段的最優(yōu)濾波器結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)思路：本文要設(shè)計(jì)一個(gè)中心頻段在4GHz到7GHz的雙通帶濾波器。首先設(shè)計(jì)一個(gè)確定的諧振器結(jié)構(gòu)，再將諧振器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整。進(jìn)而改變諧振器之間的參數(shù)來調(diào)整諧振器之間的距離，再改變諧振裝置所在和饋線長度，然后根據(jù)波形來校對(duì)，完成諧振裝置的設(shè)計(jì)。通過對(duì)比來得出使濾波器具有雙通道頻段的方法。4.2.2設(shè)計(jì)步驟（1）SLR雙模雙通帶濾波器[23]在sonnet全波電磁分析軟件中，首先在project中創(chuàng)建一個(gè)新文件newgeometry,如下圖4.2所示。圖4.2sonnet設(shè)計(jì)界面圖來到設(shè)計(jì)頁面后，在中設(shè)置和的盒子屬性與基礎(chǔ)參數(shù)單位，盒子的規(guī)格通過諧振裝置的規(guī)格來確定，具體如下圖。圖4.3盒子屬性設(shè)置圖4.4基本屬性設(shè)置主菜單中對(duì)的介質(zhì)參數(shù)完成設(shè)定，如下圖。在描繪電路的幾何形狀來進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)當(dāng)在中的選擇金屬的項(xiàng)目，如下圖4.6所示。圖4.6金屬類型設(shè)置基本設(shè)定完成，就能夠進(jìn)行諧振裝置的初步的設(shè)計(jì)。文章通過加載枝節(jié)法完成一個(gè)“山”字形諧振裝置，結(jié)構(gòu)如下圖4.7所示。圖4.7初步設(shè)計(jì)“山”字諧振器初步進(jìn)行圖形設(shè)計(jì)后，先實(shí)施模擬測(cè)算頻率。首先在界面對(duì)頻率區(qū)間完成設(shè)定，挑選一個(gè)比較大的區(qū)間，在此處我們?cè)O(shè)定為，如下兩圖顯示，完成后顯示圖像完成單個(gè)諧振器模擬后，由圖可以看出通帶頻段并未耦合上。因此我們又設(shè)置了多個(gè)諧振器結(jié)構(gòu)，再改變中間枝節(jié)長度，諧振器與饋線之間的距離，諧振器與諧振器之間的距離，如下表4.1所示。表4.1雙通帶濾波器具體參數(shù)變量L1G1G2單位（mm）4.40.480.48變量G3G4G5單位（mm）1.231.231.38通過具體參數(shù)我們確定了其諧振器結(jié)構(gòu)，如下圖4.10所示。并進(jìn)行了仿真，仿真耦合后如圖4.11所示。圖4.10SLR從模擬結(jié)果能夠發(fā)現(xiàn)，此濾波器符合設(shè)計(jì)要求，通帶中心頻段在4-7GHz內(nèi)，且耦合效果都小于-20dB。（2）嵌套式雙模雙通帶濾波器除此之外，又設(shè)計(jì)了一種嵌套式雙模雙通帶濾波器，其單個(gè)諧振器結(jié)構(gòu)如圖4.12所示。圖4.12單個(gè)嵌套式諧振器根據(jù)諧振器初步仿真后，調(diào)整諧振器結(jié)構(gòu)，得到最終結(jié)構(gòu)如下圖4.13所示。圖4.13嵌套式雙模雙通帶濾波器結(jié)構(gòu)再調(diào)整濾波器與饋線距離，諧振器與諧振器之間距離，得到具體參數(shù)如下表4.2所示。表4.2雙通帶濾波器具體參數(shù)變量L1L2L3單位（mm）0.70.421.08變量L4L5L6單位（mm）1.21.080.42確定各參數(shù)后，進(jìn)行仿真模擬，仿真耦合后如圖4.14所示。圖4.14嵌套式雙模雙通帶濾波器耦合仿真曲線圖由仿真結(jié)構(gòu)可以看出，其中心頻率都在4.45-6GHz內(nèi)，且具有兩個(gè)頻段，耦合效果也小于-20dB。故該此設(shè)計(jì)符合設(shè)計(jì)要求。本章通過仿真軟件設(shè)計(jì)了SLR雙模雙通帶濾波器和嵌套式雙模雙通帶濾波器，通過對(duì)比，嵌套式濾波器頻段更為集中，耦合也相對(duì)較好，因此得出第二種濾波裝置對(duì)于實(shí)際制造更方便。借助模擬得到濾波裝置的外形和濾波裝置彼此的距離后，就能夠開始生產(chǎn)上文所設(shè)計(jì)的濾波裝置。5高溫超導(dǎo)濾波器的制備由于高溫超導(dǎo)材料的屬性和它普及度高的因素，致使它在加工工藝上相較一般金屬濾波裝置更為復(fù)雜。這一章的基本內(nèi)容是說明高溫超導(dǎo)薄膜的制造和低頻高溫超導(dǎo)濾波裝置的組裝。

5.1高溫超導(dǎo)薄膜的加工極限狀態(tài)的電流密度以及轉(zhuǎn)變溫度都非常高，但微波的表面電阻不高，這部分都能體現(xiàn)其出色的物理屬性，不過因?yàn)槠湫再|(zhì)和特征，制作和生產(chǎn)過程難度相對(duì)較大。通過YBCO薄膜來看，薄膜的細(xì)微圖像處理在整個(gè)生產(chǎn)過程是必不可少的，一般選擇光刻，整體包括光刻圖形和刻蝕兩個(gè)環(huán)節(jié)[24]。（1）光刻圖形：即是通過光進(jìn)行刻線，然后得出目標(biāo)圖形。光刻的基本環(huán)節(jié)如下圖5.1所示。（2）刻蝕：一般的途徑包括干刻和濕刻兩種。前者是通過物理手段完成，先把光刻膠掩膜放置于薄膜上，借助儀器射向薄膜，這樣，沒有被遮擋的部分就會(huì)進(jìn)行刻蝕，接著移開掩膜就完成了制作電路。濕刻則是一種化學(xué)手段完成腐蝕的方法，是借助光刻膠掩膜覆蓋部分超導(dǎo)薄膜，接著通過酸性的化學(xué)蝕刻液來對(duì)裸露的YBCO膜侵蝕，來生成所設(shè)計(jì)出的電路。5.2高溫超導(dǎo)濾波器的封裝5.2.1安裝方法一般使用SMA接頭完成最終封裝，并且裝配時(shí)應(yīng)當(dāng)確保LaAlO3片承受的作用力均勻并且保證在其標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)，而且為了避免出現(xiàn)間隙引發(fā)傳導(dǎo)進(jìn)行受阻，需要提前在基片位置加入薄銦片，然后基片需要貼合盒子下部，接著連接兩個(gè)接頭。位置通過具體測(cè)量得到。把高溫超導(dǎo)電路順盒底向里推到濾波裝置的電極正好位于PIN下，接著通過顯微鏡完成校對(duì)。進(jìn)行完前面的環(huán)節(jié)后，把安裝基片的整體上緊，布置完成周圍的擋板，焊接PIN和接觸電極，把封裝盒進(jìn)行組裝。5.2.2PIN接頭和接觸電極的連接超聲點(diǎn)焊機(jī)是封裝過程中使用非常普遍的儀器。伴隨點(diǎn)焊的各種狀態(tài)，超聲點(diǎn)焊也應(yīng)當(dāng)調(diào)整各種對(duì)應(yīng)的功率。在進(jìn)行PIN接頭作業(yè)時(shí)，應(yīng)當(dāng)在表面附加平整的金膜。并且應(yīng)當(dāng)留意，SMA的內(nèi)導(dǎo)體PIN接頭應(yīng)當(dāng)可以觸碰到焊接針。和金絲比較，金帶的橫向面積會(huì)更大，產(chǎn)生的電阻就會(huì)相應(yīng)小，所以不使用金絲而是使用金帶效果更佳。金帶不能饋線寬度小。把金帶的一部分纏在PIN上，剩下的一部分，鏈接在接觸電極上[25]。6總結(jié)文章認(rèn)識(shí)了高溫超導(dǎo)體的歷史以及濾波裝置的基本構(gòu)造以及微帶線部分，還有濾波裝置的電子布置。多通帶濾波裝置怎樣在多頻率的微波中，選擇自己需要的頻段，過濾掉不需要的頻段，變?yōu)槟壳疤剿鞯姆较?。所以本課題著重分析了具有雙通帶的高溫超導(dǎo)濾波裝置，通過建模仿真，實(shí)現(xiàn)篩選所需頻率的雙頻段效果。論文主要成果：利用sonnet設(shè)計(jì)了雙模結(jié)構(gòu)的諧振器，然后借助反復(fù)模擬，確定諧振器間最佳的間距，完成四節(jié)諧振器組裝，設(shè)計(jì)出兩種中心頻段在4-7GHz有雙模特性的雙通帶高溫超導(dǎo)濾波器。多模諧振器因具有差損低、尺寸小、模式豐富和良好的帶外特性的優(yōu)點(diǎn)，為實(shí)現(xiàn)濾波器的多通帶特性、小型化和高性能提供了有效的設(shè)計(jì)方法?；诙嗄ＶC振器設(shè)計(jì)的高溫超導(dǎo)濾波器具有極高的帶外抑制和帶邊陡峭度以及極低的插入損耗等優(yōu)點(diǎn)。如在無線通訊方面，高溫超導(dǎo)濾波裝置可以讓基站的運(yùn)行穩(wěn)定性大幅度增加，提高基站的容量，并且?guī)椭驹黾庸ぷ餍Ч?，這能夠直接提升手機(jī)通話穩(wěn)定性。在實(shí)際應(yīng)用方面，靈敏度的增加可以讓基站所服務(wù)的范圍擴(kuò)大，能夠降低基站密度，從其他方面考慮，同樣降低了很多成本的浪費(fèi)，包括人力成本、物料使用等等。但是伴隨有關(guān)實(shí)際方面的迅速進(jìn)步，對(duì)濾波裝置的屬性標(biāo)準(zhǔn)也隨之水漲船高。因?yàn)槌瑢?dǎo)材料運(yùn)行的臨界轉(zhuǎn)換溫度過低，導(dǎo)致制冷要求非常高，不過制冷儀器和真空設(shè)備成本過大，且會(huì)導(dǎo)致設(shè)備整體的重量和體積增大；因?yàn)楦邷爻瑢?dǎo)濾波裝置的微帶線組織，超導(dǎo)薄膜材料的非線性使得其不能承受過高功率，所以一般不用來生產(chǎn)高功率的發(fā)射濾波裝置，而僅僅用其收集低強(qiáng)度信號(hào)。等等這些問題依然有待解決，世界各國的研究人員也在不懈尋求解決的辦法，相信未來，高溫超導(dǎo)濾波器肯定能得更廣泛的普及與應(yīng)用。參考文獻(xiàn)清華大學(xué)《微帶電路》編寫組.微帶電路[M].北京：人民郵電出版社，1976.吳荻.高溫超導(dǎo)寬抑制特性或?qū)捵鑾V波器與多通帶濾波器研究[D].清華大學(xué),2018．索冠男.高溫超導(dǎo)連續(xù)可調(diào)濾波器設(shè)計(jì)及耦合控制方法研究[D].北京：清華大學(xué)物理系，2014．褚慶昕，涂治紅，陳付昌，等.新型微波濾波器的理論與設(shè)計(jì)[M].北京：科學(xué)出版社，2016．DaweiZhang,G.C.Liangetc.IEEEMicrowaveandGuidedWaveletters,Vol.5,No.11,Nov.p26561995．G.L.Matthaei,N.O.Fenzi,R.Forse,andS.Rohlfing,“Hairpin-combfiltersforHTSandothernarrow-bandapplications”,IEEETransactionsonmicrowavetheoryandtechniques,Vol.44,pp.2099-2109,Nov.1996.I．B．Vendik，V．V．Kondratievetc．IEEETransactiononAppliedSuperconductivity，Vol．9，No．2，Jun．p35771999.HongTeukKim，Byoung-ChulMinetc．IEEETransactiononAppliedSuperconductivity，Vol．9，No．2，Jun．p39091999.MichaelReppelandJean-ClaudeIEEEMicrowaveandGuidedWaveLetters,Vol.10,No.5,MayP1802000.SergeiKolesov,BachtiorAminov,HeinzChaloupka,ThomasKaiser等人，“CrygenicBTSreceiverFrontenddemonstrator”,Proc.30thEuropeanMicrowaveConference,vol.3,pp.230-232,Oct.2000.HengY,GuoXB,Cao