【摘要】：本文主要介紹了作者在極端參數(shù)的高溫超導(dǎo)濾波器設(shè)計(jì)與研制方面的工作,主要涉及了超高頻,極低頻,超寬帶和極窄帶濾波器的設(shè)計(jì)與測(cè)試。本文首先用作者設(shè)計(jì)的第一款濾波器具體介紹了高溫超導(dǎo)濾波器的設(shè)計(jì)步驟并指出了在高溫超導(dǎo)微帶線濾波器設(shè)計(jì)過程中的難點(diǎn)。之后,作者系統(tǒng)的介紹了在研究生期間設(shè)計(jì)的兩款極窄帶濾波器。在第一款UHF頻段濾波器的設(shè)計(jì)過程中,作者為了在有限的空間內(nèi)減小諧振器之間的耦合,并最終獲得更好的微波特性,提出了U型結(jié)構(gòu)降低諧振器之間的耦合,最終在一塊43*16 mm~2的高溫超導(dǎo)薄膜上實(shí)現(xiàn)了十階準(zhǔn)橢圓函數(shù)及窄帶濾波器的設(shè)計(jì),濾波器相對(duì)帶寬0.068%。進(jìn)一步,作者嘗試在較低頻段進(jìn)行極窄帶濾波器的研發(fā),以拓寬高溫超導(dǎo)濾波器的應(yīng)用環(huán)境,作者通過調(diào)整濾波器的排列方式,將濾波器中的八個(gè)諧振器分成兩層擺放在了一整塊38*38 mm~2的高溫超導(dǎo)薄膜上,并通過控制上下層諧振器的耦合在濾波器帶邊引入了一對(duì)傳輸零點(diǎn),將帶外抑制壓制在50 dB以下,同時(shí)得到了0.039%的相對(duì)帶寬。在完成極窄帶濾波器的設(shè)計(jì)之后,我們將目光轉(zhuǎn)向了寬帶濾波器的設(shè)計(jì)研發(fā)上。在這一領(lǐng)域,我們?cè)O(shè)計(jì)了兩款應(yīng)用在極端頻率的寬帶濾波器,一款應(yīng)用在X波段,相對(duì)帶寬40%,在這款濾波器中,我們?yōu)榱吮ＷC其外部品質(zhì)因子,將輸入輸出微帶線與濾波器的第一諧振器直接相連,并通過其相對(duì)位置保證了其外部品質(zhì)因子的匹配;第二款濾波器應(yīng)用在VHF頻段,在這款濾波器中,我們使用了四分之一波長(zhǎng)諧振器結(jié)構(gòu),并通過在濾波器中加入大塊微帶結(jié)構(gòu)作為模擬接地電容結(jié)構(gòu),取得了很好的結(jié)果。這款濾波器的相對(duì)帶寬達(dá)到了42.8%。在進(jìn)行寬帶濾波器設(shè)計(jì)過程中,我們發(fā)現(xiàn),對(duì)于較低頻率的寬帶高溫超導(dǎo)濾波器的實(shí)現(xiàn)上,有兩個(gè)問題很難跨越,第一是尺寸問題,第二是耦合強(qiáng)度問題。為了解決這兩個(gè)問題,作者設(shè)計(jì)了一款使用高低通級(jí)聯(lián)的超寬帶濾波系統(tǒng),其相對(duì)帶寬超過108%。除去極端帶寬的濾波器,作者還設(shè)計(jì)了一款應(yīng)用在Ku波段的極高頻濾波器,為高溫超導(dǎo)濾波器能夠適用于越來越高的民用無線通訊頻率做出了嘗試。在文章的最后,作者介紹了在研究生早期進(jìn)行的鈣鈦礦太陽能電池方向的工作。主要是使用噴霧大面積工藝進(jìn)行鈣鈦礦制備的工作。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院物理研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN713
【圖文】：

使用的微波濾波器主要有三種結(jié)構(gòu)，一種是使用特定頻率的波濾波器[39],[40]，第二種是采用平面?zhèn)鬏斁�結(jié)構(gòu)構(gòu)成帶狀線和三種是采用介質(zhì)諧振器形成的濾波器[41],[42]，這三種濾波器各自的應(yīng)用領(lǐng)域。其中，波導(dǎo)濾波器和介質(zhì)濾波器雖然有著較低的優(yōu)點(diǎn)，但是因?yàn)橹C振器體積較大的原因，并不適合做到很高得到很高的矩形系數(shù)，通帶旁邊的過渡帶較寬，造成頻率資源線通信的不斷發(fā)展，頻率資源日益緊張，對(duì)頻率選擇性能更好多的需求。微帶線濾波器相對(duì)于其他類型濾波器，具有加工簡(jiǎn)量輕等優(yōu)點(diǎn)[43]-[50]，因此，相對(duì)于其他種類的濾波器，微帶更高的階數(shù)，從而提高矩形系數(shù)，減少頻率資源浪費(fèi)。但是，器一般使用金屬材料作為導(dǎo)體材料，微波損耗較大，使得微帶數(shù)較低，從而導(dǎo)致濾波器的插入損耗過大，對(duì)信號(hào)功率有較強(qiáng)了濾波器的整體性能。而高溫超導(dǎo)材料恰好可以解決這一困難

(a),(c),(e)為濾波器圖樣;(b),(d),(f)為測(cè)試結(jié)果

第2 章 理論基礎(chǔ)max(0)LjJ I (2.15微波表面電流密度還和射頻磁場(chǎng)的切向分量rfH 有關(guān)，當(dāng)兩者使用相同的單位表示時(shí)（A/m），有如下的關(guān)系：rfj H(2.16本論文中制作微波器件所使用的高溫超導(dǎo)薄膜的臨界電流密度基本在 102A /cm 以上。并且在使用前會(huì)對(duì)同一塊超導(dǎo)薄膜表面進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)量檢查臨界電流密度分布情況，如圖 2.1 給出了一塊 2 英寸超導(dǎo)薄膜的雙面cJ分布圖。

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本文編號(hào)：2795650