隨著第五代移動通信技術(shù)的迅速發(fā)展并在6GHz以下頻段展開試驗與商用,這對接收機(jī)傳輸速率、噪聲系數(shù)、靈敏度、時延等提出了更高的要求。由于6GHz以下頻譜資源緊張、干擾嚴(yán)重,因此具備低時延、低噪聲系數(shù)、高靈敏度的接收前端研制具有重要意義。本論文利用高溫超導(dǎo)（high temperature superconductivity,HTS）薄膜材料研制了一款5G高溫超導(dǎo)接收前端,工作于中國移動所獲得的兩個不連續(xù)的5G頻段。接收前端采用高溫超導(dǎo)濾波器（HTSBPF）和低溫低噪聲放大器（LTLNA）的級聯(lián)結(jié)構(gòu),既實現(xiàn)了低噪聲系數(shù)、高靈敏度,又具備抗干擾、帶外抑制強(qiáng)的性能。核心部件HTSBPF采用枝節(jié)加載SIR諧振結(jié)構(gòu)和交叉耦合結(jié)構(gòu),通過對該諧振結(jié)構(gòu)的理論分析和電磁仿真,本文綜合出諧振器尺寸與耦合系數(shù)、外部品質(zhì)因數(shù)的關(guān)系曲線指導(dǎo)濾波器的設(shè)計。經(jīng)過仿真優(yōu)化,在LaAlO₃襯底的超導(dǎo)膜片上設(shè)計實現(xiàn)了具有線性相位特性的雙通帶帶通濾波器,其插損僅為0.3dB,帶外抑制最深處可達(dá)80dB,兩通帶內(nèi)群時延小于±6ns,且兩個通帶的帶寬、頻點獨立可調(diào)。與普通濾波器相比,不僅縮小了尺寸,還將寄生... 

【文章來源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

常規(guī)接收機(jī)前端與超導(dǎo)接收機(jī)前端濾

第一章緒論1.2高溫超導(dǎo)材料及其接收前端的研究現(xiàn)狀高溫超導(dǎo)接收前端的研究離不開高溫超導(dǎo)材料的發(fā)展。1911年,荷蘭物理學(xué)家昂尼斯(H.K.Orlnes)將高純度的汞冷卻到液氦溫區(qū)4.2K時，發(fā)現(xiàn)其電阻消失了，此時的汞變成了超導(dǎo)體，這是人類首次發(fā)現(xiàn)超導(dǎo)電性[9]。一般將超導(dǎo)體電阻為零的溫度定義為超導(dǎo)臨界溫度，用Tc表示。在昂尼斯以后的75年間，雖然科研人員發(fā)現(xiàn)了許多金屬、化合物材料是超導(dǎo)體，但是Tc都沒有明顯的升高，始終沒有突破23K。直到1986年1月，瑞士物理學(xué)家繆勒(K.A.Muller)和德國物理學(xué)家貝德諾茲(J.GBednorz)的出現(xiàn)才使得超導(dǎo)臨界溫度突破了瓶頸，他們發(fā)現(xiàn)了一種鑭銅鋇氧陶瓷氧化物材料[10]，把超導(dǎo)臨界溫度提高到43K(-230C)。隨后1987年2月，一種新的超導(dǎo)體釔鋇銅氧化物(YBaCuO)被世界各地的研究小組發(fā)現(xiàn)了，其Tc在90K以上[11]。這類超導(dǎo)體的Tc超越了液氮溫區(qū)(77K),被稱為高溫超導(dǎo)體(HighTemperatureSuperconductor—HTS)，而低于的這一溫區(qū)超導(dǎo)材料稱為低溫超導(dǎo)(LTS)材料。作為微波工程領(lǐng)域的一種嶄新的材料，隨著Tc的提高，制冷劑由液氦變?yōu)榱烁阋艘旱�，制冷效果也得到了提高，因此高溫超�?dǎo)材料備受研究人員青睞，這為今后超導(dǎo)的大面積應(yīng)用打下了良好的基矗圖1-2顯示了高溫超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度隨著時間推移的發(fā)展?fàn)顩r[12]。圖1-2高TC超導(dǎo)體發(fā)展史簡圖高溫超導(dǎo)材料制成的微波電路具有許多獨特的優(yōu)點，包括低損耗、低噪聲系數(shù)、低功率損耗、重量輕及體積小(電路小型化)等特點。一般來說,HTS材料具有極低的微波表面電阻，其表面電阻是銅等常用金屬的千分之一，所以在設(shè)計高性能濾波器時，經(jīng)常會看到HTS材料。近年來，伴隨著小型化制冷設(shè)備以及超導(dǎo)薄膜制備技術(shù)的發(fā)展，高溫超導(dǎo)接收前端的研究在國內(nèi)3

電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文外都取得了諸多成果。在國外，關(guān)于高溫超導(dǎo)接收前端的研究主要集中在美國。上世紀(jì)90年代，美國國防部啟動了多項電子戰(zhàn)高溫超導(dǎo)研究，美國超導(dǎo)技術(shù)公司(STI)研制的高溫超導(dǎo)濾波器被用于實驗，極大地提升了空軍機(jī)載雷達(dá)系統(tǒng)的抗干擾性能和靈敏度。同時STI于2000年6月與日本的日立(HITACHI)公司合作，將高溫超導(dǎo)濾波器應(yīng)用于第三代移動通信系統(tǒng)中，文獻(xiàn)[13]中可以看到，高溫超導(dǎo)接收前端表現(xiàn)出了近乎矩形的頻率響應(yīng)曲線。在美國，隨著高溫超導(dǎo)接收前端在移動通信中的應(yīng)用日益增長，STI宣稱，其過去幾年銷售超過6000個高溫超導(dǎo)接收單元，銷售對象包含美國、日本、歐洲和韓國等，這些接收單元已累計運行超過2.5億小時(https://www.suptech.com/legacy-wireless-products/)。圖1-3美國STI公司superlink_700型高溫超導(dǎo)接收前端系統(tǒng)在國內(nèi)，高溫超導(dǎo)接收前端的研究工作主要由一些科研機(jī)構(gòu)與高等院校承擔(dān)。2001年10月清華大學(xué)研制成功我國第一臺GSM1800移動通信用高溫超導(dǎo)濾波器系統(tǒng)[14]。文獻(xiàn)[15]中介紹，天津海泰超導(dǎo)公司在2004年啟動了CDMA基站用超導(dǎo)接收機(jī)的試研制工作，其研制的針對CDMA2000標(biāo)準(zhǔn)的高溫超導(dǎo)接收前端已經(jīng)成功實現(xiàn)了并網(wǎng)和穩(wěn)定運行[16]。另外，電子科技大學(xué)、中電16所以及中科院物理所則承擔(dān)了軍用和衛(wèi)星通信領(lǐng)域的研究工作，先后研制出了X波段高溫超導(dǎo)接收機(jī)前端系統(tǒng)[17,18]、高溫超導(dǎo)信道化組件[19]、風(fēng)廓線雷達(dá)用高溫超導(dǎo)接收前端[20]等。高溫超導(dǎo)技術(shù)的多領(lǐng)域應(yīng)用已經(jīng)給通信系統(tǒng)性能帶來了巨大的改善，隨著2020年5G時代的到來以及軍用技術(shù)的發(fā)展，高溫超導(dǎo)接收前端技術(shù)的應(yīng)用將會變得更加廣泛，其社會效益與經(jīng)濟(jì)效益將變得更加明朗。4


本文編號：3486874