一種遠諧頻的超導微帶諧振器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種超導微帶諧振器，屬于微波技術領域。
【背景技術】
[0002]濾波器是一種十分重要的微波元件，它的主要功能是用來選頻，即通過特定頻率的信號而抑制另一些頻率的信號，被廣泛用于移動通信、雷達及其他微波通信領域。超導微帶濾波器有插入損耗低、帶邊陡峭、帶外抑制高的特點，在性能上更接近于理想濾波器，在移動通信和微弱信號探測方面有著廣泛的應用前景。
[0003]由多節微帶線諧振器組成的耦合諧振濾波器是微波濾波器的一種重要的實現形式。超導微帶線的剖面如圖1所示，由上層超導薄膜、下層超導薄膜和位于兩層超導薄膜之間的介質基片構成。上層超導薄膜通常由一條兩端開路的直線型條帶線構成，長度約為諧振頻率在微帶線介質基片上對應波長的一半，其物理模型相當于電感L電容C串聯或并聯諧振。由于微帶線分布參數電路頻率響應的周期性，這種半波長直線型微帶線諧振器在二倍頻、三倍頻等基頻整數倍處又產生二次諧頻、三次諧頻等寄生諧振模式。相應地，這類微帶諧振器組成的濾波器在離基頻通帶一定距離處又產生寄生通帶，導致部分不需要的頻率信號也能通過濾波器，從而影響濾波器的性能。特別是當濾波器設計通帶位于3GHz以內的電磁頻譜密集區域時，對寄生通帶特性的要求更加嚴格，要求濾波器在通帶以外很寬的阻帶范圍內具有良好的抑制度。
[0004]近年來，研究人員提出了多種諧振器結構用于提高濾波器的寄生通帶特性。例如:采用一端接地的1/4波長微帶線諧振器結構可以使寄生頻率僅出現在基頻頻率的奇數倍處(二次諧頻位于基頻的3倍處)，從而改善了濾波器的帶外抑制特性。然而，1/4波長微帶線要求一端接地，這對于又薄又脆的超導基片而言，大大增加制備工藝的復雜度(Zhang G,Lancaster M J, Huang F, IEEE Trans Microw Theory Tech, 2(2006), 54);米用階躍阻抗諧振器結構(Jin S,ffei B,Zhang X，et al，Microwave opt.tech.1ett.,49(2007),2097)可以推高二次諧頻頻率，然而階躍阻抗結構，在低頻段時面臨諧振器尺寸大、難以實現小型化的困難;基于電流分布和磁場抵消原理設計的三圈螺旋超導諧振器(Ying Z, GuoX，et al, IEEE Trans.Applied Supercond.，1(2013)，23)和叉指電容串聯螺旋電感的準集總參數諧振器(CN200810102869，一種平面超導微帶諧振器)，也可以將二次諧頻推高至基頻3.5倍附近。但以上現有技術均無法再往更高頻端推移。
【發明內容】
[0005]基于上述原因，本發明克服現有技術的不足之處，提出了一種結構緊湊的超導微帶線諧振器，可以顯著推高寄生頻率，將帶外第一諧頻推高到約基頻頻率5.5倍以外。
[0006]為了達到上述目的，本發明所采用的技術方案為:
一種遠諧頻的超導微帶諧振器，包括上層超導薄膜、下層超導薄膜和位于兩層超導薄膜之間的介質基片，其特征在于:所述上層超導薄膜由弓形折疊線電感、塊狀對地電容和叉指電容三部分構成，塊狀對地電容為兩個且相對設置，形狀為矩形；弓形折疊線電感和叉指電容介于兩塊塊狀對地電容之間，兩個塊狀對地電容相對的長邊一側互相伸出多個平行叉指并交錯在一起形成叉指電容，弓形折疊線電感分別與兩個塊狀對地電容的短邊端串接；弓形折疊線電感由若干段呈弓字型的微帶線連接構成完整的一條微帶線，弓形折疊線電感上的微帶線分為長微帶線和連接相鄰長微帶線的短微帶線，長微帶線與叉指電容的微帶線垂直;塊狀對地電容的短邊寬度為大于十倍弓形折疊線電感微帶線的線寬。
[0007]作為上述技術方案的進一步設置:
所述弓形折疊線電感的長微帶線的線間距優選為與弓形折疊線電感微帶線的線寬相同。
[0008]所述叉指電容微帶線的線寬優選為與弓形折疊線電感微帶線的線寬相同。
[0009]本發明基于微帶線諧振器在基頻和二次諧振模式的電荷分布特點進行設計，可以顯著推高寄生頻率，將二次諧頻推高至基頻頻率5.5倍以外。該平面超導微帶線諧振器的另外一個優點是由于該諧振器的等效電感與電容的分布相對集中，結構緊湊；電流集中于弓形折疊線部分、電荷集中于叉指電容部分，基頻時電流由諧振器一端流向另一端，因此弓形折疊線電感處相鄰的微帶線中的電流流向相反，產生的磁場相互抵消，較少部分能夠散發至外部空間；同時相鄰叉指電容微帶線攜帶符號相反的電荷，因此，電場也大部分被束縛于叉指電容結構和塊狀對地電容上，很少彌散至外部空間。因此，該諧振器的磁耦合和電耦合都非常弱，適合用于設計具有寬阻帶響應的小型化窄帶濾波器。
[0010]以下通過附圖和【具體實施方式】對本發明做進一步闡述。
[0011]【附圖說明】:
圖1為平面超導微帶線的截面圖；
圖2為本發明實施例中的上層超導薄膜結構示意圖；
圖3為本發明的等效電路圖；
圖4為圖2的仿真頻率響應特性曲線圖；
圖5為第一諧頻與基頻比和塊狀對地電容寬度的關系曲線圖。
[0012]【具體實施方式】:
如圖1所示，本發明提供的一種遠諧頻的超導微帶諧振器，其利用一條完整的微帶線，該微帶線為平面超導微帶線，包括上層超導薄膜1、下層超導薄膜3和位于兩層超導薄膜之間的介質基片2。本實施例中的上層超導薄膜I和下層超導薄膜3均采用高溫超導薄膜YBC0，介質基片2采用氧化鎂材料(也可以采用LaA103、Sapphire等其它材料的基片)，厚度為
0.50mm，介電常數是9.70。
[0013]圖2為本實施例給定基頻頻率為500MHz設計的一個平面超導微帶線諧振器的上層超導薄膜I的結構示意圖，上層超導薄膜I由弓形折疊線電感100、塊狀對地電容101和叉指電容102三部分構成，塊狀對地電容101為兩個，形狀為矩形，兩個塊狀對地電容101相對設置。基于結構小型化的考慮，同時也盡可能增大塊狀對地電容101的電容值，使弓形折疊線電感100和叉指電容102介于兩塊塊狀對地電容101之間，即增加塊狀對地電容101的長度；兩個塊狀對地電容101相對的長邊一側互相伸出多個平行叉指并交錯在一起形成叉指電容102，弓形折疊線電感100分別與兩個塊狀對地電容101的短邊串接;采用上述結構的諧振器等效電路如圖3所示，圖3中1^為折線電感，Cg為叉指電容，Cps代表對地電容(包含塊狀對地電容+折疊線電感微帶自