高温超导微波限幅滤波器

2008年 第53卷 第9期: 1022 ~ 1025

论 文

《中国科学》杂志社

SCIENCE IN CHINA PRESS

高温超导微波限幅滤波器

补世荣①②, 羊恺①②, 陶伯万①, 陈光荣③, 齐锋③, 李言荣①, 罗正祥①, 张其劭①

① 电子科技大学电子薄膜与集成器件国家重点实验室, 成都 610054; ② 电子科技大学空天技术研究院, 成都 610054; ③ 南京电子技术研究所, 南京 210013 E-mail: bsr@uestc.edu.cn

2007-12-29收稿, 2008-04-16接受

国家高技术研究发展计划(编号: 2007AA03Z212)和电子科技大学青年基金(批准号: L08047401JX0649)资助项目

摘要 利用高温超导薄膜材料的临界电流特性, 并与微波谐振器的电流分布特性相结 关键词 合, 在同一微波器件中实现限幅和滤波功能. 理论分析和实验结果表明, 在通讯和雷达系统应用中, 该器件可以在极大提高系统灵敏度的同时增强系统抗干扰和抗烧毁能力.

高温超导 滤波器 限幅器 接收机 抗干扰

高温超导薄膜材料在微波器件中的应用已进入产业化阶段, 其典型应用包括移动通信基站接收系统以及各类军民用通信和雷达接收前端等[1]. 在目前的高温超导接收系统中, 利用超导薄膜的低微波损耗特性是应用的重点, 而据此特性设计的微波滤波器则形成当前产业化应用的主流. 事实上, 高温超导材料还具有许多独特性能, 如临界电流特性、非线性特性和量子效应等, 对于这些特性的研究也已形成各种器件应用, 包括利用临界电流特性进行工作的利用量子效应工作的各种Josephson器微波限幅器[2]、

件等. 但是由于各种特性需要在独特的工艺条件及电路布局设计下才能达到最佳应用效果, 因此目前的许多器件应用都处于追求单一器件的最佳性能设计上, 使得超导材料本身的各种优异性能不能同时体现. 如果需要同时应用多种性能, 目前的解决方法主要是将不同的超导器件集成在一起使用, 这样的优点很明显, 但也存在工艺复杂、整体性能低等问题.

本文从通信系统接收前端的结构出发, 分析超导材料引入系统对系统性能及结构的影响, 并据此提出限幅/滤波合一器件的必要性和可能性. 然后以超导材料的特性为基础, 结合滤波器结构讨论限幅滤波器的构建方案, 提出了以滤波器为框架, 在谐振

图1 微波接收机的构成

(a) 低噪放前置的接收前端; (b) 低噪放后置于滤波器的接收前端;

(c) 高温超导接收前端

器内部引入微桥来实现限幅滤波的方案, 并完成了原型限幅滤波器件的设计、加工和测试. 最后对测试结果进行了分析.

1 高温超导接收前端

1.1 常规接收机前端

常规微波接收机前端[3]一般由图1(a)和(b)所示的

两种结构构成. 该接收机前端包括天线、限幅器、低噪声放大器、带通滤波器和下变频模块等, 完成微波

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