專利名稱：一種可變頻超導(dǎo)微帶線諧振器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于微波技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種可變頻超導(dǎo)微帶線諧振器。
背景技術(shù)：
由于超導(dǎo)材料在微波頻段的表面電阻相比常規(guī)金屬材料低兩到三個(gè)數(shù)量級(jí)，超導(dǎo)微帶線諧振器組成的超導(dǎo)濾波器具有優(yōu)異的濾波特性，一般采用微帶線技術(shù)實(shí)現(xiàn)的超導(dǎo)微帶線諧振器的基本組成包括上層超導(dǎo)諧振器結(jié)構(gòu)11、下層超導(dǎo)薄膜12、位于該上、下兩層超導(dǎo)體之間的介質(zhì)基片13，如圖1所示。其中，上層諧振器結(jié)構(gòu)11和下層導(dǎo)體薄膜均為超導(dǎo)體；基片可以使用氧化鎂基片、鋁酸鑭基片、藍(lán)寶石等其它材料。近年來(lái)超導(dǎo)濾波器在微波技術(shù)領(lǐng)域得到了非常廣泛的應(yīng)用，特別是在對(duì)濾波特性要求極高的電子對(duì)抗、衛(wèi)星通信和射電天文等領(lǐng)域的應(yīng)用具有重要意義。隨著越來(lái)越多的微波技術(shù)在各領(lǐng)域的深入應(yīng)用，空間環(huán)境中的微波頻譜也變得越來(lái)越密集和復(fù)雜，導(dǎo)致使用常規(guī)金屬濾波器或介質(zhì)濾波器的接收機(jī)性能受到同頻段或相鄰頻段雜波信號(hào)日益嚴(yán)重的干擾。為了解決這個(gè)問(wèn)題，越來(lái)越多的科研人員把目光投向研制高性能可變頻濾波器，當(dāng)濾波器通帶內(nèi)有雜波干擾出現(xiàn)時(shí)，可以主動(dòng)把濾波器變頻到另外一個(gè)沒(méi)有干擾的通帶工作。近年來(lái)，各國(guó)這一領(lǐng)域的研究工作主要集中在可變頻的常規(guī)濾波器研究上，比如可調(diào)介質(zhì)濾波器(Raafat R. Mansour, IEEE microwave magazine，0ctobeH2009)，84)，可調(diào)常規(guī)微帶線濾波器(Jia-Sheng Hong, IEEE microwave magazine, October (2009), 73)。這些可調(diào)濾波器的一個(gè)共同的缺點(diǎn)是諧振器品質(zhì)因數(shù)不高，濾波器損耗較大。制作高性能可變頻微帶線濾波器最關(guān)鍵的問(wèn)題，是如何實(shí)現(xiàn)高性能可變頻微帶線諧振器，而可變頻超導(dǎo)諧振器正是解決這一問(wèn)題的一個(gè)非常好的選擇。目前已公開發(fā)表的可變頻超導(dǎo)濾波器主要有兩種實(shí)現(xiàn)方式一種是在超導(dǎo)微帶線諧振器上方懸置一片介質(zhì)片，通過(guò)機(jī)械運(yùn)動(dòng)方法改變介質(zhì)片懸浮高度，從而改變超導(dǎo)諧振器的諧振頻率，其實(shí)現(xiàn)的困難在于難以實(shí)現(xiàn)精度要求極高的在低溫下工作的微型機(jī)械控制裝置，缺點(diǎn)是變頻響應(yīng)遲緩；另一種方式是在超導(dǎo)諧振器上串接變抗器，通過(guò)加電裝置改變變抗器的阻抗值從而影響諧振器的諧振頻率，其實(shí)現(xiàn)的困難在于超導(dǎo)基片表面難以集成分立元件，設(shè)計(jì)誤差大，缺點(diǎn)是變抗器的引入會(huì)極大地降低超導(dǎo)諧振器的品質(zhì)因數(shù)，從而導(dǎo)致濾波器插損變大，通帶性能下降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服已有技術(shù)的不足之處，提供一種可變頻超導(dǎo)微帶線諧振器，具有品質(zhì)因數(shù)高、變頻范圍大、可變頻點(diǎn)數(shù)量多、頻率控制準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)具有易于制備的優(yōu)點(diǎn)。為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明提出了一種可變頻超導(dǎo)微帶線諧振器，包括上層超導(dǎo)諧振器結(jié)構(gòu)、下層超導(dǎo)薄膜、位于該上、下兩層超導(dǎo)體之間的介質(zhì)基片，其特征在于，所述上層超導(dǎo)諧振器結(jié)構(gòu)包括一條連續(xù)的主條帶線，一塊或多塊外部微帶線和一個(gè)或多個(gè)開關(guān)；主條帶線的一端或兩端與一塊或多塊外部微帶線構(gòu)成叉指耦合結(jié)構(gòu)，所述叉指耦合結(jié)構(gòu)是由主條帶線的端口梳狀分叉結(jié)構(gòu)與一塊或多塊外部微帶線的端口梳狀分叉結(jié)構(gòu)相互交叉形成，它們之間相互不接觸；所述外部微帶線通過(guò)開關(guān)接地，通過(guò)一個(gè)或多個(gè)開關(guān)控制一塊或多塊外部微帶線接地和斷開的兩種狀態(tài)或狀態(tài)組合，改變諧振器的諧振頻率；所述外部微帶線接地和斷開兩種狀態(tài)分別對(duì)應(yīng)與該外部微帶線相連的開關(guān)的導(dǎo)通和斷開兩種狀態(tài)。N塊外部微帶線的接地和斷開狀態(tài)的不同組合最多可以實(shí)現(xiàn)2的N次方種頻率狀態(tài)。 本發(fā)明提出的可變頻超導(dǎo)微帶線諧振器，由于諧振器的主體部分是由超導(dǎo)材料制成，所以本發(fā)明具有品質(zhì)因數(shù)高的優(yōu)點(diǎn)；由于可以使用多塊外部微帶線，形成不同的叉指耦合狀態(tài)， 所以本發(fā)明具有變頻范圍大、可變頻點(diǎn)數(shù)量多的優(yōu)點(diǎn)；由于可以通過(guò)電磁場(chǎng)仿真軟件(如 sonnet)計(jì)算各種狀態(tài)下的諧振頻率，所以本發(fā)明具有頻率控制準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)；同時(shí)由于外部微帶線開關(guān)接地方式的易操作性，所以本發(fā)明具有易于制備的優(yōu)點(diǎn)。在上述技術(shù)方案中，所述主條帶線是由直線型條帶段相連接構(gòu)成，或由曲線型條帶段相連接構(gòu)成，或由直線型條帶段和曲線型條帶段混合連接構(gòu)成；所述主條帶線的一端或兩端呈梳狀分叉結(jié)構(gòu)，所述梳狀分叉結(jié)構(gòu)是由多條直線型條帶段、多條折線型條帶段或多條曲線型條帶段的一端相連接形成的梳狀分叉結(jié)構(gòu)，或是多條直線型、折線型或曲線型之中兩種或三種混合的條帶段的一端相連接形成的梳狀分叉結(jié)構(gòu)。在上述技術(shù)方案中，所述一塊外部微帶線的一端呈梳狀分叉結(jié)構(gòu)，所述梳狀分叉結(jié)構(gòu)是由多條直線型條帶段、多條折線型條帶段或多條曲線型條帶段的一端相連接形成的梳狀分叉結(jié)構(gòu)，或是多條直線型、折線型或曲線型之中兩種或三種混合的條帶段的一端相連接形成的梳狀分叉結(jié)構(gòu)；所述外部微帶線的另一端作為接地塊，形狀是直線、折線、圓形、 矩形、弧形、梯形、三角形或不規(guī)則塊狀，該端口通過(guò)開關(guān)接地；在上述技術(shù)方案中，所述的開關(guān)是實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通和斷開兩種狀態(tài)的開關(guān)。在上述技術(shù)方案中，所述開關(guān)是機(jī)械式開關(guān)或電子式開關(guān)，或其他可以實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通和斷開兩種狀態(tài)的開關(guān)。在上述技術(shù)方案中，所述開關(guān)通過(guò)用金屬絲點(diǎn)焊連接和不點(diǎn)焊連接兩種方式實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通和斷開兩種狀態(tài)。本發(fā)明的特點(diǎn)及效果本發(fā)明提出的可變頻超導(dǎo)微帶線諧振器，具有品質(zhì)因數(shù)高、變頻范圍大、可變頻點(diǎn)數(shù)量多、頻率控制準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)具有易于制備的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明提供的可變頻超導(dǎo)微帶線諧振器可以用來(lái)設(shè)計(jì)并制作不同節(jié)數(shù)的可變頻的帶通、帶阻、高通、低通、多通帶超導(dǎo)濾波器。因此只要采用本發(fā)明提出的超導(dǎo)諧振器設(shè)計(jì)并制作的可變頻的帶通、帶阻、高通、低通、 多通帶超導(dǎo)濾波器均屬本發(fā)明的保護(hù)范圍。


圖1為一般的超導(dǎo)微帶線諧振器的基本結(jié)構(gòu)截面示意圖；圖2為本發(fā)明提出的第一種可變頻超導(dǎo)微帶線諧振器的實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖；圖加為本實(shí)施例的上層超導(dǎo)諧振器結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖，圖2b為本實(shí)施例的仿真頻率響應(yīng)特性曲線。
圖3為本發(fā)明提出的第二種可變頻超導(dǎo)微帶線諧振器的實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖；圖3a為本實(shí)施例的上層超導(dǎo)諧振器結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖，圖北為本實(shí)施例的仿真頻率響應(yīng)特性曲線。圖4為本發(fā)明提出的第三種可變頻超導(dǎo)微帶線諧振器實(shí)施例的上層超導(dǎo)諧振器結(jié)結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明提出的第四種可變頻超導(dǎo)微帶線諧振器實(shí)施例的上層超導(dǎo)諧振器結(jié)結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本發(fā)明提出的一種可變頻超導(dǎo)微帶線諧振器中的主條帶線幾種可能的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6a為包括直線型單螺旋、單端口直線型梳狀分叉結(jié)構(gòu)的主條帶線。圖6b為包括直線型逆順螺旋、單端口直線型梳狀分叉結(jié)構(gòu)的主條帶線。圖6c為包括曲線、直線混合型單螺旋、單端口折線型梳狀分叉結(jié)構(gòu)的主條帶線。圖6d為包括曲線型單螺旋、單端口直線型梳狀分叉結(jié)構(gòu)的主條帶線。圖6e為包括直線型旋進(jìn)旋出、單端口直線型梳狀分叉結(jié)構(gòu)的主條帶線。圖6f為包括曲線、直線混合型旋進(jìn)旋出、單端口曲線型梳狀分叉結(jié)構(gòu)的主條帶線。圖6g為包括曲線型旋進(jìn)旋出、單端口直線型梳狀分叉結(jié)構(gòu)的主條帶線。圖為包括直線型旋進(jìn)旋出、雙端口直線型梳狀分叉結(jié)構(gòu)的主條帶線。圖6i為包括曲線、直線混合型旋進(jìn)旋出、一端口折線型梳狀分叉結(jié)構(gòu)、另一端口曲線形梳狀分叉結(jié)構(gòu)的主條帶線。圖6j為包括曲線型旋進(jìn)旋出、一端口直線型梳狀分叉結(jié)構(gòu)、另一端口曲線形梳狀分叉結(jié)構(gòu)的主條帶線。圖7為本發(fā)明提出的一種可變頻超導(dǎo)微帶線諧振器中的外部微帶線幾種可能的結(jié)構(gòu)示意圖。圖71a、7h、73a分別為一端為矩形，另一端為直線型、折線型、曲線型梳狀分叉結(jié)構(gòu)的外部微帶線。圖71b、72b、7!3b分別為一端為倒三角形，另一端為直線型、折線型、曲線型梳狀分
叉結(jié)構(gòu)的外部微帶線。圖71c、72c、73c分別為一端為正三角形，另一端為直線型、折線型、曲線型梳狀分叉結(jié)構(gòu)的外部微帶線。圖71d、72d、73d分別為一端為T折線形，另一端為直線型、折線型、曲線型梳狀分叉結(jié)構(gòu)的外部微帶線。圖71e、7&、7;3e分別為一端為圓形，另一端為直線型、折線型、曲線型梳狀分叉結(jié)構(gòu)的外部微帶線。圖71f、72f、73f分別為一端為半圓形，另一端為直線型、折線型、曲線型梳狀分叉結(jié)構(gòu)的外部微帶線。圖71g、72g、73g分別為一端為傘形，另一端為直線型、折線型、曲線型梳狀分叉結(jié)構(gòu)的外部微帶線。圖71h、7au7;3h分別為一端為不規(guī)則形，另一端為直線型、折線型、曲線型分叉的外部微帶線。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。本發(fā)明提出的可變頻超導(dǎo)微帶線諧振器，包括上層超導(dǎo)諧振器結(jié)構(gòu)、下層超導(dǎo)薄膜、位于該上、下兩層超導(dǎo)體之間的介質(zhì)基片，其特征在于，所述上層超導(dǎo)諧振器結(jié)構(gòu)包括一條連續(xù)的主條帶線，一塊或多塊外部微帶線和一個(gè)或多個(gè)開關(guān)；主條帶線的一端或兩端與一塊或多塊外部微帶線構(gòu)成叉指耦合結(jié)構(gòu)，所述叉指耦合結(jié)構(gòu)是由主條帶線的端口梳狀分叉結(jié)構(gòu)與一塊或多塊外部微帶線的端口梳狀分叉結(jié)構(gòu)相互交叉形成，它們之間相互不接觸；所述外部微帶線通過(guò)開關(guān)接地，通過(guò)一個(gè)或多個(gè)開關(guān)控制一塊或多塊外部微帶線接地和斷開的兩種狀態(tài)或狀態(tài)組合，改變諧振器的諧振頻率；所述外部微帶線接地和斷開兩種狀態(tài)分別對(duì)應(yīng)與該外部微帶線相連的開關(guān)的導(dǎo)通和斷開兩種狀態(tài)。本發(fā)明的下層超導(dǎo)薄膜和介質(zhì)基片與一般的超導(dǎo)微帶線諧振器基本相同，區(qū)別特征是上層超導(dǎo)諧振器結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的上層超導(dǎo)諧振器結(jié)構(gòu)可采用多種具體實(shí)施方式
，通過(guò)下面多種實(shí)施例舉例說(shuō)明。第一實(shí)施例參照?qǐng)D1，本實(shí)施例包括上層超導(dǎo)諧振器結(jié)構(gòu)、下層超導(dǎo)薄膜、位于該上、下兩層超導(dǎo)體之間的介質(zhì)基片。本實(shí)施例的上層超導(dǎo)諧振器結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括一條連續(xù)的單螺旋主條帶線25 (利用一條連續(xù)的微帶線，該微帶線為超導(dǎo)微帶線)，主條帶線從外往內(nèi)沿逆時(shí)針?lè)较颦h(huán)繞八圈構(gòu)成，螺圈均為矩形螺圈，最外層螺圈的外輪廓長(zhǎng)為8.沈_，寬為 8. 48mm，線寬為0. 16mm，相鄰螺圈等間距且間距為0. 32mm。主條帶線的外端口與一塊外部微帶線23構(gòu)成叉指耦合結(jié)構(gòu)M，叉指長(zhǎng)度2. 4mm,寬度0. 16mm,叉指根數(shù)8根，叉指深度 1. 84mm，叉指間隙0. 16mm。外部微帶線的接地塊長(zhǎng)4. 44mm,寬1. 72mm，通過(guò)開關(guān)22連接到地21。本實(shí)施例的介質(zhì)基片采用相對(duì)介電常數(shù)為9. 7的氧化鎂基片，上、下層超導(dǎo)體均采用 YBCO高溫超導(dǎo)材料。本實(shí)施例的開關(guān)22通過(guò)金屬絲對(duì)外部微帶線接地塊和地端點(diǎn)焊連接和不點(diǎn)焊連接兩種方式實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通和斷開兩種狀態(tài)。圖2b為本實(shí)施例經(jīng)電磁場(chǎng)仿真軟件Sormet仿真得到的頻率響應(yīng)特性曲線，開關(guān)“關(guān)閉”狀態(tài)時(shí)基頻諧振頻率26為313. 04MHz,開關(guān)“斷開”狀態(tài)時(shí)基頻諧振頻率27為 316. 96MHz，兩狀態(tài)頻率相差3. 92MHz。第二實(shí)施例參照?qǐng)D1，本實(shí)施例包括上層超導(dǎo)諧振器結(jié)構(gòu)、下層超導(dǎo)薄膜、位于該上、下兩層超導(dǎo)體之間的介質(zhì)基片。本實(shí)施例的上層超導(dǎo)諧振器結(jié)構(gòu)如圖3a所示，包括一條連續(xù)的單螺旋主條帶線37 (利用一條連續(xù)的微帶線，該微帶線為超導(dǎo)微帶線)，主條帶線從外往內(nèi)沿逆時(shí)針?lè)较颦h(huán)繞八圈構(gòu)成，螺圈均為矩形螺圈，最外層螺圈的外輪廓長(zhǎng)為8.沈_，寬為 8. 48mm，線寬為0. 16mm，相鄰螺圈等間距且間距為0. 32mm。主條帶線的外端口與兩塊外部微帶線(利用一條連續(xù)的微帶線，該微帶線為超導(dǎo)微帶線)分別構(gòu)成叉指耦合結(jié)構(gòu)35、36。 其中叉指耦合結(jié)構(gòu)35的叉指長(zhǎng)度2. 44mm,寬度0. 24mm,叉指根數(shù)6根，叉指深度1. 76mm,叉指間隙0. 08mm ；叉指耦合結(jié)構(gòu)36的叉指長(zhǎng)度2. 44mm,寬度0. 24mm,叉指根數(shù)3根，叉指深度1. 76mm，叉指間隙0. 08mm。外部微帶線33的接地塊長(zhǎng)3mm，寬1. 68mm ；外部微帶線34的接地塊長(zhǎng)1. 36mm,寬1. 68mm。兩塊外部微帶線的接地塊分別通過(guò)兩個(gè)開關(guān)32連接到地31。 本實(shí)施例的介質(zhì)基片采用相對(duì)介電常數(shù)為9. 7的氧化鎂基片，上、下層超導(dǎo)體均采用YBCO 高溫超導(dǎo)材料。本實(shí)施例中的兩個(gè)開關(guān)均采用歐姆龍公司生產(chǎn)的型號(hào)為“D3SH”的機(jī)械式開關(guān)。圖北為本實(shí)施例經(jīng)電磁場(chǎng)仿真軟件Sormet仿真得到的頻率響應(yīng)特性曲線，33接地開關(guān)“關(guān)閉”及34接地開關(guān)“關(guān)閉”狀態(tài)時(shí)基頻諧振頻率38為四1.7211泡，33接地開關(guān) “關(guān)閉”及34接地開關(guān)“斷開”狀態(tài)時(shí)基頻諧振頻率39為四3. 34MHz, 33接地開關(guān)“斷開”及 34接地開關(guān)“關(guān)閉”狀態(tài)時(shí)基頻諧振頻率310為四6. 44MHz, 33接地開關(guān)“斷開”及34接地開關(guān)“斷開”狀態(tài)時(shí)基頻諧振頻率311為四8. 24MHz，311和38的頻率間隔為6. 52MHz。第三實(shí)施例參照?qǐng)D1，本實(shí)施例包括上層超導(dǎo)諧振器結(jié)構(gòu)、下層超導(dǎo)薄膜、位于該上、下兩層超導(dǎo)體之間的介質(zhì)基片。本實(shí)施例的上層超導(dǎo)諧振器結(jié)構(gòu)如圖4所示，包括一條連續(xù)的逆順螺旋型主條帶線45 (利用一條連續(xù)的微帶線，該微帶線為超導(dǎo)微帶線)，主條帶線從外往內(nèi)沿逆時(shí)針?lè)较颦h(huán)繞四圈，再順時(shí)針環(huán)繞四圈，螺圈均為矩形螺圈，最外層螺圈的外輪廓長(zhǎng)為 8mm，寬為8mm，線寬為0. 16mm，相鄰螺圈等間距且間距為0. 24mm。主條帶線的外端口與四塊外部微帶線43構(gòu)成叉指耦合結(jié)構(gòu)44。叉指耦合結(jié)構(gòu)44的叉指長(zhǎng)度2. 4mm,寬度0. 16mm,叉指深度2. 08mm,叉指間隙0. 16mm。第一塊外部微帶線的叉指根數(shù)為8根，第二塊外部微帶線的叉指根數(shù)為4根，第三塊外部微帶線的叉指根數(shù)為2根，第四塊外部微帶線的叉指根數(shù)為1根。四塊外部微帶線的接地塊的長(zhǎng)均為0.48mm，寬均為1. 76mm，分別通過(guò)開關(guān)42連接到地41。本實(shí)施例的介質(zhì)基片采用相對(duì)介電常數(shù)為9. 7的氧化鎂基片，上、下層超導(dǎo)體均采用TOCO高溫超導(dǎo)材料。本實(shí)施例中的四個(gè)開關(guān)均采用二極管通過(guò)外加電實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通和斷開兩種狀態(tài)。第四實(shí)施例參照?qǐng)D1，本實(shí)施例包括上層超導(dǎo)諧振器結(jié)構(gòu)、下層超導(dǎo)薄膜、位于該上、下兩層超導(dǎo)體之間的介質(zhì)基片。本實(shí)施例的上層超導(dǎo)諧振器結(jié)構(gòu)如圖5所示，包括一條連續(xù)的旋進(jìn)旋出型主條帶線陽(yáng)(利用一條連續(xù)的微帶線，該微帶線為超導(dǎo)微帶線)，主條帶線從外往內(nèi)沿逆時(shí)針?lè)较颦h(huán)繞四圈，再順時(shí)針由內(nèi)往外環(huán)繞四圈，螺圈均為矩形螺圈，最外層螺圈的外輪廓長(zhǎng)為8. 4mm,寬為7. 76mm，線寬為0. 16mm，相鄰螺圈等間距且間距為0. 24mm。主條帶線的兩端分別與大小兩塊外部微帶線53和57構(gòu)成叉指耦合結(jié)構(gòu)M和56。叉指耦合結(jié)構(gòu)M 和56的叉指長(zhǎng)度2. 4mm,寬度0. 16mm，叉指深度1. 76mm，叉指間隙0. 16mm。其中大外部微帶線的叉指根數(shù)為6根，小外部微帶線的叉指根數(shù)為3根。大外部微帶線的接地塊的長(zhǎng)為 3mm,寬為1. 68mm ；小外部微帶線的接地塊的長(zhǎng)為1. 36mm,寬為1. 68mm。四塊外部微帶線的接地塊分別通過(guò)開關(guān)52和58連接到地51和59。本實(shí)施例的介質(zhì)基片采用相對(duì)介電常數(shù)為9. 7的氧化鎂基片，上、下層超導(dǎo)體均采用YBCO高溫超導(dǎo)材料。本實(shí)施例中的四個(gè)開關(guān)均采用三極管通過(guò)外加電實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通和斷開兩種狀態(tài)。上述實(shí)施例只是舉例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明，但是本發(fā)明并不局限于此?？梢栽诖藢?shí)施例的基礎(chǔ)上進(jìn)行多種變形，例如主條帶線包括但不限于圖6a_6j中的包括直線型單螺旋、單端口直線型梳狀分叉結(jié)構(gòu)的主條帶線；包括直線型逆順螺旋、單端口直線型梳狀分叉結(jié)構(gòu)的主條帶線；包括曲線、直線混合型單螺旋、單端口折線型梳狀分叉結(jié)構(gòu)的主條帶線； 包括曲線型單螺旋、單端口直線型梳狀分叉結(jié)構(gòu)的主條帶線；包括直線型旋進(jìn)旋出、單端口直線型梳狀分叉結(jié)構(gòu)的主條帶線；包括曲線、直線混合型旋進(jìn)旋出、單端口曲線型梳狀分叉結(jié)構(gòu)的主條帶線；包括曲線型旋進(jìn)旋出、單端口直線型梳狀分叉結(jié)構(gòu)的主條帶線；包括直線型旋進(jìn)旋出、雙端口直線型梳狀分叉結(jié)構(gòu)的主條帶線；包括曲線、直線混合型旋進(jìn)旋出、 一端口折線型梳狀分叉結(jié)構(gòu)、另一端口曲線形梳狀分叉結(jié)構(gòu)的主條帶線；包括曲線型旋進(jìn)旋出、一端口直線型梳狀分叉結(jié)構(gòu)、另一端口曲線形梳狀分叉結(jié)構(gòu)的主條帶線，外部微帶線包括但不限于圖71a到71h、圖7 到72h、圖73a到7 中的一端為矩形，另一端為直線型、 折線型、曲線型梳狀分叉結(jié)構(gòu)的外部微帶線；一端為倒三角形，另一端為直線型、折線型、曲線型梳狀分叉結(jié)構(gòu)的外部微帶線；一端為正三角形，另一端為直線型、折線型、曲線型梳狀分叉結(jié)構(gòu)的外部微帶線；一端為T折線形，另一端為直線型、折線型、曲線型梳狀分叉結(jié)構(gòu)的外部微帶線；一端為圓形，另一端為直線型、折線型、曲線型梳狀分叉結(jié)構(gòu)的外部微帶線； 一端為半圓形，另一端為直線型、折線型、曲線型梳狀分叉結(jié)構(gòu)的外部微帶線；一端為傘形， 另一端為直線型、折線型、曲線型梳狀分叉結(jié)構(gòu)的外部微帶線；一端為不規(guī)則形，另一端為直線型、折線型、曲線型分叉的外部微帶線，其中的外部微帶線通過(guò)開關(guān)接地。本發(fā)明采用微帶線技術(shù)實(shí)現(xiàn)，本發(fā)明的上層諧振器結(jié)構(gòu)和下層導(dǎo)體薄膜均為超導(dǎo)材料，上述實(shí)施例中雖然選用了 YBCO高溫超導(dǎo)材料，但是根據(jù)需要同樣可以使用低溫超導(dǎo)材料和其他高溫超導(dǎo)材料；上述實(shí)施例中雖然選用了氧化鎂基片，但是根據(jù)需要同樣可以使用鋁酸鑭基片、藍(lán)寶石等其它材料的基片。這些變形也應(yīng)屬于本發(fā)明的同一設(shè)計(jì)構(gòu)思，均應(yīng)在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。本發(fā)明中的設(shè)計(jì)工作是利用電磁場(chǎng)仿真軟件(如sonnet)在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的，具體操作方法參考軟件用戶使用手冊(cè)。本發(fā)明中的超導(dǎo)微帶線諧振器是按常用工藝制作的， 即按光刻、刻蝕、封裝等工藝步驟，屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù)。
權(quán)利要求
1.一種可變頻超導(dǎo)微帶線諧振器，包括上層超導(dǎo)諧振器結(jié)構(gòu)、下層超導(dǎo)薄膜、位于該上、下兩層超導(dǎo)體之間的介質(zhì)基片，其特征在于，所述上層超導(dǎo)諧振器結(jié)構(gòu)包括一條連續(xù)的主條帶線，一塊或多塊外部微帶線和一個(gè)或多個(gè)開關(guān)；主條帶線的一端或兩端與一塊或多塊外部微帶線構(gòu)成叉指耦合結(jié)構(gòu)，所述叉指耦合結(jié)構(gòu)是由主條帶線的端口梳狀分叉結(jié)構(gòu)與一塊或多塊外部微帶線的端口梳狀分叉結(jié)構(gòu)相互交叉形成，它們之間相互不接觸；所述外部微帶線通過(guò)開關(guān)接地，通過(guò)一個(gè)或多個(gè)開關(guān)控制一塊或多塊外部微帶線接地和斷開的兩種狀態(tài)或狀態(tài)組合，改變諧振器的諧振頻率；所述外部微帶線接地和斷開兩種狀態(tài)分別對(duì)應(yīng)與該外部微帶線相連的開關(guān)的導(dǎo)通和斷開兩種狀態(tài)。
2.如權(quán)利要求1所述的可變頻超導(dǎo)微帶線諧振器，其特征在于，所述主條帶線是由直線型條帶段相連接構(gòu)成，或由曲線型條帶段相連接構(gòu)成，或由直線型條帶段和曲線型條帶段混合連接構(gòu)成；所述主條帶線的一端或兩端呈梳狀分叉結(jié)構(gòu)，所述梳狀分叉結(jié)構(gòu)是由多條直線型條帶段、多條折線型條帶段或多條曲線型條帶段的一端相連接形成的梳狀分叉結(jié)構(gòu)，或是多條直線型、折線型或曲線型之中兩種或三種混合的條帶段的一端相連接形成的梳狀分叉結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求1所述的可變頻超導(dǎo)微帶線諧振器，其特征在于，所述一塊外部微帶線的一端呈梳狀分叉結(jié)構(gòu)，所述梳狀分叉結(jié)構(gòu)是由多條直線型條帶段、多條折線型條帶段或多條曲線型條帶段的一端相連接形成的梳狀分叉結(jié)構(gòu)，或是多條直線型、折線型或曲線型之中兩種或三種混合的條帶段的一端相連接形成的梳狀分叉結(jié)構(gòu)；所述外部微帶線的另一端形狀是直線、折線、圓形、矩形、弧形、梯形、三角形或不規(guī)則塊狀，該端口通過(guò)開關(guān)接地。
4.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的可變頻超導(dǎo)微帶線諧振器，其特征在于，所述的開關(guān)是實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通和斷開兩種狀態(tài)的開關(guān)。
5.如權(quán)利要求4中所述的可變頻超導(dǎo)微帶線諧振器，其特征在于，所述開關(guān)是機(jī)械式開關(guān)或電子式開關(guān)，或其他可以實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通和斷開兩種狀態(tài)的開關(guān)。
6.如權(quán)利要求4中所述的可變頻超導(dǎo)微帶線諧振器，其特征在于，所述開關(guān)通過(guò)用金屬絲點(diǎn)焊連接和不點(diǎn)焊連接兩種方式實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通和斷開兩種狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種可變頻超導(dǎo)微帶線諧振器，包括上層超導(dǎo)諧振器結(jié)構(gòu)、下層超導(dǎo)薄膜、位于該上、下兩層超導(dǎo)體之間的介質(zhì)基片，其特征在于，所述上層超導(dǎo)諧振器結(jié)構(gòu)包括一條連續(xù)的主條帶線，一塊或多塊外部微帶線和一個(gè)或多個(gè)開關(guān)；主條帶線的一端或兩端與一塊或多塊外部微帶線構(gòu)成叉指耦合結(jié)構(gòu)，所述叉指耦合結(jié)構(gòu)是由主條帶線的端口梳狀分叉結(jié)構(gòu)與一塊或多塊外部微帶線的端口梳狀分叉結(jié)構(gòu)相互交叉形成，它們之間相互不接觸；所述外部微帶線通過(guò)開關(guān)接地，通過(guò)一個(gè)或多個(gè)開關(guān)控制一塊或多塊外部微帶線接地和斷開的兩種狀態(tài)或狀態(tài)組合，改變諧振器的諧振頻率。本發(fā)明提出的可變頻超導(dǎo)微帶線諧振器，具有品質(zhì)因數(shù)高、變頻范圍大、可變頻點(diǎn)數(shù)量多、頻率控制準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)具有易于制備的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明提供的諧振器可以用來(lái)設(shè)計(jì)并制作出高性能的可變頻帶通、帶阻、高通、低通、多通帶超導(dǎo)濾波器。
文檔編號(hào)H01P7/08GK102496764SQ20111045426
公開日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月30日
發(fā)明者馮騁, 應(yīng)志軍, 張曉平, 曹必松, 李啟榮, 郭旭波, 魏斌 申請(qǐng)人:清華大學(xué)