CN108493541A - 一种紧凑型耐高功率高温超导滤波器 - Google Patents

一种紧凑型耐高功率高温超导滤波器 Download PDF

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郑天宁
贾胜伟
陈毅东
李博
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Abstract

本发明公开了一种紧凑型耐高功率高温超导滤波器，采用切比雪夫型滤波器，将谐振器的宽度按照所要承受的电流密度进行设计，使得宽度与电流密度成正比，可以在保证滤波器不失超的前提下，保证谐振器采用最小的尺寸，因此，从整体上减小了滤波器的尺寸；进一步的，将电流密度最大的谐振器设计为切缝结构谐振器，其它谐振器仍宽矩形谐振器，宽矩形谐振器能有效抑制切缝结构谐振器的谐波，保证较小谐波的情况下，有效减小电流密度，从而提高滤波器耐高功率性能。

Description

一种紧凑型耐高功率高温超导滤波器
技术领域
本发明属于微波器件领域，具体涉及一种紧凑型耐高功率高温超导滤波器。
背景技术
射频接收前端子系统在各种通信系统中都起着至关重要的作用。其技术指标和特性是整个通信系统性能的关键。高温超导材料因其表面电阻几乎为0，极高的谐振器品质因数(Q值)。自发现以来，已经被广泛用于微波器件的制作，尤其是滤波器的设计。与常规滤波器相比，高温超导滤波器有极低的插入损耗，极高的带外抑制和带边陡峭度。广泛应用于移动通信、射电天文等领域。但高温超导滤波器随着输入功率的提升会出现性能恶化，其主要原因是：随着输入功率的提升，超导薄膜材料的表面电流密度随之增大。当表面电流密度超过超导临界电流密度时，会导致材料失超。随着发射端滤波器的需求以及带外干扰信号越来越强，研发高耐功率滤波器需求越来越迫切。
目前已有的高耐受功率高温超导滤波器结构较大，无法满足市场需要。严重制约着超导滤波器的应用与推广。
发明内容
本发明的目的是为了克服已有技术的缺陷，为了解决耐功率低、尺寸大的问题，提出一种紧凑型耐高功率高温超导滤波器。
一种超导滤波器，采用切比雪夫滤波结构，包括至少两个谐振器；其中，电流密度最大的谐振器采用切缝结构谐振器，其它谐振器采用宽矩形谐振器；各谐振器的宽度与电流密度成正比。
较佳的，所述滤波器采用四节谐振器。
较佳的，第二节滤波器采用切缝结构谐振器。
本发明具有如下有益效果：
本发明的超导滤波器采用切比雪夫型滤波器，将谐振器的宽度按照所要承受的电流密度进行设计，使得宽度与电流密度成正比，可以在保证滤波器不失超的前提下，保证谐振器采用最小的尺寸，因此，从整体上减小了滤波器的尺寸；进一步的，将电流密度最大的谐振器设计为切缝结构谐振器，其它谐振器仍宽矩形谐振器，宽矩形谐振器能有效抑制切缝结构谐振器的谐波，保证较小谐波的情况下，有效减小电流密度，从而提高滤波器耐高功率性能。
附图说明
图1是本发明的高温超导滤波器结构示意图；
其中：1-宽矩形谐振结构、2-切缝结构谐振器；
图2是本发明的高温超导滤波器的设计方法流程图；
图3(a)为宽矩形谐振结构谐振器的电流密度曲线；图3(b)为切缝结构谐振器的电流密度曲线。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
高温超导滤波器随着输入功率的提升会出现性能恶化，其主要原因是：随着输入功率的提升，超导薄膜材料的表面电流密度随之增大。当表面电流密度超过超导临界电流密度时，会导致材料失超。
本发明提供了一种紧凑型耐高功率高温超导滤波器，通过优化谐振器结构方式来提高滤波器承受功率，同时减小尺寸。如图1所示，本发明的超导滤波器采用切比雪夫滤波结构，至少包括2节谐振器；本实施例中，采用4节谐振器。如图2所示，针对四节滤波器进行理论设计，仿真计算电流密度发现，第二节谐振器的电流密度最大，功率最强。其次为第三节、第一节、第四节。由于电流密度如果过大，则会导致滤波器失去超导特性，因此，需要将电流密度较大的谐振器设计较大的尺寸，如果将所有谐振器设计成统一尺寸，则会增大滤波器的尺寸，因此为减小尺寸，本发明中，按照电流密度设计谐振器宽度，保证不失超的前提下，各谐振器的宽度与电流密度相适应；本实施例中，根据电流密度大小，对应的将谐振器结构从宽到窄依次设计为第二节、第三节、第一节和第四节。为进一步降低谐振器电流密度，根据实验分析结果，如图3(a)和图3(b)所示，由于在相同宽度时，切缝结构谐振器2的电流密度比宽矩形谐振器1更低，因此，电流密度最大的第二节滤波器采用切缝结构谐振器2，能有效降低电流密度；但为减小谐波，其他谐振器依旧采用宽矩形谐振器1，两种结构共同作用，使滤波器表面电流密度大幅度降低，提升滤波器耐功率能力。仿真优化后，应用传统封装技术进行封装。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种超导滤波器，其特征在于，采用切比雪夫滤波结构，包括至少两个谐振器；其中，电流密度最大的谐振器采用切缝结构谐振器，其它谐振器采用宽矩形谐振器；各谐振器的宽度与电流密度成正比。
2.如权利要求1所述的一种超导滤波器，其特征在于，所述滤波器采用四节谐振器。
3.如权利要求2所述的一种超导滤波器，其特征在于，第二节滤波器采用切缝结构谐振器。
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