CN202405395U - 一种窄带平坦群时延高温超导滤波器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种窄带平坦群时延高温超导滤波器，其由高温超导滤波器芯片、高温超导滤波器盒体，输入SMA接头和输出SMA接头组成；所述芯片置于盒体内，其输入、输出接口分别与输入、输出SMA接头相连。所述芯片采用氧化镁(MgO)作为基片，厚度0.5mm，在基片两面溅射上高温超导YBa₂C_u3O_{7- Δ}薄膜，在高温超导薄膜上原位溅射有金膜；其中一面的高温超导薄膜和金膜全部保留，作为接地面，另一面上的输入输出接口部分为金膜，其余部分为高温超导YBa₂C_u3O_{7- Δ}薄膜制成的高温超导滤波器电路。本实用新型具有带宽窄、带外抑制高、边带陡峭、带内插损小，同时具有平坦群时延等特性。

Description

一种窄带平坦群时延高温超导滤波器

所属技术领域：

本实用新型涉及一种微波器件，具体涉及一种窄带平坦群时延高温超导滤波器。窄带平坦群时延高温超导滤波器应用于通信卫星、雷达、导航、数据传输上，降低系统的误码率，提高系统的灵敏度、抗干扰能力。

背景技术：

由于超导材料的Q值极高，利用超导材料制作的滤波器具有边带陡峭度高、带外谐波和杂波抑制度高、带内插入损耗很小等特性。近年来，已有多种用于微波波段的高温超导微波滤波器的相关报道。高温超导微波滤波器能够最大限度地节省频率资源、抑制带外衰减、减小带外杂散信号干扰。但高温超导窄带滤波器在应用中存在一个问题，就是滤波器中心频率处的群时延与通带内上下边带附近的群时延会有很大的偏差，滤波器的边带越陡峭，群时延偏差越大。这种群时延的偏差会使通过滤波器的高频信号产生很大的相位失真，当它应用于通信卫星、雷达、导航、数据传输上的接收机射频前端时就会使解调质量下降，增加误码率，降低系统的灵敏度。

发明内容：

为了解决超导滤波器带内群时延平坦度的不足，本实用新型的目的在于提供一种在通常高温超导滤波器所具有的高带外抑制、低插损的同时又具有带内平坦群时延的高温超导滤波器。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案：一种窄带平坦群时延高温超导滤波器，包括高温超导滤波器芯片、高温超导滤波器盒体，输入SMA接头和输出SMA接头；所述高温超导滤波器芯片焊接在高温超导滤波器盒体内，其输入、输出接口分别与输入SMA接头和输出SMA接头通过金丝相连。

所述高温超导滤波器芯片采用氧化镁(MgO)作为基片，在基片两面溅射上高温超导YBa₂Cu₃O_7-Δ薄膜，在高温超导薄膜上原位溅射有金膜；其中一面的高温超导薄膜和金膜全部保留，作为接地面；另一面为高温超导滤波器电路；所述高温超导滤波器电路由高温超导输入、输出耦合线、交叉耦合线及若干个不同频率点的谐振器构成，所述交叉耦合线设置在其中两个谐振器之间。

所述交叉耦合线设在第三个谐振器与第六个谐振器之间。

所述高温超导滤波器芯片通过φ0.1mm铟片焊接在所述高温超导滤波器盒体盒底上。高温超导滤波器盒体材料采用合金钛。

本实用新型的有益效果是：由于在超导滤波器电路中引入了交叉耦合，产生了传输零点，在不影响滤波器性能及不需调谐的情况下改善了群时延，达到平坦群时延的效果。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明：

图1是本实用新型结构示意图；

图2是本实用新型高温超导滤波器芯片电路结构示意图；

图3是本实用新型高温超导滤波器在不需调谐情况下的插入损耗与驻波图；

图4是本实用新型高温超导滤波器在不需调谐情况下的群时延图；

图中，1.输入SMA接头，2.输出SMA接头，3.高温超导滤波器盒体，4.高温超导滤波器芯片，5a.高温超导输入耦合线，5b. 高温超导输出耦合线，6.高温超导交叉耦合线，7.高温超导谐振器。

具体实施方式

 在图1中，输入SMA接头1和输出SMA接头2安装在高温超导滤波器盒体3的侧壁上的，用螺钉固定；高温超导滤波器盒体3由盒体腔体和盒盖两部分组成，盒体腔体与盒盖用螺钉固定；高温超导滤波器芯片4通过0.1mm厚的铟片焊接在盒底上，高温超导滤波器芯片4的输入输出接口分别与输入SMA接头1和输出2 SMA接头相连。工作温度为77K以下。

 图2是本实用新型高温超导滤波器芯片电路图。高温超导滤波器芯片采用氧化镁(MgO)作为基片，厚度为0.5mm，在基片两面溅射上5000埃的高温超导YBa₂Cu₃O_7-Δ薄膜，然后在高温超导薄膜上原位溅射上500埃的金膜，超导转变温度Tc≥90K，临界电流密度Jc≥2×10⁶A/㎝²。通过光刻、干法刻蚀、切割等工艺制作高温超导滤波器，在制备过程中，一面的高温超导薄膜和金膜全部保留，作为接地面，另一面也是主要的一面（有电路图形的一面）上的金膜只保留输入输出(2㎜)接口部分，其余部分为高温超导薄膜。高温超导滤波器电路由高温超导输入     L型耦合线5a、高温超导输出L型耦合线5b、交叉耦合线6及8个不同频率点的谐振器7构成。交叉耦合线6设在第三个谐振器与第六个谐振器之间。

交叉耦合线6，引入传输零点，达到改善带内群时延的目的。高温超导输入耦合线5a和高温超导输出耦合线5b呈L形。

本实用新型实施的窄带平坦群时延高温超导滤波器制备在36㎜×17㎜的氧化镁(MgO)基片上。

在工作温度77K 时，在不需调谐的情况下，高温超导滤波器的插入损耗与驻波，见图3，带宽6MHz，带内插入损耗小于0.5dB，带边陡度大于17dB/MHz，驻波比优于1.5。

在不需调谐的情况下，高温超导滤波器的群时延特性，见图4，群延时起伏在4.3MHz（71.7%带宽）内达到了18.321ns。

滤波器是收发系统中的关键器件，作用是对电信号进行提取、分离或抑制。由超导材料制备成的高温超导器件具有阻带抑制度高、损耗极小、边带陡峭以及电路小型化等优越性，其性能是常规金属材料制作的微波滤波器无法比拟的，在各行各业有着广阔的应用前景。窄带平坦群时延高温滤波器可在卫星通讯中应用。

Claims (4)

1.一种窄带平坦群时延高温超导滤波器，包括高温超导滤波器芯片(4)、高温超导滤波器盒体(3),输入SMA接头(1)和输出SMA接头(2)；所述高温超导滤波器芯片(4)置于高温超导滤波器盒体(3)内，其输入、输出接口分别与输入SMA接头（1）和输出SMA接头（2）相连；其特征在于：所述高温超导滤波器芯片(4)采用氧化镁作为基片，在基片两面溅射上高温超导YBa₂Cu₃O_7-Δ薄膜，在高温超导薄膜上原位溅射有金膜；其中一面的高温超导薄膜和金膜全部保留，作为接地面，另一面为高温超导滤波器电路；所述高温超导滤波器电路由高温超导输入、输出耦合线（5a、5b)、交叉耦合线（6）及若干个不同频率点的谐振器（7）构成，所述交叉耦合线（6）设置在其中两个谐振器之间。

2.根据权利要求1所述的高温超导滤波器，其特征在于所述交叉耦合线（6）设在第三个谐振器与第六个谐振器之间。

3.根据权利要求1所述的高温超导滤波器，其特征在于所述高温超导滤波器芯片（4）通过铟片焊接在所述高温超导滤波器盒体(3)盒底上。

4.根据权利要求1或3所述的高温超导滤波器，其特征在于所述高温超导滤波器盒体（3）采用金属合金钛板材料。

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