[实用新型]超导谐振器及构成的超导滤波器

说明书

技术领域

本实用新型属于毫米波波导滤波技术领域，涉及毫米波波导谐振器及基于所述谐振器的滤波器。

背景技术

随着现代移动通讯技术的迅速发展，频谱资源越来越紧缺，使得对无线通信系统的前端接收设备的要求越来越高。为了减少通信系统间的干扰，要求接收前端的滤波器有更高的矩形系数(即带边更为陡峭)和更低的插入损耗。目前，随着高温超导技术和低温真空制冷技术的发展，超导被越来越广泛的用到了滤波器的设计与制作。蓝宝石也因其高的品质因数(可达到5000)，被广泛应用到相位噪声振荡器。然而，在谐振器或滤波器设计方面，未见蓝宝石的应用。。

实用新型内容

本实用新型将蓝宝石和高温超导材料结合应用于谐振器或滤波器设计，目的是设计出一种高性能、小体积的超导谐振器及基于所述谐振器设计一种具有同样优势的超导滤波器。

本实用新型的技术方案为：超导谐振器，包括波导谐振腔和位于波导谐振腔磁场中心的柱形介质，其特征在于，所述柱形介质的一端与波导谐振腔的一底面连接形成短路端，另一端开路，波导谐振器连接柱形介质的底面为短路面，所述短路面包含超导膜。

进一步的，上述柱形介质材质为蓝宝石。

进一步的，上述波导谐振腔为矩形波导腔或圆波导腔之一。

进一步的，上述短路面上包含的超导膜为镀于波导谐振腔内表面的超导厚膜。

超导滤波器，其特征在于，包括至少2个耦合连接的超导谐振器，所述超导谐振器包括波导谐振腔和位于波导谐振腔磁场中心的柱形介质，所述柱形介质的一端与波导谐振腔的一底面连接形成短路端，另一端开路，波导谐振器连接柱形介质的底面为短路面，所述短路面包含超导膜。

进一步的，上述柱形介质材质为蓝宝石。

进一步的，上述波导谐振腔为矩形波导腔。

进一步的，上述超导谐振器之间的耦合为直接耦合、探针磁耦合、探针电耦合或探针交叉耦合之一。

进一步的，超导滤波器的输入端和输出端为探针磁耦合、探针电耦合或探针交叉耦合之一。

进一步的，上述用于耦合的探针为金属棒或金属片，所述金属棒或金属片穿过相邻谐振器的公共壁，两端分别插入谐振器的电场或磁场中，并根据电场或磁场强度空间分布方式弯曲以使金属棒或金属片的端部位于同一电场或磁场强度曲面上。

本实用新型的有益效果：本实用新型超导谐振器充分利用蓝宝石和超导两种材料的优势，利用HFSS进行模型的搭建和场结构的分析，设计出的滤波器具有极低插入损耗(小于0.1dB)，趋近于1的矩形系数和小的体积。由于介质/蓝宝石的引入会在一定程度上影响谐振腔内的电磁场强分布，使其以介质/蓝宝石为中心靠拢，为了避免谐振腔内场强分布改变导致的传统直接耦合效率的低下，本实用新型根据场强分布情况设计耦合用探针，形成耦合器间的磁耦合、电耦合或交叉耦合，有效保证了耦合器间耦合的效率。引入超导，特别是在介质短路端引入超导膜，避免了短路端形成的强电流导致的能量损耗。减小了滤波器的插入损耗，进而可以设计出更多级的滤波器，提高滤波器的带外抑制，最终使毫米波滤波器的性能大大提高。

附图说明

图1为本实用新型的超导谐振器的一具体实施例的结构示意图；

图2为基于图1所示的谐振器设计的本实用新型的超导滤波器结构示意图。

具体实施方式

本实用新型的实施例是根据本实用新型的原理而设计，下面结合附图和具体的实施例对本实用新型的原理作进一步的阐述。

如图1及图2所示，在本实施例中，超导谐振器包括矩形波导谐振腔1和位于矩形波导谐振腔磁场中心的柱形介质2，柱形介质2的一端与波导谐振腔的一底面连接形成短路端，另一端开路，波导谐振器连接柱形介质的底面为短路面，所述短路面包含超导膜3。柱形介质采用一端短路一端开路的形式一方面可以使设计出的谐振器方便安装固定；另一方面，相对于两端开路的结构设计，该方案能有效缩小谐振器的体积，有利于器件的小型化。考虑到蓝宝石在介电常数的优势，在本实施例中，柱形介质材质优选为蓝宝石。

上述矩形波导谐振腔仅为方便说明本实用新型的原理而具体例举的一种表现形式，根据本实用新型的思想，上述矩形波导谐振腔还可以换做圆波导腔等其他形式的波导结构。作为一种优选方式，上述短路面上包含的超导膜为镀于波导谐振腔内表面的超导厚膜。