[发明专利]一种远谐频的超导微带谐振器

说明书

本发明涉及一种超导微带谐振器，包括上层超导薄膜、下层超导薄膜和位于两层超导薄膜之间的介质基片，上层超导薄膜由弓形折叠线电感、两个矩形块状对地电容以及叉指电容三部分构成，两个块状对地电容的长边彼此相对且一侧互相伸出多条平行叉指交错在一起，弓形折叠线电感由若干段呈弓字型的微带线连接构成完整的一条微带线并与两个块状对地电容的同侧另一端串接；弓形折叠线电感上的微带线分为长微带线和连接相邻长微带线的短微带线，长微带线与叉指电容上的微带线垂直，块状对地电容短边宽度大于十倍弓形折叠线电感微带线的线宽。本发明结构紧凑，可以将二次谐频推高至基频频率5.5倍以外，适合用于设计具有宽阻带响应的小型化窄带滤波器。

技术领域

本发明涉及一种超导微带谐振器，属于微波技术领域。

背景技术

滤波器是一种十分重要的微波元件，它的主要功能是用来选频，即通过特定频率的信号而抑制另一些频率的信号，被广泛用于移动通信、雷达及其他微波通信领域。超导微带滤波器有插入损耗低、带边陡峭、带外抑制高的特点，在性能上更接近于理想滤波器，在移动通信和微弱信号探测方面有着广泛的应用前景。

由多节微带线谐振器组成的耦合谐振滤波器是微波滤波器的一种重要的实现形式。超导微带线的剖面如图 1 所示，由上层超导薄膜、下层超导薄膜和位于两层超导薄膜之间的介质基片构成。上层超导薄膜通常由一条两端开路的直线型条带线构成，长度约为谐振频率在微带线介质基片上对应波长的一半，其物理模型相当于电感L电容C串联或并联谐振。由于微带线分布参数电路频率响应的周期性，这种半波长直线型微带线谐振器在二倍频、三倍频等基频整数倍处又产生二次谐频、三次谐频等寄生谐振模式。相应地，这类微带谐振器组成的滤波器在离基频通带一定距离处又产生寄生通带，导致部分不需要的频率信号也能通过滤波器，从而影响滤波器的性能。特别是当滤波器设计通带位于3GHz以内的电磁频谱密集区域时，对寄生通带特性的要求更加严格，要求滤波器在通带以外很宽的阻带范围内具有良好的抑制度。

近年来，研究人员提出了多种谐振器结构用于提高滤波器的寄生通带特性。例如：采用一端接地的1/4 波长微带线谐振器结构可以使寄生频率仅出现在基频频率的奇数倍处( 二次谐频位于基频的3倍处)，从而改善了滤波器的带外抑制特性。然而，1/4 波长微带线要求一端接地，这对于又薄又脆的超导基片而言，大大增加制备工艺的复杂度(Zhang G,Lancaster M J, Huang F, IEEE Trans Microw Theory Tech, 2(2006), 54)；采用阶跃阻抗谐振器结构 (Jin S，Wei B，Zhang X，et al， Microwave opt.tech.lett.，49(2007)，2097) 可以推高二次谐频频率，然而阶跃阻抗结构，在低频段时面临谐振器尺寸大、难以实现小型化的困难；基于电流分布和磁场抵消原理设计的三圈螺旋超导谐振器(Ying Z, GuoX，et al，IEEE Trans.Applied Supercond.，1(2013)，23)和叉指电容串联螺旋电感的准集总参数谐振器（CN200810102869，一种平面超导微带谐振器），也可以将二次谐频推高至基频3.5倍附近。但以上现有技术均无法再往更高频端推移。

发明内容

基于上述原因，本发明克服现有技术的不足之处，提出了一种结构紧凑的超导微带线谐振器，可以显著推高寄生频率，将带外第一谐频推高到约基频频率5.5倍以外。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：