X波段低相噪蓝宝石振荡器

设计了一款低相噪蓝宝石振荡器并对其进行温度控制,基于蓝宝石谐振器理论,采用有限元仿真软件完成了蓝宝石谐振器设计。蓝宝石谐振器实测中心频率为9.84 GHz,有载Q值113 000。将该蓝宝石谐振器作为选频网络与放大器、滤波器、移相器和耦合器构成低相噪蓝宝石振荡器。振荡器的输出工作频率9.84 GHz,输出功率9 dBm,偏离载波1 kHz处相位噪声为-117 dBc/Hz,偏离载波10 kHz处相位噪声为-144 dBc/Hz,偏离载波100 kHz处相位噪声为-161 dBc/Hz。该振荡器有助于提高雷达对于低慢小目标的检测能力。

复杂耦合超导滤波器

从高温超导滤波器小型化带来的复杂耦合出发、研究了复杂耦合分析的方法。用全波分析的滤波器设计手段,从谐振器及谐振器间耦合入手,讨论了各种耦合机理对滤波特性的影响;在结构上,提出滤波器小型化设计方案,并对小型化引入的复杂耦合进行分析。给出了小型化结构及其仿真和实验结果,其实验产品已用于实验接收机系统。

宽阻带平面低通滤波器的设计

低通滤波器是通信系统中关键的器件之一，常作为选频器件用来抑制干扰信号和谐波信号，因此低通滤波器阻带带宽成为关键指标．常见的平面低通滤波器采用短截线（分支线）或高低阻抗线结构，这些结构的低通滤波器阻带不够宽，一般在截止频率的2倍频或3倍频处出现寄生通带．本文使用等效的T形节替代低通滤波器中的串联传输线的方式实现了带阻滤波器嵌入到低通滤波器内部，既对低通滤波器的阻带上任意频段出现的寄生通带进行了抑制，又不影响低通滤波器的通带内性能，并给出等效T形节的综合设计公式．此结构综合设计方法严谨简单、易于平面电路实现，制作出来改进的低通滤波器对3倍频寄生通带进行抑制，扩宽了阻带带宽到4个倍频程以上，测试结果：通带带宽0～3GHz，通带插入损耗小于0．5dB，带外抑制3．6～12GHz大于60dB．

易加工开口环高温超导线性相位滤波器

基于常规正方形结构开口环谐振器制作线性相位滤波器时,耦合缝太窄而不适合常规光刻工艺的加工,研究了高温超导开口环谐振器间的混合耦合,提出了适合常规光刻工艺加工的改进结构,并利用这种结构研究了一中心频率在1 750 MHz,带宽为80 MHz的高温超导六级线性相位滤波器。

毫米波10W连续波空间功率合成放大器设计

介绍了一种基于BJ-320波导3dB定向耦合器、波导功分/合成器和波导-微带探针过渡相结合的8路高效、结构紧凑的波导内空间功率合成方案。此方案的结构具有容差大、容易加工和散热等优点,并且创新使用高隔离度的波导电桥实现两个4路合成器的连接,提高合成通道间的隔离度,减小合成链路间耦合干扰。推动功放和末级功放采用相同的GaAs MMIC功放芯片,在33～36GHz频率范围内实现饱和最小12W连续波功率输出,合成效率高于75%,附加效率高于11.9%,在毫米波频段实现了高效功率合成和大功率输出。

限幅自保护高温超导接收机前端研究

提出了一种新型的、具有限幅自保护功能的新型高温超导高性能接收机前端系统方案。采用将高温超导限幅滤波器前置于低噪放进行混合集成,利用高温超导限幅滤波器优异的滤波和限幅特性实现同时具有高灵敏度和自保护功能的接收机前端。实验结果表明该滤波器可以有效地保护后端的低噪放不被烧毁或阻塞。采用超导-常规电路混合集成工艺研制而成的限幅自保护高温超导接收机前端具有优异的接收灵敏度,总噪声系数小于0.7dB。

星载高温超导滤波器研制

设计、制作并测试了一种采用新颖耦合双谐振器结构的高温超导微波带通滤波器。该滤波器利用高温超导薄膜的Q值远高于常规导体的特点,使器件具有小型化和性能高的特点。分析了耦合双谐振器的耦合系数与相关物理参量之间的关系;并对实际制备的滤波器进行了测试,取得了预期效果。以上研究结果,对于实现卫星通信系统中电子设备的小型化、降低成本和加速小型化卫星通信系统的发展都起到了非常重要的作用。

高温超导X波段带通滤波器研制

本文选用 10× 15× 0 .4 4 m m3双抛 L a Al O3衬底上外延生长的优质双面钇系高温超导 (HTSC)薄膜的Yba2 Cu3O7(YBCO) ,设计并制作了结构紧凑的高温超导发夹线微波窄带滤波器。该滤波器工作温度在 90 K以下 ,77K时指标为 :中心频率 9.4 8GHz,3d B相对带宽 1.1% ,带内最小插损 0 .36 d B,带外抑制大于 4 5 d B。另外 ,本文还介绍了高温超导滤波器的精确设计方法 ,并对高温超导滤波器的功率容载、制作等问题进行了讨论 ,同时还研制了具有实用意义的全密封高温超导滤波器外壳 ,仅需液氮制冷即可进入工作状态 ,输入、输出采用 SMA密封接头。

宽阻带三模谐振器微带带通滤波器设计

介绍了一种新颖的微带三模谐振器,由该谐振器构成的微带滤波器具有较宽的通带以及较好的带外抑制。对传统的单模微带环形谐振器结构进行优化,使谐振器在通带内具有三个谐振点,并且在通带边缘有四个对称衰减极点。引入的阶梯阻抗谐振单元使得微带三模谐振器具有良好的带外抑制。依据传输线原理对宽阻带三模谐振器进行了分析,并完成了中心频率为1090 MHz的宽阻带带通滤波器设计和加工,其实际测试结果与软件仿真结果具有良好的一致性。

一种识别雷达用半集总参数LTCC双工器

介绍了一种基于低温共烧陶瓷(LTCC)工艺研制而成的小型化半集总高隔离度双工器。该双工器由L波段集总参数低通滤波器和X波段阶跃阻抗(SIR)分布参数带通滤波器组成。通过电磁仿真软件的仿真优化,实际加工滤波器的测试结果与软件仿真结果吻合。其中低通滤波器1dB截止频率为1.46GHz,带通滤波器中心频率为8.3GHz,1dB带宽为0.6GHz,通带内插损小于3.5dB,X波段端口对L波段端口隔离度大于60dB。该小型化LTCC双工器已成功应用于某毫米波战场识别系统的T/R组件中。

高性能高温超导线性相位滤波器的研制

本文结合extracted-pole技术,并针对实际调试困难提出了特殊的调试方法和有效的电路结构。采用全波电磁仿真分析方法,利用在微波频段Q值比常规导体高1～3个数量级、具有极低表面电阻的YBCO高温超导薄膜,和厚度为0.5 mm、介电常数为23.5的LaAlO_3作为衬底的微带线,研制出了工作在1.75 GHz,带宽为80 MHz的高温超导线性相位滤波器,带内群时延起伏约为±1.5 ns,带内插损最好达到0.141 dB。

高温超导薄膜微波表面电阻多频点无损测试

根据镜像兰宝石谐振器法原理,设计并制作了一个双模工作的兰宝石介质谐振器。该谐振器利用兰宝石柱中TE011和TE012两个工作模式,在一个温度循环内实现了对高温超导薄膜在不同频点下微波表面电阻值的无损测试。同时,介绍了配对兰宝石的选择方法,并对已知微波表面电阻待测样品进行了改进,以确保镜像兰宝石谐振器法中A、B值准确性。与其他测试方法的谐振器相比,该谐振器具有单片、无损、多频点测试的优点,且其测试步骤也极为简单。

YBCO高温超导薄膜激光化学腐蚀进程的实验观测

提出了将激光辅助化学刻蚀技术应用于钇钡铜氧(YBCO)高温超导薄膜的刻蚀,研究了无掩膜YBCO薄膜激光化学刻蚀的表面特性及其变化规律,在激光辐照下,YBCO薄膜的液相刻蚀速率大大加快,并且在整个过程中,刻蚀速率呈现加快趋势,这一特性将有可能用于改善YBCO刻蚀中的横向钻蚀情况,并提高图形边缘的侧壁陡峭度。

多通道相位一致性高温超导滤波器组

利用高温超导薄膜材料的低插损特性,实现了具有相位一致性的新型高温超导高性能三通道滤波器组,该器件置于接收机前端系统的低噪声放大器前可以使接收机前端系统同时具有带外抗干扰特性和带内低损耗特性,并具有极高的灵敏度。

一种简单的高温超导连续通带双工器设计

在双抛LaAlO3衬底上外延生长的钇系高温超导薄膜YBCO的基片上,设计并制作一个四级高温超导连续通带双工器(工作频率3.0～3.5GHz和3.5～4.0GHz),与常规金属材料的双工器相比,体积减少3/4,插损减少2dB。在液氮温区77K时,测试结果为:通带内插损小于0.8dB,通带间带外抑制大于30dB通带中心频率。为近一步研制高温超导多工器提供了很好的借鉴,对将来高温超导信道化接收机系统的研究和设计具有重要的意义。

浅H_3PO_4液层下YBCO高温超导薄膜表面粗糙度的红外实时表征

提出利用红外热像实时监测系统,实时获得在YBCO高温超导薄膜上H3PO4腐蚀浅液层的红外灰度数值分布,并以浅液层热交换简化模型为基础,通过归一化红外灰度标准差值表征YBCO高温超导薄膜表面粗糙度的变化。理论分析与实验结果均表明,由归一化红外灰度标准差值的变化曲线,可以清楚展现YBCO高温超导薄膜表面粗糙度增大、减小以及趋于平缓的3个阶段,并能直接获得每个阶段所对应的时间。在本实验条件下,表面粗糙度在8s时达到最大值,然后逐渐下降,到40s时开始趋于稳定。浅液层条件下的YBCO高温超导薄膜表面粗糙度的成功观测,是一个重要的阶段目标,为最终解决YBCO高温超导薄膜湿法刻蚀中粗糙度的实时监测难题奠定了良好基础。

激光化学刻蚀YBCO高温超导薄膜进程中电流与红外特性

利用自行研制的电流与红外实时监测系统,研究了YBCO高温超导薄膜激光辅助化学刻蚀进程中溶液腐蚀电流与红外辐射的变化规律,为YBCO激光化学刻蚀技术中激光功率选择,腐蚀液配比,温度控制以及刻蚀时间的掌握提供了重要的实验依据。主要研究结论包括:YBCO薄膜激光化学刻蚀中溶液腐蚀电流初始值较大,增长速率相对稳定,观察到“陡降峰”的出现,并与无激光辐照下的溶液腐蚀电流变化曲线进行对比,分析了可能的原因;通过对腐蚀溶液的侧面红外实时监测,观察化学热的生成及其对流情况,发现激光辐照使YBCO薄膜刻蚀速率加快,而且除激光化学作用外,腐蚀液自身温度升高也是导致刻蚀速率加快的重要因素。

YBCO高温超导微带线的非线性光响应特性实验及其应用分析

研究了在波长为0.68μm的连续激光辐照下,YBCO高温超导薄膜微带线结构的光致非线性效应,并从实验现象和高温超导光响应器件研制两个角度进行讨论。主要的研究结果如下:高温超导薄膜微带线结构的非平衡光响应存在阈值,在本实验条件下,当功率<15mW时,以辐射热效应为主;当功率>15mW时,出现非平衡光响应。该阈值的获得,对光响应超导器件的设计与制作具有重要指导意义。在此基础之上,设想了一种新型的高温超导衰减器;另外,在反复通断激光实验中,观察到YBCO微带线具有时间累积的记忆效应,从而导致回复时间的出现。该现象也是影响高温超导光响应器件性能的重要因素之一,对非线性光响应超导器件的发展具有重要价值。

表征高温超导YBCO薄膜表面酸性液膜特性的红外方法

利用自行研制的红外实时监测系统,对YBCO高温超导薄膜上酸性液膜的红外辐射灰度进行实时采集,拟合出不同时刻的红外热像与三维相对灰度分布图及其红外辐射灰度平均值随时间变化的曲线,并在液膜微小立体液柱热交换简化模型的基础上,研究了YBCO上液膜平均温度的变化特性及其特征点。研究表明:红外实时监测技术可以清晰地观测到液膜的温度抖动特性,并且可以表征出液膜各微小区域之间的温度差异,以及各微小区域温度的实时变化;在一次喷涂形成液膜的情况下,YBCO上液膜的平均温度分为抖动变化、快速上升、逐渐下降和趋于平缓四个阶段,每个阶段都有其特定的响应时间、变化速度、变化趋势以及反应机理。根据平均温度变化的特点,将划分这四个阶段的三个特征点相应定义为灰度陡增点、灰度极值点和灰度平稳点。

新型高性能光控高温超导微波可变衰减器研制

提出了一种用于高温超导系统的新型星载光控高温超导微波可变衰减器，详细介绍了设计过程，并针对测试结果进行了分析。该衰减器的实质是利用液氮温区高温超导薄膜极低的微波表面电阻和卓越的激光响应特性，实现优良的衰减功能。在器件结构的设计上引入过渡材料和透明有机材料以保证器件良好的接地性能以及激光光束的对准。主要结论如下：光控高温超导微波可变衰减器在液氮温区工作，电路尺寸为12mm×8mm×0．5mm，可单独使用也可集成于高温超导系统中，可大幅减小系统的体积与质量；高温超导衰减器的插损小于0．2dB，比常规衰减器低1个量级；高温超导衰减器的可变衰减步进值小于0．01dB，比常规衰减器低1～2个量级。根据激光功率大小对衰减器插损变化特性的影响，该衰减器也可以实现步进式调谐。