專(zhuān)利名稱(chēng)：一種可調(diào)諧超導(dǎo)濾波器及其制作方法、金屬屏蔽盒的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及射頻或微波工程技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種適用于窄帶高可調(diào)性濾波器的要求的可調(diào)諧超導(dǎo)濾波器及其制作方法、金屬屏蔽盒。
背景技術(shù)：
可調(diào)諧濾波器可用于個(gè)人通信系統(tǒng)，跳頻接收機(jī)，衛(wèi)星通信，雷達(dá)系統(tǒng)等，在微波系統(tǒng)中起著越來(lái)越重要的作用。目前，可調(diào)諧濾波器主要有機(jī)械調(diào)諧濾波器、磁調(diào)諧濾波器、電調(diào)諧濾波器等幾種。機(jī)械調(diào)諧濾波器可以手動(dòng)調(diào)諧或用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，它有著很高的功率承受能力，但是受制于很慢的調(diào)諧速度和笨重的體積。磁調(diào)諧濾波器主要是釔鐵石榴石 (Yttrium-Iron-Garnet, YIG)濾波器，這是目前最常用的可調(diào)微波濾波器，有很大的可調(diào)范圍和很高的選擇性。但是，YIG濾波器也有著調(diào)諧速度慢，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格高等缺點(diǎn)。變?nèi)荻O管調(diào)諧濾波器是一種主要的電調(diào)諧濾波器。它利用變?nèi)荻O管和微帶線(xiàn)組成諧振器，通過(guò)直流偏壓改變變?nèi)荻O管的電容，從而改變諧振器和濾波器的頻率。它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)諧速度快，也有著比較大的調(diào)諧范圍。目前，變?nèi)荻O管調(diào)諧濾波器主要是在微波電路板上制作銅微帶諧振器然后焊接變?nèi)荻O管制成的。因?yàn)殂~微帶線(xiàn)本身就有一定的微波損耗，加上變?nèi)荻O管的電阻，因此，目前制作的電調(diào)諧濾波器帶寬都比較大，而且有著比較高的插入損耗。高溫超導(dǎo)材料在微波工程領(lǐng)域使用的一種新型材料，其電阻特性會(huì)在某一臨界溫度之下消失，這一轉(zhuǎn)變溫度通常在液氮溫度(77K)之上，目前研制的該種材料最高轉(zhuǎn)變溫度已達(dá)到12 以上。利用其在超導(dǎo)狀態(tài)下，具有極低的微波表面電阻，可以制成極低損耗， 極低帶寬的濾波器，國(guó)內(nèi)外已經(jīng)進(jìn)行了大量的研究。之前的研究主要集中在固定頻率的超導(dǎo)濾波器上?，F(xiàn)在，可調(diào)諧超導(dǎo)濾波器也有著越來(lái)越多的研究，但這種研究主要集中在鐵電材料與超導(dǎo)材料的結(jié)合上。理論上，鐵電材料有著較大的可調(diào)諧性能和比半導(dǎo)體材料更低的微波損耗，但是由于生長(zhǎng)工藝和材料等的限制，目前，鐵電材料和超導(dǎo)材料結(jié)合的可調(diào)濾波器調(diào)諧范圍還是相對(duì)較小，也有著比較大的損耗，難以制成高可調(diào)范圍，窄帶寬，低損耗的微波可調(diào)諧濾波器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一目的在于提供一種可調(diào)諧超導(dǎo)濾波器及其制作方法、金屬屏蔽盒，用于解決現(xiàn)有技術(shù)濾波器無(wú)法適用高可調(diào)范圍，窄帶寬，低損耗要求的問(wèn)題。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種可調(diào)諧超導(dǎo)濾波器，其特征在于，包括多個(gè)超導(dǎo)微帶諧振器、超導(dǎo)微帶輸入輸出接頭；在所述超導(dǎo)微帶諧振器上設(shè)置有用于調(diào)節(jié)所述可調(diào)諧超導(dǎo)濾波器的頻率的半導(dǎo)體變?nèi)荻O管，以及用于隔離所述半導(dǎo)體變?nèi)荻O管的直流電壓的固定電容；或設(shè)置有兩個(gè)負(fù)極極性相對(duì)的用于調(diào)節(jié)所述可調(diào)諧超導(dǎo)濾波器的頻率的半導(dǎo)體變?nèi)荻?jí)管；所述超導(dǎo)微帶輸入輸出接頭與外部微波電路相連接。
所述的可調(diào)諧超導(dǎo)濾波器，其中，所述超導(dǎo)微帶諧振器、所述超導(dǎo)微帶輸入輸出接頭利用高溫超導(dǎo)微帶線(xiàn)制作而成。所述的可調(diào)諧超導(dǎo)濾波器，其中，所述超導(dǎo)微帶諧振器為環(huán)形超導(dǎo)微帶諧振器。所述的可調(diào)諧超導(dǎo)濾波器，其中，所述半導(dǎo)體變?nèi)荻O管、所述固定電容利用混合集成電路工藝或單片集成電路工藝設(shè)置于所述超導(dǎo)微帶諧振器上。所述的可調(diào)諧超導(dǎo)濾波器，其中，所述可調(diào)諧超導(dǎo)濾波器為帶通，低通，高通或帶阻形式的可調(diào)諧超導(dǎo)濾波器。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供一種金屬屏蔽盒，其特征在于，封裝有所述的可調(diào)諧超導(dǎo)濾波器，所述超導(dǎo)微帶輸入輸出接頭通過(guò)SMA接頭與所述外部微波電路相連接。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供一種可調(diào)諧超導(dǎo)濾波器的制作方法，其特征在于，包括步驟一，制作超導(dǎo)微帶諧振器、與外部微波電路連接的超導(dǎo)微帶輸入輸出接頭；步驟二，在所述超導(dǎo)微帶諧振器上設(shè)置用于調(diào)節(jié)所述可調(diào)諧超導(dǎo)濾波器的頻率的半導(dǎo)體變?nèi)荻O管、用于隔離所述半導(dǎo)體變?nèi)荻O管的直流電壓的固定電容；或在所述超導(dǎo)微帶諧振器上設(shè)置有兩個(gè)負(fù)極極性相對(duì)的用于調(diào)節(jié)所述可調(diào)諧超導(dǎo)濾波器的頻率的半導(dǎo)體變?nèi)荻?jí)管。所述的可調(diào)諧超導(dǎo)濾波器的制作方法，其中，所述步驟一中，進(jìn)一步包括利用高溫超導(dǎo)微帶線(xiàn)制作所述超導(dǎo)微帶諧振器、所述超導(dǎo)微帶輸入輸出接頭。所述的可調(diào)諧超導(dǎo)濾波器的制作方法，其中，所述步驟二具體為利用混合集成電路工藝將所述半導(dǎo)體變?nèi)荻O管、所述固定電容粘貼在所述超導(dǎo)微帶諧振器上；或利用單片集成電路工藝將所述半導(dǎo)體變?nèi)荻O管、所述固定電容生長(zhǎng)在高溫超導(dǎo)薄膜的襯底上，并與所述超導(dǎo)微帶諧振器相連接。所述的可調(diào)諧超導(dǎo)濾波器的制作方法，其中，所述可調(diào)諧超導(dǎo)濾波器為帶通，低通，高通或帶阻形式的可調(diào)諧超導(dǎo)濾波器。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益技術(shù)效果在于本發(fā)明結(jié)合了超導(dǎo)材料低微波損耗和半導(dǎo)體材料高可調(diào)性高響應(yīng)速度等優(yōu)點(diǎn)，可以制作出目前常規(guī)材料和工藝所無(wú)法制作的低損耗，窄帶寬，高可調(diào)性的射頻微波可調(diào)諧濾波器。


圖1為可調(diào)諧超導(dǎo)諧振器，(a)為變?nèi)荻O管和固定電容超導(dǎo)諧振器，(b)為兩極性相對(duì)的變?nèi)荻O管超導(dǎo)諧振器；圖2為本發(fā)明的2階可調(diào)諧超導(dǎo)帶通濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明的可調(diào)諧超導(dǎo)濾波器的組裝示意圖；圖4為本發(fā)明的4階可調(diào)諧超導(dǎo)帶通濾波器傳輸特性曲線(xiàn)；圖5為本發(fā)明的可調(diào)諧超導(dǎo)濾波器的制作方法流程圖。其中，附圖標(biāo)記200可調(diào)諧超導(dǎo)濾波器
01超導(dǎo)微帶諧振器
02半導(dǎo)體變?nèi)荻O
03固定電容
04超導(dǎo)微帶輸入接頭
05超導(dǎo)微帶輸出接頭
06金屬屏蔽盒
07SMA接頭
具體實(shí)施例方式有關(guān)本發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明及技術(shù)內(nèi)容，配合

如下。如圖1所示，為可調(diào)諧超導(dǎo)諧振器，其中(a)為變?nèi)荻O管和固定電容超導(dǎo)諧振器，(b)為兩極性相對(duì)的變?nèi)荻O管超導(dǎo)諧振器。在圖1的(a)中，超導(dǎo)微帶諧振器01與半導(dǎo)體變?nèi)荻O管02、固定電容03相連接。在圖1的(b)中，超導(dǎo)微帶諧振器01與極性相對(duì)的兩個(gè)半導(dǎo)體變?nèi)荻O管02相連接。超導(dǎo)微帶諧振器01是利用高溫超導(dǎo)微帶線(xiàn)制作而成。如圖2所示，為本發(fā)明的2階可調(diào)諧超導(dǎo)帶通濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖。在該圖中，可調(diào)諧超導(dǎo)濾波器200是由超導(dǎo)微帶諧振器01和半導(dǎo)體變?nèi)荻O管02及固定電容03等組成。超導(dǎo)微帶諧振器01可以是多個(gè)，在圖2中，為兩個(gè)環(huán)形超導(dǎo)微帶諧振器。具體地，該可調(diào)諧超導(dǎo)濾波器200主要包括兩個(gè)環(huán)形超導(dǎo)微帶諧振器01、超導(dǎo)微帶輸入接頭04、超導(dǎo)微帶輸出接頭05。超導(dǎo)微帶輸入接頭04、超導(dǎo)微帶輸出接頭05、兩個(gè)環(huán)形超導(dǎo)微帶諧振器01利用高溫超導(dǎo)微帶線(xiàn)制作而成。超導(dǎo)微帶輸入接頭04、超導(dǎo)微帶輸出接頭05稱(chēng)為可調(diào)諧超導(dǎo)濾波器200的超導(dǎo)微帶輸入輸出接頭。每個(gè)環(huán)形超導(dǎo)微帶諧振器01上包含半導(dǎo)體變?nèi)荻O管02，用來(lái)調(diào)節(jié)可調(diào)諧超導(dǎo)濾波器200的頻率，以及固定電容03用來(lái)隔離半導(dǎo)體變?nèi)荻O管02的直流電壓。在環(huán)形超導(dǎo)微帶諧振器01上利用混合集成電路工藝或單片集成電路工藝設(shè)置半導(dǎo)體變?nèi)荻O管02來(lái)調(diào)節(jié)可調(diào)諧超導(dǎo)濾波器200的頻率，以及設(shè)置固定電容03作為隔直電容來(lái)隔離半導(dǎo)體變?nèi)荻O管02的直流電壓。環(huán)形超導(dǎo)微帶諧振器01上的半導(dǎo)體變?nèi)荻O管02和隔直電容03也可以用兩個(gè)極性相對(duì)的半導(dǎo)體變?nèi)荻O管02代替。半導(dǎo)體變?nèi)荻O管02和固定電容03與環(huán)形超導(dǎo)微帶諧振器01可以做成混合集成電路，也可以通過(guò)半導(dǎo)體和超導(dǎo)材料生長(zhǎng)工藝單片集成。通過(guò)改變半導(dǎo)體變?nèi)荻O管02兩端的直流電壓來(lái)改變可調(diào)諧超導(dǎo)濾波器200的頻率，即通過(guò)電壓調(diào)節(jié)半導(dǎo)體變?nèi)荻O管02的電容來(lái)調(diào)節(jié)可調(diào)諧超導(dǎo)濾波器200的頻率。制作完成的可調(diào)諧超導(dǎo)濾波器200最終封裝在金屬屏蔽盒06內(nèi)，通過(guò)SMA接頭07 與外部微波電路連接，參見(jiàn)圖3。如圖3所示，為本發(fā)明的可調(diào)諧超導(dǎo)濾波器的組裝示意圖。在該圖中，可調(diào)諧超導(dǎo)濾波器200被封裝到金屬屏蔽盒06中，超導(dǎo)微帶輸入接頭04、超導(dǎo)微帶輸出接頭05通過(guò) SMA接頭07與外部微波電路相連。如圖4所示，為本發(fā)明的4階可調(diào)諧超導(dǎo)帶通濾波器傳輸特性曲線(xiàn)。在該圖中，半導(dǎo)體變?nèi)荻O管02兩端的電壓從5. 6V調(diào)諧到20V的過(guò)程中，可調(diào)諧超導(dǎo)濾波器200的頻率從840MHz調(diào)諧到了 1160MHz，而可調(diào)諧超導(dǎo)濾波器200的3dB相對(duì)帶寬只有左右。如圖5所示，為本發(fā)明的可調(diào)諧超導(dǎo)濾波器的制作方法流程圖。結(jié)合圖1、2、3，該制作方法包括步驟501，制作超導(dǎo)微帶諧振器01以及超導(dǎo)微帶輸入接頭04、超導(dǎo)微帶輸出接頭 05 ；該步驟中，是在兩面鍍有高溫超導(dǎo)薄膜的襯底上，將其中一面高溫超導(dǎo)薄膜通過(guò)曝光、刻蝕等技術(shù)制成超導(dǎo)微帶諧振器01以及超導(dǎo)微帶輸入接頭04、超導(dǎo)微帶輸出接頭 05。步驟502，將半導(dǎo)體變?nèi)荻O管02、固定電容03設(shè)置于超導(dǎo)微帶諧振器01上。該步驟中，利用混合集成電路工藝將半導(dǎo)體變?nèi)荻O管02、固定電容03粘貼在超導(dǎo)微帶諧振器01上，或者是利用單片集成電路工藝將半導(dǎo)體變?nèi)荻O管02、固定電容03生長(zhǎng)在高溫超導(dǎo)薄膜的襯底上，并與超導(dǎo)微帶諧振器01相連接。該步驟中，半導(dǎo)體變?nèi)荻O管02和隔直電容03也可以用兩個(gè)極性相對(duì)的半導(dǎo)體變?nèi)荻O管02代替。通過(guò)改變半導(dǎo)體變?nèi)荻O管02兩端的直流電壓來(lái)改變可調(diào)諧超導(dǎo)濾波器200的頻率，即通過(guò)電壓調(diào)節(jié)半導(dǎo)體變?nèi)荻O管02的電容來(lái)調(diào)節(jié)可調(diào)諧超導(dǎo)濾波器200的頻率?？烧{(diào)諧超導(dǎo)濾波器200不僅適用帶通濾波器，也適用于低通，高通，帶阻等各種形式的可調(diào)諧超導(dǎo)濾波器。本發(fā)明提供的一種可調(diào)諧超導(dǎo)濾波器，應(yīng)用于射頻或微波工程技術(shù)領(lǐng)域，其結(jié)合了超導(dǎo)材料低微波損耗和半導(dǎo)體變?nèi)荻O管高可調(diào)諧性和高響應(yīng)速度等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于制作高可調(diào)諧范圍，窄帶寬，低損耗，快可調(diào)速度的微波可調(diào)濾波器。當(dāng)然，本發(fā)明還可有其它多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明做出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種可調(diào)諧超導(dǎo)濾波器，其特征在于，包括多個(gè)超導(dǎo)微帶諧振器、超導(dǎo)微帶輸入輸出接頭；在所述超導(dǎo)微帶諧振器上設(shè)置有用于調(diào)節(jié)所述可調(diào)諧超導(dǎo)濾波器的頻率的半導(dǎo)體變?nèi)荻O管，以及用于隔離所述半導(dǎo)體變?nèi)荻O管的直流電壓的固定電容；或設(shè)置有兩個(gè)負(fù)極極性相對(duì)的用于調(diào)節(jié)所述可調(diào)諧超導(dǎo)濾波器的頻率的半導(dǎo)體變?nèi)荻?jí)管；所述超導(dǎo)微帶輸入輸出接頭與外部微波電路相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)諧超導(dǎo)濾波器，其特征在于，所述超導(dǎo)微帶諧振器、所述超導(dǎo)微帶輸入輸出接頭利用高溫超導(dǎo)微帶線(xiàn)制作而成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)諧超導(dǎo)濾波器，其特征在于，所述超導(dǎo)微帶諧振器為環(huán)形超導(dǎo)微帶諧振器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的可調(diào)諧超導(dǎo)濾波器，其特征在于，所述半導(dǎo)體變?nèi)荻O管、所述固定電容利用混合集成電路工藝或單片集成電路工藝設(shè)置于所述超導(dǎo)微帶諧振器上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的可調(diào)諧超導(dǎo)濾波器，其特征在于，所述可調(diào)諧超導(dǎo)濾波器為帶通，低通，高通或帶阻形式的可調(diào)諧超導(dǎo)濾波器。
6.一種金屬屏蔽盒，其特征在于，封裝有權(quán)利要求1、2或3所述的可調(diào)諧超導(dǎo)濾波器， 所述超導(dǎo)微帶輸入輸出接頭通過(guò)SMA接頭與所述外部微波電路相連接。
7.一種可調(diào)諧超導(dǎo)濾波器的制作方法，其特征在于，包括步驟一，制作超導(dǎo)微帶諧振器、與外部微波電路連接的超導(dǎo)微帶輸入輸出接頭；步驟二，在所述超導(dǎo)微帶諧振器上設(shè)置用于調(diào)節(jié)所述可調(diào)諧超導(dǎo)濾波器頻率的半導(dǎo)體變?nèi)荻O管、用于隔離所述半導(dǎo)體變?nèi)荻O管的直流電壓的固定電容；或在所述超導(dǎo)微帶諧振器上設(shè)置有兩個(gè)負(fù)極極性相對(duì)的用于調(diào)節(jié)所述可調(diào)諧超導(dǎo)濾波器的頻率的半導(dǎo)體變?nèi)荻?jí)管。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的可調(diào)諧超導(dǎo)濾波器的制作方法，其特征在于，所述步驟一中， 進(jìn)一步包括利用高溫超導(dǎo)微帶線(xiàn)制作所述超導(dǎo)微帶諧振器、所述超導(dǎo)微帶輸入輸出接頭。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的可調(diào)諧超導(dǎo)濾波器的制作方法，其特征在于，所述步驟二具體為利用混合集成電路工藝將所述半導(dǎo)體變?nèi)荻O管、所述固定電容粘貼在所述超導(dǎo)微帶諧振器上；或利用單片集成電路工藝將所述半導(dǎo)體變?nèi)荻O管、所述固定電容生長(zhǎng)在高溫超導(dǎo)薄膜的襯底上，并與所述超導(dǎo)微帶諧振器相連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的可調(diào)諧超導(dǎo)濾波器的制作方法，其特征在于，所述可調(diào)諧超導(dǎo)濾波器為帶通，低通，高通或帶阻形式的可調(diào)諧超導(dǎo)濾波器。
全文摘要
本發(fā)明關(guān)于一種可調(diào)諧超導(dǎo)濾波器及其制作方法、金屬屏蔽盒，其中該可調(diào)諧超導(dǎo)濾波器包括多個(gè)超導(dǎo)微帶諧振器、超導(dǎo)微帶輸入輸出接頭；在所述超導(dǎo)微帶諧振器上設(shè)置有用于調(diào)節(jié)所述可調(diào)諧超導(dǎo)濾波器頻率的半導(dǎo)體變?nèi)荻O管，以及用于隔離所述半導(dǎo)體變?nèi)荻O管的直流電壓的固定電容；或設(shè)置有兩個(gè)負(fù)極極性相對(duì)的用于調(diào)節(jié)所述可調(diào)諧超導(dǎo)濾波器的頻率的半導(dǎo)體變?nèi)荻?jí)管；所述超導(dǎo)微帶輸入輸出接頭與外部微波電路相連接。本發(fā)明結(jié)合了超導(dǎo)材料低微波損耗和半導(dǎo)體變?nèi)荻O管高可調(diào)諧性和高響應(yīng)速度等優(yōu)點(diǎn)，制作出高可調(diào)諧范圍，窄帶寬，低損耗，快可調(diào)速度的微波可調(diào)濾波器。
文檔編號(hào)H01P11/00GK102403556SQ20101028084
公開(kāi)日2012年4月4日 申請(qǐng)日期2010年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月10日
發(fā)明者何曉鋒, 何豫生, 吳云, 周曙煜, 孟繼寶, 崔彬, 張強(qiáng), 張雪強(qiáng), 李國(guó)強(qiáng), 李娜, 李春光, 李超, 王佳, 王旭, 邊勇波, 郭進(jìn), 黎紅 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院物理研究所