一種超低損耗的高頻信號(hào)移相處理器件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種超低損耗的高頻信號(hào)移相處理器件，其包括襯底、電介質(zhì)薄膜及導(dǎo)體，所述電介質(zhì)薄膜設(shè)置于襯底上，所述導(dǎo)體設(shè)置于電介質(zhì)薄膜上，所述導(dǎo)體為超導(dǎo)材料制成。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、制作方便、可降低高頻應(yīng)用下移相器傳輸線導(dǎo)體損耗、實(shí)現(xiàn)低損耗高頻信號(hào)傳輸?shù)葍?yōu)點(diǎn)。
【專利說明】一種超低損耗的高頻信號(hào)移相處理器件
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明主要涉及到微波射頻電路領(lǐng)域，特指一種基于超導(dǎo)材料的超低損耗的高頻移相處理器件。
【背景技術(shù)】
[0002]電掃描天線陣列在通信系統(tǒng)、相控陣?yán)走_(dá)、缺陷檢測(cè)等領(lǐng)域中都有重要應(yīng)用。移相器是電掃描天線陣列的核心組成部分，決定了系統(tǒng)的性能和成本。移相速度快、移相精度高、插入損耗小、功率容量大、體積小、重量輕、成本低廉、可靠性高是毫米波移相器的發(fā)展需求。微波移相器的實(shí)現(xiàn)方法越來越多，如半導(dǎo)體二級(jí)管移相器、砷化鎵晶體管開關(guān)式移相器、鐵氧體移相器、介質(zhì)移相器。這些移相器中，介質(zhì)移相器具有響應(yīng)速度快、插入損耗小、工作溫區(qū)寬、功耗小、質(zhì)量輕、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn)，是當(dāng)前移相器研究的重點(diǎn)與熱點(diǎn)。
[0003]介質(zhì)移相器在聞?lì)l、甚聞?lì)l應(yīng)用中，存在導(dǎo)體損耗大的問題，而決定導(dǎo)體損耗的主要因素是導(dǎo)體的電導(dǎo)率?，F(xiàn)有的介質(zhì)移相器，傳輸線多采用金屬材料，其中電導(dǎo)率較高的金屬有銀(61M Siemens/m)、銅(58M Siemens/m)和金(41M Siemens/m)。雖然銀和銅的電導(dǎo)率高，但其抗鈍化性、電鍍平整度都不如金，故當(dāng)前研究多采用金作為傳輸線。
[0004]但在高頻應(yīng)用中，以金或銀作為傳輸線的介質(zhì)移相器，導(dǎo)體損耗非常大，這導(dǎo)致傳輸距離太短，移相器的相移度無法做得很大；或者需要額外的放大器，引入更高的成本和更大的噪聲。仿真結(jié)果表明，采用超導(dǎo)材料，能夠顯著降低器件的損耗，大大提高器件能量傳導(dǎo)率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題就在于:針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、制作方便、可降低高頻應(yīng)用下移相器傳輸線導(dǎo)體損耗、實(shí)現(xiàn)低損耗高頻信號(hào)傳輸?shù)囊环N超低損耗的高頻信號(hào)移相處理器件。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
一種超低損耗的高頻信號(hào)移相處理器件，包括襯底、電介質(zhì)薄膜及導(dǎo)體，所述電介質(zhì)薄膜設(shè)置于襯底上，所述導(dǎo)體設(shè)置于電介質(zhì)薄膜上，所述導(dǎo)體為超導(dǎo)材料制成。
[0007]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn):所述導(dǎo)體與電介質(zhì)薄膜之間設(shè)置有第一金屬層。
[0008]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn):所述導(dǎo)體包括傳輸線和參考地，所述傳輸線位于中間，所述參考地分設(shè)于傳輸線的兩側(cè)。
[0009]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn):所述超導(dǎo)材料為鑭鋇銅氧、釔鋇銅氧、鉍鍶鈣銅氧、鉈鋇鈣銅氧、鉛鍶釔銅氧或鋇鉀鉍氧。
[0010]本發(fā)明進(jìn)一步提供一種超低損耗的高頻信號(hào)移相處理器件，包括襯底、第二金屬層、電介質(zhì)層及傳輸線層，所述第二金屬層鍍?cè)O(shè)于襯底上形成參考地，所述電介質(zhì)層設(shè)置于第二金屬層上，所述傳輸線層設(shè)置于所述電介質(zhì)層上，所述傳輸線層和第二金屬層均為超導(dǎo)材料制成。[0011]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn):所述傳輸線層與電介質(zhì)層之間設(shè)置有第三金屬層。
[0012]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn):所述襯底與第二金屬層之間設(shè)有第四金屬層。
[0013]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn):所述超導(dǎo)材料為鑭鋇銅氧、釔鋇銅氧、鉍鍶鈣銅氧、鉈鋇鈣銅氧、鉛鍶釔銅氧或鋇鉀鉍氧。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:本發(fā)明的超低損耗的高頻信號(hào)移相處理器件，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、制作方便，以超導(dǎo)材料作為信號(hào)傳輸線，在特定的工作環(huán)境下能夠獲得更低的導(dǎo)體損耗，更高的功率容量，使得移相器更多的輸入能量能夠通過傳輸線到達(dá)輸出端。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明在實(shí)施例1中的原理示意圖。
[0016]圖2是本發(fā)明在實(shí)施例2中的原理示意圖。
[0017]圖3是本發(fā)明在實(shí)施例3中的原理示意圖。
[0018]圖4是本發(fā)明在實(shí)施例4中的原理示意圖。
[0019]圖5是本發(fā)明實(shí)施例1的制作流程示意圖。
[0020]圖6是本發(fā)明實(shí)施例2的制作流程示意圖。
[0021]圖7是本發(fā)明實(shí)施例3的制作流程示意圖。
[0022]圖8是本發(fā)明實(shí)施例4的制作流程示意圖。
[0023]圖例說明:
1、襯底；2、電介質(zhì)薄膜；3、導(dǎo)體；4、第一金屬層；5、第二金屬層；6、電介質(zhì)層；7、傳輸線層；8、第三金屬層；9、第四金屬層。
【具體實(shí)施方式】
[0024]以下將結(jié)合說明書附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0025]實(shí)施例1:如圖1所示，本發(fā)明的超低損耗的高頻信號(hào)移相處理器件，以共面波導(dǎo)移相器(又稱共面微帶傳輸線)為例，其包括襯底1、電介質(zhì)薄膜2及導(dǎo)體3，電介質(zhì)薄膜2設(shè)置于襯底I上，導(dǎo)體3設(shè)置于電介質(zhì)薄膜2上。襯底I作為介質(zhì)基片，根據(jù)實(shí)際需要采用硅、多孔硅、石英、藍(lán)寶石、氧化鋁陶瓷或玻璃纖維等材料。電介質(zhì)薄膜2作為介質(zhì)移相器移相度可調(diào)諧的基礎(chǔ)。導(dǎo)體3包括傳輸線和參考地，傳輸線位于中間，參考地分設(shè)于傳輸線的兩側(cè)。
[0026]本發(fā)明中的導(dǎo)體3為超導(dǎo)材料制成，利用超導(dǎo)材料特定條件下電導(dǎo)率高的優(yōu)勢(shì)，降低器件的導(dǎo)體損耗。超導(dǎo)材料可以根據(jù)實(shí)際需要采用鑭鋇銅氧、釔鋇銅氧、鉍鍶鈣銅氧、鉈鋇鈣銅氧、鉛鍶釔銅氧或鋇鉀鉍氧。
[0027]制作時(shí)，如圖5所示，先在襯底I上制作一層電介質(zhì)薄膜2，可以采用脈沖激光沉積技術(shù)；再在電介質(zhì)薄膜2上直接制作一層超導(dǎo)薄膜材料，可以采用脈沖激光沉積或磁控濺射等技術(shù)；最后，可以采用光刻、顯影、腐蝕等工藝步驟制備所需形狀的電路。
[0028]實(shí)施例2:如圖2所示，該實(shí)施例與實(shí)施例1基本一致，不同之處就在于，導(dǎo)體3與電介質(zhì)薄膜2之間設(shè)置有第一金屬層4。即采用粘合性好的金屬作為第一金屬層4，采用與超導(dǎo)材料相結(jié)合的方法，如將超導(dǎo)材料制備在鉻、鎳等金屬上。這種先制作第一金屬層4，然后再在第一金屬層4上加超導(dǎo)材料的原因是，金屬具有更好的粘附效果，在這里起到粘附劑的作用，工藝制作上更容易實(shí)現(xiàn)，同時(shí)不失超導(dǎo)特定條件下電導(dǎo)率大的優(yōu)勢(shì)。
[0029]制作時(shí)，如圖7所示，先在襯底I上制作一層電介質(zhì)薄膜2，可以采用脈沖激光沉積技術(shù)；再在電介質(zhì)薄膜2上通過熱蒸發(fā)的方式形成第一金屬層4,然后在第一金屬層4直接制作一層超導(dǎo)薄膜材料，可以采用脈沖激光沉積或磁控濺射等技術(shù)；最后，可以采用光刻、顯影、腐蝕等工藝步驟制備所需形狀的電路。
[0030]實(shí)施例3:如圖3所示，本發(fā)明的超低損耗的高頻信號(hào)移相處理器件，以微帶線移相器為例，其包括襯底1、第二金屬層5、電介質(zhì)層6及傳輸線層7,第二金屬層5鍍?cè)O(shè)于襯底I上形成參考地，電介質(zhì)層6采用沉積法設(shè)置于第二金屬層5上，電介質(zhì)層6為介電常數(shù)可調(diào)的電介質(zhì)，傳輸線層7設(shè)置于電介質(zhì)層6上,作為移相度調(diào)諧的基礎(chǔ)。
[0031]本發(fā)明中的傳輸線層7和第二金屬層5均為超導(dǎo)材料制成，利用超導(dǎo)材料特定條件下電導(dǎo)率高的優(yōu)勢(shì)，降低器件的導(dǎo)體損耗。超導(dǎo)材料可以根據(jù)實(shí)際需要采用鑭鋇銅氧、釔鋇銅氧、鉍鍶鈣銅氧、鉈鋇鈣銅氧、鉛鍶釔銅氧或鋇鉀鉍氧。
[0032]制作時(shí)，如圖6所示，先在襯底I上制作由超導(dǎo)材料制成的第二金屬層5，作為地電極；然后，將電介質(zhì)層6設(shè)置于第二金屬層5上，可以采用脈沖激光沉積技術(shù)；再在電介質(zhì)層6上直接制作一層超導(dǎo)薄膜材料，可以采用脈沖激光沉積或磁控濺射等技術(shù)；最后，可以采用光刻、顯影、腐蝕等工藝步驟制備所需形狀的電路。
[0033]實(shí)施例4:如圖4所不,該實(shí)施例與實(shí)施例3基本一致,不同之處就在于,傳輸線層7與電介質(zhì)層6之間設(shè)置有第三金屬層8,襯底I與第二金屬層5之間設(shè)有第四金屬層9。即采用粘合性好的金屬作為第三金屬層8、第四金屬層9，采用與超導(dǎo)材料相結(jié)合的方法，如將超導(dǎo)材料制備在鉻、鎳等金屬上。這種先制作第三金屬層8、第四金屬層9，然后再在第三金屬層8、第四金屬層9上加超導(dǎo)材料的原因是，金屬具有更好的粘附效果，在這里起到粘附劑的作用，工藝制作上更容易實(shí)現(xiàn)，同時(shí)不失超導(dǎo)特定條件下電導(dǎo)率大的優(yōu)勢(shì)。
[0034]制作時(shí)，如圖8所示，先在襯底I上先通過熱蒸發(fā)的方式形成第四金屬層9，在第四金屬層9上制作由超導(dǎo)材料制成的第二金屬層5，作為地電極；然后，將電介質(zhì)層6設(shè)置于第二金屬層5上，可以采用脈沖激光沉積技術(shù)；再在電介質(zhì)層6上通過熱蒸發(fā)的方式形成第三金屬層8，然后在第三金屬層8直接制作一層超導(dǎo)薄膜材料，可以采用脈沖激光沉積或磁控濺射等技術(shù)；最后，可以采用光刻、顯影、腐蝕等工藝步驟制備所需形狀的電路。
[0035]以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實(shí)施例，凡屬于本發(fā)明思路下的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理前提下的若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種超低損耗的高頻信號(hào)移相處理器件，包括襯底(I)、電介質(zhì)薄膜(2)及導(dǎo)體(3)，所述電介質(zhì)薄膜(2)設(shè)置于襯底(I)上，所述導(dǎo)體(3)設(shè)置于電介質(zhì)薄膜(2)上，其特征在于，所述導(dǎo)體(3)為超導(dǎo)材料制成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超低損耗的高頻信號(hào)移相處理器件，其特征在于，所述導(dǎo)體(3)與電介質(zhì)薄膜(2)之間設(shè)置有第一金屬層(4)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的超低損耗的高頻信號(hào)移相處理器件，其特征在于，所述導(dǎo)體(3)包括傳輸線和參考地，所述傳輸線位于中間，所述參考地分設(shè)于傳輸線的兩側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的超低損耗的高頻信號(hào)移相處理器件，其特征在于，所述超導(dǎo)材料為鑭鋇銅氧、釔鋇銅氧、鉍鍶鈣銅氧、鉈鋇鈣銅氧、鉛鍶釔銅氧或鋇鉀鉍氧。
5.—種超低損耗的高頻信號(hào)移相處理器件,包括襯底(I)、第二金屬層(5)、電介質(zhì)層(6 )及傳輸線層(7 )，所述第二金屬層(5 )鍍?cè)O(shè)于襯底(I)上形成參考地，所述電介質(zhì)層(6 )設(shè)置于第二金屬層(5)上，所述傳輸線層(7)設(shè)置于所述電介質(zhì)層(6)上，其特征在于，所述傳輸線層(7 )和第二金屬層(5 )均為超導(dǎo)材料制成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的超低損耗的高頻信號(hào)移相處理器件，其特征在于，所述傳輸線層(7 )與電介質(zhì)層(6 )之間設(shè)置有第三金屬層(8 )。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的超低損耗的高頻信號(hào)移相處理器件，其特征在于，所述襯底(O與第二金屬層(5)之間設(shè)有第四金屬層(9)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或6或7所述的超低損耗的高頻信號(hào)移相處理器件，其特征在于，所述超導(dǎo)材料為鑭鋇銅氧、釔鋇銅氧、鉍鍶鈣銅氧、鉈鋇鈣銅氧、鉛鍶釔銅氧或鋇鉀鉍氧。
【文檔編號(hào)】H01P1/18GK103956539SQ201410176432
【公開日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2014年4月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月29日
【發(fā)明者】陳書明, 張金英, 寧希, 池雅慶, 梁斌 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)