高温超导滤波器系统及其应用.pdf.pdf

栏目编辑李健i信●●●高温超导滤波器系统及其应用HighTemperatureSupercOnductngFilterSystemandApplications一季来运海泰超导通讯科技(天津)有限公司研发部经理(天津300384)摘要:本文概述了高温超导滤波器系统的构成、性能特点及在移动通信和军事装备中的应用优势,介绍了国外研究现状及我国在超导滤波器研究、产业化工作中的进展,分析了超导滤波器的应用前景。关键词:滤波器;移动通信;军事装备;高温超导l国家863计划“第三代刖画移动通信用高温超导滤滤波器是电子、通信系统中的关键器波器系统设计及规模化件,作用是对电信号进行提取、分离或抑制。生产研究开发(编号随着使用频段的不断扩展,设备间的干扰也2006AA03z235)”本日趋严重,因此滤波器不但要确保产品本身文于2007年12月29日正常工作,而且要减少相互影响、维持正常收到。季来运:高工,主的无线工作环境。常规滤波器由于金属电阻要从事高温超导微波器会产生一定衰耗,不可能达到理想的滤波性件及其在通信系统中的能。高温超导技术的发展,为开发高性能滤应用等方面的研发工波器提供了一种切实有效的方法。目前,高作温超导技术在通信、雷达与射电天文等领域取得重大突破,美国已将高温超导滤波器推向市场,并成功实现了批量应用。在移动通信频段,高温超导材料的电阻比金属小3个数量级左右,制作的微带器件具有很高的品质因数,高温超导滤波器具有损耗极小、边带极陡峭、带外抑制极好的特1岛沮超导滤波器系统结构框架信号输号输出点。对传统滤波器,由于金属有损耗,要减小插损,只能减少滤波器阶数,边带不可能陡峭;要提高滤波器陡峭度,必须增加阶数,势必会增大插损,很难同时兼顾这一对矛盾量。而高温超导滤波器是目前可以同时解决损耗和陡度的唯一有效方案,具有十分理想的滤波性能。在窄带宽、高阶数滤波器中优势非常明显。1995年,美国的Zhang等研制成19阶契比雪夫高温超导滤波器。2001年,日本的Ueno等研制成32阶契比雪夫滤波器,其性能远非常规滤波器可比。1998年,英国的洪嘉生等首先采用准椭圆函数设计,在通带附近设置一对或多对零点。2003年,日本的Tsuzuki等制作了22阶5对传输零点的高陡度超导滤波器,技术指标达到了崭新高度。高温超导滤波器构成高温超导滤波器由于工作温度低,需要深度制冷,因此外围部件较多,结构较复杂。主要包括高温超导滤波放大电路、深度制冷系统、精确控制系统、真空绝热系统四部分,如图1所示。其中高温超导滤波放大电路是系统的核心部分,包括高温超导滤波器(HTSFilter)$~l低温低噪声放大器(LNA),滤波器微带电路由高温超导薄膜材料制作,工作温度在液氮温区(77K),为降低系统的噪声,将低噪声放大器也放置于低温区。·誊孑痤品畦举l固维普资讯特性的低温工作环境,一般常用斯特林制冷机或脉冲管制冷机,是系统的另一关键部件。真空绝热系统是将工作于液氮温区的超导滤波放大电路与外界的室温环境隔开,尽可能降低两者间的热量传递,真空度的保持状况将直接影,I~JN冷机的状态,影响超导滤波器系统的工作稳定性。精确控制系统是实时测试高温超导滤波放大电路的实际工作温度,随时对制冷系统发出指令,保持冷区温度恒定,同时对系统的相关参数进行监控和预警。高温超导滤波器的优势高温超导滤波器与传统滤