【《高温超导滤波器的研究国内外文献综述》2800字（论文）】

高温超导滤波器的研究国内外文献综述1.1高温超导滤波器国内外研究动态下面是国内外一部分相关非常有参考价值的研究信息。1995年，研究小组在直径为的基片上设计出带宽为，中心频率为，19级前置连接带通滤波装置。在时，它的插入损耗能够实现小于，最小反射损耗为，平均无载Q值为10000[5]。其已初步可在移动通信手机上使用。

1996年，G.L.Matthaei,N.O.Fenzi,R.Forse,和S.Rohlfing等人第一次研究出发卡（Hairpin）型结构Chebyshev函数响应高温超导滤波装置，研究数据与模拟结果和实验结果及其一致[6]。无独有偶，J.S.Hong和M.J.Lancaster等人也设计了一种开环（）型组织的准椭圆函数响应高温超导滤波装置。1999年研究工作者在LaAlO3上制得了滤波器[7]，同年其他研究人员设计了6节chebyshev响应滤波器[8]。以上几种结构是高温超导滤波器的基础设计。在这之后，以高温超导滤波器的高陡峭度、高Q值、低插入损耗为目的，各国科学家先后研制了各式各样的滤波器结构。2000年，科研人员设计出8级准椭圆滤波装置，实验得出其插损低于[9]。在2000年10月，来自德国的科研人员发明了通过一种新型的双模谐振器形式，生产的17节HTS带通滤波装置，其中心频率为，带宽，高低端带边陡峭度都达到了[10]。这一设计有可能是目前为止带边陡峭度最大的HTS带通滤波装置。1.2多通带高温超导滤波器的研究进展目前多通带滤波装置设计主要分三种方法：1、插入阻带响应法，在原滤波器通带响应的基础上插入一个或多个阻带响应，使原整体通带被划分为两个或多个通带；2、并联通带法，并联多个单一通带的滤波器，使其共用一个输入与输出端口；3、多模谐振器法，利用不同种类的多模谐振器实现多通带频率响应。插入阻带响应方法2013年，HengY等研究人员[11]发现了一种新型高温超导滤波器，如图1.3。其结构为在具有并联枝节的宽带滤波器中引入一窄带带阻滤波器，使其最后形成双通道响应。这种设计的优点在于用高节数增加了带边陡峭度，带外抑制度，通带间抑制度也较高，嵌入的阻带也有五节响应，并且能够通过对宽带和阻带响应的优化来控制两个通带中心频率。但这种设计也有其局限性，只适用于宽带滤波器。图1.3为其示意图。图1.3宽带嵌入阻带形成的双通带滤波器（a）等效电路模型（b）电路图（c）性能曲线（2）并联通带方法2012年，台湾CheneyCF研究组发现了一种五通带滤波器[12]，其在传输线中添加加载枝节线型阶跃阻抗三模谐振器数目，从而形成了通带数目的增加，如图1.4。五个单节谐振器构成的滤波器并联于共同的输入输出端口，每个谐振器能产生三节频率响应，且通带高频边缘产生一个传输零点。通过相关参数的调整可使三个谐振模式的控制来构成通带。同样，方案大大提高了设计的自由度，但滤波器的插入损耗也相应的有所加大，也不适合多枝节的设计，通带间抑制度也较差。图1.4并联五路谐振器形成的五通带滤波器（a）基本耦合结构（b）电路图（c）性能曲线（3）多模谐振法目前满足多通带滤波装置要求最为常见的手段是借助多模谐振器，多模谐振器主要是通过阶跃阻抗;13]，环形谐振器[14]以及加载枝节[15]等手段来产生数个谐振模式，让其形成多通带。这种设计方法可分为两种主要思路：1、用单个滤波器本身产生的数个模式进行组合，再通过输入输出馈线进行外部耦合形成通带；2、利用多个谐振器生成的数个模式分开进行耦合，即给每个谐振模式设计出单独的耦合通道，然后给每个通道设计各自的外部耦合结构与公共端口相连。2011年，我国电子行业的科研人员经过努力设计了一种十四阶高温超导双通带滤波装置，其具体设计如图1.5所示。在这一结构里，选择3组交叉耦合完成了通带种的传输零点，借助调整零点和极点所在，把本来会产生一个通带的极点变为两个，完成了实际设计过程。进行仿真优化，可得到最终仿真结果，如下图1.5所示。（a）（b）图1.5（a）高温超导双通带滤波器结构图（b）仿真与测试结果2013年，HaiwenLiu课题组提出了一种小型三模谐振器，这一谐振器是三枝节加载多模谐振形式，能够根据需要安排三个谐振频率。并且，它的组织形式是对称的，能使用传统的奇偶模研究手段对电路谐振属性进行快速研究。以设计的三模谐振器，借助设计匹配的耦合能够完成滤波装置的设计，并且所有通带皆包括两个极点，带宽更加便于控制，滤波装置组织见图1.6所示。从图上可知，对主谐振器以及附加的枝节实施弯折，这样既能满足体积小型化原则，又使耦合更加方便;并且借助在输入馈线和输出馈线增设绿色弯折微带线，完成了源负耦合，能生成两个传输零点，增强通带选择性和带外衰减。完成模拟升级后，能够得到模拟结果，如下图1.6所示。(a)（b）图1.6（a）高温超导三通带滤波器结构图（b）仿真与测试结果2016年，FeiSong研究组提出了两种四模枝节加载谐振器(QBSLRs)和四馈线结构的四通带高温超导带通滤波器(BPFs)。四模谐振器性能是很优秀的，因为四个谐振频率的耦合可以很容易地被四个耦合区域调整。四馈线结构，包含两条耦合线和两条抽头线，可以提供足够的自由度来实现所需的外部质量因子Qe。因此，它可以独立控制外部耦合和耦合系数。此外，所提出的QBSLRs（四模枝节加载谐振器）可以方便地用于四个通频带频率的调谐。每个通频带的频率和带宽都很容易控制。设计的第二个四通带高温超导带通滤波器是一个四阶滤波器，并且实现了绝对带宽(ABW)10MHz，验证了高阶QB-BPF的容量。最后，制作了一个高温超导BPFs，滤波器结构如图1.7所示。进行仿真优化后，可得最终仿真和测试结果，如下图1.7所示。(a)（b）图1.7（a）高温超导四通带滤波器结构图（b）仿真与测试结果2017年，HaiwenLiu课题组又提出的一种新型双模发夹环谐振器，在发夹环谐振器内部插入短的微带线。根据双模发夹环谐振器，生产了一种八阶的高温超导双通带滤波装置，如图1.8所示。为使电路规格尽可能的小，对谐振器两开路线向内进行弯折，还增装了金属贴片，提高电容效应。并且，两谐振器之间使用反向耦合能够出现多个传输零点，增加通带选择范围。并且，为了带来更大的设计选择空间，选择了双馈线形式，完成了两个通带外部Q值的分别单独设计。完成模拟升级后，能够得到最终模拟和分析结果，如下图1.8所示。(a)(b)图1.8（a）八阶高温超导双通带滤波器（b）放大后的仿真与测试结果参考文献清华大学《微带电路》编写组.微带电路[M].北京：人民邮电出版社，1976.吴荻.高温超导宽抑制特性或宽阻带滤波器与多通带滤波器研究[D].清华大学,2018．索冠男.高温超导连续可调滤波器设计及耦合控制方法研究[D].北京：清华大学物理系，2014．褚庆昕，涂治红，陈付昌，等.新型微波滤波器的理论与设计[M].北京：科学出版社，2016．DaweiZhang,G.C.Liangetc.IEEEMicrowaveandGuidedWaveletters,Vol.5,No.11,Nov.p26561995．G.L.Matthaei,N.O.Fenzi,R.Forse,andS.Rohlfing,“Hairpin-combfiltersforHTSandothernarrow-bandapplications”,IEEETransactionsonmicrowavetheoryandtechniques,Vol.44,pp.2099-2109,Nov.1996.I．B．Vendik，V．V．Kondratievetc．IEEETransactiononAppliedSuperconductivity，Vol．9，No．2，Jun．p35771999.HongTeukKim，Byoung-ChulMinetc．IEEETransactiononAppliedSuperconductivity，Vol．9，No．2，Jun．p39091999.MichaelReppelandJean-ClaudeIEEEMicrowaveandGuidedWaveLetters,Vol.10,No.5,MayP1802000.SergeiKolesov,BachtiorAminov,HeinzChaloupka,ThomasKaiser等人，“CrygenicBTSreceiverFrontenddemonstrator”,Proc.30thEuropeanMicrowaveConference,vol.3,pp.230-232,Oct.2000.HengY,GuoXB,CaoBS,etal.Compactsuperconductingdual-bandbandpassfilterbycombiningbandpassandbandstopfilters.ElectronicsLetters,2013,49(19):1230-1232.ChenCF.DesignofaCompactMicrostripQuint-BandFilterBasedontheTri-ModeStub-LoadedStepped-ImpedanceResonators.IeeeMicrowaveandWirelessComponentsLetters,2012,22(7):357-359.XuJ.CompactSecond-OrderDual-andQuad-BandBandpassFiltersUsingAsymmetricalStub-LoadedResonatorandUniform-ImpedanceResonator.MicrowaveandOpticalTechnologyLetters,2015,57(4):997-1003.XiaoM,LiXZandSunGL.Quad-bandbandpassfilterbasedonsinglestepped-impedanceringresonator.ElectronicsLetters,2016,52(