高温超导开口环小型化宽带滤波器

提出了一种小型化半波长开口环结构谐振器,研究了谐振器间的强电场耦合和强磁场耦合,在14.8mm×9.6mm的YBCO/LAO/YBCO双面超导薄膜上设计并制作了具有全新电路结构的6级高温超导(HTSC)开口环小型化微带线切比雪夫滤波器,在77K时测得其中心频率为2230MHz,带宽为455MHz,通带内最小插损为0.14dB.此种结构的高温超导滤波器在移动通信和卫星通讯领域将具有广泛的应用前景.     

高温超导小型化交叉线自均衡线性相位滤波器

利用高温超导薄膜制作的高温超导滤波器同时具备极低插损和陡峭带外截止特性,但对电路加工工艺要求很高.为了便于采用常规光刻工艺加工交叉线高温超导自均衡线性相位滤波器,本文采用一种特殊结构的多曲折线谐振器.结合自拟的线性相位滤波器耦合矩阵在35.1mm×6.6mm、具有极低表面电阻、厚度为0.5mm、介电常数为23.5和LaAlO3作为衬底的微带线YBCO/LaAlO3/YBCO双面高温超导薄膜上设计并制作了八级高温超导小型化交叉线自均衡线性相位微带线滤波器,在77K时测得其中心频率为2513.5MHz,带宽为15MHz,群时延起伏15ns的有效带宽占通带的70%以上。     

高温超导连续通带双工器的研制

在以LaAlO₃为衬底的钇系高温超导薄膜YBCO基片上, 采用并联两个单终端低通原型带通滤波器构成部分互补的滤波器的方式, 设计并制作一个四极高温超导连续通带双工器, 通带工作频率分别为3~3.5 GHz和3.5~4 GHz. 与常规金属材料制作的双工器相比, 体积减少四分之三, 插入损耗减少2 dB. 在液氮温区77 K时, 高温超导双工器的测试结果为: 通带内插入损耗小于0.8 dB, 通带间带外抑制大于30 dB@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.     

X波段高温超导滤波器研制

提出了一种综合设计微带带通滤波器的方法, 除了设计微带线的结构, 还综合考虑了屏蔽盒结构对滤波器技术指标的影响. 利用该方法设计了X波段高温超导(HTS)微带滤波器. 使用生长于0.5 mm厚的 LaAlO3 介质上的TI-2212高温超导薄膜, 实现了一个6阶带通滤波器, 中心频率为9500 MHz, 带宽为500 MHz. 该滤波器具有极低的带内插入损耗——小于0.2 dB, 以及阻带抑制高达90 dB以上. 在未经调谐的情况下, 测试结果与仿真结果基本一致.     

小型脉冲管制冷机上的高温超导谐波混频

设计了与小型脉冲管制冷机配套的微波耦合及中频测量混频系统。制备了高温超导YBCO／YSZ双晶结。利用此结在小型脉冲管制冷机上进行了 谐波混频实验。在小型脉冲管制冷机上实现了YBCO／YSZ双晶结在8mm波段36次谐波混频。对系统的噪声进行了评价并提出了改进意见。     

高温超导滤波器及其应用研究进展

高温超导材料的微波表面电阻比铜等金属小将近3个数量级,所以自从高温超导材料发现以来,人们就开始了高温超导微波滤波器的研究,并研制出了各种各样具有低损耗、高选择性、优异的带内群时延特性等性能优异的高温超导滤波器.与此同时,高温超导滤波器的应用研究也取得长足进步.目前,由高温超导滤波器、微型斯特林制冷机及半导体低噪声放大器等组成的高温超导微波前端子系统已经在移动通信、雷达、深空探测和卫星通信等多个领域获得应用并取得了显著的经济和社会效益.近年来,高温超导滤波器的研究也在不断地向新的方向拓展,在大功率承载能力、多通道器件、可调频率滤波器以及全超导接收机等领域取得显著进展.本文对高温超导滤波器的研究现状和应用进展进行总结,并对高温超导滤波器及微波应用的研究发展趋势进行展望.     

低温低氧压下激光法在金属基底上沉积高温超导薄膜的缓冲层钇稳定氧化锆

制备高临界电流J_c的高温超导线材与带材是高温超导走向强电应用的重要课题.与Bi系及T1系相比,YBa_2Cu_3O_(7-δ)(YBCO)的不可逆线低,在液氮温区仍有很强的钉扎力.YBa_2Cu_3O_(7-δ)已在单晶基片上生长出很高质量的薄膜,J.高达(5～6)×10~6A/cm~2.但是单晶基底对强电应用是不利的,为了使YBCO薄膜的优良性能应用于带材,必须把YBCO沉积到可弯曲并且便宜的金属基底上.为防止金属基底与YBCO之间的扩散反应,用钇稳定氧化锆(YSZ)做缓冲层.但是用这种薄膜沉积法得到的带材由于不是外延生长,J_c为 10~3～10~4A/cm~2.近来人们用离子束辅助沉积法(IBAD)在金属基底上得到具有平面内织构的YSZ缓冲层,并在其上外延生长出J_c达到 10~6A/cm~2的YBCO薄膜,这使得IBAD薄膜法成     

第2代高温超导YBCO涂层导体的发展及其应用

上世纪90年代末, 随着第1代高温超导材料的制备技术取得重大突破, 高温超导线材很快形成产业化生产能力, 极大地促进了超导应用技术的研究, 如高温超导电缆、高温超导限流器、高温超导变压器、高温超导电动机等已经进入示范运行阶段. 从应用角度讲, 高温超导带材必须达到以下几方面的要求: 可靠性高、成本低廉、柔性强度好以及较低的交流损耗, 才能被市场所接受. 第1代高温超导材料还很难满足上述条件, 因此, 第2代高温超导体——YBCO涂层导体成为目前各国竞相研究开发的焦点. 简要叙述了高温超导材料的发展现状及其在强电技术方面的应用, 重点评述了YBCO涂层带材的制备工艺及发展趋势.     

具有双轴取向YSZ缓冲层的离子束辅助沉积合成研究

在良好机械性能的多晶金属衬底上合成具有高电流密度(J_c)的钇钡铜氧(YBCO)超导膜制造成超导线材、带材,能应用于传输电缆、发电机、马达、微波器件等许多方面。Ni-Cr合金由于可锻性好、热膨胀系数与YBCO接近等特点可作为衬底材料。但是,为防止高温超导材料与衬底之间的严重扩散,选用较稳定的YSZ(ZrO_2中掺钇)作为中间过渡层,有利于合成优     

掺V2O5的YBa2Cu3O7-δ体系的成相研究

自从高温超导氧化物出现以来,在材料中引入不同元素一直是人们探索高温超导机理、改善材料性能和寻找新型超导材料的重要途径。最近冯勇在研究高价氧化物掺杂对淬火YBa_2Cu_3O(7-δ)(简称YBCO,0≤δ≤1)材料性质的影响时发现,掺适量V_2O_5的YBCO材料(V_2O_5重量比x不超过0.05)具有一种独特性质,即样品经900℃淬火仍具有T_c为88K的超导电性。这个实验事实和该材料从900℃以上淬火后生成不超导的四方相结构,必须在氧气中退火或慢速(如1℃/min)冷却,在600～800℃之间吸收足够的氧,完成由四方到正交相的转变才具有高温超导电性是完全不同的。掺V_2O_5的YBCO材料的这种特性使在Y系材料的制备过程中不必经过在氧气中退火,而采用适当掺入V_2O_5淬火的方法直接获得超导性能良好的材料成为可能。这对薄膜材料的制备是非常有利的,因为长时间的热处理会造成衬底与薄膜材料间的扩散,从而导致材料T_c下降甚至失去高温超导电性。对于这样一个具有重要应用前景的掺杂体系,进一步研究掺V_2O_5对其微结构、成相和超导电性等方面带来的影响是很有意义的。本文利用X射线衍射和Raman散射着重对该材料的物相结构和相成分进行了研究。     

YBCO超导薄膜中大角度晶界引起的微波表面电阻

自从YBa_2Cu_3O_7(YBCO)高温超导体发现以来,其微波表面电阻一直是大家关注的问题之一.人们发现:尽管C取向YBCO薄膜的微波表面电阻比金属Cu低一个数量级以上,但仍远大于BCS理论的预测值,而且表面电阻与温度的依赖关系与理论预测也偏差较大.这些不一致性到底是高温超导材料的内禀性质,还是材料本身不完整性的体现,目前还难以定论.一般认为,表面电阻由两部分组成:一部分由材料的本征损耗引起的,另一部分则由材料的非本征损耗引起的.由于高温超导体的本征损耗还无法确定,所以,为了了解其本征损耗,唯一可行的途径就是首先来确定所有的非本征损耗.我们认为,YBCO高温超导薄膜的     

超晶格YBa_2Cu_3O_7/PrBa_2/Cu_3O_7的X射线衍射研究

随着薄膜制备技术的发展,高质量的高温超导超晶格YBa_2Cu_3O_7/PrBa_2Cu_3O_7样品的获得为实验研究高温超导有关物性方面提供了其它试样所无法替代的可能性,其中一个非常有意义的特性是当一比较薄的YBCO超导层被PrBCO层隔开时,其T_c将随着非超导层PrBCO层的厚度增加而下降,据此在理论上也相应地提出了各种解释模型,诸如自旋极化模型、Kosterlitz-Thouless相变模型及最近临效应模型等.但所有这些理论模型都假设超晶格间     

低温低氧压下激光法在金属基底上沉积高温超导薄膜的缓冲层钇稳定氧化锆

<正>制备高临界电流J_c的高温超导线材与带材是高温超导走向强电应用的重要课题.与Bi系及T1系相比,YBa₂Cu₃O(_7-δ(YBCO)的不可逆线低,在液氮温区仍有很强的钉扎力.YBa₂Cu₃O(_7-δ已在单晶基片上生长出很高质量的薄膜,J.高达(5～6)×10⁶A/cm².但是单晶基底对强电应用是不利的,为了使YBCO薄膜的优良性能应用于带材,必须把YBCO沉积到可弯曲并且便宜的金属基底上.为防止金属基底与YBCO之间的扩散反应,用钇稳定氧化锆(YSZ)做缓冲层.但是用这种薄膜沉积法得到的带材由于不是外延生长,J_c为 10³～10⁴A/cm².     

我国成功研制双通带高温超导滤波器

近日, 我国研究人员提出了一种双通带滤波器的设计 方法, 并完成了一个L 波段双通带高温超导滤波器的设计和制作, 该成果可充分发挥超导材料的低微波表面电阻的优势, 在微波通信、高灵敏度接收系统中具有重要的应用价值.     

不含稀土元素的超导陶瓷体

尽管目前高温超导研究队伍状大,但还不能重复测量一年前YBa_2Cu_3O_(7-X)(YBCO)的记录93K以上转变温度的超导电性.这种情况现在已经发生变化.在本杂志55页Sheng和Hermann报道了Tl—Ba—Cu—O在85K以下具有超导性,随后的结果又表明钙部分取代钡使转变温度增加到大约115K。Maeda等人     

高温超导微波器件在UHF数字通讯系统中的应用

依靠高温超导微波器件对UHF波段数字集群通讯基站进行了替换, 现场实验表明: 高温超导微波器件在该基站的一个带外强干扰的复杂电磁环境中应用改善数字灵敏度6 dB以上, 相当于将基站覆盖半径提高到原来的2倍, 覆盖面积增加到原来的4倍. 可见高温超导微波器件在数字通讯系统中使用将有效提升系统性能, 保障复杂电磁环境中数字集群系统的正常通讯, 这在未来通信系统的发展有着非常重要的意义.     

工作在90 K以上的超导滤波器研制

报道了一个最高工作温度可达93 K的高温超导带通滤波器研制及其特性. 滤波器工作在S波段, 相对带宽为4%, 使用Tl₂Ba₂CaCu₂O₈超导薄膜制作而成. 实验结果表明: 在93 K温度以下, 通带内插入损耗小于0.22 dB, 回波损耗好于20 dB, 带外抑制大于80 dB. 对滤波器在不同温度下工作特性进行了测试和分析, 显示该滤波器在90 K左右性能稳定, 工作正常. 在已经报道的高温超导滤波器中, 这一工作温度是最高的. 该研究结果对超导滤波器应用于高灵敏度微波通信领域很有意义.     

基于脉冲管制冷机的高温超导混频器3 mm锁相稳频源

利用小型脉冲管制冷机, 设计了与其配套的具有电磁屏蔽的微波耦合、中频测量、混频锁相系统. 在改善后的系统上用约瑟夫森颗粒边界结实现了高温超导3 mm波段96次谐波混频, 以及压控振荡微波源的锁相实验, 实现了基于小型脉冲管制冷机的实用型的高温超导器3 mm锁相稳频源.     

铊系超导薄膜圆环图形中临界电流密度的空间分布

微波无源器件是高温超导薄膜的一个重要应用领域,利用高温超导薄膜可以实现许多微波无源器件,如谐振器、滤波器、延迟线、天线等.目前,这方面的研究已取得了可喜的成就,出现了许多有实用价值的器件,展现了高温超导薄膜微波无源器件广阔的应用前景.绝大多数高温超导微波无源器件都是将高温超导薄膜刻蚀为所需要的图形而得到的.这些图形的形状、尺寸可以根据器件的性能,由微波理论设计而定,一般采用微带电路的形式.     

我国首次高温超导器件空间试验获得成功

中国科学院物理研究所研制的高温超导滤波器在我国首颗民用新技术试验卫星——实践九号A星搭载试验取得圆满成功.这是我国超导技术首次成功完成空间试验,使我国成为国际上继美国之后第二个将超导器件成功送上太空的国家,表明我国的超导技术应用已跻身国际前列,对超导技术在我国的应用,特别是空间应用具有重要意义.由中国科学院物理研究所和航天科技集团空间技术研究院510所联合研制的"超导滤波器验证试验装置"是实践九号卫星的重要有效载荷之一,其中中国科学院物理研究所负责超导滤波器的研制,航天