一种连续可调的超导滤波器及系统的制作方法

本实用新型属于微波通讯设备技术领域，尤其涉及一种连续可调的超导滤波器及系统。

背景技术：

微波通信设备在各类军用和民用通信系统中都起着决定性作用。微波通信设备中使用到大量滤波器。如果滤波器中心频率可调，非常有利于整个通信系统抗干扰能力的提高和工作模式的灵活性。当前紧张的频谱资源，跳频、动态频率分配、随机选频等技术的需求也越来越迫切。在通信系统中连续可调微波接收系统，特别是其中可调滤波器的研制越来越受重视。

超导材料在超导临界温度以下(一般为零下200度以下)表面电阻几乎为0，因此有极高的品质因数(Q值)。自发现以来，已经被广泛应用制备超导滤波器，极大提高接收机灵敏度和抗干扰能力。普通的超导滤波器经设计制备后，只能工作在固定频点，不具备中心频率连续可调的性能。发明连续可调超导滤波器，可进一步提高通信系统的抗干扰能力，并增加系统工作模式的灵活性。

传统可调滤波器系统组成如图1所示，主要由可调滤波器和频率控制电路所组成。其中，频率控制电路的输出和可调滤波器的频率控制元件相连(例如压控可变电容)，可调滤波器的输出端与放大器的输入端相连。信号输入到可调滤波器中，经频率控制电路调节频率后输出。虽然传统可调滤波器系统也可实现工作频率的调节，但是有如下缺点需要克服：

1、常规材料的损耗较超导材料相比很大，带外抑制度低，带边不陡峭，由其制成的可调滤波器系统的灵敏度和抗干扰能力明显降低。

2、控制模式单一，一般只含有一个工作模式，模式切换的灵活度也不高。

技术实现要素：

为解决上述问题，本实用新型提供一种连续可调的超导滤波器及系统，在实现超导滤波器响应频率的连续可调的基础上，还能够保持超导滤波器原有的低插损、高的带边陡峭度和带外抗干扰特性。

一种连续可调的超导滤波器，包括基片，且所述基片的一侧设置有超导薄膜层，同时超导薄膜层上设置接地电极，另一侧设置有微波滤波电路与加电电极，其中，所述微波滤波电路的材质为超导薄膜材料，所述基片的材质满足如下条件：介电常数随基片上加载的电压的变化而变化；

所述微波滤波电路用于滤除预设频率的微波，其中，所述微波滤波电路的一端设置有输入电极，作为微波的输入端，另一端设置有输出电极，作为微波的输出端；

所述加电电极用于接入加载在所述基片上的电压；

所述超导薄膜层用于将所述电压传导至所述接地电极。

进一步地，所述微波滤波电路设置在基片的中部，加电电极设置在基片的两边。

进一步地，所述微波滤波电路为微带线结构。

进一步地，所述微波滤波电路为矩形回路、环形回路、线型结构、多重矩形环形回路或多重螺旋环形回路。

进一步地，所述微波滤波电路的个数为四个，且各微波滤波电路共轴，同时所述输入电极设置在第一个微波滤波电路，所述输出电极设置在第四个微波滤波电路。

进一步地，所述基片为介电陶瓷材料。

进一步地，所述基片包括基板以及设置在所述基板两面的介电材料薄膜。

进一步地，包括超导滤波器、真空杜瓦、频率控制电路以及制冷模块；

所述超导滤波器安装在所述真空杜瓦中；

所述制冷模块用于将真空杜瓦中的温度处于所述超导滤波器的超导转变温度以下；

所述频率控制电路与超导滤波器的加电电极进行电连接，用于为所述基片提供加载电压并调节加载电压的大小，进而调节所述基片的介电常数。

进一步地，所述制冷模块为制冷机或液氮。

有益效果：

本实用新型提供一种连续可调的超导滤波器及系统，基片与加电电极可接收外部施加的连续可调电压，引起基片介电常数的连续变化，从而实现其上超导滤波器响应频率的连续可调，同时还能够保持超导滤波器原有的低插损、高的带边陡峭度和带外抗干扰特性，可应用在微波通信系统中，作为高性能选频设备。

附图说明

图1为传统的可调滤波器系统组成结构示意图；

图2为本实用新型提供的另一种连续可调的超导滤波器的俯视图；

图3为本实用新型提供的超导滤波器工作在不同中心频率的性能测试曲线示意图；

图4为本实用新型提供的一种连续可调的超导滤波系统的原理框图；

图5为本实用新型提供的频率控制电路的工作模式示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例一

一种连续可调的超导滤波器，包括基片，且所述基片的一侧设置有超导薄膜层，同时超导薄膜层上设置接地电极，另一侧设置有微波滤波电路与加电电极，其中，所述微波滤波电路的材质为超导薄膜材料，所述基片的材质满足如下条件：介电常数随基片上加载的电压的变化而变化；

所述微波滤波电路用于滤除预设频率的微波，其中，所述微波滤波电路的一端设置有输入电极，作为微波的输入端，另一端设置有输出电极，作为微波的输出端；

所述加电电极用于接入加载在所述基片上的电压；

所述超导薄膜层用于将所述电压传导至所述接地电极；

所述接地电极用于接地。

可选的，所述微波滤波电路设置在基片的中部，加电电极设置在基片的两边。

可选的，所述加电电极为条状电极。

可选的，所述基片为介电陶瓷材料。

可选的，所述基片包括基板以及设置在所述基板两面的介电材料薄膜。

本实施例提供的超导滤波器的工作原理为：

微波滤波电路的材质为超导薄膜材料，而基片在施加连续可变的电压条件下，其介电常数会随之连续变化；变化的介电常数会造成其上的超导薄膜材料构成的微波滤波电路的响应频率随之变化，从而实现响应频率连续可调；则在输入电极输入待滤波微波，对待滤波微波中特定频率的频点或该频点以外的频率进行有效滤除，在输出电极即可得到所需频段或频点的微波。

实施例二

基于以上实施例，本实施例提供另一种连续可调的超导滤波器。参见图2，该图为本实施例提供的另一种连续可调的超导滤波器的俯视图。其中，白色区域表示基片，上下两个条状电极为加电电极，中间的多重矩形环形回路由镀在基片上的超导薄膜刻蚀而成。

一种连续可调的超导滤波器，所述微波滤波电路的个数为四个，且所述微波滤波电路为多重矩形环形回路，各微波滤波电路共轴，即中心在同一直线上，同时所述输入电极设置在第一个微波滤波电路，所述输出电极设置在第四个微波滤波电路。

可选的，微波输入电极和微波输出电极可以通过焊接的方式与微波滤波电路连接。

进一步地，所述条状电极为矩形。

同理，所述微波滤波电路还可以为各种微带线结构，如矩形回路、环形回路、线型结构、多重螺旋环形回路，对于微波滤波电路为其他微带线结构的超导滤波器，本实施例对此不做赘述。

参见图3，该图为本实施例提供的超导滤波器工作在不同中心频率的性能测试曲线示意图。由测试曲线可看出，中心频率可在较宽范围调整，高端插入损耗小于0.2dB，实现了本实施例技术特点上的优越性。

实施例三

基于以上实施例，本实施例提供一种连续可调的超导滤波系统。参见图4，该图为本实施例提供的一种连续可调的超导滤波系统的原理框图。

一种连续可调的超导滤波系统，包括超导滤波器、真空杜瓦、频率控制电路以及制冷模块。

所述超导滤波器安装在所述真空杜瓦中。

需要说明的是，杜瓦采用全焊接密封良好的真空腔，可维持真空度在10^-5帕以下，为超导滤波器提供了所需的长期稳定真空环境。

所述制冷模块用于将真空杜瓦中的温度处于所述超导滤波器的超导转变温度以下。

可选的，制冷模块为制冷机或液氮。其中，通过制冷机自带的温度控制电路对杜瓦降温，可稳定控制超导滤波器处于超导转变温度(70K)以下，长期保持超导工作状态。

所述频率控制电路与超导滤波器的加电电极进行电连接，用于为所述基片提供加载电压并调节加载电压的大小，进而调节所述基片的介电常数。

需要说明的是，频率控制电路可以由可编程单片机、数模转换模块组成，见图5。通过对单片机进行编程实现各种改变滤波器中心频率的工作方式，及控制DA模块的电压输出，改变基片材料上施加的电压，以达到调节基片材料介电常数，进而调节响应频率的功能。其中，对单片机进行编程实现各种改变滤波器中心频率的工作方式可以包括三种模式：

模式1：为基片提供周期扫描连续可调电压；那么，基片的介电常数也是连续可调的，则可以实现超导滤波器的频率连续可调。

模式2：为基片提供设定好的多个离散的电压，则超导滤波器可以提供多个离散而确定的工作频率；在工作时，从多个离散电压中选取一路，即可实现超导滤波器对某个频点的微波的滤除。

模式3：直接向单片机输入所要滤除的微波频率，则单片机根据频率和电压的对应关系，调节加载在基片上的电压，改变基片的介电常数，也可实现超导滤波器对某个频点的微波的滤除。

需要说明的是，所述连续可调超导滤波器可通过普通的点焊引线封装或其它方式引出微波输入电极、微波输出电极及加电电极，制成连续可调超导滤波系统；所述超导滤波器可按常规方式放置于真空杜瓦中，通过制冷机、液氮或其它方式冷却至工作温度；通过常规外部电路，如频率控制电路施加连续可调的电压至基片，调整基片介电常数，实现超导滤波器频率连续可调。

由此可见，本实施例在芯片及电极结构标准化，易于与其它微波接头或器件级联，工作状态稳定等特点基础上，实现了中心频率的连续实时可调，可应用在微波通信系统中，作为高性能选频设备。此外，通过常规外部控制电路内部程序编写以及计算机控制，配合实现不同工作模式以及它们的快速切换，而且工作模式可根据用户需求，进行扩展和更改，增强了设备工作模式的多样性和灵活性。

实施例四

基于以上实施例，本实施例提供一种连续可调的超导滤波器的制备方法，包括以下步骤：

S1：采用真空镀膜技术，在基片的两侧依次镀上超导薄膜和电极层，其中，所述基片的材质满足如下条件：介电常数随基片上加载的电压的变化而变化；

S2：将一侧超导薄膜上的电极层进行刻蚀处理，在基片上得到微波滤波电路与加电电极，而另一侧的超导薄膜和电极层分别直接作为超导薄膜层与接地电极；其中，加电电极用于接入加载在所述基片上的电压，超导薄膜层用于将所述电压传导至所述接地电极，接地电极用于接地；

S3：在所述微波滤波电路的一端设置有输入电极，作为微波的输入端，另一端设置有输出电极，作为微波的输出端。

可选的，所述微波滤波电路刻蚀在基片的中部，所述加电电极刻蚀在基片的两边。

当然，本实用新型还可有其他多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当然可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。