一种全超导微波腔体滤波器及其制备方法与流程

本发明属于微波电子器件及其功能材料技术领域，涉及一种全超导微波腔体滤波器及其制备方法。

背景技术：

超导微波滤波器是一种重要的超导电子器件，也是超导材料在弱电领域应用的重要领域。在临界条件下，同常导金属相比，钇钡铜氧(ybco)等高温超导材料具有更低的射频和微波电阻，通常可以比常导金属低2-3个数量级。因而由高温超导材料制备的滤波器具有插入损耗低、带边陡峭、带外抑制好等优点。本发明单位已获授权专利(专利授权号：cn202405400u)公开了一种带有高温超导块材的低损耗微波腔体滤波器，极大地改善了微波腔体滤波器的微波损耗，提高了滤波器的整体性能。但就滤波器性能而言，带有高温超导块材的微波腔体滤波器，限于工艺条件和制备能力，只是将腔体滤波器中的谐振杆部分采用高温超导材料替代，而微波腔体滤波器中的其他部分，如：滤波器主体中的内壁部分、上下盖部分依然采用常导金属表面，限制了其性能的进一步提高。

技术实现要素：

针对现有技术的上述问题，本发明将微波腔体滤波器所有面向微波传输的部分均采用超导涂层材料制备，从而得到具有全超导涂层表面的微波腔体滤波器，进一步提高微波腔体滤波器在低温下的使用性能。

为实现上述目的，本发明包括如下技术方案：

一种全超导微波腔体滤波器，包括：主体，所述主体的腔体内表面有过渡层，以及施加于过渡层上的超导涂层。

如上所述的全超导微波腔体滤波器，其中，该微波腔体滤波器为近微波和l、s、c、x和ku等波段工作的腔体滤波器。

如上所述的全超导微波腔体滤波器，其中，该微波腔体滤波器能够工作在77k以下温度条件下。

如上所述的全超导微波腔体滤波器，其中，该微波腔体滤波器腔体主体采用的常导金属为fe、cu或ag。

如上所述的全超导微波腔体滤波器，其中，该过渡层为在微波腔体滤波器整体内壁形成的金属氧化物层，如ceo2、mgo等，所述过渡层厚度为10～100nm。

如上所述的全超导微波腔体滤波器，其中，该超导涂层为在微波腔体滤波器整体内壁过渡层上形成的稀土钡铜氧，所述超导涂层厚度为1～10um。

另一方面，本发明还包括如上所述的全超导微波腔体滤波器的制备方法，该方法包括如下步骤：

a.采用常规金属加工技术，制备微波腔体滤波器腔体主体，包括腔体和盖；将所述主体在无水乙醇、丙酮中进行超声清洗20分钟，后取出烘干；

b.在所述腔体内表面上，采用保形性优异的物理或化学方法制备过渡层，过渡层厚度为10～100nm；

c.在上述过渡层上，采用保形性优异的物理或化学方法制备超导涂层，超导涂层厚度为1～10um。

d.将滤波器腔体和盖通过螺钉进行固定，形成全超导微波腔体滤波器。

本发明的有益效果在于：将超导涂层的低损耗特性应用于微波腔体滤波器，从而制备出性能更加优越的微波腔体滤波器，包括更好的带边、带阻特性、更高的品质因素、更低的微波损耗等；同时微波腔体滤波器具有明显的高功率特性，从而拓展超导材料应用于高功率器件。

附图说明

图1是本发明实施例1全超导微波腔体滤波器的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明实施例1全超导微波腔体滤波器的结构示意图。图中，1.滤波器主体，2.附于滤波器主体内腔表面上的过渡层以及高温超导涂层，3.输入输出接头，4.滤波器主体盖。

实施例1

如图1所示，一个5阶微波腔体梳状线滤波器，其结构主要包括：梳状超导滤波器主体、上盖和下盖三个部分，其中梳状超导滤波器主体中按照谐振频率的要求和阶数要求，共有5个均匀间布、尺寸大小相同的谐振杆。本实施例中滤波器腔体采用的常导金属材料为cu。

将微波超导梳状滤波器的几个部分分别在无水乙醇、丙酮中进行超声清洗20分钟，后取出烘干。

在微波腔体内表面上，包括主体内所有表面和上下盖面向腔体内侧表面上，采用反应磁控溅射方法制备ceo2过渡层，ceo2过渡层厚度为100nm。

在ceo2过渡层上，采用三氟乙酸盐mod方法制备ybco超导涂层。将制备有过渡层后的滤波器腔体，以提拉涂覆的方式涂覆前驱液，经排水除胶和烧结两个步骤形成ybco超导涂层，超导涂层厚度为1.5um。将滤波器的腔体和两个侧盖通过螺钉进行固定，形成全超导微波腔体滤波器。

实施例2

同实施例1，如图1所示，一个5阶微波腔体梳状线滤波器，其结构主要包括：梳状超导滤波器主体，上下盖三个部分，其中梳状超导滤波器主体中按照谐振频率的要求和阶数要求，共有5个均匀分布、尺寸大小相同的谐振杆。本实施例中滤波器腔体采用的常导金属为cu。

将微波超导梳状滤波器的几个部分分别在无水乙醇、丙酮中进行超声清洗20分钟，后取出烘干。

在微波腔体内表面上，包括主体内所有表面和上下盖面向腔体内侧表面上，采用离子束辅助沉积方法制备mgo过渡层，mgo过渡层厚度为100nm。

在mgo过渡层上，采用三氟乙酸盐mod方法制备ybco超导涂层。将制备有过渡层的滤波器腔体，以提拉涂覆的方式涂覆前驱液，经排水除胶和烧结两个步骤形成ybco超导涂层，超导涂层厚度为2.0um。将滤波器的腔体和两个侧盖通过螺钉进行固定，形成全超导微波腔体滤波器。

上述实施例对本发明的技术方案进行了详细说明。显然，本发明并不局限于所描述的实施例。基于本发明中的实施例，熟悉本技术领域的人员还可据此做出多种变化，但任何与本发明等同或相类似的变化都属于本发明保护的范围。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种全超导微波腔体滤波器及其制备方法，所述滤波器结构为：常导金属腔体，施加于金属腔体内表面的过渡层，以及施加于过渡层上的超导涂层。该全超导微波腔体滤波器采用超导涂层材料，在微波腔体滤波器的整体内壁形成一层超导涂层，利用超导涂层在转变温度下的优良微波性能，使滤波器具有品质因素高、微波损耗低、阻带带边陡峭、带外抑制好等优点。

技术研发人员：吕琴丽;李帅;王树茂
受保护的技术使用者：有研工程技术研究院有限公司
技术研发日：2018.12.27
技术公布日：2019.04.16