专利名称：超导滤波器模件、超导滤波器组件和热绝缘型同轴电缆的制作方法
技术领域：
本发明涉及超导滤波器模件、超导滤波器组件和热绝缘型同轴电缆，特别是适宜用于移动通信设备的。
背景技术：
近年来，移动通信设备的使用人数激增，因此更需要更为有效地利用宽度有限的频带。为此要求带通滤波器(特别是基层台在微波波段环境下使用的滤波器)在传输频带内具有陡峭的截止特性和低能耗的功效。为了在微波波段环境下使用具有陡峭截止特性的滤波器，必须增加滤波器的级数。但若滤波器是由平常的导电金属构成，在传输频带内的能耗将会过大。
如果滤波器采用在微波波段内具有低表面电阻的超导材料构成，滤波器在传输频带内的能耗可极小。特别是有许多报告声称已经制成所谓“超导微带滤波器”可使滤波器的配置容易设计并达到小型化。
图15为一平面图概略地示出一个超导微带滤波器50，该滤波器具有一个介电的(不导电的)基底(由Mgo或类似物制成)其上用平版印刷术或类似方法制有超导薄膜的所需线条图样(超导信号线部)51a、51b和52，有一输入连接器54a，其上可连接信号输入同轴电缆，还有一输出连接器54b，其上可连接信号输出同轴电缆。图16为图15所示超导薄膜52(51a和51b)沿A-A线切开的剖视图。
上述输入连接器54a用锡焊或类似法在其中心导线55上与超导薄膜51a结合在一起，使当输入连接器54a与同轴电缆65a连接时，输入微波能通过同轴电缆65a传输并引入到超导薄膜51a内。与此类似，输出连接器54b用锡焊或类似法在其中心导线55上与超导薄膜51b结合在一起，使微波输出能通过超导薄膜51b输入到同轴电缆65b内。在图15中，标号55a和55b指出这些结合部。
超导薄膜52中每一个薄膜的长度及其离开邻近超导薄膜52的距离(与该超导薄膜共同组成耦合电容)都经过优化设计使该超导薄膜52中每一个薄膜都能用作谐振器，只对引入到上述超导薄膜51a中的众多输入微波组分的频带中的特定频率(或波长)的组分起谐振作用并将这个作用传布给邻近的超导薄膜52。最后，在频带中的这个特定频率的组分从超导薄膜51b中被提出并通过输出连接器54b输出到同轴电缆65b。
在上例中，超导薄膜52的个数(在图15所示例子中为五个)相当于滤波器的级数，这个级数决定滤波器组件的截止特性。当滤波器的级数增加时，截止特性会更为陡峭。上述超导薄膜51a、51b、52由YBCO(即Y-Ba-Cu-O，其中Y为钇、Ba为钡、Cu为铜、O为氧)组成的超导材料(化合物)制成。
当上述超导微带滤波器50(今后有时被简称为“超导滤波器50”)被操作时，滤波器被封装在一个由具有高导热率和低热膨胀(收缩)率的普通导电金属如铜、因瓦合金(镍铁合金)制成的封壳61内如图17所示。然后将封壳61放在一个设在真空绝热容器62内的冷头(致冷介质)63上(标号64代表真空的空间)。冷头63被连接到一个未被示出的冷冻机上，超导薄膜51a、51b和52被冷冻机冷却(到约70°K(开尔文))，从而使超导薄膜处在超导状态。
图17所示的结构67今后被称为“超导滤波器模件67”。图17包括图15中从箭头B看去的超导滤波器50。在图17中，标号65c和65d代表同轴电缆，它们分别通过设在真空绝热容器62上的连接器62a和62b连接到同轴电缆65a和65b上。
其时，冷冻机的输出可作为指出冷冻机功效的一个指数。这个指数相当于为了将冷却物体保持在低而恒定的温度上作为冷冻机允许的热负荷而流入到容器内的热量。如果要求的冷却条件为70°K，那么根据冷冻机的输出与能耗之间的合理平衡，这个指数可定为几个W(瓦)。
我们的目的是要用冷冻机将真空绝热容器62内的封壳61保持在低而恒定的温度(约70°K)上。但如上所述，输入连接器54a和输出连接器54b的中心导线是用锡焊或类似法与超导薄膜51a和51b牢固地连结在一起的。由于同轴电缆65c和65d是在真空绝热容器62的外侧、暴露在外部温度(室温)之下，热量便从同轴电缆65c和65d通过同轴电缆62a和62b(构成其主要部分的外周导线流)入到封壳内，导致连结部55a和55b的温度增加，结果在连结部的超导薄膜51a和51b的表面电阻便增加，从而超导滤波器50的整个能耗便增加。
另外，在连结部55a和55b使用的连结材料的热膨胀系数互不相同，因此连结部55a和55b将会受到损伤，例如在低温条件下如70°K，连结部的接触就会不好，结果连结状态就会不稳定，这样就不能得到所需的滤波特性。
再者，按照上述配置，从同轴电缆65a和65b的外周导线、输入连接器54a、输出连接器54b、封壳61一直到冷头63，金属表面(导热材料)互相接触。因此，热能从外界通过金属表面的连接，最后流入到冷冻机内，从而增加冷冻机的热负荷。
一根同轴电缆流入到封壳内的热量取决于其材料、尺寸等因素，估计约为1W。但单个冷冻机单元能与好几根电缆如输入和输出用的电缆、传输和接收用的电缆等连接。在某些情况下，单个冷冻机单元甚至能为每一个通信频道或通信区与几十根电缆连接，这取决于通信系统的配置。
在这种情况下，从外界传导到冷冻机的热量将远远超过允许值[几个W(瓦)]，结果，超导滤波器50便不能保持在超导状态(即能耗会增加)。
另外，当允许电流流入到单个超导滤波器单元50的超导薄膜52(51a、51b)内时，电流的密度分布将如图16中的虚线所示，会强烈地沿着导体的边缘52a流动(即电流的密度会在边缘52a变高)。这个现象被称为“边缘效应”。由于这个原因，对超导滤波器50来说，不仅Q值(通过特性的尖锐指数)而且功率承受效能都受限制。例如，上述超导滤波器50的功率承受效能仅约为几个瓦。这样，这个滤波器就只能用于无线通信设备的接收侧(如基层台)而不能用于传输侧(播放侧)，在后者，功率承受效能需要有几十到几百或更多的瓦数。
本发明是在有鉴于上述情况之下作出的。因此，本发明的一个目的是要提供一种超导滤波器模件和超导滤波器组件，使从外界来的热传导能尽量被抑制，超导条件能被稳定地造成，功率承受效能良好，因此，即使将滤波器的级数增加到能获得陡峭的截止特性，由此而带来的能耗能被抑制到最小的水平。
本发明还有一个目的是要提供一种热绝缘式同轴电缆，它能将流到超导装置如超导滤波器组件的热抑制到最小水平。
本发明的说明按照本发明提供的超导滤波器模件包括一个真空绝热容器和一个设在其内的超导滤波器组件，该组件由一滤波器壳体构成，其上有一信号输入连接器可供射频信号输入，和一信号输出连接器可输出射频信号，还有一个柱状谐振件装在滤波器壳体一端的内壁上，与信号输入和输出连接器都间隔开，从通过信号输入连接器输入的射频信号的各个组分中选出具有所需频率的组分，使该组分在滤波器壳体内进行谐振，然后将该组分的射频信号从信号输出连接器上输出。柱状谐振件至少在其表面上包覆着一层超导材料。在真空绝热容器内还设有冷却介质，能使放置在其上的超导滤波器组件冷却，从而使该组件能在超导状态下工作。有一信号输入电缆连接在超导滤波器组件的信号输入连接器上，使被输入到信号输入连接器内的射频信号能被传输到滤波器组件的内侧。信号输入电缆有一个热绝缘部分能够隔离热传导不让它进入到设在真空绝热容器适当位置上的超导滤波器组件内。还有一根连接在超导滤波器组件的信号输出连接器上的信号输出电缆使从信号输出连接器上引出的滤波器输出的射频信号能够传输到滤波器组件的外侧。该信号输出电缆也有一个热绝缘部能够隔离热传导不让它进入到设在真空绝热容器内的超导滤波器组件上。
在这种情况下，柱状谐振件的横截面可具有圆、椭圆或多角形中任何一种形状。另外，每一个滤波器壳体和柱状谐振件都可由平常的导电材料制成，滤波器壳体和柱状谐振件的表面都可敷上金属镀层，还可在金属镀层的表面上形成一层由超导材料制成的超导薄膜。
而且，滤波器壳体在其内壁上可设有一个中心频率调节件用来调节在滤波器壳体内壁和另一端的柱状谐振件之间的空间量借以调节这两者之间的耦合电容，从而能够调节过滤频率中的中心频率。另外，中心频率调节件的表面可由超导材料制成。或者，中心频率调节件可由平常的导电材料制成，在其表面上敷上金属镀层，而在镀层的表面上形成一层由超导材料制成超导薄膜。
另外，如果在滤波器壳体的内壁上设有多个形成一列的柱状谐振件，彼此之间以有规律的间隔互相隔开，那么在滤波器壳体的内壁上还可设有一个带宽调节件，用来调节各柱状谐振件之间形成的空间量，借以调节各柱状谐振件之间的耦合电容，从而能调节过滤频率的带宽。另外，带宽调节件的表面可由超导材料制成。或者，带宽调节件也可由平常的导电材料制成，在其表面上敷上金属镀层，再在镀层的表面上形成一层由超导材料制成的超导薄膜。
另外，平常的导电材料可以是铜族材料或镍族材料中的任何一种，金属镀层可以是银族材料、金族材料或镍族材料中的任何一种，超导材料可由YBCO、NBCO、BSCCO、BPSCCO、HBCCO和TBCCO中的任何一种材料制成。
另外，信号输入和输出连接器都可在滤波器壳体内设有多个信号耦合单元使它们分别与柱状谐振件相对并间隔开。在这种情况下，每一个信号耦合单元可设有一个信号耦合扁平件或环形件。
另外，每一根信号输入和输出电缆都可采用热绝缘型同轴电缆，该电缆由一条中心导线、一条包覆中心导线的绝缘件、和一条设在绝缘件周边上能具有热绝缘部的外周导线构成。在这种情况下，热绝缘部可设在真空绝热容器内外周导线的多个适当的位置上。
外周导线可这样包覆在绝缘件上使其部分周边外露。在这种情况下，绝缘件在其外露部分可用金属镀层覆盖作为热绝缘部，其厚度小于包覆在绝缘件外周上的外周导线的厚度。而且，绝缘件在其外露的周边部上可设有静电电容元件，该元件可与包覆在绝缘件外周上的外周导线的端头互相耦合造成电容，并且外露的周边部还可被用作热绝缘部。
当外周导线包覆在绝缘件上使绝缘件的部分周边外露时，在该外露的周边部上外周导线的两个相对端可被制成梳状部并且互相对置成为叉指(犬牙交错)模样，这样两个相对的外周导线的梳状部便可造成耦合电容，并可用作热绝缘部。
外周导线可由包覆绝缘件外周面的金属镀层和包覆金属镀层的树脂层构成，并且至少该金属镀层可被用作热绝缘部。或者，外周导线可用带状的导电件卷绕在绝缘件的外周面上，留出绝缘件的部分外周面未被覆盖，这样的外周导线也可用作热绝缘部。
另外，外周导线还可用曲折形的导电片材卷绕在绝缘件的外周面上，留出绝缘件的部分外周面未被覆盖，这样的外周导线也可用作热绝缘部。
按照本发明提供的超导滤波器包括一个滤波器壳体，一个装在壳体上并可连接到信号输入电缆上用来传输输入滤波器的射频信号的信号输入连接器，一个装在壳体另一个位置上并可连接到信号输出电缆上用来传输滤波器输出的射频信号的信号输出连接器，和一个装在滤波器壳体一端内壁上与信号输入和输出连接器都间隔开的柱状谐振件，它从输入滤波器的射频信号的各个组分中选出具有所需频率的组分，使该组分的射频信号在滤波器壳体内进行谐振，成为滤波器输出的射频信号。柱状谐振件至少在其表面上包覆着一层超导材料。
在这种情况下，柱状谐振件的横截面可具有圆、椭圆或多角形中任何一种形状。另外，每一个滤波器壳体和柱状谐振件都可由平常的导电材料制成，滤波器壳体的内壁和柱状谐振件的表面都可敷上金属镀层，还可在金属镀层的表面上形成一层由超导材料制成的超导薄膜。
而且，滤波器壳体在其内壁上可设有一个中心频率调节件用来调节在滤波器壳体内壁和另一端的柱状谐振件之间的空间量借以调节这两者之间的耦合电容，从而能够调节过滤频率中的中心频率。另外，中心频率调节件的表面可由超导材料制成。或者，中心频率调节件可由平常的导电材料制成，在其表面上敷上金属镀层，而在镀层的表面上形成一层由超导材料制成的超导薄膜。
另外，如果在滤波器壳体的内壁上设有多个形成一列的柱状调谐件，彼此之间以有规律的间隔互相隔开，那么在滤波器壳体的内壁上还可设有一个带宽调节件，用来调节各柱状谐振件之间形成的空间量，借以调节各柱状谐振件之间的耦合电容，从而能调节过滤频率的带宽。另外，带宽调节件的表面可由超导材料制成。或者，带宽调节件也可由平常的导电材料制成，在其表面上敷上金属镀层，再在镀层的表面上形成一层由超导材料制成的超导薄膜。
在这种情况下，平常的导电材料可以是铜族材料或镍族材料中的任何一种，金属镀层可以是银族材料、金族材料或镍族材料中的任何一种，超导材料可由YBCO、NBCO、BSCCO、BPSCCO、HBCCO和TBCCO中的任何一种材料制成。
另外，信号输入和输出连接器都可在滤波器壳体内设有多个信号耦合单元使它们分别与柱状谐振件相对并间隔开。在这种情况下，每一个信号耦合单元可设有一个信号耦合扁平件或环形件。
接下来，按照本发明提供的热绝缘型同轴电缆可用于这样的超导滤波器组件，该滤波器组件具有一个滤波器壳体，其上有一信号输入连接器可供射频信号输入，和一信号输出连接器可输出射频信号，还有一个至少在其表面上包覆着超导材料的柱状谐振件可在滤波器壳体内造成谐振。从通过信号输入连接器输入的射频信号的各个组分中选出具有所需频率的组分，使该组分在滤波器壳体内进行谐振，然后将该组分的射频信号从信号输出连接器上输出，其时同轴电缆被分别连接到信号输入和输出连接器上。
热绝缘型同轴电缆由一条中心导线、一条包覆中心导线的绝缘件、和一条设在绝缘件周边上的外周导线构成。热绝缘部可设在真空绝热容器内的同轴电缆的外周导线上的多个适当的位置上，能够隔离从外界传来的热不让它传到超导滤波器组件内。
外周导线可这样包覆在绝缘件上使其部分外露。绝缘件的外露部分可用金属镀层覆盖作为热绝缘部，其厚度小于包覆在绝缘件外周上的外周导线的厚度。而且绝缘件在其外露的周边部上可设有静电电容元件，该元件可与包覆在绝缘件外周上的外周导线的端头互相耦合造成电容，并且外露的周边部还可被用作热绝缘部。
当外周导线包覆在绝缘件上绝缘件的周边部分外露时，在该外露的周边部上外周导线的两个相对端可被制成梳状部并且互相对置成为叉指(犬牙交错)模样，这样两个相对的外周导线的梳状部便可造成耦合电容，还可用作热绝缘部。
外周导线可由包覆绝缘件的外周边的金属镀层和包覆金属镀层的树脂层构成，并且至少该金属镀层可用作热绝缘部。
或者，外周导线可用带状的导电件卷绕在绝缘件的外周面上，留出绝缘件的部分外周面未被覆盖，这样的外周导线也可用作热绝缘部。
另外，外周导线还可用曲折形的导电片材卷绕在绝缘件的外周面上，留出绝缘件的部分外周面未被覆盖，这样的外周导线也可用作热绝缘部。
本发明的热绝缘型同轴电缆可连接到超导装置上使其至少一个组成元件(中心导线、绝缘件、外周导线)能在超导状态下工作，并且在适当的位置上设有热绝缘部可阻止外热传导到超导滤波器组件内。
而构成超导滤波器的柱状谐振件被装在滤波器内壁的一端上与信号输入和输出连接器都隔开，并且至少在谐振件的表面上包覆着超导材料。这样做能取得下列效益(1)通过同轴电缆传导的热能被阻止不让传到表面上敷有超导材料的柱状谐振件上，因此超导状态能令人满意而稳定地保持着，从而可取得稳定而令人满意的滤波器特性。
(2)柱状谐振件的表面上敷有超导材料。因此即便增加滤波器的级数(即柱状谐振件的数目)使滤波器的截止特性陡峭，也能将滤波能耗抑制为最小。这样就能容易地实现一个具有低能耗和陡峭滤波截止特性的滤波器。
如上所述，由于能将通过同轴电缆外周导线进入到超导滤波器组件内的热传导抑制为最小，因此超导滤波器组件能稳定而令人满意地保持在超导状态，从而为保持在超导状态而必需的冷却负荷能显著地被降低。
在这种情况下，如果柱状谐振件的横截面为圆形、椭圆形或多角形，电流的密度分布将不会有“边缘效应”，即不会有很强的电流在边缘上流动， 因此功率承受效能可显著提高。
另外，如果滤波器壳体和柱状谐振件都用平常的导电材料制成，在其表面上敷上金属镀层，再在镀层表面上用超导材料形成超导薄膜，那么就能容易而价廉地在滤波器壳体的内壁和柱状谐振件的表面上形成一层超导材料，这样滤波能耗可进一步被降低。
如果在滤波器壳体内壁上设置的中心频率调节件的表面上敷有超导材料，那么就能在调节滤波器中心频率的同时保持低能耗的性能。这样便能容易地实现具有所需过滤中心频率的低能耗的滤波器。
如果中心频率调节件由平常的导电材料制成，在其表面上敷上金属镀层再敷上超导薄膜，那么就能容易而价廉地在中心频率调节件的表面上形成一层超导材料。
如果在滤波器壳体内壁上设有多个柱状谐振件形成整齐的一列，那么就可在滤波器壳体内壁上设置在表面上敷有超导材料的带宽调节件，这样就能在调节滤出频率带宽的同时保持低能耗的性能，从而能容易地得到具有所需滤出频率带宽的低能耗的带宽调节件。
如果带宽调节件由平常的导电材料制成，在其表面上敷上金属镀层再敷上超导薄膜，那么就可容易而价廉地在带宽调节件的表面上形成一层超导薄膜。
其时，上述平常的导电材料可以是铜族材料或镍族材料。上述金属镀层可以是银族材料、金族材料或镍族材料，这些材料可使超导薄膜容易在其表面上形成。而超导材料可以是YBCO、NBCO、BSCCO、BPSCCO、HBCCO和TBCCO中的任何一种。以上所说的这些材料对实现本发明具有高度的适应性。
另外，信号输入和输出连接器都可在滤波器壳体内设有多个信号耦合单元使它们分别与柱状谐振件相对并间隔开。采用这种配置，传导到柱状谐振件上的热能被抑制，信号能有效地引送到柱状谐振件上并从其上提出。
在这情况下，信号耦合单元可由信号耦合扁平片或环形件组成，这样信号的引入和提出可更有效地进行。
另外，信号输入/输出用的电缆(热绝缘型同轴电缆)可在其外周导线的多个适当的位置上(在真空绝热容器内)设有热绝缘部。这样超导滤波器组件可具有较为优越的热传导隔离效能。
在这情况下，外周导线可这样包覆在绝缘件上使其部分周边外露，绝缘件在其外露部分可用金属镀层覆盖作为热绝缘部，其厚度小于包覆在绝缘件外周上的外周导线的厚度。采用这种配置，金属镀层部的横截面面积能显著地减少而不减弱同轴电缆的电特性。因此导向超导滤波器组件的热传导能被可靠地抑制。
另外，绝缘件在其外露部分可设有电容元件作为热绝缘部，该元件可与包覆在绝缘件外周上的外周导线的端头互相耦合。采用这种配置，由于有电容元件，同轴电缆的电特性能被保持，而且由于外周导线具有不连续的部分，热绝缘效果可进一步提高。
当外周导线包覆在绝缘件上使绝缘件的部分周边外露时，在该外露的周边部上外周导线的两个相对端可被制成梳状部并且互相对置成为犬牙交错状态，这样两个相对的外周导线的梳状部便可造成耦合电容并可用作热绝缘部。采用这种配置，由于有耦合电容，同轴电缆的电特性能被保持。而且由于外周导线被迫具有一个完全不连续的部分，热绝缘效果可进一步提高。
另外，外周导线可由包覆绝缘件外周面的金属镀层和包覆金属镀层的树脂层构成，至少该金属镀层可被用作热绝缘部。采用这种配置，外周导线的横截面面积可制得较小，因此，热绝缘效果和同轴电缆本身强度都可提高。
或者，外周导线可用带状的导电件卷绕在绝缘件的外周面上构成，留出绝缘件的部分外周面未被覆盖，而将外周导线本身用作热绝缘部。采用这种配置，由于用作热传导路径的外周导线被制成线圈状而延长，热绝缘效果可进一步提高。
再者，外周导线还可用曲折形的导电片材卷绕在绝缘件的外周面上构成，留出绝缘件的部分外周面未被覆盖，而将外周导线本身用作热绝缘部。采用这种配置，由于用作热传导路径的外周导线被进一步延长，可得到较大的热绝缘效果。
上述这些热绝缘型同轴电缆可用于任何一种超导装置上而得到相似的效益。
(A)超导滤波器组件的说明如图1和2所示，超导滤波器组件(带通滤波器)1包括一个信号输入连接器27a和一个信号输出连接器27b，其中每一个都可接上同轴电缆；一个设有信号输入和输出连接器的容器21d，和一个由容器21d和用螺钉固定在其上的盖21c组成的滤波器壳体21。
滤波器壳体21设有适当数目的金属杆23(在图1和2所示的例子中为五个)，它们被连结在壳体一端23a的内壁22上(见图27)；另有相应数目的频率调节螺钉24被连结到设在壳体侧部21e上的相关孔眼部24a内，因此这些频率调节螺钉处在分别与金属杆23对峙的位置上；还有一对信号耦合单元25a和25b分别连结在相关的连接器27a和27b上，因此这两个信号耦合单元在金属杆的横向上与金属杆23相对而将空间设置在它们之间；另有耦合电容调节螺钉26设在每一对金属杆23之间，可通过设在壳体上与侧部21e相对的侧部21f上的相关的孔眼部26a。具有上述构造的滤波器组件一般被称为同轴型(半同轴型)的滤波器。
滤波器壳体21(今后被简称为“壳体”21)由普通的导电材料(如铜)制成。在本实施例中，如在图4概略地示出的例子中，整个内表面(内壁22)用金属镀层21A(如使用银族材料的银镀层)覆盖，并在银镀层21A的表面上形成一层超导薄膜，该薄膜由超导材料制成(例如组分BSCCO的材料，即Bi-Sr-Ca-Cu-O，组分代号为Bi铋、Sr锶、Ca钙、Cu铜、和O氧)。银镀层21A在超导薄膜形成之前敷设，这是因为银镀层可使超导薄膜容易形成。图4为图2所示超导滤波器组件1沿C-C线切开的剖视图。
另外，每一个金属杆(柱状谐振件)的作用如同一个谐振器。即当含有所需频率组分的微波(输入滤波器的射频信号通过连接器27a(信号耦合单元25a)供到滤波器组件上时，金属杆可谐振而作出包含在该微波内的具有特定波长的组分的信号(滤波器输出的射频信号组分)，因此只有具有特定频带的信号能被传布(通过)到相对的信号耦合单元25b(连接器27b)上。为此理由，每一个杆被这样安排使它具有一个与该特定波长组分相应的长度。另外，如图1和2所示，金属杆被连结到壳体21的内壁22上形成一列，在它们之间具有预定的间隔。
而且，每一个金属杆23都用普通的导电材料如铜制成。按照本发明，如图4中的例子，每一个金属杆都有实心的圆形横截面，其直径为五到六毫米。与壳体21的内壁22相似，金属杆在其表面上敷有银镀层23A，另外再用超导材料(BSCCO)在银镀层的表面上形成一层超导薄膜23B。每一个金属杆23也可具有空心的圆形横截面(即圆筒形)。
如上所述，如果功能如谐振器的金属杆23在其表面上形成超导薄膜23B，那么其表面电阻可降为普通导电材料表面电阻的十分之一到千分之一或更小，即使是处在高频带如微波带的环境下。因此，为了得到陡峭的截止特性，可将滤波器的级数(即金属杆的个数)增加到五级或更多，便可在通频带内得到具有能耗极低性能的滤波特性。
由于每一个金属杆23都有圆形的横截面，表面电流将被分散，结果就能抑制由于“边缘效应”而导致的Q值的降低或功率承受效能的降低。边缘效应可在传统的扁平结构的超导微带滤波器50上看到(见图15)。因此能够实现一个具有能耗极低性能和功率承受效能可达数十到数百瓦或更多足够供传输滤波器使用的滤波器(带通滤波器)。
频率调节螺钉(中心频率调节件)24被用来调节在壳体21的内壁22和金属杆23的另一端部23b(见图2)之间形成的空间量从而调节在其间造成的耦合电容。因此带通滤波器1的中心频率(滤出频率)能被调节。
耦合系数调节螺钉(带宽调节件)26被用来调节在每两个金属杆23之间形成的空间量从而调节在其间造成的耦合电容。因此带通滤波器1的滤出频率的带宽(通频带)能被调节。由于具有调节螺钉24和26，超导滤波器组件能容易地接受所需滤出频率的调节。
在本实施例中，各该调节螺钉24和26(至少在其伸入到壳体21内部空间内的部分)也是由普通导电材料如铜制成的。而且如图4概略示出的例子中，调节螺钉还有银镀层24A和26A敷设在其表面上，并用超导材料(BSCCO)在银镀层24A和26A的表面上形成超导薄膜24A和26A。在图2中，调节螺钉的螺纹24a和26a未被示出。
如上所述，按照超导滤波器1的配置，由于壳体21的内部构件敷有金属(银)镀层21A、23A、24A和26A，即使将滤波器放置在正常温度下，也能用调节螺钉24和26来调节滤出频率的中心频率、通频带的宽度。因此，滤出频率能在室温环境下预先调节，调节时可估计当将该超导滤波器组件1放置在低温状态(超导状态)下操作的将会引起多大偏差，以后再进行校正。这样例如将超导滤波器组件的中心频率调节为2GHz，通频带的宽度调节为20MHz。另外，这些调节件24和26并不一定需要制成螺钉形式，只要能起这样的调节作用即可。
如图1所示，信号耦合单元25a(25b)具有一个圆盘状的金属板40(例如由铜制成)。如在图3以剖面图概略地示出的例子中，如果连接器27a(27b)与同轴电缆5a(5b)连接(接合)，那么同轴电缆5a(5b)的中心导线(101)就可通过连接器27a(27b)的中心导体27c在电路上与金属板40互相连通。
这样信号耦合单元25a就能用功能如同平面天线的金属板40将通过同轴电缆5a传输来的微波有效地传送到壳体21内。与此相反，信号耦合单元(25b)能够有效地接收(提出)在壳体21内的金属杆23上经过谐振的、具有特定频带的信号，同样利用功能如同平面天线的金属板40将该信号传送到同轴电缆5b上再传输出去。
如图3所示，连接器27a(27b)以其外螺纹部27e与壳体21接合。这样，连接件便能适当地调节信号耦合单元25a(25b)与其面对的金属杆23的距离(耦合系数)(即连接器是可移动的)，但连接器可用螺帽27f固紧。在图3中，标号27d指覆盖在连接器27a的中心导体27c上的绝缘件如介电材料。
如图1和2所示，这两个信号耦合单元25a和25b分别处在与所面对的金属杆23隔开的耦合状态(非接触状态)，因此能防止热从同轴电缆5a和5b的中心导线101传导到金属杆23上。
信号耦合单元25a和25b可与壳体21的内壁22、金属杆23以及调节螺钉24和26相似，在其表面上形成超导薄膜。但如上所述，由于热能通过同轴电缆5a和5b传导到信号耦合单元25a和25b上，因此很难将后者保持在超导状态，结果与不设超导薄膜的情况相比就没有好处可言。
作为信号耦合单元设置的圆盘状金属板40可用作为信号耦合环形件的环形金属线41(如由铜线制成)如在图5的平面图中概略地示出的那样。那就是说，信号耦合单元25a和25b可由具有任选形状的零件构成，只要该零件装在壳体上，与面对的金属杆23隔开，能与金属杆23耦合即可。在图5中调节螺钉24的螺纹也没有被示出。
如上所述，按照本发明的超导滤波器组件1，在壳体21的内壁22、金属杆23及调节螺钉24和26的表面上都形成有超导薄膜。因此为了得到陡峭的截止特性而进一步增加滤波器的级数时，与只在功能如同谐振件的金属杆23上形成超导薄膜的情况相比，在通频带内能够得到具有能耗极低效能的过滤特性。
下面说明上述超导滤波器组件1的制造过程的一例。
初始时，如图1所示，壳体21处在盖21c和容器21d互相分离的状态。将金属杆23、频率调节螺钉24和耦合系数调节螺钉26设置到容器21d内。随后在容器21d的内壁22、金属杆23和各该调节螺钉24和26的表面上敷设银镀层21A、23A、24A和26A。
再用超导材料(BSCCO)敷设在银镀层的表面上形成超导薄膜21B、23B、24B和26B。最后，将连接器27a和27b及信号耦合单元25a和25b连结到容器21d上，并将容器21d和盖21c例如用螺钉结合在一起。这样，超导滤波器组件1便告完成。
下面说明形成超导薄膜21B、23B、24B和26B的方法。将超导材料(BSCCO)溶解在合适的溶剂内制成膏状材料。将要涂覆的物件(壳体21)浸渍在膏状材料内以便将超导材料敷设在物件上。然后将该物件放置在大气内，在合适的温度下进行热处理，这个温度取决于超导材料。上述制造过程只是一个例子。因此，任何一种制造过程都能应用，只要最后能完成上述超导滤波器组件1即可。
另外，超导材料可以是具有(1)到(6)的组成的下列材料(化合物)中的任何一种。(1)YBCO(Y-Ba-Cu-O)(2)NBCO(Nd-Ba-Cu-O)(3)BSCCO(Bi-Sr-Ca-Cu-O)(4)BPSCCO(Bi-Pb-Sr-Ca-Cu-O)(5)HBCCO(Hg-Ba-Ca-Cu-O)(6)TBCCO(Tl-Ba-Ca-Cu-O)其中，组分代号为Y钇、Ba钡、Cu铜、O氧、Nd钕、Bi铋、Sr锶、Ca钙、Pb铅、Hg汞、和Tl铊。
上述银镀层21A、23A、24A和26A也可以是使用金族材料的金镀层或使用镍族材料的镍镀层。另外，用于壳体21的内壁22、金属杆23、调节螺钉24和26等的普通导电材料也可以是镍族材料如镍、镍合金等。
但若用于金属镀层21A、23A、24A和26A的材料已经确定，那么在选用超导材料时多少要受在该全属镀层表面上形成超导薄膜21B、23B、24B和26B的可行性的限制。因此，最好基于对金属镀层材料和超导材料之间匹配的考虑来选择这两种材料的最合适的组合。
在上述例子中，敷设在所有壳体21的内壁22、金属杆23及调节螺钉24和26上的金属镀层为银镀层，而在金属镀层的表面上用于所有超导薄膜21B、23B、24B和26B的超导材料为BSCCO。但某些金属镀层和某些超导薄膜可由不同材料制成，或者所有的金属镀层和所有的超导薄膜都可由不同的材料制成。因为每一种超导材料都有其自身固有的特性，例如形成超导薄膜的可行性取决于薄膜所需的形状，因此基于对特性的考虑，超导薄膜的材料须根据形成薄膜所在地方的形状来选用。
另外，上述银镀层21A、23A、24A和26A有时可省掉而将超导薄膜21B、23B、24B和26B直接敷设在由普通导电材料制成的部分上。另外，在其上要形成超导薄膜21B、23B、24B和26B的部分可由超导材料制成。换名话说，壳体21的内壁22、金属杆23、及调节螺钉24和26的表面可由超导材料制成。
另外，壳体21的内壁22、金属杆23、及调节螺钉24和26并不一定都要由超导材料制成，但至少作为柱状谐振件的金属杆23的表面可由超导材料制成。
另外，与图2所示结构不同，超导滤波器组件1可具有图14所示的结构，即多个连结在壳体21内壁22上的金属杆23不是从一侧向同一方向上伸出，而是从两侧交错向不同方向伸出，形成犬牙交错状态。在图14中，耦合系数调节螺钉26未被示出，频率调节螺钉24的外螺纹也未示出。
调节螺钉24和26可只设在壳体的一侧。或者，调节螺钉可不设置。另外，金属杆(柱状谐振件)23最小需要的数目在理论上为一。
连接器27a和27b设置的位置可不限于图1和2所示的那样。连接器可设在任何不同的位置上只要微波能被引入到壳体21内的金属杆23上，同时微波在经过滤波后能从壳体21内的金属杆23上被提出即可。(B)超导滤波器模件的说明下面说明包括超导滤波器组件在内的超导滤波器模件。
图6为一侧视图概略地示出本发明一个实施例的超导滤波器模件，图中只示出一个真空绝热容器的剖面。如图6所示，该模件包括一个真空绝热容器2，其上设有连接器2a和2b，同轴电缆(外部电缆)5c和5d可连接到其上。具有上述配置的超导滤波器组件1被放置(固定)在设在真空绝热容器2内的冷头3上，同轴电缆5a和5b的一端分别被连接到超导滤波器组件1的输入连接器27a和输出连接器27b上，而另一端则通过真空绝热容器2的连接器2a和2b分别连接到外部电缆5c和5d上。标号4代表真空的空间。
冷头(冷却介质)3被连接到未被示出的冷冻机上。由于冷冻机，超导滤波器模件能被冷却到例如约为70°K的低温，因此超导滤波器组件1能在真空绝热容器2内的超导状态下操作。在本实施例中，导热油脂被施加在冷头3和超导滤波器组件1之间的接触(固定)表面上，因此两者能紧密地接触，从而可取得较稳定的冷却效果。
同轴电缆5a和5c用来传输要被输入到超导滤波器组件1连接器27a内的微波(输入滤波器的射频信号)。同轴电缆5b和5d用来传输经过滤波而从超导滤波器组件2连接器27b抽出的微波(滤波器输出的射频信号)。在本实施例中，设在真空绝热容器2内的同轴电缆5a和5b采用热绝缘型同轴电缆，其横截面构造例如如图7所示。
从图7可看到同轴电缆5a和5b有一外周导线103，其一部分已被除去(如在其外部约1mm的长度)，致使介电体未被覆盖而外露。然后在介电体的外露部分上用金属镀层(如银镀层)104覆盖，其厚度(今后被称为表面薄膜厚度)须大到足够保持外周导线的电特性(如5μm)。
采用这种配置，可以保证同轴电缆5a和5b的电特性。另外，与外周导线103的厚度相比，镀银部非常薄，有一非常小的截面面积，因此镀银部可被用作一个大的热阻(热绝缘部)，从而来自真空绝热容器2外侧(即外部电缆5c和5d)的热的传导(引入)能有效地被抑制。在图7中，标号101代表中心导线，102代表包覆在中心导线101上的介电体(绝缘件)。
总起来说，每一根热绝缘型的同轴电缆5a和5b都可由中心导线101、包覆在中心导线101上的介电体102、和包覆在介电体102上使部分周面外露的外周导线103构成，还在介电体102外露的部分周面上敷有相当薄的金属镀层104，该镀层被用作热绝缘部。
上述银镀层104可用其他镀层如金镀层、铜镀层或镍镀层替代，任何镀层只要不削弱同轴电缆5a和5b的电特性都可使用。
在如上安排的本实施例的超导滤波器模件中，超导滤波器组件1通过设在真空绝热容器2内的冷头3被冷冻机冷却到约为70°K的低温。其时，同轴电缆5a和5b的中心导线101上没有经过任何处理。因此，热倾向于从设在真空绝热容器2外侧而暴露在大气中室温下的同轴电缆5c和5d的中心导线通过同轴电缆5a和5b的中心导线101流入到超导滤波器组件1内。
但按照本发明对超导滤波器组件1的配置，每一个连接器27a和27b(信号耦合单元25a和25b)和金属杆23都在空间上互相耦合，在它们之间都有空间把它们间隔开，而空间是真空的，因此倾向于通过同轴电缆5a和5b的中心导线101流入的热能在信号耦合单元25a和25b上被阻止传导到组件内。
从而，在超导滤波器组件内的谐振单元(金属杆23)能被放置在所需的低温状态下，超导状态能够稳定而令人满意地被保持着。因此在传统的超导微带滤波器50(见图15)可看到的在耦合部55a和55b上发生的缺点如热传导或接触失效能被避免，而可稳定地得到极其令人满意的滤波特性。
其时，同轴电缆5a和5b的中心导线101被介电体102包围着而介电体的导热率很小，因此从中心导线101通过壳体21流到冷冻机的热量可忽略不计。
另外，按照本实施例，位在真空绝热容器2内的同轴电缆5a和5b的外周导线103被制成图7所示的形状(即设有功能如同热绝缘部的金属镀层部)，因此从真空绝热容器2的外侧(外部电缆5c和5d)流入的热能被抑制到最小水平。从而流到冷冻机内的热能被抑制，冷冻机便能从重负荷中释放出来。
这样，为了操作整个系统而必需通过多根同轴电缆流入到冷冻机内的总热量便能被抑制到低于许可流入的水平。因此一台冷冻机便能冷却多个超导滤波器组件。从而当应用到实际的移动通信系统上时便能期望获得费用减少、空间节省、电能消耗降低等效果。
同轴电缆5a和5b的金属镀层部104可设置在电缆上的多个地方上使同轴电缆5a和5b的电特性在真空绝热容器2内不被削弱。采用这种配置，能够期望得到较大的热绝缘效果。(C)热绝缘型同轴电缆的变型的说明(C1)第一变型的说明如图8所示，同轴电缆5a(5b)有一外周导线113，其一部分(如在其外部上约1mm的长度)已被除去，露出介电体。将一静电电容相应于所传输微波频率[如在本实施例中为10PF(Picofarads，微法)]的电容器(静电电容元件)连接在被分离的外周导线113之间。在图8中，标号111代表同轴电缆5a(5b)的中心导线，112代表包覆在中心导线111上的介电体(绝缘件)。
那就是说，外周导线113被这样包覆在介电体112上使其部分周面外露，而在外露的周面部115上设有静电电容元件114，使包覆在介电体112上而被分离的外周导线113的两个端头互相耦合。
当有微波如同在移动通信系统中使用的微波供到该电缆上时，电容器114就相当于一个短路的(在电荷上耦合的)电路。尽管外周导线113在分离部分的横截面面积较小，从而耦合电容很小，电容器114也会对耦合电容的短缺进行补偿。这样，同轴电缆的损耗便可与没有经过修改过程的一般同轴电缆相当，因此能在所需的微波频带中保持良好的电特性。
其时，由于部分外周导线113被拿掉，外周导线被分割(不再连续)，介电体112外露周面部115的功能如同热绝缘部，因此外露周面部能在基本上抑制从真空绝热容器2外侧(外部电缆5c、5b)来的热流动(传导)。(C2)第二变型的说明如图9所示，同轴电缆5a外周导线123的一部分已被去掉，使一对端头互相对峙，将对峙的端头制成梳状部，相对设置成为犬牙交错状态，从而使包覆在中心导线121上的介电体(绝缘件)122部分外露。采用这种配置，外周导线123的两个分离的端头的对置(邻近)面积即可增大。结果就能得到一个相当于上面所说设置电容器114时所能得到的耦合电容。
换句话说，在第二变型例中，外周导线123被这样包覆在绝缘件122上使其部分外周面外露，而在绝缘件122外露的周面部124上，包覆介电体122外周面的外周导线123的两个相对的端头被制成梳状部并对置成犬牙交错状态，从而产生耦合电容，而这两个对置的外周导线部还可被用作热绝缘部。
按照本变型，与第一变型相似，同轴电缆的电特性能够令人满意地被保持着，但可不需使用另外的零件如电容器114。另外，外露的周面部124能够抑制导向超导滤波器组件1的热传导。在本例中，特别是由于外周导线123在外露的周面部124上被完全分开(割开)，热绝缘效能还可有较多的提高。
而且在第一和第二变型中，如果上述热绝缘处理被应用到设在真空绝热处理容器2内的电缆上的多个位置上，热绝缘效果还可进一步提高，这时，图7到9所示的几种热绝缘处理可结合起来分别在各位置上使用。(C3)第三变型的说明如图10所示，同轴电缆5a(5b)的结构为，在包覆在中心导线131上的介电体(绝缘件)132的表面上设有一个厚度比表皮厚度大(如为5μm)的金属镀层(如铜镀层)133，使该金属镀层在电缆的整个长度上延伸，这样金属镀层就成为外周导线。然后用设在外周导线外周面上的塑料层134来增强电缆。
那就是说，在第三变型中，同轴电缆5a(5b)包括有中心导线131，包覆在中心导线131上的介电体(绝缘件)132，包覆在介电体132上的金属镀层133，作为包覆在金属镀层133上树脂层的塑料层134，其中至少金属镀层133可被用作热绝缘部。
按照第三变型，设有厚度比表皮厚度大的金属镀层133作为外周导线，因此能够防止同轴电缆的电特性被削弱。另外由于金属镀层133只有很小的横截面面积而在电缆5a(5b)的整个长度上延伸，能达到很大的热绝缘效果。而且，由于同轴电缆被包覆在金属镀层133上的塑料层134增强，因此同轴电缆5a(5b)的实际强度能提高。
虽然在上述例子中，金属镀层用的是铜，但其他金属如银、金和镍亦可使用，只要能保护同轴电缆不使其电特性削弱即可。(C4)第四变型的说明如图11所示，同轴电缆5a(5b)包括用作外周导线的一条长方形的(带状)金属片(如铜片)，其宽度较小，例如为3毫米，将该铜片卷绕在包覆中心导线的介电体(绝缘件)142的周围，节距为4毫米。
那就是说，按照第四变型，同轴电缆5a(5b)的成为带状导电件的铜片143被卷绕在介电体142的外周面上，使其部分外周面未被覆盖，而卷绕在介电体142外周面上的铜片可被用作热绝缘部。
采用这种配置，热可从真空绝热容器的外侧沿着作为外周导线卷绕在介电体上的铜片导入，但由于传导热的路径已被延长，因此能达到热绝缘的效果。虽然在本例用的是铜片，但其他金属片如银、金、镍等也可使用。另外，不用说，金属片143卷绕在介电体上的节距可采用与上面的值不同的任何值。(C5)第五变型的说明如图12所示，同轴电缆5a(5b)包括一个被制成曲折形(例如该曲折形的宽度为0.5mm，行间间隙为0.2mm)的金属片(如铜片)，如图13所示。与上述第四变型相似，该金属片被卷绕在包覆在中心导线151上的介电体(绝缘件)152的周围作为外周导线，卷绕节距为4毫米。
那就是说，按照第五变型，作为外周导线的铜片被制成曲折形，卷绕在介电体152的外周面上，留出其部分外周面154未被覆盖，并且卷绕在介电体152外周面上的铜片可被用作热绝缘部。
按照第五变型的配置，由于与上述第四变型的配置相比，热传导路径被进一步延长，因此热绝缘作用更为有效。
在本例中同样，铜片可用其他金属如银、金、镍等的片替代。另外不用说，曲折形的宽度、行间间距、卷绕节距等都可采用与上面不同的值。
下表示出一种模拟试验的结果可以阐明由于采用热绝缘处理传导通过同轴电缆能被抑制到如何程度。模拟的条件(环境)是这样，例如在图6中，周围大气的温度是300°K，冷头的温度为70°K，这两温度都被保持恒定。设在真空绝热容器2内的同轴电缆5a(5b)的长度为25cm，外直径为2.2mm。
表流动通过各该同轴电缆的热量的模拟试验结果
在上表中，参照对象#1到#3代表下列同轴电缆5a(5b)。
#1电缆的结构如图7所示，银镀层104的厚度为5μm，这个镀层被敷设在周面上，长约1mm。
#2电缆的结构如图8所示，外周导线113在周面上被切去长度约为1mm的一段。
#3电缆的结构如图10所示，其上敷设有厚度为5μm的铜镀层，而在铜镀层上覆盖着塑料层134。
从上表可知，一般的同轴电缆允许通过的热传导量为1.382W。但同轴电缆#1或具有部分镀层结构的电缆通过的热传导量为0.195W，同轴电缆#2或电容耦合式电缆通过的热传导量为0.099W，而同轴电缆#3或全镀层式电缆通过的热传导量为0.080W。那就是说，上述例子的所有结构都能显著地降低热的流动量。
如上所述，如果同轴电缆5a(5b)采用上面结合图7到12说明的任一种结构，就能有效地抑制通过外周导线流入到超导滤波器组件1内的热量，从而能够减少施加在冷冻机上的负荷。因此，即使要用一个单独的冷冻机单元来冷却多个超导滤波器组件1，流动通过同轴电缆的总热量也能被抑制到冷冻机所许可的水平。(D)其他说明虽然在上面说明的超导滤波器组件1中采用了具有柱状或圆筒形的金属杆23(即具有圆形横截面的零件)，但本发明并不限于要这样做。那就是说，只要金属杆能最低限度地抑制住在传统超导微带滤波器50中所能见到的“边缘效应”并提高能被期望的电功率承受效能，那么金属杆可被制成任何形状的横截面，如长圆形、椭圆形或多角形(不管该零件是实心还是空心)。而且其尺寸(包括直径、横截面面积等)也都可以不管。
上述同轴电缆5a和5b除了图7到12所示结构外可采用其他任何结构，只要该电缆设有中心导线，包覆在中心导线上的介电体(绝缘件)，和具有热绝缘部并被连结在介电体周面上的外周导线即可。
另外，连接到超导滤波器组件1上的电缆并不一定需要采用5a和5b那样的同轴电缆，而是可以采用任何电缆，只要该电缆能传输微波并设有上述的热绝缘部即可。
再者，上述同轴电缆5a和5b在使用时并不限于要连接到超导滤波器组件1上。那就是说，该同轴电缆可被连接到其他型式的超导滤波器组件如超导微带滤波器50或类似物上。或者，该同轴电缆可被连接到至少部分采用一个在超导状态下操作的构件的任何一个超导装置上。在这种情况下，同样能够得到与上面所说类似的热绝缘效果。
本发明并不限于上述实施例，而是能够在不脱离本发明要旨的前提下作出各种变化和修改。
工业上的可应用性如上所述，按照本发明的超导滤波器模件和超导滤波器组件能够稳定地得到陡峭的截止特性，并能实现一个具有良好的功率承受效能的滤波器，因此能够令人满意地回答随着移动通信用户数的激增需要而有效地利用频带的问题。另外，按照本发明的超导滤波器模件和超导滤波器组件能被应用到传输滤波器上，以便用于要求具有高功率承受效能的基层台。因此，我们认为，其可应用性是很高的。
此外，按照本发明的热绝缘型的同轴电缆，由于在外周导线上设有热绝缘部，如果用作连接电缆将它用来连接超导装置如超导滤波器组件或类似物上，导向超导装置的热传导便能被有效地抑制。从而冷冻机能在小的冷却负荷下稳定地将超导装置保持在超导状态。因此，我们认为，其可应用性也是很高的。
权利要求
1.一种超导滤波器模件，其特征为具有一个真空绝热容器(2)；一个设在真空绝热容器(2)内的超导滤波器组件(1)，其由一个滤波器壳体(21)构成，其上有一信号输入连接器(27a)供输入滤波器的射频信号输入，和一信号输出连接器(27b)供滤波器输出的射频信号输出，柱状谐振件(23)连结在滤波器壳体(21)一端的内壁(22)上，与信号输入和输出连接器(27a，27b)都隔开，该谐振件用在滤波器壳体(21)内以谐振的方式从通过信号输入连接器(27a)输入滤波器的射频信号的众多组分中选出具有所需频率的组分，成为滤波器输出的射频信号组分从信号输出连接器(27b)上输出；该柱状谐振件(23)至少在其表面上覆盖着超导材料(23B)；一个设在真空绝热容器(2)内的冷却介质(3)使超导滤波器组件(1)设置在其上时能被冷却，从而能在超导状态下被操作；一根连接到超导滤波器组件(1)的信号输入连接器(27a)上的信号输入电缆(5a)，使要输入到信号输入连接器(27a)内的输入滤波器的射频信号得以传输到滤波器组件(1)的内侧，信号输入电缆(5a)在真空绝热容器(2)内的适当部位上设有热绝缘部能够隔离热传导不让它进入超导滤波器组件(1)内；一根连接到超导滤波器组件(1)的信号输出连接器(27b)上的信号输出电缆(5a)，使从信号输出连接器(27b)上提出的滤波器输出的射频信号得以传输到滤波器组件(1)的内侧，信号输出电缆(5b)在真空绝热容器(2)内的适当部位上设有热绝缘部能够隔离热传导不让它进入超导滤波器组件(1)内。
2.根据权利要求1的超导滤波器模件，其特征为，柱状谐振件(23)的横截面可以是圆、椭圆或多角形中任一种形状。
3.根据权利要求1的超导滤波器模件，其特征为，滤波器壳体(21)和每一个柱状谐振件(23)都由普通导电材料制成，滤波器壳体(21)的内壁(22)和柱状谐振件(23)的表面都敷有金属镀层(21A、23A)，并在金属镀层的表面上形成由超导材料制成的超导薄膜(21B、23B)。
4.根据权利要求1的超导滤波器模件，其特征为，滤波器壳体(21)在其内壁(22)上设有一个中心频率调节件(24)用来调节在滤波器壳体(21)的内壁(22)和柱状谐振件(23)的另一端(23b)之间形成的空间量，从而调节其间的耦合电容，因此能调节过滤频率中的中心频率，中心频率调节件的表面由超导材料制成(24B)。
5.根据权利要求4的超导滤波器模件，其特征为，中心频率调节件(24)由普通导电材料制成，其表面敷有金属镀层(24A)，而在金属镀层的表面上形成由超导材料制成的超导薄膜(24B)。
6.根据权利要求1的超导滤波器模件，其特征为，在滤波器壳体(21)的内壁(22)上设有按整齐间隔排列的多个柱状谐振件(23)形成一列；还设有带宽调节件(26)用来调节在各柱状谐振件(23)之间形成的空间量，从而调节其间的耦合电容，因此能调节过滤频率的带宽，带宽调节件的表面由超导材料制成(26B)。
7.根据权利要求6的超导滤波器模件，其特征为，带宽调节件(26)由普通导电材料制成，其表面敷有金属镀层(26A)，而在金属镀层(26A)的表面上形成由超导材料制成的超导薄膜(26B)。
8.根据权利要求3、5和7中任一项的超导滤波器模件，其特征为，普通导电材料为铜族材料或镍族材料。
9.根据权利要求3、5和7中任一项的超导滤波器模件，其特征为，金属镀层(21A、23A、24A、26A)由银族、金族或镍族中任何一种材料制成。
10.根据权利要求1到9中任一项的超导滤波器模件，其特征为，超导材料为YBCO、NBCO、BSCCO、BPSCCO、HBCCO和TBCCO中的任何一种。
11.根据权利要求1的超导滤波器模件，其特征为，信号输入连接器(27a)和信号输出连接器(27b)各有信号耦合单元(25a，25b)设在滤波器壳体(21)内，分别与柱状谐振件(23)相对并与它们间隔开。
12.根据权利要求11的超导滤波动器模件，其特征为，每一个信号耦合单元(25a，25b)都设有一个信号耦合扁平件(40)。
13.根据权利要求11的超导滤波器模件，其特征为，每一个信号耦合单元(25a，25b)都设有一个信号耦合环形件(41)
14.根据权利要求1的超导滤波器模件，其特征为，信号输入电缆(5a)和信号输出电缆(5b)都采用热绝缘型同轴电缆，该电缆包括一条中心导线，一个覆盖在中心导线上的绝缘件和一条设在绝缘件外周面上并具有热绝缘部的外用导线。
15.根据权利要求14的超导滤波器模件，其特征为，热绝缘部设在真空绝热容器(2)内外周导线的多个适当的位置上。
16.根据权利要求14的超导滤波器模件，其特征为，外周导线(103)包覆在绝缘件(102)上时使其部分外周面未被覆盖而外露，在绝缘件(102)的外露的外周面部上覆盖一个金属镀层(104)作为热绝缘部，其厚度小于包覆在绝缘件外周面上的外周导线的厚度。
17.根据权利要求14的超导滤波器模件，其特征为，外周导线(113)包覆在绝缘件(112)上时使其部分外周面未被覆盖而外露，在绝缘件(112)的外露的外周面部(115)上设有一个静电电容元件(114)将包覆在绝缘件(112)上的外周导线的被分开的两端耦合在一起，并将外露的外周面部(115)用作热绝缘部。
18.根据权利要求14的超导滤波器模件，其特征为，外周导线(123)包覆在绝缘件(122)上时使其部分外周面未被覆盖而外露，在绝缘件(122)的外露的外周面(124)上，包覆在绝缘体(122)的外周面上的外周导线被分开的两端被制成梳状部，对置成犬牙交错状态，这样便可产生耦合电容，而被制成梳状部的两个对置的外周导线部被用作热绝缘部。
19.根据权利要求14的超导滤波器模件，其特征为，外周导线由包覆在绝缘件(132)外周面上的金属镀层(133)构成，并有树脂层(134)覆盖在金属镀层(133)上，至少金属镀层(133)还被用作热绝缘部。
20.根据权利要求14的超导滤波器模件，其特征为，用带状导电件(143)卷绕在绝绝件(142)的外周面上作为外周导线，留出绝缘件(142)的部分外周面未被覆盖，卷绕在绝缘件(142)外周面上的带状导电件(143)还被用作热绝缘部。
21.根据权利要求14的超导滤波器模件，其特征为，外周导线由制成曲折形的导电片件(153)卷绕在绝缘件(152)的外周面上制成，留出绝缘件(152)的部分外周面未被覆盖，卷绕在绝缘件(152)外周面上的曲折形导电片件(153)还被用作热绝缘部。
22.一种超导滤波器组件，其特征为具有一个滤波器壳体(21)；一个装在滤波器壳体(21)上的信号输入连接器(27a)，可连接到用来传输输入滤波器的射频信号的信号输入电缆(5a)上；一个装在滤波器壳体(21)上的与信号输入连接器(27a)不同的位置上的信号输出连接器(27b)，可连接到用来传输滤波器输出的射频信号的信号输出电缆(5b)上；和以其一端(23a)装在滤波器壳体(21)一端内壁(22)上与信号输入和输出连接器(27a，27b)都隔开的柱状谐振件(23)，该谐振件用在滤波器壳体(21)内以谐振的方式从通过信号输入连接器(27a)输入滤波器的射频信号的众多组分中选出具有所需频率的组分，成为滤波器输出的射频信号组分从信号输出连接器(27b)上输出，该柱状谐振件(23)至少在其表面上覆盖着超导材料。
23.根据权利要求22的超导滤波器组件，其特征为，柱状谐振件(23)的横截面可以是圆、椭圆或多角形中任一种形状。
24.根据权利要求22的超导滤波器组件，其特征为，滤波器壳体(21)和每一个柱状谐振件(23)都由普通导电材料制成，滤波器壳体(21)的内壁(22)和柱状谐振件(23)的表面都敷有金属镀层(21A、23A)，并在金属镀层的表面上形成由超导材料制成的超导薄膜(21B、23B)。
25.根据权利要求22的超导滤波器组件，其特征为，滤波器壳体(21)在其内壁(22)上设有一个中心频率调节件(24)用来调节在滤波器壳体(21)的内壁(22)和柱状谐振件(23)的另一端(23b)之间形成的空间量，从而调节其间的耦合电容，因此能调节过滤频率中的中心频率，中心频率调节件的表面由超导材料制成(24B)。
26.根据权利要求25的超导滤波器组件，其特征为，中心频率调节件(24)由普通导电材料制成，其表面敷有金属镀层(24A)，而在金属镀层的表面上形成由超导材料制成的超导薄膜(24B)。
27.根据权利要求22的超导滤波器组件，其特征为，在滤波器壳体(21)的内壁(22)上设有按整齐间隔排列的多个柱状谐振件(23)形成一列；还设有带宽调节件(26)用来调节在各柱状谐振件(23)之间形成的空间量，从而调节其间的耦合电容，因此能调节过滤频率的带宽，带宽调节件的表面由超导材料制成(26B)。
28.根据权利要求27的超导滤波器组件，其特征为，带宽调节件(26)由普通导电材料制成，其表面敷有金属镀层(26A)，而在金属镀层的表面上形成由超导材料制成的超导薄膜(26B)。
29.根据权利要求24、26和28中任一项的超导滤波器组件，其特征为，普通材料为铜族材料或镍族材料。
30.根据权利要求24、26和28中任一项的超导滤波器组件，其特征为，金属镀层(21A，23A，24A，26A)由银族、金族或镍族中任何一种材料制成。
31.根据权利要求22到30中任一项的超导滤波器组件，其特征为，超导材料为YBCO、NBCO、BSCCO、BPSCCO、HBCCO和TBCCO中的任何一种。
32.根据权利要求22的超导滤波器组件，其特征为，信号输入连接器(27a)和信号输出连接器(27b)各有信号耦合单元(25a，25b)设在滤波器壳体(21)内，分别与柱状谐振件(23)相对并与它们间隔开。
33.根据权利要求32的超导滤波器组件，其特征为，每一个信号耦合单元(25a，25b)都设有一个信号耦合扁平件(40)。
34.根据权利要求32的超导滤波器组件，其特征为，每一个信号耦合单元(25a，25b)都设有一个信号耦合环形件(41)。
35.一种用于超导滤波器组件的热绝缘型同轴电缆，该滤波器组件包括一滤波器壳体(21)，其上设有信号输入连接器(27a)，供输入滤波器的射频信号输入，和信号输出连接器(27b)，供滤波器输出的射频信号输出，还有至少在其表面上覆盖有超导材料(23B)的柱状谐振件(23)用在滤波器壳体(21)内以起谐振的方式从输入滤波器的射频信号的众多组分中选出所需的组分作为滤波器输出的射频信号组分从信号输出连接器(27b)上输出，同轴电缆(5a，5b)可分别连接到信号输入和输出连接器(27a，27b)上，该热绝缘型同轴电缆的特征为具有一条中心导线；一个包覆在中心导线上的绝缘件；和一条连结在绝缘件外周表面上的外周导线，该导线在其适当的位置上设有热绝缘部能够隔离热不让它传导到超导滤波器组件内。
36.根据权利要求35的热绝缘型同轴电缆，其特征为，热绝缘部设在外周导线上的多个适当的位置上。
37.根据权利要求35的热绝缘型同轴电缆，其特征为，外周导线(103)包覆在绝缘件(102)上时使其部分外周面未被覆盖而外露，在绝缘件(102)的外露的外周面部上覆盖一个金属镀层(104)作为热绝缘部，其厚度小于包覆在绝缘件外周面上的外周导线的厚度。
38.根据权利要求35的热绝缘型同轴电缆，其特征为，外周导线(113)包覆在绝缘件(112)上时使其部分外周面未被覆盖而外露，在绝缘件(112)的外露的外周面部(115)上设有一个静电电容元件(114)将包覆在绝缘件(112)上的外周导线的被分开的两端耦合在一起，并将外露的外周面部(115)用作热绝缘部。
39.根据权利要求35的热绝缘型同轴电缆，其特征为，外周导线(123)包覆在绝缘件(122)上时使其部分外周面未被覆盖而外露，在绝缘件(122)的外露的外周面部(124)上，包覆在绝缘件(122)的外周面上的外周导线被分开的两端被制成梳状部，对置成犬牙交错状态，这样便可产生耦合电容，而被制成梳状部的两个对置的外周导线部被用作热绝缘部。
40.根据权利要求35的热绝缘型同轴电缆，其特征为，外周导线由包覆在绝缘件(132)外周面上的金属镀层(133)构成，并有树脂层(134)覆盖在金属镀层(133)上，至少金属镀层(133)还被用作热绝缘部。
41.根据权利要求35的热绝缘型同轴电缆，其特征为，用带状导电件(143)卷绕在绝缘件(142)的外周面上作为外周导线，留出绝缘件(142)的部分外周面未被覆盖，卷绕在绝缘件(142)外周面上的带状导电件(143)还被用作热绝缘部。
42.根据权利要求35的热绝缘型同轴电缆，其特征为，外周导线由制成曲折形的导电片件(153)卷绕在绝缘件(152)的外周面上制成，留出绝缘件(152)的部分外周面未被覆盖，卷绕在绝缘件(152)外周面上的曲折形导电片件(153)还被用作热绝缘部。
43.一种可连接到至少有一个构成元件在超导状态下操作的超导装置上的热绝缘型同轴电缆，其特征为具有一条中心导线；一个包覆在中心导线上的绝缘件；和一条连结在绝缘件外周面上的外周导线，该导线在其适当的位置上设有热绝缘部，能够隔离热不让它传导到超导滤波器组件。
全文摘要
本发明涉及超导滤波器技术。按照其对超导滤波器的配置,表面敷有超导材料的柱状谐振件(23)被连结到滤波器壳体(21)内壁(22)的一端,使在柱状谐振件和可连接到信号输入/输出电缆(5a,5b)上的每一个连接器(27a,27b)之间都各有空间隔开。按照这种配置,从外界来的热传导能尽快被抑制,超导条件能稳定地被创造,因此能得到稳定的滤波特性。另外,按照本发明的超导滤波器具有优良的功率承受效能,因此为了得到陡削的截止特性,即使增加滤波器的级数,也能将由此而增加的能耗抑制到最小水平。
文档编号H01B1/00GK1336018SQ99816308
公开日2002年2月13日 申请日期1999年2月26日 优先权日1999年2月26日
发明者甲斐学, 山中一典, 长谷川刚, 马庭透 申请人:富士通株式会社