專(zhuān)利名稱(chēng)：帶有高溫超導(dǎo)塊材的低損耗微波腔體濾波器及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在低溫工作的低損耗微波腔體濾波器，具體涉及帶有超導(dǎo)塊材諧振桿的低損耗微波腔體濾波器。
背景技術(shù)：
在臨界條件下，同常導(dǎo)金屬相比，釔鋇銅氧(YBCO)等高溫超導(dǎo)材料具有更低的射頻和微波電阻，通常可比常導(dǎo)金屬低2-3個(gè)數(shù)量級(jí)。因而由高溫超導(dǎo)材料制備的濾波器具有插入損耗低、帶邊陡峭、帶外抑制好等優(yōu)點(diǎn)。以YBCO薄膜為例，由大尺寸YBCO薄膜制備的高溫超導(dǎo)濾波器，已經(jīng)應(yīng)用在移動(dòng)基站的接收系統(tǒng)前端，極大地改善了通信質(zhì)量和信道容量水平。限于高溫超導(dǎo)薄膜的性質(zhì)和高溫超導(dǎo)薄膜濾波器的結(jié)構(gòu)形式，其可以承受的微波功率為毫瓦至幾十毫瓦級(jí)。如能將高溫超導(dǎo)材料應(yīng)用于如腔體形式的微波濾波器中，則可以實(shí)現(xiàn)高溫超導(dǎo)材料在較高功率的濾波器中的應(yīng)用。特別是高溫超導(dǎo)塊材具有一定的體積，可以提高承載微波功率的能力，可以利用高溫超導(dǎo)塊材加工性使之能夠應(yīng)用到較高功率的腔體濾波器中。已有報(bào)道利用單疇高溫超導(dǎo)塊材應(yīng)用到高Q值的微波諧振腔，采用一個(gè)端面用高溫超導(dǎo)塊材替代無(wú)氧銅的方法，50K時(shí)可提高原銅諧振腔的Q值5倍以上[沈旭明等，單疇釔鋇銅氧塊材高Q值諧振腔研，[J]強(qiáng)激光與粒子束，Vol.16,N0.1, Jan.，2004]。但由于高溫超導(dǎo)塊材是一種陶瓷結(jié)構(gòu)，具有強(qiáng)烈的脆性，因而在對(duì)復(fù)雜形狀進(jìn)行加工時(shí)成品率極低。同時(shí)高溫超導(dǎo)塊材的制備最大尺度為小于Φ < 100mm,直接利用高溫超導(dǎo)塊材制備全超導(dǎo)微波濾波器的可行性受到限制。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述問(wèn)題，本發(fā)明采用超導(dǎo)部件替代濾波器中部分簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的常導(dǎo)金屬部件，在保證高溫超導(dǎo)塊材加工性能的前提下，可以改善腔體形微波濾波器的微波特性，提高其帶外抑制、微波損耗、通訊質(zhì)量。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明包括如下技術(shù)方案:—種帶有高溫超導(dǎo)塊材的低損耗微波腔體濾波器，其包括常導(dǎo)金屬形成的外殼，以及由單疇高溫超導(dǎo)塊材加工成的內(nèi)部部件。如上所述的微波腔體濾波器，其中，該微波腔體濾波器為近微波和L、S、C、X和Ku等波段工作的腔體濾波器。如上所述的微波腔體濾波器，其中，該低損耗微波腔體濾波器為梳狀線濾波器。如上所述的微波腔體濾波器，其中，該由單疇高溫超導(dǎo)塊材加工成的內(nèi)部部件為諧振桿。如上所述的微波腔體濾波器，其中，該高溫超導(dǎo)塊材為能夠工作在77K以下溫度條件下的單疇高溫超導(dǎo)塊材。
如上所述的微波腔體濾波器，其中，該高溫超導(dǎo)塊材為稀土鋇銅氧。如上所述的微波腔體濾波器，其中，該單疇高溫超導(dǎo)塊材為熔融織構(gòu)方法制備出的大尺寸單疇超導(dǎo)塊材，通過(guò)機(jī)械加工方式獲得。如上所述的微波腔體濾波器，其中，該諧振桿的形狀為圓柱形或長(zhǎng)方體形。如上所述的微波腔體濾波器，其中，該的常導(dǎo)金屬為Fe、Cu或Ag。另一方面，本發(fā)明包括如上所述的微波腔體濾波器的制造方法，包括如下步驟:A.采用常規(guī)金屬加工技術(shù)，制備微波腔體濾波器的外殼和兩個(gè)側(cè)蓋，其中外殼部分按照標(biāo)準(zhǔn)微波腔體濾波器的尺寸進(jìn)行加工，但去除長(zhǎng)方體諧振桿部分，并且在腔體中留出深0.2mm、與梳齒截面尺寸相同的槽體，預(yù)備安放高溫超導(dǎo)塊材諧振桿部件；B.采用熔融織構(gòu)方法制備單疇高溫超導(dǎo)塊材，對(duì)高溫超導(dǎo)塊材進(jìn)行切割，其切割長(zhǎng)度方向按照標(biāo)準(zhǔn)ab向進(jìn)行，以防止在其他方向進(jìn)行加工時(shí)出現(xiàn)容易開(kāi)裂等現(xiàn)象，切割加工尺寸按照微波腔體濾波器標(biāo)準(zhǔn)諧振桿矩形截面+0.05mm公差進(jìn)行；C.對(duì)切割后的單疇高溫超導(dǎo)塊材進(jìn)行表面打磨加工，使之截面尺寸與預(yù)留槽相同，并具有-0.05的公差水 平；D.經(jīng)打磨的超導(dǎo)塊材底面涂覆導(dǎo)電膠體，放置到預(yù)留槽中進(jìn)行固定；E.將兩個(gè)腔體濾波器的側(cè)蓋與腔體通過(guò)螺釘進(jìn)行固定，形成常導(dǎo)/高溫超導(dǎo)塊材微波腔體濾波器。本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明的微波腔體濾波器在具有可加工性的充分條件下，利用高溫超導(dǎo)塊材在轉(zhuǎn)變溫度下的優(yōu)良微波性能，替代原有常導(dǎo)金屬制備的微波腔體濾波器中諧振桿部分，從而使濾波器具有濾波器通帶插損小、阻帶帶邊陡峭、帶外抑制好，相位延時(shí)和色散特性好等優(yōu)點(diǎn)。高溫超導(dǎo)塊材具有一定的體積，能夠承受比高溫超導(dǎo)薄膜更高的功率信號(hào)，具有大功率容量的優(yōu)良性能。


圖1是加裝高溫超導(dǎo)塊材之前的梳狀線濾波器結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是實(shí)施例1所述的帶有高溫超導(dǎo)塊材的低損耗微波腔體濾波器。圖3用于制造超導(dǎo)塊材諧振桿的單疇高溫超導(dǎo)塊材。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖和具體實(shí)施例子對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。實(shí)施例1帶有高溫超導(dǎo)塊材的低損耗微波腔體濾波器如圖2所示，本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案中，帶有高溫超導(dǎo)塊材的低損耗微波腔體濾波器包括常導(dǎo)金屬形成的外殼1，以及由單疇高溫超導(dǎo)塊材加工成的諧振桿2。如圖1所示，該諧振桿2嵌插在外殼I底部的預(yù)留槽3中，使用導(dǎo)電膠體粘結(jié)諧振桿底面與預(yù)留槽
。實(shí)施例2制作帶有高溫超導(dǎo)塊材的低損耗微波腔體濾波器(一)采用常規(guī)金屬加工技術(shù)，制備微波腔體濾波器的腔體和兩個(gè)側(cè)蓋。其中腔體部分按照標(biāo)準(zhǔn)微波腔體濾波器的尺寸進(jìn)行加工，但去除長(zhǎng)方體諧振桿部分，并且在腔體中留出深0.2mm、與梳齒截面尺寸相同的槽體，預(yù)備安放高溫超導(dǎo)塊材諧振桿部件。如圖1。本實(shí)例中的常導(dǎo)金屬為Cu。采用熔融織構(gòu)方法，利用Ba211相籽晶，進(jìn)行YBCO單疇高溫超導(dǎo)塊材制備，其整體塊材尺寸為Φ 50 X 30mm，照片如圖3所示。對(duì)高溫超導(dǎo)塊材進(jìn)行切割，其切割長(zhǎng)度方向按照標(biāo)準(zhǔn)abc向進(jìn)行，以防止在其他方向進(jìn)行加工時(shí)出現(xiàn)容易開(kāi)裂等現(xiàn)象。切割加工尺寸按照微波腔體濾波器標(biāo)準(zhǔn)諧振桿矩形截面+0.05mm公差進(jìn)行。對(duì)切割后的矩形YBCO單疇長(zhǎng)方體塊材進(jìn)行表面打磨加工，使之截面尺寸與預(yù)留槽相同，典型尺寸為4mm X 4mm X 14mm (長(zhǎng)*寬*高)，并具有-0.05mm的公差水平。將長(zhǎng)方體YBCO塊材底面涂覆導(dǎo)電膠體，放置到預(yù)留槽中進(jìn)行固定，形成帶有高溫超導(dǎo)塊材的標(biāo)準(zhǔn)濾波器腔體。將兩個(gè)腔體濾波器的側(cè)蓋與腔體通過(guò)螺釘進(jìn)行固定，形成常導(dǎo)/高溫超導(dǎo)塊材微波腔體濾波器。實(shí)施例3制作帶有高溫超導(dǎo)塊材的低損耗微波腔體濾波器(二)采用常規(guī)金屬加工技術(shù)，制備微波腔體濾波器的腔體和兩個(gè)側(cè)蓋。其中腔體部分按照標(biāo)準(zhǔn)微波腔體濾波器的尺寸進(jìn)行加工，但去除長(zhǎng)方體諧振桿部分，并且在腔體中留出深0.2mm、與諧振桿截面尺寸相同的槽體，預(yù)備安放高溫超導(dǎo)塊材梳齒部件。如圖1。本實(shí)例中的常導(dǎo)金屬為不銹鋼。采用熔融織構(gòu)方法，利用NdBCO籽晶，進(jìn)行GdBCO單疇高溫超導(dǎo)塊材制備，其整體塊材尺寸為Φ 30 X 30mm高。對(duì)高溫超導(dǎo)塊材進(jìn)行切割，其切割方向按照標(biāo)準(zhǔn)abc向進(jìn)行，以防止在其他方向進(jìn)行加工時(shí)出現(xiàn)容易開(kāi)裂等現(xiàn)象。切割加工尺寸按照微波腔體濾波器標(biāo)準(zhǔn)諧振桿矩形截面+0.1mm公差進(jìn)行。對(duì)切割后的矩形GdBCO單疇長(zhǎng)方體塊材進(jìn)行表面打磨加工，使之截面尺寸與預(yù)留槽相同，典型尺寸為4mm X 4mm X 14mm,并具有_0.05的公差水平。將長(zhǎng)方體GdBCO塊材底面涂覆導(dǎo)電膠體，放置到預(yù)留槽中進(jìn)行固定，形成帶有高溫超導(dǎo)塊材的標(biāo)準(zhǔn)濾波器腔體。將兩個(gè)腔體濾波器的側(cè)蓋與腔體通過(guò)螺釘進(jìn)行固定，形成常導(dǎo)/高溫超導(dǎo)塊材微波腔體濾波器。實(shí)施例4制作帶有高溫超導(dǎo)塊材的低損耗微波腔體濾波器(三)采用常規(guī)金屬加工技術(shù)，制備微波腔體濾波器的腔體和兩個(gè)側(cè)蓋。其中腔體部分按照標(biāo)準(zhǔn)微波腔體濾波器的尺寸進(jìn)行加工，但去除長(zhǎng)方體諧振桿部分，并且在腔體中留出深0.2mm、與梳齒截面圓形尺寸相同的槽體，預(yù)備安放高溫超導(dǎo)塊材諧振桿。如圖1。本實(shí)例中的常導(dǎo)金屬為Ag。采用熔融織構(gòu)方法，利用NdBCO籽晶，進(jìn)行GdBCO單疇高溫超導(dǎo)塊材制備，其整體塊材尺寸為Φ 50 X 30mm高。對(duì)高溫超導(dǎo)塊材進(jìn)行切割，其切割方向按照標(biāo)準(zhǔn)abc向進(jìn)行，以防止在其他方向進(jìn)行加工時(shí)出現(xiàn)容易開(kāi)裂等現(xiàn)象。切割加工尺寸按照微波腔體濾波器標(biāo)準(zhǔn)諧振桿圓形截面+0.1mm公差進(jìn)行。對(duì)切割后的矩形GdBCO單疇長(zhǎng)方體塊材進(jìn)行表面打磨加工，使之截面尺寸與預(yù)留槽相同，并具有-0.05的公差水平。將長(zhǎng)方體GdBCO塊材底面涂覆導(dǎo)電膠體，放置到預(yù)留槽中進(jìn)行固定，形成帶有高溫超導(dǎo)塊材的標(biāo)準(zhǔn)濾波器腔體。將兩個(gè)腔體濾波器的側(cè)蓋與腔體通過(guò)螺釘進(jìn)行固定，形成常導(dǎo)/高溫超導(dǎo)塊材微波腔體濾波器。
權(quán)利要求
1.一種帶有高溫超導(dǎo)塊材的低損耗微波腔體濾波器，其特征在于，所述的微波腔體濾波器包括常導(dǎo)金屬形成的外殼，以及由單疇高溫超導(dǎo)塊材加工成的內(nèi)部部件。
2.如權(quán)利要求1所述的微波腔體濾波器，其特征在于，所述的微波腔體濾波器為近微波和L、S、C、X和Ku等波段工作的腔體濾波器。
3.如權(quán)利要求2所述的微波腔體濾波器，其特征在于，所述低損耗微波腔體濾波器為梳狀線濾波器。
4.如權(quán)利要求3所述的微波腔體濾波器，其特征在于，所述由單疇高溫超導(dǎo)塊材加工成的內(nèi)部部件為諧振桿。
5.如權(quán)利要求4所述的微波腔體濾波器，其特征在于，所述高溫超導(dǎo)塊材為能夠工作在77K以下溫度條件下的單疇高溫超導(dǎo)塊材。
6.如權(quán)利要求5所述的微波腔體濾波器，其特征在于，所述高溫超導(dǎo)塊材為稀土鋇銅氧。
7.如權(quán)利要求5所述的微波腔體濾波器，其特征在于，所述單疇高溫超導(dǎo)塊材為熔融織構(gòu)方法制備出的大尺寸單疇超導(dǎo)塊材，通過(guò)機(jī)械加工方式獲得。
8.如權(quán)利要求4所述的微波腔體濾波器，其特征在于，所述諧振桿的形狀為圓柱形或長(zhǎng)方體形。
9.如權(quán)利要求1所述的微波腔體濾波器，其特征在于，所述的常導(dǎo)金屬為Fe、Cu或Ag。
10.如權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的微波腔體濾波器的制造方法，其特征在于，該方法包括如下步驟: A.采用常規(guī)金屬加工技術(shù)，制備微波腔體濾波器的外殼和兩個(gè)側(cè)蓋，其中外殼部分按照標(biāo)準(zhǔn)微波腔體濾波器的尺寸進(jìn)行加工，但去除長(zhǎng)方體諧振桿部分，并且在腔體中留出深.0.2mm、與梳齒截面尺寸相同的槽體，預(yù)備安放高溫超導(dǎo)塊材諧振桿部件； B.采用熔融織構(gòu)方法制備單疇高溫超導(dǎo)塊材，對(duì)高溫超導(dǎo)塊材進(jìn)行切割，其切割長(zhǎng)度方向按照標(biāo)準(zhǔn)ab向進(jìn)行，以防止在其他方向進(jìn)行加工時(shí)出現(xiàn)容易開(kāi)裂等現(xiàn)象，切割加工尺寸按照微波腔體濾波器標(biāo)準(zhǔn)諧振桿矩形截面+0.05mm公差進(jìn)行； C.對(duì)切割后的單疇高溫超導(dǎo)塊材進(jìn)行表面打磨加工，使之截面尺寸與預(yù)留槽相同，并具有-0.05的公差水平； D.經(jīng)打磨的超導(dǎo)塊材底面涂覆導(dǎo)電膠體，放置到預(yù)留槽中進(jìn)行固定； E.將兩個(gè)腔體濾波器的側(cè)蓋與腔體通過(guò)螺釘進(jìn)行固定，形成常導(dǎo)/高溫超導(dǎo)塊材微波腔體濾波器。
全文摘要
一種帶有高溫超導(dǎo)塊材的低損耗微波腔體濾波器，其包括常導(dǎo)金屬形成的外殼，以及由單疇高溫超導(dǎo)塊材加工成的內(nèi)部部件。以及該微波腔體濾波器的制造方法。本發(fā)明利用高溫超導(dǎo)塊材在轉(zhuǎn)變溫度下的優(yōu)良微波性能，替代原有常導(dǎo)金屬制備的微波腔體濾波器中諧振桿部分，從而使濾波器具有濾波器通帶插損小、阻帶帶邊陡峭、帶外抑制好，相位延時(shí)和色散特性好等優(yōu)點(diǎn)。高溫超導(dǎo)塊材具有一定的體積，能夠承受比高溫超導(dǎo)薄膜更高的功率信號(hào)，具有大功率容量的優(yōu)良性能。
文檔編號(hào)H01P1/207GK103187605SQ20111045373
公開(kāi)日2013年7月3日 申請(qǐng)日期2011年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月30日
發(fā)明者李弢, 焦玉磊, 鄭明輝 申請(qǐng)人:北京有色金屬研究總院