專利名稱：超導(dǎo)諧振器和濾波器器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及射頻諧振器和濾波器器件，特別涉及用超導(dǎo)材料制成的這種器件。
背景技術(shù)：
自從先前的發(fā)現(xiàn)以來(lái)，高溫超導(dǎo)(HTS)材料就被考慮用作薄膜諧振器和濾波器，例如微波通信應(yīng)用中GHZ頻率范圍內(nèi)的微帶或空腔結(jié)構(gòu)。由于電損耗低，所以將HTS材料用于這類器件有望獲得高的Q值。該優(yōu)點(diǎn)同樣被應(yīng)用于低頻端，但是通常用于微波頻率的普通1/4波長(zhǎng)并聯(lián)耦合設(shè)計(jì)導(dǎo)致工作在MHZ范圍內(nèi)的器件尺寸之大令人無(wú)法容忍。
一種使MHZ范圍的諧振器和濾波器達(dá)到可實(shí)用尺寸的方法是分塊單元法，它采用分立的電感和電容單元。一種這樣的結(jié)構(gòu)由兩匝螺旋管組成，匝之間有內(nèi)部數(shù)字電容器。另一種結(jié)構(gòu)包含兩個(gè)螺線管和兩個(gè)由電介質(zhì)層隔開(kāi)的電容耦合環(huán)。第三種結(jié)構(gòu)包括自諧振螺線管。但是在低MHZ頻率端，用來(lái)形成螺線管的導(dǎo)體長(zhǎng)度較長(zhǎng)，導(dǎo)致電阻較大而電路Q值較低。
濾波器可以設(shè)計(jì)為工作在感興趣的一個(gè)頻率或多個(gè)頻率下。例如信道化濾波器在一個(gè)輸入端口上接收多個(gè)頻率信號(hào)并且向一個(gè)或多個(gè)輸出端口選擇性地輸出信號(hào)。對(duì)信道化濾波器有興趣的參見(jiàn)G.Matthaei等人的“微波濾波器、阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)和耦合結(jié)構(gòu)”第16章(Artech House,Dedham,MA,1980)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)是提供一種小型、高Q值、低損耗諧振器結(jié)構(gòu)，適于MHZ范圍的頻率。
本發(fā)明的進(jìn)一步目標(biāo)是提供一種采用多個(gè)超導(dǎo)諧振器單元的濾波器，適于MHZ范圍包含的所有頻率。
按照一個(gè)實(shí)施例，電磁諧振器包括具有第一面和與第一面相對(duì)的第二面的襯底。超導(dǎo)螺線管諧振器結(jié)構(gòu)被安置在所述襯底的第一面上。輸入耦合結(jié)構(gòu)和輸出耦合結(jié)構(gòu)被安置在襯底的第二面上并且放置為與螺線管諧振器耦合。
比較好的，超導(dǎo)螺線管諧振器結(jié)構(gòu)由諸如釔鋇銅氧化物和鉈鋇鈣銅氧化物之類的高溫超導(dǎo)材料組成。同樣，輸入耦合結(jié)構(gòu)和輸出耦合結(jié)構(gòu)也可以由類似的高溫超導(dǎo)材料制成。
在另一實(shí)施例中，電磁濾波器包括具有第一面和與第一面相對(duì)的第二面的襯底。多個(gè)超導(dǎo)螺線管諧振器結(jié)構(gòu)被安置在所述襯底的第一面上。輸入耦合結(jié)構(gòu)和輸出耦合結(jié)構(gòu)被安置在襯底的第二面上并且與多個(gè)超導(dǎo)諧振器中的至少一個(gè)耦合。
在較佳實(shí)施例中，多個(gè)超導(dǎo)螺線管諧振器結(jié)構(gòu)具有帶第一端和第二端的伸長(zhǎng)的幾何結(jié)構(gòu)并且多個(gè)超導(dǎo)螺線管諧振器結(jié)構(gòu)基本上以邊對(duì)邊并排的關(guān)系形式安置。
在進(jìn)一步的實(shí)施例中，輸入耦合結(jié)構(gòu)與多個(gè)超導(dǎo)螺線管諧振器結(jié)構(gòu)的其中一個(gè)的第一端對(duì)齊。同樣，輸出耦合結(jié)構(gòu)與多個(gè)超導(dǎo)螺線管諧振器結(jié)構(gòu)的其中一個(gè)的第二端對(duì)齊。
多個(gè)超導(dǎo)螺線管諧振器結(jié)構(gòu)可以具有基本相等的諧振頻率并且作為多極點(diǎn)濾波器協(xié)同工作。另外，多個(gè)超導(dǎo)螺線管諧振器結(jié)構(gòu)可以工作在對(duì)應(yīng)多個(gè)輸出的多個(gè)諧振頻率下，從而構(gòu)成信道化濾波器。
附圖簡(jiǎn)述

圖1A為示意性諧振器螺線管結(jié)構(gòu)的頂面放大圖。
圖1B為圖1A螺線管結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)部分的放大示意圖。
圖1C為圖1A的示意性諧振器螺線管結(jié)構(gòu)的物理模型。
圖1D為對(duì)應(yīng)圖1C物理模型的電學(xué)模型。
圖2為圖1A的諧振器結(jié)構(gòu)的剖面圖，但未按比例示出。
圖3為實(shí)驗(yàn)確定的反射率作為圖1諧振器螺線管結(jié)構(gòu)頻率的函數(shù)的關(guān)系。
圖4A-4C為本發(fā)明較佳實(shí)施例的較佳三極點(diǎn)濾波器的示意圖。
圖5作為圖4C的濾波器頻率的函數(shù)的反射率(S11)和插入損耗(S12)的實(shí)驗(yàn)確定關(guān)系的示意圖。
圖6為按照本發(fā)明進(jìn)一步實(shí)施例的替換諧振器結(jié)構(gòu)示意圖，包括電感環(huán)路部分和內(nèi)部數(shù)字電容器部分。
圖7為帶三個(gè)輸出的示意性RF信道化濾波器的襯底側(cè)面上諧振器螺線管布局的示意圖。
圖8為圖7濾波器內(nèi)所包含的諧振器螺線管的示意圖。
圖9為在濾波器襯底的相對(duì)側(cè)上形成有一個(gè)輸入和三個(gè)輸出的圖7濾波器的示意性耦合電路示意圖。
圖10為圖7-9濾波器的等價(jià)電路示意圖。
圖11-13為圖7-9濾波器的三個(gè)輸出環(huán)路的每一個(gè)的反射率與透射率的曲線圖。
附圖中，除非另有指明，相同的標(biāo)號(hào)和字符用來(lái)表示所示實(shí)施例相同的特征、單元、單位或部分。而且雖然借助附圖對(duì)本發(fā)明作了描述，但是與所示實(shí)施例相關(guān)。在不偏離所附權(quán)利要求的前提下可以對(duì)本發(fā)明作出各種修改和改動(dòng)。
實(shí)施發(fā)明的較佳方式圖1A示出了示意性諧振器螺線管幾何結(jié)構(gòu)和諧振頻率為24.5MHZ左右的諧振器實(shí)施例的尺寸。圖1B為圖1A的放大圖，進(jìn)一步示出了示意性的螺線管諧振器結(jié)構(gòu)，它以超導(dǎo)材料組成的均勻間隔的20匝形成，比較好的是高溫超導(dǎo)體(HTS)。螺線管諧振器結(jié)構(gòu)一般設(shè)計(jì)為在所需頻率下自諧振。螺線管超導(dǎo)體結(jié)構(gòu)提供的電感位于結(jié)構(gòu)內(nèi)部固有電容的諧振下。這種螺線管諧振器結(jié)構(gòu)當(dāng)由超導(dǎo)材料制成時(shí)具有超過(guò)40000無(wú)負(fù)載Q值。圖1C和1D分別示出了圖1A的諧振器結(jié)構(gòu)的等價(jià)物理和電學(xué)模型。在圖1C的簡(jiǎn)單圓形螺線管電感中，電感可以計(jì)算為L(zhǎng)(nH)=0.03937a2n28a+11c-----(1)]]>這里a=D0+Di4,c=D0-Di2-----(2)]]>并且n為螺線管內(nèi)的匝數(shù)，D0為螺線管結(jié)構(gòu)的外徑而Di為螺線管結(jié)構(gòu)的內(nèi)徑，單位為微米。螺線管的電阻可以由下式確定R(Ω)=K11anRsW----(3)]]>這里K為常數(shù)(對(duì)于沒(méi)有接地平面的結(jié)構(gòu)假定為1)，Rs為構(gòu)成螺線管的材料的表面電阻并且W為構(gòu)成螺線管的軌跡的寬度。對(duì)于超導(dǎo)材料，Rs的數(shù)值為微歐姆量級(jí)，這使得以低電阻形成較大的電感。螺線管諧振器結(jié)構(gòu)固有電容為C(pf)=3.5×10-5D0+0.06(4)方程1-4可以通過(guò)用面積表示項(xiàng)D0和Di而推廣到各種幾何結(jié)構(gòu)D0=4a0Π]]>和Di=4aiΠ----(5)]]>這里a0為諧振器結(jié)構(gòu)的外部面積而ai為諧振器結(jié)構(gòu)的內(nèi)部面積。
圖2為圖1A的諧振器剖面圖。諧振器形成于襯底200之上并且包括形成于襯底200一個(gè)側(cè)面210上的超導(dǎo)螺線管結(jié)構(gòu)202以及襯底200相對(duì)側(cè)面208上形成的輸入結(jié)構(gòu)204和輸出結(jié)構(gòu)206。輸入和輸出結(jié)構(gòu)可以利用普通的導(dǎo)體材料形成，例如銅或鋁。但是，由超導(dǎo)材料制成的輸入和/或輸出結(jié)構(gòu)(例如用來(lái)構(gòu)成超導(dǎo)螺線管結(jié)構(gòu)202的材料)具有維持高電路Q值和低損耗的優(yōu)點(diǎn)。在一個(gè)實(shí)施例，超導(dǎo)螺線管結(jié)構(gòu)202為圖1A的螺線管諧振器結(jié)構(gòu)。在另一實(shí)施例中，超導(dǎo)層結(jié)構(gòu)202可以如圖8所示。在圖1A和8中，螺線管結(jié)構(gòu)為伸長(zhǎng)的而非圓形的。螺線管結(jié)構(gòu)的該特征使得當(dāng)多個(gè)螺線管結(jié)構(gòu)面對(duì)面放置時(shí)更加緊湊，例如如以下多極點(diǎn)濾波器實(shí)施例那樣。在按照?qǐng)DlA的螺線管諧振器示意性實(shí)施例中，襯底200為2英寸鋁酸鹽鑭(LAO)晶片襯底，厚度為20密爾(mils)左右。超導(dǎo)螺線管結(jié)構(gòu)202合適的材料是釔鋇銅氧化物(YBCO)，它作為200nm厚的一層淀積在襯底200上。YBCO薄膜可以在700-800℃下，利用激光刻蝕或?yàn)R射淀積方法淀積在襯底上。LAO襯底和YBCO材料由幾個(gè)商業(yè)供應(yīng)商提供，包括Dupont。YBCO材料在直到770K時(shí)仍然具有超導(dǎo)性。
當(dāng)采用YBCO構(gòu)成超導(dǎo)層結(jié)構(gòu)202時(shí)，由于LAO與這些材料相關(guān)晶線結(jié)構(gòu)之間晶格匹配的高度兼容性，所以LAO是較佳的襯底材料。其他合適的襯底材料包括氧化錳(MgO)和鈦酸鍶(STO)。
通常情況下，構(gòu)成超導(dǎo)螺線管結(jié)構(gòu)202的材料厚度應(yīng)該超過(guò)材料的滲透厚度。在YBCO情況下，滲透厚度為270納米左右，薄膜厚度比較好的是270-450納米。其他合適的超導(dǎo)材料是鉈鋇鈣氧化物(TBCCO)，其滲透厚度為450納米左右。在這種情況下，TBCCO薄膜的厚度比較好的是在450-750納米范圍內(nèi)。
圖1A所示的示意性諧振器可以通過(guò)按照下列程序的光刻圖案工藝?yán)们鍧峀AO襯底上的YBCO薄膜制成。首先，光敏抗蝕劑(例如Massachusetts州的Marlborough的Shepley制造的Microposit S1813)被涂敷在襯底200的一個(gè)側(cè)面208上，隨后以1500rpm旋轉(zhuǎn)40秒以建立基本均勻的薄膜。襯底隨后在120℃下加熱3分鐘以干燥薄膜。隨后去除襯底200背面210的光敏抗蝕劑，例如利用帶丙酮的棉花藥簽。襯底未經(jīng)曝光被放置在顯影劑溶液(例如Massachusetts州的Marlborough的Shepley制造的MF319)內(nèi)1分鐘。這在側(cè)面208上建立了保護(hù)薄膜。
光敏抗蝕劑被涂敷在側(cè)面210上并且隨后以4500rpm旋轉(zhuǎn)40秒以建立基本均勻的薄膜。襯底200隨后在120℃下被加熱2分鐘。在襯底冷卻之后，諧振器結(jié)構(gòu)的正片光掩膜被涂敷在襯底200上。光掩膜隨后在5.6mW/cm2功率的UV光下經(jīng)過(guò)例如25秒的曝光。襯底再次放置顯影劑(例如Microposit MF319)中1分鐘。一旦顯影后，通過(guò)在稀釋的磷酸溶液(從Connecticut州的Norwalk的Olin微電子材料股份有限公司獲得)用40秒腐蝕掉曝光的光敏抗蝕劑下的區(qū)域200納米的YBCD層來(lái)實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)。對(duì)于300nm的YBCO層，腐蝕時(shí)間為80秒左右，薄膜越厚腐蝕時(shí)間越長(zhǎng)。
隨后應(yīng)該清除襯底以去除剩余的光敏抗蝕劑。將襯底200放置在溶劑(丙酮)內(nèi)2分鐘左右即可實(shí)現(xiàn)。
為了保護(hù)側(cè)面210上的超導(dǎo)螺線管結(jié)構(gòu)免遭腐蝕而與此同時(shí)在側(cè)面208上形成輸入和輸出結(jié)構(gòu)，如上所述涂敷、干燥、曝光和顯影光敏抗蝕劑的保護(hù)層。
采用下列步驟在襯底背面208上形成接觸焊盤。清潔襯底側(cè)面208以去除污物和任何光敏抗蝕劑。接著，除了負(fù)片掩膜用于接觸焊盤外按照與上述相同的方式涂敷、旋轉(zhuǎn)、干燥和曝光光敏抗蝕劑。隨后將襯底浸入氯苯5分鐘并且如上所述顯影。通過(guò)淀積50納米Ag/100納米Au/150納米Ag或50納米Ag/50納米Au/200納米Ag，在通過(guò)顯影曝光光敏抗蝕劑清除的接觸區(qū)域上形成金屬涂層。隨后可以采用提去工藝，利用丙酮去除未曝光的超導(dǎo)體。如果需要后退火，則可以在純氧氣氛中，在550℃下退火最終的結(jié)構(gòu)10-20分鐘。
圖3示出了圖1A諧振器實(shí)驗(yàn)確定的反射率特性，諧振器工作在77°K溫度下。如圖3所示，示意性的諧振器的諧振頻率24.5455MHZ，無(wú)負(fù)載Q值超過(guò)40000。諧振器的輸入結(jié)構(gòu)204在襯底200背面208上的單個(gè)銅耦合環(huán)路下形成，耦合環(huán)路基本上對(duì)準(zhǔn)諧振器結(jié)構(gòu)200的其中一個(gè)圓形部分102、104。襯底210背面208上的第二銅耦合環(huán)路也基本上對(duì)準(zhǔn)構(gòu)成輸出結(jié)構(gòu)206的圖案的另一圓形部分102、104。顯而易見(jiàn)的是，可以采用另一耦合結(jié)構(gòu)代替單個(gè)環(huán)路圖案用于輸入和輸出耦合結(jié)構(gòu)，例如多匝螺線管結(jié)構(gòu)等。
圖4A-4C示出了采用圖1A的諧振器結(jié)構(gòu)的三極點(diǎn)濾波器的另一實(shí)施例。僅僅是示意性質(zhì)的濾波器結(jié)構(gòu)包括如上所述的三個(gè)諧振器結(jié)構(gòu)402、404、406，工作在基本相等的諧振頻率下并且以靠近的方式放置在襯底200第一側(cè)面上。雖然利用圖1A所示的幾何結(jié)構(gòu)示出了諧振器，也可以采用其他螺線管幾何結(jié)構(gòu)。通過(guò)利用伸長(zhǎng)的幾何結(jié)構(gòu)(如圖1A或圖7所示)而不是圓形幾何結(jié)構(gòu)，采用幾個(gè)螺線管諧振器的濾波器的尺寸減小了。圖4A-4C各個(gè)實(shí)施例的差別是輸入結(jié)構(gòu)204和輸出結(jié)構(gòu)206的布局。
例如，在圖4A中，輸入結(jié)構(gòu)204采用大環(huán)路408，它與每個(gè)螺線管諧振器結(jié)構(gòu)402、404、406的輸入側(cè)耦合。同樣，圖4A的輸出結(jié)構(gòu)也采用大環(huán)路，它與每個(gè)螺線管諧振器結(jié)構(gòu)402、404、406的輸出側(cè)耦合。在圖4B中，相對(duì)中央諧振器404的輸入部分放置第一小環(huán)路，其直徑大約是螺線管諧振器結(jié)構(gòu)404、406、408的輸入部分直徑。同樣的小環(huán)路414被相對(duì)于諧振器404的輸出部分放置。圖4C采用與圖4B類似的輸入和輸出結(jié)構(gòu)，除了輸入環(huán)路416相對(duì)諧振器406的輸入部分放置而輸入環(huán)路418相對(duì)諧振器402的輸出部分放置以外，因此使輸入和輸出耦合結(jié)構(gòu)之間的間隔最大。
按照?qǐng)D4A-4C的示意性的3極點(diǎn)濾波器實(shí)施例在77°K下進(jìn)行了測(cè)試。用HP-8712B RF網(wǎng)絡(luò)分析儀，對(duì)于每個(gè)濾波器的三個(gè)峰值測(cè)量了反射損耗(S11)和插入損耗(S12)。表1示出了圖4A-4C所示的每個(gè)結(jié)構(gòu)的測(cè)量數(shù)據(jù)。
表1．峰值#1峰值#2峰值#3S11 S12 S11 S12 S11 S12(a)f[MHZ] 23.65 23.92 24.27損耗[db] -3.5 -8.0-3.5 -7.0 21.0 -5.5(b)f[MHZ] 22.55 63.33 24.27損耗[db] -3.03 -29.56 -5.48 -12.88 2.70 -37.28(c)f[MHZ] 24.07 24.28 24.50損耗[db] -6.37 -2.02 -4.62 -2.55 -6.56 -2.05對(duì)于按照?qǐng)D4C的濾波器，耦合后的單個(gè)峰值Q值為600左右。峰值Nos.1與3之間的最大插入損耗為-6.91dB。在帶通以外的頻率處，例如小于23.77MHZ或大于25.03MHZ范圍內(nèi)，如圖5所示，插入損耗超過(guò)40dB(動(dòng)態(tài)范圍)。
雖然圖4的實(shí)施例示出了3極點(diǎn)濾波器結(jié)構(gòu)，但是顯而易見(jiàn)的是也可以用n極點(diǎn)結(jié)構(gòu)，這里n為所用諧振器結(jié)構(gòu)的數(shù)量。
圖6示出了適于作為輸入結(jié)構(gòu)204和/或輸出結(jié)構(gòu)206的另一結(jié)構(gòu)，它包括借助多個(gè)導(dǎo)體或超導(dǎo)體材料匝形成的電感部分602和由內(nèi)部數(shù)字耦合導(dǎo)體或超導(dǎo)體段形成的電容器部分604。在諧振器部分下，圖6的耦合結(jié)構(gòu)的電感和電容值被選定實(shí)現(xiàn)所需工作頻率下的諧振。因此可以在襯底側(cè)面上形成更多頻率選擇的耦合結(jié)構(gòu)，其諧振頻率基本上匹配與輸入/輸出耦合結(jié)構(gòu)相對(duì)的襯底其他側(cè)面上的多個(gè)極點(diǎn)諧振器單元的諧振頻率。
圖7-9示出了示意性的多輸出信道化RF濾波器，它可以利用上述光刻工藝形成。濾波器可以形成于單個(gè)上面淀積300納米厚的YBCO層的LAO襯底上。三個(gè)螺線管諧振器702、704、706可以形成，合適地在襯底200的第一側(cè)面210上間隔放置。一般情況下，信道化濾波器應(yīng)用不是工作在同一諧振頻率下，而是工作在對(duì)應(yīng)感興趣的特定信道或頻率的諧振頻率上。在信道化濾波器應(yīng)用中，需要使相鄰諧振器之間的互相耦合最小，因此諧振器702、704、706之間的間隔應(yīng)該較大。然而物理空間非常昂貴，如圖7所示，可以通過(guò)在相鄰諧振器之間提供端一端偏移減少耦合。在襯底200的相對(duì)側(cè)208，輸入耦合結(jié)構(gòu)902相對(duì)諧振器704的第一端放置并且三個(gè)耦合結(jié)構(gòu)904、906、908放置為每個(gè)環(huán)路基本上對(duì)準(zhǔn)諧振器702、704、706其中一個(gè)的輸出端。耦合結(jié)構(gòu)902用作RF輸入耦合結(jié)構(gòu)，并且耦合結(jié)構(gòu)904、906、908用作信道化輸出的輸出耦合結(jié)構(gòu)，因此每個(gè)輸出將只允許所選頻帶中的頻率出現(xiàn)在終端。如圖6所示，耦合結(jié)構(gòu)可以是簡(jiǎn)單的環(huán)路、多匝螺線管或更多的頻率選擇結(jié)構(gòu)。
圖10示出了圖7-9的濾波器的等價(jià)電路。圖7-9的濾波器可以用第一變壓器1002建模，變壓器由包含理想電壓源和串聯(lián)電阻(等于系統(tǒng)特征阻抗，一般為50歐姆)的電源驅(qū)動(dòng)。變壓器1002的初級(jí)表示輸入結(jié)構(gòu)902，而變壓器1002的次級(jí)代表諧振器704部分。變壓器1004、1006、1008分別表示諧振器702、704、706與輸出結(jié)構(gòu)906、906、908之間的耦合。變壓器1010、1012分別表示諧振器702、704與704、706之間的耦合。諧振器702的總阻抗分布在變壓器1002的次級(jí)、變壓器1004的初級(jí)和變壓器1010的初級(jí)。同樣，諧振器704、706的總阻抗分布在表示各結(jié)構(gòu)的串聯(lián)變壓器單元。電容1014、1016和1018分別表示諧振器702、704和706的電容。電阻器1020、1022、1024分別表示諧振器702、704和706的固有電阻。圖10的電路模型的電感、電容和電阻值可以利用借助圖1C和1D相關(guān)的方程1-5確定。電阻器RL1、RL2和RL3表示與每個(gè)輸出耦合結(jié)構(gòu)耦合的輸出負(fù)載。電阻器1026、1028和1030是高值電阻器(即1兆歐姆)，是模擬軟件需要。
可以根據(jù)特定應(yīng)用需要選擇合適的反射系數(shù)(S11)、透射系數(shù)(S12,S21)、每個(gè)頻帶內(nèi)相鄰峰之間距離、兩個(gè)通帶之間的間隔以及器件的Q值。器件應(yīng)用包括單輸入、多輸出RF和微波濾波器/接收機(jī)，可以用于衛(wèi)星(幾個(gè)GHz頻率范圍內(nèi))、蜂窩基站(幾百M(fèi)HZ)、TV、無(wú)線和低頻通信系統(tǒng)。
類似的濾波器結(jié)構(gòu)可以用作磁共振成像(MRI)的采集線圈，在襯底一側(cè)上帶多個(gè)諧振結(jié)構(gòu)，而其他側(cè)上帶輸出線圈。多個(gè)諧振結(jié)構(gòu)隨后用于無(wú)線輸入，而輸出可以用作被檢測(cè)的每個(gè)不同頻率，例如每個(gè)對(duì)應(yīng)醫(yī)學(xué)診斷中標(biāo)本或組織中不同的化學(xué)元素。
雖然借助特定實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是可以在不偏離本發(fā)明精神和范圍的前提下對(duì)本發(fā)明作出各種修改和變化。
權(quán)利要求
1．一種電磁諧振器，其特征在于包括具有第一面和與第一面相對(duì)的第二面的襯底；形成于所述襯底第一面上的超導(dǎo)螺線管諧振器結(jié)構(gòu)；至少一個(gè)放置在所述襯底的所述第二面上的輸入耦合結(jié)構(gòu)；以及至少一個(gè)放置在所述襯底的所述第二面上的輸出耦合結(jié)構(gòu)。
2．如權(quán)利要求1所述的電磁諧振器，其特征在于超導(dǎo)螺線管諧振器結(jié)構(gòu)由選自包括釔鋇銅氧化物和鉈鋇鈣氧化物的一組材料組成。
3．如權(quán)利要求1所述的電磁諧振器，其特征在于所述至少一個(gè)輸入耦合結(jié)構(gòu)和所述至少一個(gè)輸出耦合結(jié)構(gòu)由超導(dǎo)材料制成。
4．如權(quán)利要求3所述的電磁諧振器，其特征在于超導(dǎo)材料由選自包括釔鋇銅氧化物和鉈鋇鈣氧化物的一組材料。
5．如權(quán)利要求1所述的電磁諧振器，其特征在于所述至少一個(gè)輸入結(jié)構(gòu)和至少一個(gè)所述輸出結(jié)構(gòu)包括金屬電感單元。
6．如權(quán)利要求1所述的電磁諧振器，其特征在于超導(dǎo)螺線管諧振器結(jié)構(gòu)具有伸長(zhǎng)的幾何結(jié)構(gòu)。
7．一種電磁濾波器，其特征在于包括具有第一面和與第一面相對(duì)的第二面的襯底；被安置在所述第一面上的多個(gè)超導(dǎo)螺線管諧振器結(jié)構(gòu)；至少一個(gè)放置在所述襯底的所述第二面上的輸入耦合結(jié)構(gòu)，所述至少一個(gè)輸入耦合結(jié)構(gòu)與至少一個(gè)所述超導(dǎo)諧振器結(jié)構(gòu)工作上耦合；以及至少一個(gè)放置在所述襯底的所述第二面上的輸出耦合結(jié)構(gòu)，所述至少一個(gè)輸出耦合結(jié)構(gòu)與至少一個(gè)所述超導(dǎo)諧振器結(jié)構(gòu)耦合。
8．如權(quán)利要求7所述的電磁濾波器，其特征在于所述多個(gè)超導(dǎo)螺線管諧振器結(jié)構(gòu)具有帶第一端和第二端的伸長(zhǎng)的幾何結(jié)構(gòu)，并且所述多個(gè)超導(dǎo)螺線管諧振器結(jié)構(gòu)基本上以邊對(duì)邊并排的關(guān)系形式安置。
9．如權(quán)利要求8所述的電磁濾波器，其特征在于所述至少一個(gè)輸入耦合結(jié)構(gòu)與所述多個(gè)超導(dǎo)螺線管諧振器結(jié)構(gòu)的至少一個(gè)的所述第一端對(duì)齊。
10．如權(quán)利要求9所述的電磁濾波器，其特征在于所述至少一個(gè)輸出耦合結(jié)構(gòu)與所述多個(gè)超導(dǎo)螺線管諧振器結(jié)構(gòu)的至少一個(gè)的所述第二端對(duì)齊。
11．如權(quán)利要求8所述的電磁濾波器，其特征在于至少一個(gè)所述第一端部偏離鄰近的超導(dǎo)螺線管諧振器結(jié)構(gòu)的第一端。
12．如權(quán)利要求7所述的電磁濾波器，其特征在于所述至少一個(gè)輸入耦合結(jié)構(gòu)和所述至少一個(gè)輸出耦合結(jié)構(gòu)包括分立的電感部分和電容器部分。
13．如權(quán)利要求8所述的電磁濾波器，其特征在于所述多個(gè)超導(dǎo)螺線管諧振器結(jié)構(gòu)由選自包括釔鋇銅氧化物和鉈鋇鈣氧化物的一組材料組成。
14．如權(quán)利要求7所述的電磁濾波器，其特征在于所述至少一個(gè)輸入耦合結(jié)構(gòu)和所述至少一個(gè)輸出結(jié)構(gòu)包括金屬電感單元。
15．如權(quán)利要求7所述的電磁諧振器，其特征在于所述至少一個(gè)輸入耦合結(jié)構(gòu)和所述至少一個(gè)輸出耦合結(jié)構(gòu)由高溫超導(dǎo)材料制成。
16．如權(quán)利要求7所述的電磁濾波器，其特征在于所述多個(gè)超導(dǎo)螺線管諧振器結(jié)構(gòu)的每一個(gè)以基本相等的頻率諧振。
17．如權(quán)利要求7所述的電磁濾波器，其特征在于所述多個(gè)超導(dǎo)螺線管諧振器結(jié)構(gòu)以多個(gè)頻率諧振，所述多個(gè)頻率的每一個(gè)對(duì)應(yīng)所述至少一個(gè)輸出耦合結(jié)構(gòu)的其中一個(gè)。
全文摘要
形成于具有相對(duì)側(cè)面的襯底上的電磁諧振器和濾波器器件。第一面上的超導(dǎo)層的圖案為至少一個(gè)自諧振螺線管。諸如電感回路或螺線管之類的輸入和輸出耦合結(jié)構(gòu)形成于襯底的相對(duì)側(cè)面。多極點(diǎn)濾波器器件以幾個(gè)放置在公共支持的襯底第一側(cè)面上的有協(xié)同工作關(guān)系的諧振器單元形成。多個(gè)諧振器單元也可以用來(lái)形成多輸出信道化濾波器。
文檔編號(hào)H03H2/00GK1325561SQ99813031
公開(kāi)日2001年12月5日 申請(qǐng)日期1999年9月14日 優(yōu)先權(quán)日1998年9月14日
發(fā)明者S·薩巴, E·高, Q·Y·馬, 許輝 申請(qǐng)人:紐約市哥倫比亞大學(xué)托管會(huì)