YBCO薄膜的微波功率非线性测试研究

【摘要】： 高温超导薄膜(High Temperature Superconductor, HTS)微波功率非线性的存在大大限制了微波器件的功率传输能力,而使高温超导薄膜难以用于制作大功率微波器件。微波功率非线性问题作为HTS薄膜大功率应用的技术瓶颈,全世界对它产生的原因没有统一的说法。鉴于此,本论文开展了HTS薄膜微波功率非线性的测试研究。论文的研究工作主要包括: 1.通过全波矩量法分析确定了微桥微带谐振器模型作为研究YBa2Cu3O7-x(YBCO)薄膜的微波功率非线性的研究方法,给出了微桥谐振器的设计公式。微桥结构的引入不但可实现功率测试,也为相关的研究提供方便。通过对微桥谐振器进行等效电路分析,将其等效集总参量,物理参量和外部可测试参量联系在一起,为微桥谐振器表面射频电流和射频磁场的计算打下了基础。 2.为了减少研究分析计算中的影响因素,使测试系统的等效过程和计算过程简单化,采用单加载微桥微带谐振器的测试方法,并采用矢量网络分析仪与软件结合的方法确定失谐参考面,精确处理系列测试数据。 3.经过计算,得到与最大能量存储相关的S参数值,通过仿真软件Advanced Design System(ADS)的全波矩量法(Moment Method, MOM),设计出具有最大能量存储的微桥微带谐振器,并进行器件的设计制作以及封装测试。 4.完成了微波功率非线性的系列表征测试——频率响应特性测试、微波非线性阻抗测试、功率压缩测试和记忆效应测试。详细描述了测试现象,并进行初步的讨论分析。运用第二章给出的结论,完成了微桥谐振器上射频磁场与射频线电流密度的计算,得出了微波非线性的功率依赖特性。经过详细的测试比较,我们将各参数对功率的依赖关系分为三个区:低功率线性区I;非线性混合区II;高功率非线性突变区III。通过功率压缩测试,排除了直流临界电流密度的大小对微波功率非线性的影响。