基于共面传输线法的高温超导薄膜表面电阻的测试研究

摘要

高温超导薄膜由于其较低的表面电阻和功率损耗而得到越来越广泛的应用。特别是随着高温超导薄膜制备技术的不断提高，使得其在通信电子领域中的应用前景越来越被看好。然而，在微波场中高温超导薄膜表现出的非线性特性大大限制了用高温超导薄膜制造的微波器件的应用。微波表面电阻是非线性研究的一个重要组成部分，对它研究有助于了解非线性产生的原因和其微观本质。因此，高温超导薄膜的微波表面电阻测试研究就显得尤为重要。目前，世界上很多国家都在进行这方面的研究。
　　 本文详细介绍了用共面传输线法测量高温超导薄膜表面电阻的原理，建立了测试腔的模型，并对该模型进行仿真和分析。在此过程中对其传输系数S21曲线图进行了对比及优化，得到了比较理想的谐振器尺寸和具体的耦合探针位置，并根据该优化结果设计和制作了共面谐振器测试腔。
　　 本测量方法从开始研究至今，经历多次反复的仿真实验，解决了这种方法的耦合困难的问题，成功使谐振器产生了谐振效果，并把谐振器的谐振频率降低到了4.5GHz。共面谐振器测试腔仿真结果和实测结果吻合得比较好，这证实了在低频率的矢量网络分析仪上测量高温超导薄膜表面电阻的可行性。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 引言

1.1超导技术的发展概况

1.2超导技术的优越性和应用

1.3课题背景

1.4本论文的研究内容及创新

第2章理论基础

2.1电磁场问题的求解方法

2.2有限元法

2.3超导体的微波特性理论和模型

2.3.1迈斯纳效应和伦敦方程

2.3.2二流体模型

2.3.3 BCS理论

2.4高温超导薄膜的微波表面电阻

2.5小结

第3章高温超导薄膜微波表面电阻的测量方法综述

3.1介质谐振器法

3.2端面替代法

3.3双谐振器法

3.4镜像型蓝宝石介质谐振器法

3.5平行板谐振器法

3.6共面传输线法

3.7小结

第4章高温超导薄膜的表面电阻测试原理

4.1共面谐振器理论基础

4.2矩形谐振腔理论

4.3共面谐振器测试腔的结构模型

4.4小结

第5章测试腔的设计与仿真

5.1仿真软件简介

5.2共面谐振器的设计与仿真

5.2.1共面谐振器的设计

5.2.2共面谐振器的仿真

5.3共面谐振器测试腔的设计和仿真

5.3.1共面谐振器测试腔的设计

5.3.2共面谐振器测试模型的建立

5.3.3参数扫描与优化

5.3.4仿真结果与分析

5.4共面谐振器测试腔的散射参数实际测量及结果分析

5.5小结

第6章结论与展望

致谢

参考文献

附录

攻读学位期间的研究成果