高温超导X波段带通滤波器研制

本文选用 10× 15× 0 .4 4 m m3双抛 L a Al O3衬底上外延生长的优质双面钇系高温超导 (HTSC)薄膜的Yba2 Cu3O7(YBCO) ,设计并制作了结构紧凑的高温超导发夹线微波窄带滤波器。该滤波器工作温度在 90 K以下 ,77K时指标为 :中心频率 9.4 8GHz,3d B相对带宽 1.1% ,带内最小插损 0 .36 d B,带外抑制大于 4 5 d B。另外 ,本文还介绍了高温超导滤波器的精确设计方法 ,并对高温超导滤波器的功率容载、制作等问题进行了讨论 ,同时还研制了具有实用意义的全密封高温超导滤波器外壳 ,仅需液氮制冷即可进入工作状态 ,输入、输出采用 SMA密封接头。     

高温超导滤波器在电磁抗干扰中的技术和应用

滤波器作为通信系统射频前端的关键部件,其性能举足轻重。在射电天文观测的频段,高温超导薄膜材料的表面电阻比普通金属材料低至少两个数量级，因此，采用高温超导材料能够设计并加工出性能卓越的射频滤波器。特别是射电天文望远镜对电磁抗干扰的实际需求越来越迫切,使得具有电磁抗干扰能力的陷波滤波器的研究备受关注。研究团队长期从事该领域的研究,并已取得一些研究成果。文章从不同谐振器结构类型以及频率特性等方面，介绍了研究团队在该领域的研究和设计工作，以及在射电天文电磁抗干扰中发挥的作用。     

高温超导谐振器技术及其应用研究综述

目前,用超导临界温度比较高、微波表面电阻Rs较小、超导性能稳定的高温超导薄膜制成的高温超导谐振器已在工程上得到广泛应用。高温超导谐振器较其他谐振器具有Q值高、噪声小、损耗低等优点。它不仅可作为高性能微波器件使用,还可用来开展超导薄膜或介质衬底材料的微波性能研究,在航天领域有望用于空间原子钟。文章对高温超导谐振器的原理、结构、各领域应用及国内外研究情况进行综述,并给出我国发展此项技术的建议。     

腔体滤波器与低气压放电

应用气体放电基本原理，结合滤波器的实际试验和机械结构，论述了滤波器低气压放电的有关因素，并为微波滤波器的设计给出了一些有用的参数。     

复合左右手微带传输线滤波器的探讨仿真

文章分析了复合左右手微带传输线单元晶格的等效电路,并从微波滤波器的角度对分析结果进行了仿真;着重对单元晶格构成的0阶谐振器在微波滤波器领域中的应用进行了探讨;仿真了3种输入、输出耦合形式的滤波器,其滤波器的电性能良好;验证了0阶谐振器在微波滤波器设计中应用的可能性,也提供了可行的实现途径。     

基于SBS的微波光子滤波器技术研究

文章针对微波域滤波器只能对提前设计好的特定频段、特定带宽使用的局限性而提出微波光子滤波器，其中，基于受激布里渊散射效应（SBS）的微波光子滤波器不仅拥有可调谐、可重构特性，而且由于其阈值低、调谐范围大和系统稳定性较好等优点而引起广泛关注。文章对比总结了从2011年以来国内外学者在该滤波器方面取得的重大研究成果并得出其未来的发展趋势。选取性能更优越的光频率梳技术进行SBS增益谱叠加，进而利用滤波器频谱带宽可重构的方法来实现基于SBS的滤波器设计。通过optisystem和matlab软件进行仿真分析，得到了3dB带宽为137MHz、形状因子为0.75、可调谐范围为0~20GHz的基于SBS的微波光子滤波器。从滤波器性能得出其可应用于包括卫星通信系统在内的各系统中的收发机，将大频率带宽范围的GHz宽带信号划分为并行的百MHz窄带信号，以便于用低频器件进行相关处理。     

一种微波滤波器机辅调试的新方法

微波滤波器的机辅调试(CAT)是微波工程中较新的领域。本文提出并介绍了一种可用于微波滤波器机辅调试的新方法，其主要过程为：采集矢量网络分析仪上被测滤波器的网络S参数，通过优化、拟合得到网络参数的有理函数模型，运用网络综合理论和矩阵旋转变换理论，提取被测滤波器的耦合矩阵，将此矩阵与原始设计矩阵进行比较，可得出被测滤波器中所有参数偏离目标值的偏离量。由此，可指导试验调试。为说明该方法的有效性，文中给出4个例子：4阶2极点类椭圆函数滤波器、7阶切比雪夫滤波器、5阶3极点不对称滤波器、10阶8极点自均衡类椭圆函数滤波器。试验结果表明：即使滤波器严重失谐、耦合系数与目标值差别很大，该方法仍能有效。该方法为微波滤波器的机辅调试提出了一个很好的思路，是提高批生产能力的一个有益尝试。     

一种新型窄带高性能带通滤波器的设计

在现代通信系统的射频前端中，微波带通滤波器是必不可少的重要器件。带通滤波器设计中，由于微带线的平面结构、加工方便及低成本等特点而成为最常用的微波滤波器实现方式。文章提出了一种集低插入损耗、高选择性、结构紧凑多种特点于一体的高性能窄带微波带通滤波器的设计方法。该种滤波器由基于平行耦合线和准集总电感耦合形式的四分之一波长短路谐振器实现。相比于常规滤波器，使用该种方法设计的滤波器可以集多种优势于一体，充分利用了微带传输线结构的特点。四级级联滤波器的耦合矩阵及网络变换方法被应用于该滤波器的设计并进行了详细的理论分析。为了验证本文提出方法的有效性，使用本文设计方法仿真设计了一个中心频率为1.575GHz的滤波器并进行了加工测设，仿真与测试结果的良好吻合充分证明了设计方法的有效性。     

一种不对称的双模4阶类随圆函数滤波器

本文应用两腔相对偏转的方法，设计了一个具有双模４阶不对称类椭圆函数特性的滤波器，该滤波器用于转发器地检设备中，其电性能与理论预期值较为一致。由于它用较小的谐振腔，获得单边较陡的衰减特性，因此广泛地应用在有关的微波系统中。     

应用EESOF软件进行带通滤波器的设计

介绍应用 EESOF软件进行微波电路计算机辅助设计的方法 ,并以微波带通滤波器为例讨论了微带电路的设计过程和设计结果。     

空间旋转目标涡流消旋概念与仿真分析

针对消除空间旋转目标姿态旋转的问题,本文将第二代高温超导技术与涡流制动技术相结合,提出超导式涡流消旋的概念。然后,对涡流消旋的技术可行性进行了定性分析,通过对多种消旋技术手段的权衡比较归纳出涡流消旋的优势。接着,采用电磁张量理论,建立了电磁-涡流作用机理的精确磁场和涡流力矩模型;最后,考虑实际消旋的任务需求,对典型的高速旋转目标、低速旋转目标、以及复合旋转目标的消旋进行了动力学仿真研究。仿真结果表明,涡流消旋具有足够强大的制动能力,能有效消除目标的高速旋转或复合旋转运动。     

超导核磁共振技术在航天员生命保障中的应用前景探究

长期空间飞行会对航天员的身心健康造成一定的不利影响,开展航天员生命保障的研究是非常必要的。核磁共振技术是疾病检查诊断的重要手段,同样在航天员生命保障医疗中将发挥重要的作用。文章结合国内外相关研究进展以及航天员选拔、训练和航天员医监医保的相关知识,探究了超导核磁共振技术在航天员生命保障中的应用前景。     

Manned exploration and exploitation of solar system: Passive and active shielding for protecting astronauts from ionizing radiation—A short overview

In deep space manned missions for the exploration and exploitation of celestial bodies of Solar System astronauts are not shielded by the terrestrial magnetic field and must be protected against the action of Solar Cosmic Rays (SCRs) and Galactic Cosmic Rays (GCRs). SCRs are sporadically emitted, and in very rare but possible events, their fluence can be so high to be lethal to a unprotected crew. Their relatively low energy allows us to conceive fully passive shields, also if active systems can somewhat reduce the needed mass penalty. GCRs continuously flow without intensity peaks, and are dangerous to the health and operability of the crew in long duration (>1year) missions. Their very high energy excludes the possible use of passive systems, so that recourse must be made to electromagnetic fields for preventing ionizing particles to reach the habitat where astronauts spend most of their living and working time. A short overview is presented of the many ideas developed in last decades of last century; ideas are mainly based on very intense electrostatic shields, flowing plasma bubbles, or enormous superconducting coil systems for producing high magnetic fields. In the first decade of this century the problem began to be afforded in more realistic scenarios, taking into account the present and foreseeable possibilities of launchers (payload mass, diameter and length of the shroud of the rocket, etc.) and of assembling and/or inflating structures in space. Driving parameters are the volume of the habitat to be protected and the level of mitigation of the radiation dose to be guaranteed to the crew. Superconducting magnet systems based on multi-solenoid complexes or on one huge magnetic torus surrounding the habitat are being evaluated for defining the needed parameters: masses, mechanical structures for supporting the huge magnetic forces, needed equipments and safety systems. Technological tests are in preparation or planned for improving density of the current, lightness and stability, to increase working temperature of superconducting cables, and for finding light supporting structures and suitable safety architectures, delineating a possible development program for affording this difficult problem.     

低温推进剂液体火箭发动机超导电磁泵压循环系统初步设想

为解决大型液体火箭发动机现有循环系统性能和技术难度及成本之间的矛盾，本研究基于低温推进剂液体火箭发动机工作环境特点，并结合磁流体发电机和直流超导电机的原理和工作特性，提出了一种不同于涡轮泵循环的超导电磁泵压循环系统。文中阐述了系统中超导电磁泵和磁流体发电装置的基本结构与工作原理，分析了系统的优缺点，并对超导电磁泵压循环系统进行了初步的可行性论证，最后对超导电磁泵压循环系统的应用前景进行了分析和论述。结论认为．作为一种全新的火箭发动机循环系统，超导电磁泵压循环系统具有非常广阔的发展及应用前景。     

CRYOGENIC TECHNOLOGY TO IMPROVE ELECTRIC THRUSTERS

This paper analyzes superconducting (SC) coils technology to improve satellite electric propulsion. SC magnets can generate very high magnetic fields with extremely low ohmic losses, low electric power and PCU weight. Moreover, the weight of SC magnet coils is quite low compared with conventional or permanent magnets capable of producing the same field strength. For instance, to obtain a 0.4 T magnetic field strength, typical of applied field magnetoplasmadynamic thrusters (AF-MPD), based on the Lorentz force, and with thrust in the range of 1 N, this paper shows that only a 40 g coil SC weight is needed, whereas an equivalent field copper winding would weigh about 36 kg. Using SC technology it is shown that the limited magnetic induction provided by a permanent magnet may be raised and also that it is possible to obtain high magnetic fields (of order of several Tesla) with fewer turns, drastically reducing coil volume, weight and complexity compared to conventional winding.

Superconductivity at low temperature (LTSC) requires liquid helium at 4.2 K to produce very high current densities: the thermal analysis in this paper shows that, depending on satellite and thruster, high temperature superconductors (HTSC) wires are sometimes better than LTSC because these can support lower current densities but with a critical superconductivity temperature higher than for LHe, requiring LN₂ at 77 K, easier to maintain during the whole mission.

Finally, this paper shows that implementing SC cryogenic technology on a satellite can be achieved with current active coolers technology.     

Correlation between oxygen excess density and critical transition temperature in superconducting Bi-2201, Bi-2212 and Bi-2223

It is suggested that oxygen excess in undoped material of the high temperature superconducting bismuth family creates periodic two-dimensional Cu³⁺-ion patches in the copper–oxygen planes. These nanostructures have a size of square and show a strong linear relationship to their critical transition temperatures T_c.     

Oxygen deficiency structure in iron-based high temperature superconductor GdFeAsO1−δ

Oxygen deficiency in the iron-based HTSC GdFeAsO_1?δ seems to create a parallelogram shaped Fe²⁺-ion/oxygen deficiency pattern in the Fe₂O₂ plane in c-direction. These two-dimensional nanostructures form superconducting current channels which are separated by h=0.828 nm. The doping distance in direction of the super-current shows a strong correlation to the transition temperature.     

先进高温材料的研究现状和展望

综述了高温合金、难熔金属、陶瓷、金属间化合物、金属基复合材料、陶瓷基复合材料、C／C复合材料和梯度功能材料等先进高温材料的研究与应用现状，评述了其发展趋势。     

双马来酰亚胺树脂和环氧树脂复合材料在极端温度下的性能对比

文章针对卫星复合材料天线在轨工作的高、低温温度环境,选择了玻璃化温度在220℃以上的双马来酰亚胺树脂和改性增韧环氧树脂作为新一代高模量碳纤维复合材料树脂的候选基体。在常温、极端低温-196℃和高温＋150℃测试了两种树脂基体碳纤维复合材料的力学参数,包括弯曲强度、弯曲弹性模量、层问剪切强度和热膨胀系数等。同时,对统计测试结果进行了分析,对比了两种树脂在温度环境下的性能差异。最后根据强度差异、热膨胀性能差异和工艺过程的复杂性,选择了改性增韧环氧树脂5224作为新一代卫星天线产品碳纤维复合材料的树脂基体材料。