论文部分内容阅读
利用高温超导薄膜制作的微波无源器件已经越来越广泛的应用于民用和军用通信设备以及雷达侦查设备前端。随着高温超导产业化进程的深入,优质超导薄膜的需求量越来越大。超导薄膜微波表面电阻(Rs)的测试在薄膜的制作过程中,可对薄膜好坏进行检测,有利于制作工艺的调整;在设计微波无源器件时,可准确提取薄膜的微波电阻值,保证高性能超导微波器件的设计效率。因此超导薄膜Rs的测试在超导产业化过程中是不可缺少的一个重要环节。在超导机理的理论研究过程中,超导材料微波电阻随频率、温度等物理量的变化关系一直是研究者关心的内容,而理论研究的正确与否通常需要靠实验方法验证,因此在理论研究过程中超导薄膜微波表面电阻的测试同样不可或缺。作为高温超导薄膜微波表面电阻测试方法之一的镜像介质谐振器法,具有单片、无损、快速、准确等优点,并被采用作为国家标准的补充。本论文对超导薄膜微波表面电阻镜像介质谐振器法作以下研究:对镜像介质谐振器法校准步骤进行深入分析,提出了“筛选法”和“淘汰法”,对安装在测试探头和校准探头中的兰宝石组合进行配对选择,确保测试探头和校准探头的接触面为零电阻面,从而提高A值的准确度;使用镀金铜板作为已知微波表面电阻值待测样品,利用金的稳定性,确保B值不受金属氧化导致Rs变化产生的不良影响,并利用工作在TE013模式的谐振空腔测得镀金铜板在12GHz,77.3K时的微波表面电阻为66.74mΩ;提出了终端采用50Ω负载和损耗介质材料两种方法对校准探头的结构进行改进,从而实现了测试探头和校准探头结构的对称性。使用改进后的镜像法测试装置与国家标准中的双介质谐振器法测试装置进行对比测试,比对结果的标准偏差为0.038mΩ,相对标准偏差为5.2%,小于超导薄膜微波表面电阻测试国家标准中提出的20%测试相对标准偏差,证明了论文中所提出的一系列改进方法的有效性;提出了镜像介质谐振器一腔多模测试方法,设计制作了工作在TE011、TE012、TE021、和TE013四个TE谐振模式的测试装置,利用该装置对高温超导薄膜在11.03GHz、17.38GHz、19.15GHz和25.33GHz四个不同频率点下的微波表面电阻值进行测试。在校准步骤完成后,该多模测试方法可在一个温度循环内,对被测样品的微波表面电阻频率特性进行表征。