国立中兴大学物理研究所 - hmlt低温高磁实验室

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1、國立中興大學物理研究所碩士論文指導教授：孫允武博士高溫超導微波元件設計Designofhigh-temperature-superconductormicrowavedevices研究生：施冠州中華民國九十二年七月二十九日摘要本研究是利用高溫超導材料(YBCO)薄膜設計微波元件：(1)故障電流限流器(faultcurrentlimiters)，設計的原理，是利用突然受到一超過臨界電流Jc(criticalcurrent)的大電流(錯誤電流faultcurrent)通過與電路串聯的YBCO，使得YBCO瞬間會由零

2、電阻的超導(SC)態轉換成高阻抗的正常(NM)態，藉此限制通過的電流。當錯誤電流消失，材料恢復超導(SC)態，系統恢復正常運作。保護的電路範圍除一般電源系統外，我們更推廣到高頻系統，如通訊用天線及雷達天線。(2)溝槽線圓共振器(slotlineringresonator)，設計原理是利用一封閉圓形溝槽線，建立任一個奇數倍或偶數倍的駐波波長形成共振，我們設計了一個10GHz的圓形溝槽線共振器，利用共平面波導(coplanarwaveguide)將訊號耦合進入共振器，當輸入訊號頻率是10GHz或是10GHz的正整數

3、倍時，會在圓形溝槽線形成共振。AbstractInthisthesis,weusehightemperaturesuperconducting(HTSC)materialstodesignmicrowavedevices,including(1)faultcurrentlimitersand(2)slotlineringresonator.(1)Faultcurrentlimiterscansurviveunderveryfasthigh-currentpulses.Thisdevice,duetoitspot

4、entialhigh-speedcharacteristics,cannotonlybeusedinordinarypowersystems,butalsoincorporatedinantennaorradarsystems.Whileahugecurrent(largerthanthecriticalcurrentJc)pulseisforcedtorunthroughasuperconducting(SC)material,thematerialwillsuddenlyundergoaphasetrans

5、itionfromaSCstatetoanormalmetallic(NM)state,andtheresistancewillriserapidly.Thusthefaultcurrentwillbelimited.AshuntpathwitharesistancelowerthanthatoftheNMstatecanfurtherprovideabypassforthefaultcurrenttoincreasethecurrenthandlingcapability.Oncethefaultcondit

6、iondisappears,thematerialswitchesbacktotheSCstate,andthesystemrecoverstothenormaloperationcondition.(2)Wehavedesignedaslotlineringresonatorwitharesonancefrequencyat10GHz.TheCPWcouplingisformedbyasmallcouplinggapbetweentheexternalCPWfeedlinesandtheslotlinerin

7、g.目錄摘要．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．Ⅰ致謝．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．Ⅲ目錄．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．Ⅳ圖表索引．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．Ⅶ第一章緒論．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11.1簡介．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11.2超導基本特性．．．

8、．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21.3傳輸線．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．31.3.1傳輸線等效電路．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．31.3.2平面傳輸線．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．41.4共振電路．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．