1、ICS 7704099H 21 园雷中华人民共和国国家标准GBT 22586-2008IEC 6 1 7887：2006古日同皿 超导薄膜微波表面电阻测试Measurements of surface resistance of high temperature superconductor thinfilms at microwave frequencies(IEC 617887：2006，Electronic characteristic measurements-Surface resistance of superconductors at microwave frequencies，
2、IDT)20081215发布 20090501实施宰瞀徽鬻瓣訾糌瞥星发布中国国家标准化管理委员会捉111目 次GBT 22586-20081EC 617887：2006前言引言1范围2规范性引用文件3术语和定义4要求5装置51测试系统一52 R。测试腔体一53介质柱6测试步骤一61样品准备62系统构建63参考电平的测试64谐振器频响特性的测试一65 超导薄膜的表面电阻R。、标准蓝宝石柱的e和tan8的确定7测试方法的精密度和精确度71表面电阻。72温度73样品和支撑结构74样品的保护8测试报告81被测样品的标识。82 R。值报告83测试条件报告附录A(资料性附录) 与第1章第8章相关的附加资料
3、参考文献图1 使用制冷机测试R。随温度变化特性的装置图图2典型的R。测试腔体示意图图3 T(K)温度下的插入损耗m、谐振频率，0和半功率点带宽，图4反射系数(S。和Sz：)图5表4中术语的定义图A1各种测量微波表面电阻Rs方法结构示意图图A2两端由两片沉积在介质基片上的超导薄膜短路圆柱形介质谐振器的几何结构图A3图A4图A5图A6TEm模式的“一口和W一。关系的计算结果测量R。、tans的标准介质柱的电磁场结构三种形式的谐振器的结构示意图设计平行超导薄膜两端短路的TE。谐振器的模式图”391111121213IV1ll1l1224444i777888888972GBT 22586-2008IE
4、C 61788-7：2006图A7设计平行超导薄膜两端短路的TE。谐振器的模式图”图A8闭合式TEo。谐振器的模式图-图A9闭合式TE。谐振器的模式图表1表2表3表412 GHz、18 GHz、22 GHz时标准蓝宝石介质柱的典型尺寸12 GHz、18 GHz、22 GHz时超导薄膜的尺寸矢量网络分析仪的参数蓝宝石介质柱参数4564477前 言GBT 22586-2008IEC 617887：2006本标准等同采用IEC 617887：2006电子性能测量微波频率下超导体的表面电阻(英文版)，在技术内容上与该国际标准一致。为了便于使用，本标准做了下列编辑性修改：a)用“本标准”代替“本国际标准
5、”。b)将“IECTC 90引言”改为“引言”等有关内容。c)用小数点“”代替作为小数的“，”。本标准的附录A为资料性附录。本标准由国家超导技术联合研究开发中心和全国超导标准化技术委员会提出。本标准由全国超导标准化技术委员会归口。本标准负责起草单位：电子科技大学。本标准参加起草单位：清华大学、南京大学、中国科学院物理研究所。本标准主要起草人：罗正祥、刘宜平、李宏成、吉争鸣、郑东宁、许伟伟、张其劭、魏斌、曾成。GBT 22586-20081EC 61788-7：2006引 言自从一些钙钛矿结构铜氧化合物发现以来，国际上对高温氧化物超导体开展了广泛的研究与开发工作，在高磁场设备、低损耗能量传输、电
6、子学和许多其他技术领域的应用正在取得很大的进步。在电子学的许多领域，特别是在电信领域，微波无源器件，例如超导滤波器，正在发展之中，并且已经进入现场试验阶段”。用于微波谐振器、滤波器、天线和延迟线的超导材料具有损耗非常低的优点。超导材料损耗特性对新材料的开发和对超导微波器件的设计，都非常重要。超导材料微波表面电阻Rs和表面电阻随温度的变化特性，是设计低损耗微波器件所需要的重要参数。高温超导(HTS)薄膜的最新进展，即它的Rs值比一般金属低几个数量级，更增加了对用于测试这个特性“3的可靠技术的需要。传统的测量铌和其他低温超导材料的Rs的方法是：用被测材料制作一个三维谐振腔，测试其Q值，通过计算电磁
7、场在腔内的分布可以求得Rs值。另外一种技术是在一个较大的腔体内放人一个小样品。这种技术有许多形式，但是由实验测得的腔体总损耗计算高温超导薄膜的损耗时，通常都包含了所引入的不确定度。最好的高温超导薄膜是生长在平坦单晶衬底上的外延薄膜，到目前为止，在弯曲表面上还未能生长出高质量的薄膜。对R。测量技术的要求是：可以用小的平坦的样品；不需要对样品做任何加工；不会损坏或改变样品；高重复性；高灵敏度(低至铜表面电阻的千分之一)；动态范围大(高至铜的表面电阻)；中等功率输入时可激励高的内部功率；温度变化范围宽(42 K150 K)。在数种确定微波表面电阻的方法”“”中，我们选择了介质谐振器法，因为到目前为止
8、，这种方法是最受欢迎和最实用的。特别是，蓝宝石谐振器是一种测试高温超导材料微波表面电阻咫的极好工具8。本标准给出的测试方法也可应用于包括低临界温度材料在内的其他平板状超导块材。本标准目的是给目前在电子学和超导体技术领域工作的工程师，提供一个适当的、得到认可的技术。本标准涵盖的测试方法是建立在VAMAS(凡尔赛先进材料和标准项目)确定超导薄膜特性预标准化工作的基础之上的。GBT 22586-2008IEC 61788-7：2006高温超导薄膜微波表面电阻测试1范围本标准规定了在微波频率下利用双谐振器法测试超导体表面电阻的方法。测试目标是在谐振频率下R。随温度的变化。本标准适用于表面电阻的测试范围
9、如下：频率：8 GHz35 0518 76 25 0522 62 20 05对于闭合式谐振器，在设计超导薄膜尺寸时应考虑两片超导薄膜之间的铜圆柱腔的大小。A6给出了闭合式谐振器中铜圆柱腔尺寸的设计指南。62系统构建按照图1所示的结构建立测试装置。因为高的湿度会降低无载品质因数Q的值，所有测试腔体、标准蓝宝石介质柱和超导薄膜都应处于清洁、干燥的状态。样品和测试腔体固定在温度可控制的制冷设备内，且样品腔要处于真空状态。用二极管温度计或热电偶测量超导薄膜和标准蓝宝石介质柱的温度。在测试腔体上覆盖铝箔或在样品腔内填充氦气，可使上下两端的超导薄膜和标准蓝宝石介质柱的温度尽可能保持一致。63参考电平的测试
10、首先测量传输功率电平(参考电平)。因为测试精确度和测试信号电平有关，所以频综扫频源的输出功率要固定，而且低于10 mW。将半刚性参考电缆连接到输入端和输出端。然后，在整个测试频率和温度范围内测试传输功率电平，将其作为参考电平。当腔体的温度由室温变为最低测试温度时，参考电平会改变几个分贝。因此，参考电平随温度的变化必须考虑在内。4簧懈GBT 22586-2008IEC 61788-7：2006图3 r(K)温度下的插入损耗工A、谐振频率，o和半功率点带宽Af64谐振器频响特性的测试通过测试TE。和TE。谐振器的谐振频率，。和无载品质因数Qu，可得到表面电阻Rs随温度的变化，测试过程如下：a) 在
11、输入端和输出端之间连接好测试腔体(图1)。将标准短蓝宝石介质柱放置在下端的超导薄膜中心，并使它距两个半刚性电缆耦合环的距离相等，以使得这种传输型谐振器与两个环的耦合度相等。再将上方的超导薄膜轻轻放在蓝宝石介质柱的上端。注意不要因太大的压力损坏超导薄膜表面。将样品腔体抽真空并冷却至临界温度以下。b)在，。的设计频率值附近，找到介质谐振器的TE。模谐振峰。c)减小屏幕上的扫频宽度，直到仅显示TE0，。模谐振峰(图3)。确认这种模式的插入损耗JA大于参考电平20 dB以上，IA与温度有很大关系。d)测量，0及半功率点带宽，随温度的变化。TE。谐振模式的有载品质因数Qt为：QL一面foe) 通过下面介
12、绍的两种方法之一，可以从有载品质因数Q。得出无载品质因数Q。：第一种方法是通过测量插入损耗JA的值，Q。可由下式得到：九Q。一_!，A。一10一皿”o(2) 1n+这种方法假设介质谐振器输入端和输出端的耦合度是相同的。制作耦合环非常困难，并且环的方向也难以控制，在测试过程中蓝宝石介质柱的任何移动也是未知的。这些依赖于装配的因素，同时也与温度有关。如果耦合较强(IA20 dB)，耦合度的不对称性就不那么重要了。第二种方法是在谐振频率下，通过测试谐振器两端的反射系数，推导得出无载品质因数Q。：Q。一Q。(1+舟+岛) (3)舟一(1一Is，t1)(1s-，f+ISzzl)(4)岛一(1一lszzl
13、)(Is-zI+IszzI)(5)式(4)、式(5)中，s，和s。是图4中的反射系数，以线性功率单位表示，而不是相对的dB数。舟和且是耦合系数。使用反射系数的方法有两个优点：一是不需要校准参考电平这个步骤；二是提供了谐振器两端的耦合值测试的方法。但也有两个缺点：一是这种方法只能用在窄频带谐振器；二是反射系数的测试也受到网络分析仪动态范围的限制。5GBT 22586-2008IEC 617887：2006摄懈盔堪图4反射系数(s”和Szz)两种方法合并使用是很好的双重检验，这是我们所推荐的方法。f)由短介质柱测得的，0和Q。记为，0，和Q。通过缓慢的改变制冷设备的制冷温度，可测得，0，和Q。随温
14、度的变化关系。g) 测试完，0。和Q。随温度的变化关系后，将测试腔体加热至室温。h)然后，在室温下将测试腔体中的TE。谐振器换为TE一谐振器，再将腔体冷却至临界温度以下。按照TE。谐振模式时相同的测试步骤，测试TE一谐振模式下，o和Q。随温度的变化关系，记为厂03和Q。当TEo，。谐振器中蓝宝石介质柱的高度恰好是TE。-谐振器中介质柱高度的3倍时，TE。模式的。与TE。模式的，。一致。如果仔细设计，0，与，os的差别一般很小(60 dB频率分辨率 I Hz衰减不确定度 O1 clB最大输人功率 10 dBm在77 K时，介质谐振器的介质柱的tan8应低于10，超导样品的直径要大于介质柱直径的3
15、倍。表4给出了作为蓝宝石介质柱的最佳参数。图5显示了表4中术语的定义。表4蓝宝石介质柱参数直径误差范围 土005 Jam高度误差范围 005 InlTL平面度 低于0005mm顶端和底端：低于10 nm(rms)表面粗糙度圆柱侧面：低于o001 mm(rrDs)垂直度 0 1。以内圆柱轴 与c轴间平行度在03。以内表面粗糙度 平面度图5表4中术语的定义此技术假定TEm谐振器和TE。谐振器的介质柱具有相同的tana。但即使从同一块蓝宝石上切割出来，采用同样的技术抛光，标称相同的两个蓝宝石柱的tan8仍然是不同的，其差别可达到两个数量级。目前，标称相同的两个蓝宝石柱tand的最小差异是四倍o，因此
16、tan8的测试不确定度很大。在表面电阻的测试中，由于两个蓝宝石柱tand的差异会引入高达10的不确定度，因此该测试技术的目标精密度被限制在20。如果改善蓝宝石的重复性，或者建立了选择标准蓝宝石柱的方法，可以提高目标精密度。72温度在测试过程中可以使用多种方法将测试腔体冷却至指定温度。一种简单的方法是将测试腔体浸入7GBT 22586-2008IEC 61788-7：2006液氮中。这种方法快速、简单，而且可以达到一个已知的、稳定的温度。但从低温液体中取出测试样品时，湿气的凝结会损伤大多数HTS材料。另外，测试腔体内的气、液混合态将产生不确定度，而且不能得到不同温度下的R。值。第二种方法是将真空
17、腔浸入低温液体中，它可以克服前一种方法的局限性。在真空腔中填充氦气，就可使腔体迅速冷却且温度均匀。如果测试腔体带有加热器，就可测得HTS材料的R。随温度的变化关系。第三种较好的方法是使用制冷机。这种情况下，蓝宝石介质谐振器处于真空状态，通过测试装置与制冷机冷头相连接，达到测试温度。但要注意避免测试腔体出现温度梯度。低温恒温器应该提供R。测试所需的环境，样品要在一个稳定的、等温的状态下进行测试。假定样品的温度和样品架的温度一致。样品架的温度由一个合适的温度传感器测试，精确度应高于05 K。使用热传导性好的热屏可以缩小样品和样品架的温度差异。73样品和支撑结构支撑结构要保证对样品有足够的支撑。整个
18、测试过程中，特别是在制冷机内以及在很宽的温度范围内测试时，保持两片超导薄膜的平行以及机械稳定是非常必要的。74样品的保护湿气的凝结和划痕都会降低薄膜的超导性能，在测试中应对样品采取一些保护措施。聚四氟乙烯(PTFE)和聚甲基丙烯酸甲酯(有机玻璃)(PMMA)膜可以用来保护样品。为了不影响测试，本标准建议保护膜的厚度应低于几微米数量级。8测试报告81被测样品的标识如果可能，应该用以下信息标识被测样品：a)样品制备者姓名；b)样品的类别和或标号；c)样品批号；d)薄膜和基片的化学成分；e) 薄膜的厚度及表面粗糙度；f)样品制各技术。82 Rs值报告测试报告应该给出R。值及其对应的，o。、，o。、Q
19、。，、Q。IA(和或Pl和岛)、e7、tanf5值，以及它们随温度变化的关系。并且给出利用Rs尸的关系折合到10 GHz的Rs值。83测试条件报告测试报告应该给出以下测试条件：a)测试的频率和频率的分辨率；b) 测试中最大的射频功率；c)测试温度、温度的精确度以及两片高温超导薄膜的温度差异；d)样品温度变化的历史。8GBT 22586-2008IEC 617887：2006附录A(资料性附录)与第1章一第8章相关的附加资料A1范围需要建立一种标准测量Rs的方法，来评价表面电阻Rs很低(如10 GHz时01 mn)的高温超导薄膜的质量。到目前为止，已经提出了一系列的测量微波和毫米波范围Rs的谐振
20、器方法，如图A1所示。这些谐振器的结构可分为下列6种方式。A11 圆柱形谐振腔法”图A1a)给出了TE。，模式谐振腔的结构，谐振腔由圆柱形铜腔体与两片HTS薄膜组成。在低于30GHz的微波范围内，由于铜的R。比HTS的R。高100倍，因而，这种方法测量Rs的精密度相当低。由于HTS的Rs值与尸成正比，而铜的R。值与，“3成正比，因而，这种方法适用于毫米波范围。超导体(平板)导体管超导体(平板)超导体输入， 、f4L一1I1_厂一f 、 a)圆柱谐振腔法、 信号线illl孑介质基片鼠F介质柱c)微带线谐振器法电场一一磁场超导体e)镜像介质谐振器法导体超导体、与ll蓦质片b)平行板谐振器法d)介质
21、谐振器法超导体介质柱f)双介质谐振器法图A1 各种测量微波表面电阻Rs方法结构示意图9GBT 22586-2008IEC 617887：2006A12平行板谐振器法LI“图A1b)给出了TM。模式平行板谐振器的结构，它由两片矩形HTS薄膜中间插入一片低损耗介质片构成。这种方法可以测量很小的Rs值。但是，要获得准确的Rs值，还存在一些问题，比如，介质片厚度和tan8的低测量精密度，辐射损耗估算的不确定性，超导膜与介质片之间的气隙所导致的未知影响，以及苛刻的谐振模式的激励技术等等。A13微带线谐振器法”01”o图A1c)给出了TEM。模式微带线谐振器的结构，它由HTS薄膜光刻成一定的图形而构成。这
22、种谐振器更接近于实际的高温超导薄膜微波无源器件。但是，因为图形成型的过程会带来未知的影响，这种方法不适于用来评价HTS薄膜的性能。A14介质谐振器法”3。图A1d)给出了TE。模式介质谐振器的结构，它由两片HTS薄膜以及放在它们中间的低损耗的蓝宝石柱构成。对于TE。模式，由于HTS薄膜表面不存在电场的法向分量，因而，可以消除空气间隙的影响。用这种方法确定R。时，假定蓝宝石单晶体的tan8110“3，则其影响可以忽略。然而，众所周知，在50 K附近，10 GHz时，晶格缺陷的数量会使蓝宝石tan8介于1010“之间。因此，准备极低损耗(tanSl10“)的蓝宝石柱是此法的关键。A15镜像型介质谐
23、振器法173图A1e)给出了TE。模式镜像型介质谐振器的结构。这种谐振器能够测量单片HTS薄膜的Rs。但是，这个方法忽略了介质损耗，因此，准备极低损耗(tan8110“)的蓝宝石柱也是此法的关键。此外，在由谐振频率和无载Q值计算R。时，需要进行很繁琐的数值计算。A16双介质谐振器法”8”1这个方法使用两个具有相同tan8的蓝宝石柱谐振器，一个是TEm模式谐振器，另一个是TEol 3模式谐振器，如图A1f)所示。这个方法与介质谐振器法相同，可以消除空气间隙的影响。基于模式匹配法经过严格的分析可以得到几个简单的公式，用这些公式可以由所测得的两个谐振器的谐振频率与无载Q值，分别计算出HTS薄膜的R。
24、与蓝宝石柱的tan8。理论上，这个方法可以消除tan8的不确定性对R。测量的影响。事实上，对6个R。一01 mfl的YBCO薄膜在12 GHz频率的测量证实，这个方法可以达到10的测量精密度3。然而，如果两个介质柱的tan8不同，则必须考虑到由此产生的误差。用同样的HTS薄膜，进行实验室间的循环检测，可以估算这种影响。对上述6种方法比较后，由于双介质谐振器法数值处理容易、简单，Rs的测试结果相对可靠，因此将双介质谐振器法推荐为测试HTS薄膜Rs的标准方法。A2要求由于超导薄膜的R。按尸规律增加，测量低的Rs时，希望采用较高的频率，谐振器的尺寸也随测试频率的升高而减小。但是，测量频率提高后，建立
25、微波测量系统的难度随之增加。本测量方法也可以用于30 K以下，或80 K以上的测量，但是，这时需要采用一些新的制冷技术。A3理论与计算公式图A2给出了TE。模式谐振器的结构，它可以忽略空气间隙的影响。直径为d，高度为h的圆柱形介质柱，其两端用两片沉积在直径为d的介质基片上超导薄膜短路，组成一个谐振器。要求两片超导薄膜具有同样的R。，R。值由测量得到的TE。模式谐振器的谐振频率，0和无载品质因数Q。计算出。在两片超导薄膜的R。不同时，测出的R。值为两片超导薄膜的平均值。Rs值由下列公式计算：10其中Rs一引1瓦A-tand)A一1_里Bp2(轰)3丽1+w，p超导薄膜GBT 22586-2008
26、IEC 61788-7：2006=1，2，(A3)k一 (A4)J oK。(u)K：(u)一K；(口)K；(口)J：(“)一J。(“)J：(“)(筹)。(象)2，(A5)(A6)“JFo鬲(u)一一”石Ko五(v) (A7)“i而一一”丽_“图A2 两端由两片沉积在介质基片上的超导薄膜短路圆柱形介质谐振器的几何结构式(A1)与式(A2)中，e与tan3分别为介质柱的相对介电常数和损耗因子。式(A3)与式(A4)中，扎为自由空问中谐振波长，c为真空中的光速(c一2997 9108 ms)。函数w等于贮存在介质柱外的电场能量与贮存在介质柱内的电场能量之比。如果所有的电场能量都集中在介质柱内，则W一
27、0。应用超越方程(A7)由v2的值计算出“2的值。J。(“)为第一类贝塞尔函数，K。(u)为第二类修正贝塞尔函数。对于任何一个。值，“的第m个解存在于“。与“。之间，这里Jo(“o。)一0，J，(“，。)一o。为了辨认模式的方便，图A3的曲线(A)给出了第一个解m一1)。图A3的曲线(B)给出了TE。模式m一1时，W一。关系的计算结果。使用“2与a2值，可由下面公式计算出e值：e，一(皂)2(铲w)+1图A3 1凰1。模式的“一v和W-v关系的计算结果在双介质谐振器法中，使用一对介质柱，称为标准介质柱。这两个介质柱的直径相同，高度不同，一1lGBT 22586-2008IEC 6 1 7887
28、：2006个柱的高度是另一个柱高度的声倍，一般令p=3。要求两个介质柱的e和tana相同。图A4给出了声一3时，两个标准介质柱中电磁场的结构。为了避免混淆，将短介质柱的高度记为。，两谐振器分别称为TE。谐振器、TE。，。谐振器。两个谐振器使用同一对超导薄膜。TE一谐振器的谐振频率和无载品质因数Q。，记为，0。和Q“TE。谐振器的谐振频率，o和无载品质因数Q，记为，o，和Q。，。立b。一电力线一一一一磁力线黔 介质柱图A4测量Rs、tanl$的标准介质柱的电磁场结构从测量得到的Q。值可以计算出tan8，当TE。谐振器的高度准确地等于TEw谐振器高度的p倍时，知，与，”相同。然而，两个谐振器中储存
29、的电场能量不同，因而Q。，高于Q。，由于两个介质柱的两端均由同一对超导薄膜短路，由方程(A1)得到： tan沾南(玉击)作为一种可选方法，超导薄膜的Rs可以直接由下列方程计算出：风一若骛(等)3鲁等(击一瓦1)c A。，将方程(A9)代入方程(A1)即可得到方程(A10)。A4谐振器结构杂模的寄生耦合会降低TE模介质谐振器的Q值，在设计高Q谐振器时，必须特别注意对杂模寄生耦合的抑制。图A5给出了三种形式的谐振器的结构。12圆柱腔介质圆柱a)开放式介质谐振器 b)腔式介质谐振器 c)闭合式介质谐振器图A5三种形式的谐振器的结构示意图a)开放式介质谐振器：在两片平行超导薄膜之间放一个低损耗的介质柱
30、，两边各放置半刚性电缆，作为RF输入与输出的磁偶极子耦合。对于这种结构，耦合电缆的纵向位置应该仔细设计，以防止电磁辐射沿着耦合电缆传播、降低TE。模的Q值、增加Rs测量误差。耦合电缆应该尽可能接近下端超导薄膜。b)腔式介质谐振器：a)中所示的开放式谐振器放在导体(铜)腔内，构成腔式介质谐振器。c) 闭合式介质谐振器：将导体(铜)圆柱腔放在两片超导薄膜中间，构成闭合式谐振器。铜圆柱腔将有效地阻断沿着耦合电缆传播的电磁辐射损耗。建议将耦合电缆的纵向位置放在磁场的z一釜靠GBT 22586-2008IEC 61788-7：2006方向分量H；的最大值处，即zh2。谐振器用制冷机冷却时，要防止机械和热
31、的扰动，还需要安装xy和或z轴控制器，以便在1 mm范围内调节样品位置。天线环的长度要按四分之一波长法则来设计，以达到最大灵敏度。A5标准介质柱的尺寸图A6和图A7分别给出了两端用平行的超导薄膜短路的TE。与TEo。谐振器的模式图。这两个模式图都考虑了蓝宝石柱相对介电常数的单轴各向异性2“。为c方向的相对介电常数，为垂直于c方向的平面的相对介电常数，d和分别为蓝宝石的直径和高度，扎为自由空间谐振波长。由图A6和图A7可见，与TE0。相比，TE。谐振模式容易受TM与HE模式的影响。由于TE模式与其他模式的耦合会降低无载Q值，必须仔细选择蓝宝石柱的(dh)值，以避免不希望的耦合出现。蔷i 1 o骶
32、吵糯，这 一l|。 1 妙ff =9 28f B=11 33 4 5爿2=(dh)2图A6设计平行超导薄膜两端短路的TE。谐振器的模式图1图A7给出，为了不受其他模式的影响，TE。模蓝宝石柱的(dh)2取在024046之间。与此对应的TEm模蓝宝石柱的(dh)2在2241之间。由图A6可以看出，这样TEo-t模也不与其他模式发生耦合。13GBT 22586-2008IEC 617887：20062=(dh)2图A7设计平行超导薄膜两端短路的TEo”谐振器的模式图”由于TE模的谐振频率是蓝宝石柱的相对介电常数以及尺寸的函数，蓝宝石柱的直径和高度必须选择适当，以便得到所需要的，o。对于每一个(dh
33、)2值，由图A6可以确定出对应的。(d扎)2。例如，(dh)24时，(d扎)2192。因此，给出蓝宝石柱的d与，就可以由下式给出(dh)24的TE一模谐振器的谐振频率：e，(d2。)2一，(dfoc)2192 (A11)A6 闭合式谐振器的尺寸在闭合式谐振器中，在两片超导薄膜之间有一个铜圆柱腔，蓝宝石柱则放在铜圆柱腔中间(图A5c)。每一个模式的谐振频率都随圆环的内直径D改变。因此，要选择D，以避免与其他模式的耦合。图A8与图A9分别给出了短蓝宝石柱(dh)24与长蓝宝石柱(dh)2044作为s=Dd函数的模式图2。同时将TE。，。模和TE。模与其他模式分开的s值范围是：S一1828，3841
34、，4852。本标准推荐s一4，此值比较容易处理。14GBT 22586-2008IEC 617887：2006图A8闭合式TEo。谐振器的模式图A7检测方法的精密度和精确度由R。的误差分析和循环对比检测可以给出这种测试方法的误差估计“、灵敏度、精确度和重复性。A8蓝宝石柱的重复性蓝宝石柱的tand值是很难获得的。双介质谐振器法需要选择标准介质柱。第一步是在一个HTS蓝宝石谐振器中比较大量的蓝宝石柱。将Q值最高的蓝宝石柱记为“标准柱”。对三倍高度的蓝宝石柱做同样的选择。通过上述方法可以得到这两个蓝宝石柱的tana值。直接与这两个标准蓝宝石柱比较，可以得到其他蓝宝石柱的与tand值。利用一个校准过
35、的单倍高度蓝宝石柱有可能提取出被测超导薄膜的Rs值。15GBT 22586-2008IEC 617887：20062005l避一l涟鎏义黼。N妖、心孓：飞_二望：口三弋 心弋二卜：芏苄一念 薯 。22(册)2。o 44 o= “”-：j2 3 4 5 6s=Dd图A9闭合式TEo，。谐振器的模式图参考文献GBT 22586-20081EC 617887：20061 ZHANG D，LIANG(C，SHIH CF，LU ZH，JOHANSSON MEA 19-pole cellular bandpass filters using 75一mm diameter high temperature
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42、resonatorsIEEE TransApplSupercond，1995(5)：257113 MAZIERSKA JDielectric resonator as a possible standard for characterization of hightemperature superconducting films for microwave applicationsJSupercond，1997(10)：7314 SHEN ZY，WlLKER C，PANG P，HOLSTEIN wL，FACE DW，KOuNTz DJHigh Tcsuperconductorsapphire
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