Нелинейный СВЧ отклик сверхпроводящей YBa₂Cu₃O₇₋δ микрополосковой линии с сужением

Abstract

Проведены экспериментальные исследования потерь СВЧ мощности IL(Pin), вносимых сверхпроводящей пленочной YBa₂Cu₃O₇₋δ микрополосковой линией с сужением, в интервале температур 78-90 К. При протекании СВЧ тока с амплитудой большей, чем критическое значение Ic(rf), в линии возникали потери, которые стремительно нарастали с увеличением вводимой СВЧ мощности. При увеличении и последующем уменьшении СВЧ мощности обнаружен гистерезис функции IL(Pin). Проведенный расчет показал, что потери в линии связаны с образованием в области сужения резистивных поперечных доменов, температура которых выше критической. Показано, что небольшое сужение микрополосковой линии из пленки ВТСП можно рассматривать как сосредоточенный нелинейный резистивный элемент, на базе которого возможно создание ограничителя СВЧ мощности.

Проведено експериментальні дослідження втрат НВЧ потужності IL(Pin), які внесено надпровідною плівочною YBa₂Cu₃O₇₋δ мікросмужковою лінією зі звуженням, в інтервалі температур 78-90 К. При протіканні НВЧ струму з амплітудою більшою, ніж критичне значення Ic(rf), у лінії виникали втрати, які стрімко наростали зі збільшенням НВЧ потужності, яка вводиться. При збільшенні та наступному зменшенні НВЧ потужності виявлено гістерезис функції IL(Pin). Проведений розрахунок показав, що втрати в лінії пов язані з утворенням в області звуження резистивних поперечних доменів, температура яких вище критичної. Показано, що невелике звуження мікросмужкової лінії із плівки НТСП можна розглядати як зосереджений нелінійний резистивний елемент, на базі якого можливо створення обмежника НВЧ потужності.

Microwave insertion loss IL(Pin) in the superconducting thin-film YBa₂Cu₃O₇₋δ transmission line with a cross-section constriction is measured within the temperature interval 78–90 K. An abrupt increase of insertion loss was observed at some threshold critical value of induced rf current amplitude Ic(rf). At higher input power levels a strong increase of insertion loss in the line was observed. Above the threshold value of input power Pin, corresponding to the induced current amplitude Ic(rf) , the insertion loss dependence IL(Pin) exhibits a hysteretic behavior with increasing and decreasing the input power. The model calculations show that the microwave losses in the transmission line under consideration are mainly related to the formation of resistive domains in the constriction region which possess a temperature, higher than the critical point value. It is also demonstrated that a small constriction of the superconducting thin film transmission line can be considered as a lumped nonlinear resistive element, which in turn may be used to design a microwave power limiter.