[發(fā)明專利]一種基于基片集成波導(dǎo)的微帶諧振器

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910115916.0
• 申請(qǐng)日: 2009-08-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101626104A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-01-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉海文;萬(wàn)晶
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華東交通大學(xué)
• 主分類號(hào): H01P7/08
• 分類號(hào): H01P7/08
• 代理公司: 南昌新天下專利代理有限公司
• 代理人: 施秀瑾

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于波導(dǎo)型諧振器領(lǐng)域，具特別涉及一種頻率控制器件。

背景技術(shù)

在討論電感性能時(shí)，Q值是最重要的衡量指標(biāo)，它是一個(gè)無(wú)量綱的參數(shù)，用于比較振蕩頻率和能量損耗速率。Q值越高，電感的性能就越接近于理想的無(wú)損電感。也就是說(shuō)，它在諧振電路中的選擇性更好。高Q值的另一個(gè)好處是損耗低，也就是說(shuō)電感消耗的能量少。

互補(bǔ)開(kāi)口諧振環(huán)(CSRR)，最初由馬丁等人提出。通過(guò)在共面波導(dǎo)傳輸線的背部基片一側(cè)蝕刻開(kāi)口諧振環(huán)(SRR)實(shí)現(xiàn)，由于CSRR是一種介電常數(shù)和磁導(dǎo)率同時(shí)為負(fù)值的材料，我們稱之為人造結(jié)構(gòu)(或材料)，用以設(shè)計(jì)的低通諧振器結(jié)構(gòu)緊湊。然而，Q值通常不高。

SIW是可以集成于介質(zhì)基片中的具有低插入損耗、低輻射等特性的新的導(dǎo)波結(jié)構(gòu)。它是在上下表面為金屬層的低損耗介質(zhì)基片上，通過(guò)在基片上打一系列金屬通孔以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)的金屬波導(dǎo)的功能。基片集成波導(dǎo)器件的一個(gè)重要性質(zhì)是具有與傳統(tǒng)矩形波導(dǎo)相近的特性，原先形式的SIW被采用便是通過(guò)集成在微帶結(jié)構(gòu)基片上的矩形波導(dǎo)，因此，SIW諧振器比微帶有更高的Q值，比矩形波導(dǎo)成本更低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是利用CSRR和SIW的不同特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出一種基于基片集成波導(dǎo)的微帶諧振器。

本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：即首先在基片上形成CSRR諧振器，然后在CSRR諧振器的兩個(gè)邊上加載SIW結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明所述的在CSRR諧振器兩邊加載SIW結(jié)構(gòu)，是由一系列的打在基片上的金屬通孔組成。

本發(fā)明所述的CSRR諧振器，其晶胞單元結(jié)構(gòu)由一系列交指型電容器和一對(duì)枝節(jié)式電感組成，并通過(guò)通孔短路到接地平面，在共面波導(dǎo)傳輸線的背部基板一側(cè)蝕刻開(kāi)口諧振環(huán)。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比所具有的優(yōu)點(diǎn)是：在不增加電路面積和加工復(fù)雜程度的前提下，采用SIW結(jié)構(gòu)的CSRR諧振器可以有效地提高Q值；且本發(fā)明設(shè)計(jì)小巧，結(jié)構(gòu)緊湊，易于集成，在密集的集成電路中使用方便；由于對(duì)稱性，此結(jié)構(gòu)也可以直接從微帶系統(tǒng)移植到共面波導(dǎo)系統(tǒng)。

附圖說(shuō)明

圖1是常規(guī)CSRR諧振器的布局示意圖，其中1為CSRR諧振器的晶胞單元結(jié)構(gòu)，2為交指型電容器，3為枝節(jié)式電感，W1為晶胞單元邊長(zhǎng)，W2為單元結(jié)構(gòu)中間隙與側(cè)邊之間的距離，W3為交指型電容器的指寬，S1為單元結(jié)構(gòu)中內(nèi)部間隙寬度，S2為交指型電容器的指間間隙寬度，S3為枝節(jié)電感寬度。

圖2是使用了SIW結(jié)構(gòu)的CSRR諧振器的布局示意圖，(a)為頂端視圖，(b)為底端視圖；

圖2(a)中，1為常規(guī)CSRR諧振器的晶胞單元結(jié)構(gòu)，2為交指型電容器，3為枝節(jié)式電感，4為SIW結(jié)構(gòu)，5為通孔，6為輸入端口，7為輸出端口，L為SIW結(jié)構(gòu)介質(zhì)基片長(zhǎng)度，W為CSRR輸入端口寬度，r為通孔直徑，d為通孔間距。

圖2(b)中，8為開(kāi)口諧振環(huán)，RI和RO為底端開(kāi)口諧振環(huán)的半徑，W4為環(huán)的寬度，S4為環(huán)的開(kāi)口寬度。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明專利進(jìn)一步說(shuō)明。

在圖1中，常規(guī)CSRR諧振器的晶胞單元結(jié)構(gòu)1由一系列交指型電容器2和一對(duì)枝節(jié)式電感3組成，并通過(guò)通孔5短路到接地平面；根據(jù)交指型電容器，在接地平面蝕刻開(kāi)口諧振環(huán)8；CSRR是一種介電常數(shù)和磁導(dǎo)率同時(shí)為負(fù)值的材料。

本實(shí)施例的微帶諧振器，在常規(guī)CSRR諧振器的兩個(gè)邊加載有SIW結(jié)構(gòu)4；如圖2所示，SIW結(jié)構(gòu)是在上下表面為金屬層的低損耗介質(zhì)基片上，通過(guò)在基片上打一系列金屬通孔5實(shí)現(xiàn)的。信號(hào)從輸入端口6輸入，從輸出端口7輸出；通孔5限制了電磁場(chǎng)在SIW中的傳播；基于基片集成波導(dǎo)SIW結(jié)構(gòu)4與一對(duì)枝節(jié)式電感3相連；由于采用加載了的SIW結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步抑制了波的泄露，獲得了更好的傳輸特性；在具體實(shí)施中，通過(guò)設(shè)計(jì)和調(diào)節(jié)SIW結(jié)構(gòu)的通孔直徑r和通孔間距d，從而，使得傳統(tǒng)的CSRR諧振器的輸出信號(hào)線性特性大為提升，獲得更高的Q值。