[發(fā)明專利]一種提高鐵磁共振線寬測(cè)試精度的平面?zhèn)鬏斁€結(jié)構(gòu)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110467778.3
• 申請(qǐng)日: 2021-04-28
• 公開（公告）號(hào): CN113203351A
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張懷武;吳永銳;金立川;鐘智勇;白飛明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01B7/02
• 分類號(hào): G01B7/02;H01P3/00;H01P3/08
• 代理公司: 電子科技大學(xué)專利中心 51203
• 代理人: 吳姍霖

本發(fā)明提供一種提高鐵磁共振線寬測(cè)試精度的平面?zhèn)鬏斁€結(jié)構(gòu)，屬于微波毫米波段磁性材料參數(shù)測(cè)試領(lǐng)域，包括依次串聯(lián)的第一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)特性阻抗接地共面波導(dǎo)、第一級(jí)非標(biāo)準(zhǔn)微帶線、中間級(jí)非標(biāo)準(zhǔn)特性阻抗接地共面波導(dǎo)、第二級(jí)非標(biāo)準(zhǔn)微帶線和第二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)特性阻抗接地共面波導(dǎo)；第一、二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)特性阻抗接地共面波導(dǎo)和由第一級(jí)非標(biāo)準(zhǔn)微帶線、中間級(jí)非標(biāo)準(zhǔn)特性阻抗接地共面波導(dǎo)和第二級(jí)非標(biāo)準(zhǔn)微帶線組成的傳輸線的特性阻抗均為50Ω；中間級(jí)非標(biāo)準(zhǔn)特性阻抗接地共面波導(dǎo)的信號(hào)線寬度和槽間距均為工藝極限值；第一、二級(jí)非標(biāo)準(zhǔn)微帶線的長(zhǎng)度均為四分之一中心頻率波長(zhǎng)。通過(guò)多級(jí)傳輸線變換，實(shí)現(xiàn)工藝極限值信號(hào)線寬度和槽間距的接地共面波導(dǎo)，提高測(cè)試精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于微波毫米波段磁性材料參數(shù)測(cè)試領(lǐng)域，具體涉及一種提高鐵磁共振線寬測(cè)試精度的平面?zhèn)鬏斁€結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

在無(wú)線微波通信迅速發(fā)展的大背景下，通信系統(tǒng)各部分核心器件的工作頻率逐漸步入微波段與毫米波段，據(jù)此提出了小型化、低功耗、高穩(wěn)定性、高精度以及低成本的要求，傳統(tǒng)的器件不再適用。隨著巨磁阻效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)，磁性材料器件憑借尺寸小、精度高以及速度快的特點(diǎn)，逐漸突顯出了巨大的應(yīng)用潛力，因其占用體積小、可用頻率高、各向異性強(qiáng)、損耗低的特性，在微波通信器件如環(huán)形器、隔離器中已得到大量應(yīng)用，大大減小通信基站的尺寸，加快5G時(shí)代的發(fā)展。近些年來(lái)，磁性薄膜由于其垂直各向異性與磁矩的可翻轉(zhuǎn)性，在高速磁存儲(chǔ)領(lǐng)域展現(xiàn)了極大的可行性，有望成為下一代主流存儲(chǔ)技術(shù)。但隨著工作頻率的提高，不僅傳統(tǒng)器件出現(xiàn)了更多寄生效應(yīng)，大大增加了能量損耗，對(duì)新型磁性薄膜器件也提出了更嚴(yán)格的要求。除小型化、集成度高、響應(yīng)迅速之外，磁性損耗也是一項(xiàng)極為重要的指標(biāo)，其大小直接決定了器件能否成功嵌入收發(fā)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)正常工作。因此，對(duì)于應(yīng)用在微波毫米波器件的磁性薄膜，能否準(zhǔn)確地測(cè)試其磁性參數(shù)以及損耗大小，有著極為重要的決定作用。

目前多用鐵磁共振線寬來(lái)衡量磁性材料的磁性損耗大小，測(cè)試方法多為腔體法或傳輸線法。腔體法適用于球狀鐵氧體材料測(cè)試，而磁性薄膜適用接地共面波導(dǎo)或微帶線法測(cè)試。當(dāng)工作頻率達(dá)到毫米波段，微帶線相比共面波導(dǎo)具有更大的輻射損耗，因此在高頻段通常使用接地共面波導(dǎo)傳輸線微擾法測(cè)試。這種測(cè)試方法使用射頻信號(hào)發(fā)生器或者矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀產(chǎn)生微波信號(hào)，為最小化傳輸線的損耗與反射，接地共面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)須按照50歐姆特性阻抗設(shè)計(jì)，其尺寸大小由襯底介電常數(shù)、厚度、導(dǎo)帶寬度和槽間距決定。加大接地共面波導(dǎo)的信號(hào)線寬度，一方面會(huì)產(chǎn)生不必要的雜散信號(hào)，另一方面增大微波磁場(chǎng)與樣品互相作用面積，對(duì)于生長(zhǎng)均勻度較差、缺陷較多、各向異性較強(qiáng)的薄膜，很容易產(chǎn)生不規(guī)則的鐵磁共振線寬外部展寬，無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)得真實(shí)線寬大小。但當(dāng)信號(hào)線寬度減小到工藝極限值時(shí)，由于50歐姆特性阻抗的限制，槽間距往往已經(jīng)超過(guò)工藝極限值，因此無(wú)法實(shí)現(xiàn)線寬為工藝極限值的接地共面波導(dǎo)。另一種光刻式接地共面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，不僅接地效果較差，信號(hào)隔離度差，介質(zhì)損耗大，還對(duì)待測(cè)試樣品有更多限制。因此，利用接地共面波導(dǎo)法進(jìn)行鐵磁共振線寬測(cè)試，在精度方面還有很大的提升空間。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種提高鐵磁共振線寬測(cè)試精度的平面?zhèn)鬏斁€結(jié)構(gòu)，通過(guò)多級(jí)傳輸線變換設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)工藝極限值信號(hào)線寬度和槽間距的接地共面波導(dǎo)，進(jìn)而提高鐵磁共振線寬測(cè)試精度。

一種提高鐵磁共振線寬測(cè)試精度的平面?zhèn)鬏斁€結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括依次串聯(lián)的第一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)特性阻抗接地共面波導(dǎo)、第一級(jí)非標(biāo)準(zhǔn)微帶線、中間級(jí)非標(biāo)準(zhǔn)特性阻抗接地共面波導(dǎo)、第二級(jí)非標(biāo)準(zhǔn)微帶線和第二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)特性阻抗接地共面波導(dǎo)；第一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)特性阻抗接地共面波導(dǎo)，第二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)特性阻抗接地共面波導(dǎo)，和由第一級(jí)非標(biāo)準(zhǔn)微帶線、中間級(jí)非標(biāo)準(zhǔn)特性阻抗接地共面波導(dǎo)和第二級(jí)非標(biāo)準(zhǔn)微帶線串聯(lián)而成的傳輸線的特性阻抗均為50Ω；其中，中間級(jí)非標(biāo)準(zhǔn)特性阻抗接地共面波導(dǎo)的信號(hào)線寬度和槽間距均為工藝極限值。

進(jìn)一步地，所述第一級(jí)非標(biāo)準(zhǔn)微帶線和第二級(jí)非標(biāo)準(zhǔn)微帶線的特性阻抗 Z_MICROSRIP均與中間級(jí)非標(biāo)準(zhǔn)特性阻抗接地共面波導(dǎo)的特性阻抗Z_GCPW滿足：