[發明專利]一種用于旋轉行波振蕩器的傳輸線模塊及其設計方法

有效

• 申請號: 202210792229.8
• 申請日: 2022-07-07
• 公開（公告）號: CN114883772B
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發明（設計）人: 吳亮;康澤輝
• 申請（專利權）人: 香港中文大學（深圳）
• 主分類號: H01P7/08
• 分類號: H01P7/08;H01P3/08;H01P11/00;G06F30/20
• 代理公司: 成都巾幗知識產權代理有限公司 51260
• 代理人: 邢偉

本發明公開了一種用于旋轉行波振蕩器的傳輸線模塊及其設計方法，所述傳輸線模塊包括襯底（1），所述襯底（1）的上表面設置有接地金屬層，即金屬地（2），所述金屬地（2）帶有矩形槽（3），所述矩形槽（3）沿槽長所在方向貫穿金屬地（2）的前后兩側，且矩形槽（3）的厚度與金屬地（2）的厚度相同，所述矩形槽（3）內填充有與矩形槽（3）形狀尺寸相同的硅介質板，所述硅介質板的上表面沿矩形槽（3）槽長所在方向設置有兩根平行的傳輸線（4）。本發明的傳輸線模塊與傳統結構在品質因數上有了很大提高，解決了現有旋轉行波振蕩器相比LC振蕩器諧振腔品質因數較差的問題。

技術領域

本發明涉及旋轉行波振蕩器，特別是涉及一種用于旋轉行波振蕩器的傳輸線模塊及其設計方法。

背景技術

現有的旋轉行波振蕩器（RTWO）一般用作時鐘網絡的信號源或者用來提供多相位信號，而目前的旋轉行波振蕩器與傳統的LC振蕩器相比綜合性能（FoM）差距較大，目前同頻率下LC振蕩器綜合性能能比旋轉行波振蕩器高5dB。這主要由兩個方面導致，一方面旋轉行波振蕩器需要采用多組反相器對來維持振蕩，且目前沒有較好的拓撲結構來減少反相器對引入的相位噪聲。另一方面構成旋轉行波振蕩器的傳輸線的品質因數與同頻率的電感相比通常低很多，這同樣會惡化相位噪聲，最終導致旋轉行波振蕩器較差的FoM值。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種用于旋轉行波振蕩器的傳輸線模塊及其設計方法，傳輸線模塊與傳統結構在品質因數上有了很大提高，解決了現有旋轉行波振蕩器相比LC振蕩器諧振腔品質因數較差的問題。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：一種用于旋轉行波振蕩器的傳輸線模塊，包括襯底，所述襯底的上表面設置有接地金屬層，即金屬地，

所述金屬地帶有矩形槽，所述矩形槽沿槽長所在方向貫穿金屬地的前后兩側，且矩形槽的厚度與金屬地的厚度相同，所述矩形槽內填充有與矩形槽形狀尺寸相同的硅介質板，所述硅介質板的上表面沿矩形槽槽長所在方向設置有兩根平行的傳輸線。

一種用于旋轉行波振蕩器的傳輸線模塊的設計方法，包括以下步驟：

S1.根據旋轉行波振蕩器所需的頻率f，確定整個傳輸線一個波長的長度λ=u/f，其中u是波在傳輸線介質中的傳播速度；將整個傳輸線的總長度設定為一個波長的長度λ附近變動；

S2.設整個傳輸線圍成莫比烏斯環形狀, 根據旋轉行波振蕩器所需的相位數K，將整個傳輸線總長度除以相數K，得到每段長度為l=λ/K的傳輸線模塊；

S3.對于任一段傳輸線模塊，設其中每一條傳輸線寬度為W_T，兩條傳輸線之間的間距為S_T，金屬地上開設的矩形槽寬度，即開設矩形槽后，分割得到的兩塊金屬地之間的間距為S_M；

S4.初始化S_M為零，初始化傳輸線間距S_T為S_T0，初始化傳輸線寬度W_T為W_T0，其中S_T0、W_T0為預先設定的初始參數，分別表征傳輸線間距的最小值和傳輸線寬度的最大值；

設定步進值?S_M，傳輸線間距S_T保持S_T0不變，傳輸線寬度W_T保持W_T0不變，從0開始逐步增加S_M的值，每次增加一個步進值?S_M；然后對不同S_M下的傳輸線模塊進行電磁場仿真得到傳輸線模塊的RLGC參數，并計算不同S_M下的傳輸線品質因數Q_lump；