CN101626104A - 一种基于基片集成波导的微带谐振器 - Google Patents

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万晶
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一种基于基片集成波导的微带谐振器，属于波导型谐振器领域，其特征是首先在基片上形成CSRR谐振器，然后在CSRR谐振器的两个边上加载SIW结构；本发明在不增加电路面积和加工复杂程度的前提下，采用SIW结构的CSRR谐振器可以有效地提高Q值；且本发明设计小巧，结构紧凑，易于集成，在密集的集成电路中使用方便；由于对称性，此结构也可以直接从微带系统移植到共面波导系统。

Description

一种基于基片集成波导的微带谐振器
技术领域
本发明属于波导型谐振器领域，具特别涉及一种频率控制器件。
背景技术
在讨论电感性能时，Q值是最重要的衡量指标，它是一个无量纲的参数，用于比较振荡频率和能量损耗速率。Q值越高，电感的性能就越接近于理想的无损电感。也就是说，它在谐振电路中的选择性更好。高Q值的另一个好处是损耗低，也就是说电感消耗的能量少。
互补开口谐振环(CSRR)，最初由马丁等人提出。通过在共面波导传输线的背部基片一侧蚀刻开口谐振环(SRR)实现，由于CSRR是一种介电常数和磁导率同时为负值的材料，我们称之为人造结构(或材料)，用以设计的低通谐振器结构紧凑。然而，Q值通常不高。
SIW是可以集成于介质基片中的具有低插入损耗、低辐射等特性的新的导波结构。它是在上下表面为金属层的低损耗介质基片上，通过在基片上打一系列金属通孔以实现传统的金属波导的功能。基片集成波导器件的一个重要性质是具有与传统矩形波导相近的特性，原先形式的SIW被采用便是通过集成在微带结构基片上的矩形波导，因此，SIW谐振器比微带有更高的Q值，比矩形波导成本更低。
发明内容
本发明的目的是利用CSRR和SIW的不同特点，设计出一种基于基片集成波导的微带谐振器。
本发明是通过以下技术方案实现的：即首先在基片上形成CSRR谐振器，然后在CSRR谐振器的两个边上加载SIW结构。
本发明所述的在CSRR谐振器两边加载SIW结构，是由一系列的打在基片上的金属通孔组成。
本发明所述的CSRR谐振器，其晶胞单元结构由一系列交指型电容器和一对枝节式电感组成，并通过通孔短路到接地平面，在共面波导传输线的背部基板一侧蚀刻开口谐振环。
本发明与现有技术相比所具有的优点是：在不增加电路面积和加工复杂程度的前提下，采用SIW结构的CSRR谐振器可以有效地提高Q值；且本发明设计小巧，结构紧凑，易于集成，在密集的集成电路中使用方便；由于对称性，此结构也可以直接从微带系统移植到共面波导系统。
附图说明
图1是常规CSRR谐振器的布局示意图，其中1为CSRR谐振器的晶胞单元结构，2为交指型电容器，3为枝节式电感，W1为晶胞单元边长，W2为单元结构中间隙与侧边之间的距离，W3为交指型电容器的指宽，S1为单元结构中内部间隙宽度，S2为交指型电容器的指间间隙宽度，S3为枝节电感宽度。
图2是使用了SIW结构的CSRR谐振器的布局示意图，(a)为顶端视图，(b)为底端视图；
图2(a)中，1为常规CSRR谐振器的晶胞单元结构，2为交指型电容器，3为枝节式电感，4为SIW结构，5为通孔，6为输入端口，7为输出端口，L为SIW结构介质基片长度，W为CSRR输入端口宽度，r为通孔直径，d为通孔间距。
图2(b)中，8为开口谐振环，RI和RO为底端开口谐振环的半径，W4为环的宽度，S4为环的开口宽度。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明专利进一步说明。
在图1中，常规CSRR谐振器的晶胞单元结构1由一系列交指型电容器2和一对枝节式电感3组成，并通过通孔5短路到接地平面；根据交指型电容器，在接地平面蚀刻开口谐振环8；CSRR是一种介电常数和磁导率同时为负值的材料。
本实施例的微带谐振器，在常规CSRR谐振器的两个边加载有SIW结构4；如图2所示，SIW结构是在上下表面为金属层的低损耗介质基片上，通过在基片上打一系列金属通孔5实现的。信号从输入端口6输入，从输出端口7输出；通孔5限制了电磁场在SIW中的传播；基于基片集成波导SIW结构4与一对枝节式电感3相连；由于采用加载了的SIW结构，进一步抑制了波的泄露，获得了更好的传输特性；在具体实施中，通过设计和调节SIW结构的通孔直径r和通孔间距d，从而，使得传统的CSRR谐振器的输出信号线性特性大为提升，获得更高的Q值。

Claims (2)

1、一种基于基片集成波导的微带谐振器，其特征是首先在基片上形成CSRR谐振器，然后在CSRR谐振器的两个边上加载SIW结构。
2、根据权利要求1所述的谐振器，其特征是所述的SIW结构，是由一系列的打在基片上的金属通孔组成。
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