CN110731028B - 频率选择性限制器 - Google Patents

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Abstract

提供了一种具有带有渐缩宽度的传输线结构的频率选择性限制器(FSL)。该FSL包括具有磁性材料的基板、设置在基板上的信号(或中心)导体以及设置在基板上的第一和第二接地平面导体。该信号导体具有第一宽度的第一端和第二不同宽度的第二端，使得信号导体被提供为在信号导体的第一和第二端之间具有锥形形状。第一和第二接地平面导体分别与信号导体的第一和第二边缘间隔开距离，该距离从信道导体的第一端到信号导体的第二端变化，使得信号导体、以及第一和第二接地平面导体形成共面波导传输线。

Description

频率选择性限制器
技术领域
本公开总体上涉及限制器，并且特别是涉及一种频率选择性限制器。
背景技术
如本领域中所公知的，频率选择性限制器(FSL)是一种非线性无源器件，其衰减高于预定阈值功率水平的信号，同时使低于该阈值功率水平的信号通过。FSL的一个特征在于高功率限制的频率选择性性质：在频率上接近受限信号的低功率信号基本不受影响(即，FSL基本不衰减这样的信号)。
FSL的典型实施方式包括使用围绕条线设置的两个电介质材料层的条线传输结构，沿FSL的长度，该条线具有固定的长度以及固定的宽度。这样的结构相对易于制造，并提供足够大的磁场，以在使用单晶材料时实现大约0dBm的临界功率水平。减小阈值功率水平的一种方法是以回波损耗劣化为代价使用更低阻抗的条线。可以使用外部匹配结构来改善阻抗匹配，但这种技术减小了带宽并增大了FSL的插入损耗。
发明内容
本文所公开的概念、系统和技术涉及包括具有渐缩宽度的传输线结构的频率选择性限制器(FSL)。可以提供传输线结构，使得一个或多个导体在FSL的第一端(例如，输入端)处具有第一宽度，并且在FSL的第二端(例如，输出端)处具有第二不同宽度。例如，在具有共面设计的传输线结构中，中心导体和两个接地平面导体可以各自在FSL输入端处具有第一宽度，并且在FSL的输出端处具有第二不同宽度。在一些实施例中，中心导体的宽度沿传输线结构的长度(例如，线性地、指数式地)减小。可以至少部分地基于FSL的尺寸(例如，总长度、宽度等)、期望的信号衰减因子、FSL的期望特性阻抗和/或用于形成FSL的材料来选择渐缩宽度的尺寸。在实施例中，渐缩宽度导致FSL具有用于至少一些应用的功率阈值、插入损耗和最大衰减范围的期望组合。
FSL，因此还有传输线结构可以包括任意宽度的50Ω共面线的多个区段(或部分)。如果超过第一区段的功率阈值的输入信号被施加或以其它方式入射在FSL上，那么可以将FSL中的后续区段形成为具有更窄的宽度，以使现在稍微衰减的信号的功率水平与相应更低的功率阈值匹配。于是，每个个体区段可以被形成为具有使其功率阈值水平匹配到入射于该相应区段上的预期大信号功率水平的宽度，其中给定区段的入射功率是传输线结构中在该相应区段之前的一个或多个先前区段的大信号衰减的函数。
可以至少部分地基于FSL的期望特性阻抗、FSL的尺寸(例如，总长度、宽度等)和/或构成FSL的材料的性质(例如，磁性材料性质)选择渐缩宽度的传输线的尺寸和/或轮廓。可以选择渐缩宽度的轮廓，使得响应于具有特定功率水平(例如，充分高的输入功率水平)的信号，FSL的每个区段提供相同水平的衰减。因此，给定区段的阈值和入射于该区段的入射功率之间的功率水平差为恒定值。该恒定值可以对应于相应区段的大信号衰减。例如，在一个实施例中，对于无限小的区段，这一常数可以是零，但对于具有1mm长区段尺寸的设计，该恒定值可以保持在1dB/mm。
使用渐缩宽度的传输线导致减小的功率阈值，其中期望的非线性的开端发生而不改变与传输线相邻设置的磁性材料(例如，铁氧体材料)的结构。这使得能够将更低成本的材料用于各种应用，使得能够通过电气设计而非材料优化来调谐FSL的性能参数，并提供更高的总体非线性性能而不劣化针对弱信号的插入损耗。
在一些实施例中，所形成的级联FSL可以具有两个或更多个耦接在一起的FSL。例如，可以将第一FSL的输出端耦接到第二FSL的输入端。所形成的FSL可以具有相同的材料性质(例如，相同的磁性材料)。在其他实施例中，所形成的FSL可以具有不同的材料性质(例如，不同类型的磁性材料)。FSL中的每个可以包括渐缩宽度的传输线结构。传输线结构的不同宽度之间的关系可以彼此对应并对应于构成相应FSL中的每个的材料。例如，可以至少部分地基于第一FSL中形成的第一传输线结构的输出部分的宽度、构成第一FSL的材料的性质以及构成第二FSL的材料的性质，来选择第二FSL中形成的第二传输线结构的输入部分的宽度。
在第一方面中，提供了一种频率选择性限制器，该频率选择性限制器包括具有第一和第二相对表面的磁性材料、以及设置于该磁性材料的第一表面上以形成共面波导传输线的多个导体。多个导体中的中心导体的宽度从共面波导传输线的第一端向共面波导传输线的第二不同端减小。
在一些实施例中，该宽度沿共面波导传输线的长度线性地减小。在其他实施例中，该宽度沿共面波导传输线的长度指数式地减小。
多个导体还可以包括设置在磁性材料的第一表面上的两个接地平面导体。可以在中心导体和两个接地平面导体中的每个之间设置间隙，使得中心导体和两个接地平面导体中的每个之间的间隙沿共面波导传输线的长度减小。
共面波导传输线还可以包括具有一个或多个不同宽度的多个区段，并且每个区段的宽度可以对应于该共面波导传输线中的一个或多个先前区段的衰减因子或该共面波导传输线中的一个或多个先前区段的功率阈值。每个区段可以形成50Ω的共面线，并且频率选择性限制器沿共面波导传输线的长度可以具有恒定特性阻抗。
在一些实施例中，每个区段的功率阈值沿共面波导传输线的长度减小。共面波导传输线的每个区段可以向入射于频率选择性限制器上的信号提供相同水平的衰减。
在另一方面中，提供了一种级联频率选择性限制器系统，该系统包括第一频率选择性限制器，该第一频率选择性限制器包括具有第一和第二相对表面的第一磁性材料、以及设置于该第一磁性材料的第一表面上以形成第一共面波导传输线的第一多个导体，使得第一多个导体中的第一中心导体的第一宽度从第一共面波导传输线的第一端向第二不同端减小。该级联频率选择性限制器系统还包括第二频率选择性限制器，该第二频率选择性限制器包括具有第一和第二相对表面的第二磁性材料、以及设置于第二磁性材料的第一表面上以形成第二共面波导传输线的第二多个导体，使得第二多个导体中的第二中心导体的第二宽度从第二共面波导传输线的第一端向第二不同端减小。第一频率选择性限制器的输出端耦接到第二频率选择性限制器的输入端。
第一共面波导传输线的第一宽度可以沿第一共面波导传输线的长度线性地减小，并且第二共面波导传输线的第二宽度可以沿第二共面波导传输线的长度线性地减小。
在一些实施例中，第一和第二磁性材料包括相同的材料。在其他实施例中，第一和第二磁性材料包括不同的材料。
第二中心导体在第二共面波导传输线的第一端处的第二宽度可以对应于以下中的至少一者：第一中心导体在第一共面波导传输线的第二端处的第一宽度、第一磁性材料的材料或第二磁性材料的材料。
在另一方面中，提供了一种用于形成频率选择性限制器的方法，该方法包括提供具有第一和第二相对表面的磁性材料，在该磁性材料的第一表面上设置第一和第二接地平面导体，以及在该磁性材料的第一表面上设置中心导体，使得该中心导体设置在第一和第二接地平面导体之间以形成共面波导传输线。中心导体的宽度从共面波导传输线的第一端向第二不同端减小。
该宽度可以沿共面波导传输线的长度线性地减小。在一些实施例中，该宽度可以沿共面波导传输线的长度指数式地减小。
可以在中心导体与第一和第二接地平面导体中的每个之间形成间隙，使得中心导体与第一和第二接地平面导体中的每个之间的间隙沿共面波导传输线的长度减小。
可以在共面波导传输线之内形成具有一个或多个不同宽度的多个区段，使得每个区段的宽度对应于该共面波导传输线中的一个或多个先前区段的衰减因子或者该共面波导传输线中的一个或多个先前区段的功率阈值中的至少一者。每个区段可以形成50Ω的共面线，并且频率选择性限制器沿共面波导传输线的长度可以具有恒定特性阻抗。
该方法还可以包括形成多个频率选择性限制器，使得第一频率选择性限制器的输出端耦接到第二频率选择性限制器的输入端；并且第二共面波导传输线的输入端的宽度对应于以下中的至少一者：第一共面波导传输线的输出端的宽度、第一磁性材料的材料和第二磁性材料的材料。
在另一方面中，提供了一种频率选择性限制器，该频率选择性限制器包括：包括磁性材料的基板，所述基板具有第一和第二相对表面；设置于所述基板的第一表面上的中心导体，所述中心导体具有至少第一部分，该第一部分具有第一宽度的第一端和第二不同宽度的第二端，这样的所述中心导体被提供为在所述中心导体的所述第一部分的第一和第二端之间具有锥形形状；设置于所述基板的第一表面上的第一接地平面导体，所述第一接地平面导体的边缘与所述中心导体的第一边缘间隔开距离，该距离从所述中心导体的第一部分的第一端到所述中心导体的第一部分的第二端变化；以及设置于所述基板的第一表面上的第二接地平面导体，所述第二接地平面导体的边缘与所述中心导体的第二边缘间隔开距离，该距离从所述中心导体的第一部分的第一端到所述中心导体的第一部分的第二端变化，使得所述中心导体以及所述第一和第二接地平面导体形成共面波导传输线。
在以下附图和描述中阐述了本公开的一个或多个实施例的细节。本公开的其他特征、目的和优点将从所述描述和附图以及权利要求中显而易见。
附图说明
图1是具有带有渐缩宽度的共面波导传输线结构的频率选择性限制器(FSL)的前视图；
图1A是FSL的倾斜侧视图；
图1B是FSL的顶视图；
图2是具有带有线性渐缩宽度的共面波导传输线结构的FSL的顶视图；
图2A是具有带有指数式渐缩宽度的第一实施例的共面波导传输线结构的FSL的顶视图；
图2B是具有带有指数式渐缩宽度的第二实施例的共面波导传输线结构的FSL的顶视图；以及
图3是具有至少两个耦接在一起的共面波导传输线结构的级联FSL的顶视图。
各附图中的类似附图标记表示类似的元件。
具体实施方式
现在参考图1，频率选择性限制器(FSL)100包括多个间隔开的导体106、108、110，多个导体中的第一导体对应于中心(或信号)导体106，并且多个导体中的第二导体对应于两个接地平面导体108、110。导体106、108、110全部都设置在磁性材料基板104的第一表面104a上以形成共面波导传输线。
可以形成或以其他方式提供具有渐缩宽度的共面波导传输线。在一个例示性实施例中，中心导体106沿FSL 100的长度与接地平面导体108、110中的每个间隔开(例如，分隔开)改变的距离。例如，中心导体106可以在FSL 100的第一端(例如，输入端)与接地平面导体108、110中的每个间隔开第一距离，这里分别由间隙112a、112b表示，并在FSL 100的第二端(例如，输出端)间隔开第二不同的距离，这里分别由间隙114a、114b表示。在一些实施例中，第一距离可以大于第二距离。
中心导体106和接地平面导体108、110可以包括相同的材料。在其他实施例中，中心导体106和接地平面导体108、110可以包括不同的材料。中心导体106和接地平面导体108、110可以包括金属或金属材料。
磁性材料104可以包括诸如钇铁石榴石(YIG)的铁磁材料。例如，磁性材料104可以包括单晶(SC)YIG、多晶(PC)YIG、六方铁氧体YIG或多种掺杂YIG材料中的至少一种。
在一些实施例中，接地平面120可以设置在磁性材料104的第二表面104b上。接地平面120可以包括金属或金属材料中的至少一种。
现在参考图1A，其中图1中的类似元件被提供为具有类似附图标记，FSL 100的顶视图示出了共面波导传输线结构的渐缩宽度的一个示例性实施例。如图1A所示，中心导体106和接地平面导体108、110中的每个的宽度可以沿FSL 100的长度从第一端100c(例如，输入端)向第二端100d(例如，输出端)而改变。例如，中心导体106在FSL 100的第一端100c(例如，输入端)处具有第一宽度106a(wa1)，并且在FSL 100的第二端100d(例如，输出端)处具有第二不同宽度106(wa2)。在实施例中，中心导体106的宽度可以沿FSL 100的长度从第一端100c向第二端100d(例如，线性地、指数式)减小。在实施例中，中心导体106的宽度与功率阈值相关，因此宽度随着功率水平下降而在FSL 100的长度(例如，器件的长度)上减小，以确保阈值沿该长度与功率水平保持匹配。
应当理解，在其他实施例中，中心导体106的宽度可以沿FSL 100的长度从第一端100c向第二端100d(例如，线性地、指数式)增大。不过，在这样的实施例中，阈值水平会在发生期望限制的功率水平以上的点处增大。于是，FSL的这一区段仅会增加小信号损耗，并且不会对期望的大信号衰减有贡献。
第一接地平面导体108在FSL 100的第一端100c处具有第一宽度108a(wb1)，并且在FSL 100的第二端100d处具有第二不同宽度108b(wb2)。第二接地平面导体110在FSL 100的第一端100c处具有第一宽度110a(wc1)，并且在FSL 100的第二端100d处具有第二不同宽度110b(wc2)。因此，在图1A的例示性实施例中，第一和第二接地平面导体108、110的宽度沿FSL100的长度从第一端100c向第二端100d增大。应当理解，在其他实施例中，第一和第二接地平面导体108、110的宽度可以沿FSL 100的长度从第一端100c向第二端100d减小或形成为具有多种不同的形状。在实施例中，可以至少部分地基于第一和第二接地平面导体108、110与中心导体106之间的间隙来选择第一和第二接地平面导体108、110的宽度。
中心导体106可以与第一和第二接地平面导体108、110分别间隔开第一间隙122(G1)和第二间隙124(G2)。因此，应当理解，在一些实施例中，第一和第二接地平面导体108、110的宽度可以沿FSL 100的长度是恒定的，并且中心导体106的宽度和/或接地平面导体108、110与中心导体106之间的间隙122、124的尺寸可以沿FSL 100的长度而改变。在其他实施例中，第一和第二接地平面导体108、110的宽度可以沿FSL 100的长度减小，并且中心导体106的宽度和/或接地平面导体108、110与中心导体106之间的间隙122、124的尺寸可以沿FSL 100的长度而改变。下文将参考图1B更详细地描述间隙122、124。
在实施例中，中心导体106、接地平面导体108、110和间隙122、124从FSL 100的第一端100c到第二端100d可以包括多个区段或部分。中心导体106、接地平面导体108、110和间隙122、124的每个区段可以分别具有与中心导体106、接地平面导体108、110和间隙122、124的先前或后续区段不同的宽度。区段可以指中心导体106、接地平面导体108、110和间隙122、124的个体或彼此的不同组合。例如，FSL 100的区段可以指并因此包括中心导体106的宽度以及中心导体106和接地平面导体108、110之间的间隙122、124的尺寸。应当理解，可以将FSL 100描述为具有区段，以通过论述FSL 100的离散的截面处的宽度来更清楚地描述沿FSL 100的长度发生了什么。换言之，FSL 100的物理实施方式可以是区段长度为零的极限(未实际离散化)。例如，在一些实施例中，FSL 100可以包括从第一端100c到第二端100d具有连续、平滑过渡的宽度的单个连续结构。
在一些实施例中，中心导体106的每个区段可以具有比在先区段更窄的宽度以匹配(由在先的一个或多个区段衰减的)已衰减信号的功率水平的功率阈值并且具有比在先区段相应更低的功率阈值。因此，中心导体106的每个个体区段可以被形成为具有使其相应功率阈值水平匹配到入射于该相应区段上的预期大信号功率水平的宽度，其中相应区段的入射功率是中心导体106的一个或多个在先区段的大信号衰减的函数。
可以选择中心导体106的宽度和间隙122、124的尺寸以形成50Ω的共面线，使得FSL 100可以沿该共面波导传输线的长度具有恒定特性阻抗。例如，对于诸如FSL 100的共面波导线，可以至少部分地基于中心导体106的宽度和中心导体106与接地平面导体108、110c之间的间隙122、124之间的关系来选择FSL的尺寸。这些元件中的每个的组合可以限定FSL 100的特性阻抗。例如，通过修改中心导体106的宽度而不改变间隙122、124的尺寸，可以导致除50欧姆之外的特性阻抗。因此，应当理解，在一些实施例中，如本文所用的，使中心导体106的宽度渐缩可以指使中心导体106的宽度渐缩和使间隙122、124的尺寸渐缩(或以其他方式修改尺寸)以保持50欧姆的特性阻抗。
现在参考图1B，FSL 100的顶视图示出了共面波导传输结构的渐缩宽度的一个示例性实施例。在图1B的例示性实施例中，间隙G1和G2沿FSL100的长度从第一端100c向第二端100d而改变(这里是减小)。
例如，中心导体106和第一接地平面导体108之间的第一间隙122(G1)在FSL 100的第一部分处具有第一长度122a(G1a)，在FSL 100的第二部分处具有第二长度122b(G1b)，并且在FSL 100的第三部分处具有第三长度122c(G1c)。因此，随着中心导体106和/或第一接地平面导体108的宽度变化，分隔它们的第一间隙122G1的尺寸可以变化。
中心导体106和第二接地平面导体110之间的第二间隙124(G2)在FSL 100的第一部分处具有第一长度124a(G2a)，在FSL 100的第二部分处具有第二长度124b(G2b)，并且在FSL 100的第三部分处具有第三长度124c(G2c)。于是，随着中心导体106和/或第二接地平面导体110的宽度变化，分隔它们的第二间隙124(G2)的尺寸可以变化。
在图1B的例示性实施例中，第一和第二间隙122、124沿FSL 100的长度从第一端100c向第二端100d减小。不过，应当理解，在其他实施例中，第一和第二间隙122、124的尺寸可以沿FSL 100的长度从第一端100c向第二端100d保持恒定。
在一些实施例中，中心导体106的末端部分130(例如，输出部分)可以具有恒定或基本恒定的宽度。例如，并且如图1B所示，末端部分130具有基本恒定的宽度，并且第一间隙122的第四长度122d和第二间隙124的第四长度124d都是基本恒定的。可以至少部分地基于FSL 100耦接到的器件或器械来设计末端部分130。例如，在一些应用中，FSL 100可以耦接到低噪声放大器(LNA)模块，并且可以设计末端部分130的形状和/或宽度以耦接到LNA(或FSL 100可以耦接到的其他类型的器件)。于是，应当理解，可以至少部分地基于FSL 100将与之耦接的器件或器械来选择中心导体106的末端部分130的尺寸、形状和/或宽度。
现在参考图2-2B，提供了在不同配置中具有渐缩宽度的不同的共面波导传输线的顶视图。可以至少部分地基于相应FSL的特定应用将本文所述的渐缩宽度的共面波导传输线形成为各种不同的形状。例如，并且参考图2，FSL 200包括具有线性渐缩宽度的共面波导传输线。在图2的例示性实施例中，中心导体206的宽度从FSL 200的第一端200c向第二端200d线性地减小，并且第一和第二接地平面导体208、210中的每个的宽度从FSL 200的第一端200c向第二端200d线性地增大。
现在参考图2A，FSL 230包括具有指数式渐缩宽度的第一实施例的共面波导传输线。在图2A的例示性实施例中，中心导体236的宽度从FSL 230的第一端230c向第二端230d指数式地减小，并且第一和第二接地平面导体238、240中的每个的宽度从FSL 230的第一端230c向第二端230d线性地增大。
现在参考图2B，FSL 260包括具有指数式渐缩宽度的第二实施例的共面波导传输线。在图2B的例示性实施例中，中心导体266的宽度从FSL 260的第一端260c向第二端260d指数式地减小，并且第一和第二接地平面导体268、270中的每个的宽度从FSL 260的第一端260c向第二端260d线性地增大。
应当理解，如本文所述的渐缩宽度的共面波导传输线可以至少部分地基于FSL的尺寸(例如，长度)、相应FSL的功率阈值水平、插入损耗因子和/或衰减范围而形成为各种不同的形状。因此，可以至少部分地基于相应FSL的特定应用并为了符合以下因素中的至少一个或组合的特定要求来设计并形成渐缩宽度的共面波导传输线：FSL的尺寸(例如，长度)、功率阈值水平、插入损耗因子和/或衰减范围。
现在参考图3，级联FSL 300包括耦接到第二FSL 340的输入端340c的第一FSL 310的输出端310d。在实施例中，级联FSL 300可以被配置成与图1-1B的FSL 100以相同或基本类似的方式操作并衰减信号，不过，级联FSL 300包括两个或更多个FSL(这里是两个)。
FSL 310、340中的每个包括具有渐缩宽度的共面波导传输线。例如，第一FSL 310包括中心导体316和与中心导体316相邻但在其相对侧上设置的第一和第二接地平面导体318、320。第一和第二接地平面导体318、320分别通过第一和第二间隙322(G1)、324(G2)与中心导体316间隔开。中心导体316在输入端310c处具有第一宽度wa1，并且在输出端310d处具有第二不同宽度wa2。第一和第二接地平面导体318、320在输入端310c处分别具有第一宽度wb1、wc1，并且在输出端310d处分别具有第二不同宽度wb2、wc2。
第二FSL 340包括中心导体346和与中心导体346相邻但在其相对侧上设置的第一和第二接地平面导体348、350。第一和第二接地平面导体348、350分别通过第三和第四间隙326(G3)、328(G4)与中心导体346间隔开。中心导体346在输入端340c处具有第一宽度wd1，并且在输出端340d处具有第二不同宽度wd2。第一和第二接地平面导体348、350在输入端340c处分别具有第一宽度we1、wf1，并且在输出端340d处分别具有第二不同宽度we2、wf2。
在图3的例示性实施例中，中心导体316、346的宽度从其相应的输入端310c、340c向其相应的输出端310d、340d减小，并且第一和第二接地平面导体318、320、348、350的宽度从其相应的输入端310c、340c向其相应的输出端310d、340d增大以形成渐缩的宽度。不过，应当理解，可以部分基于相应级联FSL的特定应用将中心导体316、346以及第一和第二接地平面导体318、320、348、350的宽度和/或形状形成为具有各种不同尺寸。
例如，可以至少部分地基于用于信号衰减的期望功率阈值水平、级联FSL 300的期望特性阻抗和/或每个FSL 310、340之内的材料的性质来选择第一和第二FSL 310、340的中心导体316、346以及接地平面导体310、320、348、350的尺寸(例如，宽度、形状)。因此，可以至少部分地基于级联FSL 300中的在先的一个或多个区段和/或级联FSL 300中的后续的一个或多个区段来设计级联FSL的每个区段(或部分)。
在实施例中，级联FSL 300可以包括从第一FSL 310的输入端310c到第二FSL 340的输出端340d的多个区段或部分，因此级联FSL 300包括第一FSL 310和第二FSL 340两者。中心导体316、346的每个区段(或部分)可以具有比在先区段更窄的宽度以匹配(由在先的一个或多个区段衰减的)已衰减信号的功率水平的功率阈值并且具有比在先区段相应更低的功率阈值。例如，可以部分基于中心导体316在第一FSL 310的输出端310c处的第二宽度wa2和构成第二FSL 340的材料(例如，磁性材料、电介质材料)的性质来选择中心导体346在第二FSL 340的输入端340c处的第一宽度wd1。于是，级联FSL 300中的每个个体区段可以被形成为具有使其功率阈值水平匹配到入射于该相应区段上的预期大信号功率水平的宽度，其中相应区段的入射功率是级联FSL 300中的一个或多个在先区段的大信号衰减的函数。
级联FSL 300可以沿级联FSL 300的长度保持特性阻抗(例如，50Ω)，因此第一和第二FSL 310、340中的每个可以在其相应长度上具有相同特性阻抗。
在一些实施例中，第一和第二FSL 310、340可以包括相同的材料。在其他实施例中，第一和第二FSL 310、340的一个或多个部分可以包括不同的材料。例如，可以将第一FSL310的中心导体316和接地平面导体310、320设置在第一磁性材料上，并且可以将第二FSL340的中心导体346和接地平面导体348、350设置在第二磁性材料上。
第一和第二磁性材料可以包括诸如钇铁石榴石(YIG)的铁磁材料。例如，第一和第二磁性材料可以包括单晶(SC)YIG、多晶(PC)YIG、六方铁氧体YIG或多种掺杂YIG材料中的至少一种。
在一个示例性实施例中，可以分别形成具有PC-YIG磁性材料的第一FSL 310，并可以形成具有SC-YIG磁性材料的第二FSL 340。可以将第一FSL 310的中心导体316和接地平面导体310、320设置在PC-YIG上，并且可以将中心导体346和接地平面导体348、350设置在SC-YIG上。由于PC-YIG和SC-YIG具有不同的功率阈值，至少部分基于这些不同性质和在级联FSL 300内的相应位置(例如，开始、中间、最后)，第一和第二FSL 310、340的尺寸可以是不同的。例如，从输入端310c到输出端310d测量的第一FSL 310的长度可以与从输入端340c到340d测量的FSL 340的长度不同(前者比后者更大、更小)。
至少部分基于第一和第二磁性材料的不同性质以及在级联FSL 300内的相应位置(例如，开始、中间、最后)，中心导体316、346和接地平面导体310、320、348、350的尺寸可以是不同的。例如，可以部分基于中心导体316在第一FSL 310的输出端310c处的第二宽度wa2和SC-YIG材料的性质，来选择中心导体346在第二FSL 340的输入端340c处的第一宽度wd1。在一些实施例中，中心导体346在输入端340c处的第一宽度wd1可以大于中心导体316在输出端310c处的第二宽度wa2。在其他实施例中，中心导体346在输入端340c处的第一宽度wd1可以等于或小于中心导体316在输出端310c处的第二宽度wa2。
在一些实施例中，第一和第二FSL 310、340的尺寸(例如，长度、宽度)可以相同。在其他实施例中，第一FSL 310的一个或多个尺寸可以与第二FSL的一个或多个尺寸不同。例如，第一FSL 310的总长度可以大于或小于第二FSL 340的总长度。
在实施例中，SC-YIG材料可能比PC-YIG材料更昂贵。于是，可以通过使用材料组合(例如，SC-YIG材料和PC-YIG材料的组合)而不是仅使用SC-YIG材料形成级联FSL 300来实现成本优势。例如，级联FSL 300的部分(这里是第一FSL)可以使用较便宜的PC-YIG材料来形成，并且因此少用更昂贵的SC-YIG材料，同时实现了级联FSL 300的期望性能(例如，信号衰减)。
应当理解，尽管图3示出级联FSL 300具有两个FSL，在其他实施例中，级联FSL可以包括超过两个FSL。
本文所述的FSL中的每个被描述和图示为具有共面配置。不过，应当理解，图1-1B的FSL 100、图2-2B的FSL 200、230、260和图3的FSL 310、340中的每个可以被形成为具有条线配置。
已经描述了优选实施例，它们用于例示作为本专利主题的各种概念、结构和技术，现在将变得显而易见的是，可以使用结合了这些概念、结构和技术的其他实施例。因此，认为该专利的范围不应限于所述实施例，而是应当仅受以下权利要求的精神和范围限制。
因此，其他实施例在以下权利要求书的范围内。

Claims (22)

1.一种频率选择性限制器，包括：
具有第一表面和第二相对表面的磁性材料；以及
设置在所述磁性材料的所述第一表面上的多个导体，用于形成共面波导传输线，其中，所述多个导体中的第一导体对应于第一信号导体，所述第一信号导体的宽度从所述共面波导传输线的第一端向所述共面波导传输线的不同的第二端减小。
2.根据权利要求1所述的频率选择性限制器，其中，所述信号导体的所述宽度沿所述共面波导传输线的长度线性地减小。
3.根据权利要求1所述的频率选择性限制器，其中，所述信号导体的所述宽度沿所述共面波导传输线的长度指数式地减小。
4.根据权利要求1所述的频率选择性限制器，其中，所述多个导体中的第二导体对应于用于所述第一信号导体的接地平面导体并且被设置在所述第一信号导体的相对侧上。
5.根据权利要求4所述的频率选择性限制器，其中，所述第一信号导体和两个接地平面导体被间隔开，使得所述第一信号导体的相应侧和所述接地平面导体中的相应接地平面导体之间存在间隙，其中，所述间隙的宽度沿所述共面波导传输线的长度减小。
6.根据权利要求1所述的频率选择性限制器，其中，所述共面波导传输线还包括具有一个或多个不同宽度的多个区段，并且每个所述区段的宽度对应于所述共面波导传输线中的一个或多个先前区段的衰减因子或者所述共面波导传输线中的所述一个或多个先前区段的功率阈值。
7.根据权利要求6所述的频率选择性限制器，其中，每个所述区段形成50Ω的共面线，并且所述频率选择性限制器沿所述共面波导传输线的长度具有恒定特性阻抗。
8.根据权利要求6所述的频率选择性限制器，其中，每个区段的功率阈值沿所述共面波导传输线的长度减小。
9.根据权利要求6所述的频率选择性限制器，其中，所述共面波导传输线的每个区段向入射在所述频率选择性限制器上的信号提供相同水平的衰减。
10.一种级联频率选择性限制器系统，包括：
第一频率选择性限制器，包括：
具有第一表面和第二相对表面的第一磁性材料；以及
设置在所述第一磁性材料的所述第一表面上的第一多个导体，用于形成第一共面波导传输线，其中，所述第一多个导体中的第一导体对应于第一信号导体，所述第一信号导体的第一宽度从所述第一共面波导传输线的第一端向所述第一共面波导传输线的不同的第二端减小；
第二频率选择性限制器，包括：
具有第一表面和第二相对表面的第二磁性材料；以及
设置在所述第二磁性材料的所述第一表面上的第二多个导体，用于形成第二共面波导传输线，其中，所述第二多个导体中的第一导体对应于第二信号导体，所述第二信号导体的第二宽度从所述第二共面波导传输线的第一端向所述第二共面波导传输线的不同的第二端减小；并且
其中，所述第一频率选择性限制器的输出端耦接到所述第二频率选择性限制器的输入端。
11.根据权利要求10所述的级联频率选择性限制器系统，其中，所述第一信号导体的所述第一宽度沿所述第一共面波导传输线的长度线性地减小，并且所述第二信号导体的所述第二宽度沿所述第二共面波导传输线的长度线性地减小。
12.根据权利要求10所述的级联频率选择性限制器系统，其中，所述第一磁性材料和所述第二磁性材料包括相同的材料。
13.根据权利要求10所述的级联频率选择性限制器系统，其中，所述第一磁性材料和所述第二磁性材料包括不同的材料。
14.根据权利要求10所述的级联频率选择性限制器系统，其中，所述第二信号导体在所述第二共面波导传输线的所述第一端处的所述第二宽度对应于以下中的至少一者：所述第一信号导体在所述第一共面波导传输线的所述第二端处的所述第一宽度、所述第一磁性材料的材料或所述第二磁性材料的材料。
15.一种用于形成频率选择性限制器的方法，所述方法包括：
提供具有第一表面和第二相对表面的磁性材料；
在所述磁性材料的所述第一表面上设置第一接地平面导体和第二接地平面导体；以及
在所述磁性材料的所述第一表面上设置信号导体，使得所述信号导体被设置在所述第一接地平面导体和所述第二接地平面导体之间以形成共面波导传输线，其中，所述信号导体的宽度从所述共面波导传输线的第一端向不同的第二端减小。
16.根据权利要求15所述的方法，还包括沿所述共面波导传输线的长度线性地减小所述信号导体的所述宽度。
17.根据权利要求15所述的方法，还包括沿所述共面波导传输线的长度指数式地减小所述信号导体的所述宽度。
18.根据权利要求15所述的方法，还包括在所述信号导体与所述第一接地平面导体和所述第二接地平面导体中的每个之间形成间隙，其中，所述信号导体与所述第一接地平面导体和所述第二接地平面导体中的每个之间的所述间隙沿所述共面波导传输线的长度减小。
19.根据权利要求15所述的方法，还包括在所述共面波导传输线之内形成具有一个或多个不同宽度的多个区段，其中，每个所述区段的宽度对应于所述共面波导传输线中的一个或多个先前区段的衰减因子或者所述共面波导传输线中的所述一个或多个先前区段的功率阈值中的至少一者。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，每个所述区段形成50Ω的共面线，并且所述频率选择性限制器沿所述共面波导传输线的长度具有恒定特性阻抗。
21.根据权利要求15所述的方法，还包括：
形成多个频率选择性限制器，使得所述多个频率选择性限制器中的第一频率选择性限制器的输出端耦接到所述多个频率选择性限制器中的第二频率选择性限制器的输入端；其中，所述第二频率选择性限制器的信号导体的输入端的宽度对应于以下中的至少一者：所述第一频率选择性限制器的信号导体的输出端的宽度、所述第一频率选择性限制器的磁性材料的材料和所述第二频率选择性限制器的磁性材料的材料。
22.一种频率选择性限制器，包括：
包括磁性材料的基板，所述基板具有第一表面和第二相对表面；
设置在所述基板的所述第一表面上的中心导体，所述中心导体具有至少第一部分，所述第一部分具有第一宽度的第一端和不同的第二宽度的第二端，从而将所述中心导体提供为在所述中心导体的所述第一部分的所述第一端和所述第二端之间具有锥形形状；
设置于所述基板的所述第一表面上的第一接地平面导体，所述第一接地平面导体的边缘与所述中心导体的第一边缘间隔开距离，所述距离从所述中心导体的所述第一部分的所述第一端到所述中心导体的所述第一部分的所述第二端变化；以及
设置于所述基板的所述第一表面上的第二接地平面导体，所述第二接地平面导体的边缘与所述中心导体的第二边缘间隔开距离，所述距离从所述中心导体的所述第一部分的所述第一端到所述中心导体的所述第一部分的所述第二端变化，使得所述中心导体以及所述第一接地平面导体和所述第二接地平面导体形成共面波导传输线。
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