CN1326600A - 用于微波用途的电压可调谐分层介电材料 - Google Patents

Abstract

一种可调谐介电结构,包括:一个第一介电材料层;一个第二介电材料层,相邻第一介电材料层定位,第二介电材料层具有比第一介电材料层的介电常数小的介电常数;及诸电极,用来跨过第一介电材料施加一个可控制电压的,由此控制第一介电材料的介电常数,其中至少一个电极定位在第一与第二介电材料层之间。介电材料能以各种形状形成,并且彼此相对以各种方位装配。该可调谐介电结构用在各种器件中,包括同轴电缆、空腔天线、微波传输带线、共面线、及波导管。

Description

用于微波用途的电压可调谐分层介电材料

本申请要求1998年10月16日提交的美国临时专利申请No.60/104,503的利益。

本发明一般涉及用于微波用途的电子材料，更具体地说，涉及包括具有一个可调谐介电常数的铁电材料的这样的材料。

可调谐铁电材料是其电容率(更普通地叫做介电常数)能通过改变材料经受或浸入的电场强度而改变的材料。尽管这些材料在居里温度以上工作在其顺电相，但他们方便地叫做“铁电体”，因为他们在居里温度以下呈现自然极化。典型的可调谐铁电材料是钛酸钡锶(Barium-Strontium Titanate)(BST)或BST合成物。这样的材料的例子能在美国专利No.5,312,790、5,427,988、5,486,491和5,643,429中找到。这些材料，特别是BSTO-MgO合成物，表现低介电损耗和高可调谐能力。调谐能力定义为介电常数随施加电压的相对变化。这些独特性质使这些材料适用于微波用途，如移相器、可调谐滤波器、可调谐谐振器、及延迟线。

美国专利No.5,830,591公开了一种多层铁电合成物波导管，其中在保持可调谐能力的同时能减小波导管的有效介电常数。波导管由高和低介电常数层建造。多层波导管包括垂直于分层方向的偏置板，以保持结构中的可调谐能力。公开在美国专利No.5,830,591中的结构仅适于波导管用途。因为高介电场，例如约10V/μm，是必需的以调谐可调谐材料，特别是在波导管用途中，所以在偏置电极之间的距离应该保持较小。就美国专利No.5,830,591的偏置板排列而论，沿该偏置板的方向以及在分层介电材料堆的方向上需要多层。这使这样的器件的构造复杂。

美国专利No.5,729,239公开了一种用来在一个扫描平面中扫描的器件，该器件包括沿扫描轴线布置的一个周期导电板阵列，相邻板离开约半个波长布置。该器件带有沿扫描轴线布置的一个周期平板阵列，每块平板由铁电材料组成，布置在周期导电板阵列的一对相邻导电板之间，使相邻平板由导电板之一隔离。平板的每一块带有彼此基本平行的一个接收表面和一个辐射表面。平板的每一块从接收表面向辐射表面传输一个电磁信号。输入传输装置在一个传播方向把一个输入电磁信号供给到周期平板阵列，从而输入电磁信号入射在平板每一块的接收表面上，并且从而在每个接收表面处接收的输入电磁信号的电气分量具有一个平行扫描轴线的分量。输出传输装置响应从对应平板中每个接收表面传输的电磁信号，从周期平板阵列传输一个输出信号。该器件还包括用来跨过布置在一块平板周围的导电板诸对每一对选择性施加一个电压的多个装置，以便选择性地控制已经从对应平板中的接收表面传输的、在辐射表面每一个处接收的电磁信号的相位。

专利No.5,729,239公开了钛酸钡锶(BSTO)、或其合成物、或其他陶瓷作为铁电材料的使用。BSTO-MgO也已经由其他人提出用作一种可调谐铁电材料。然而，在BSTO-MgO系中的材料一般具有超过100的介电常数。高介电常数不适于诸如插接天线之类的一些微波用途，这会降低天线的效率。高介电常数材料也在微波传输带、共面、及其他平面结构传输线中引起低特性阻抗(＜10Ω)，这强烈限制高介电常数材料的应用。具有低损耗和高可调谐能力的低介电常数材料(例如，具有小于40的介电常数)希望用于插接天线和其他微波用途。

希望建造一种具较低总介电常数的铁电结构，该结构具有诸如BST合成物之类的高可调谐能力和低损耗特性的优点，具有高介电常数。进一步希望建造一种用在各种微波器件，如微波传输带、共面或其他平面结构传输线、同轴电缆、或波导管，中的这种结构。

本发明提供一种可调谐介电结构，该结构包括一个第一介电材料层、和一个相邻第一介电材料层布置的第二介电材料层，第二介电材料层具有比第一介电材料层的介电常数小的介电常数。该结构进一步包括用来跨过第一介电材料施加一个可控制电压的电极，由此控制第一介电材料的介电常数，其中至少一个电极定位在第一与第二介电材料层之间。

介电材料能以各种形状形成，并且彼此相对以各种方位装配。这样的介电材料的分层结构能用作用于微波传输带、共面或其他平面结构传输线的基片，以及用作用于同轴电缆或波导管的电介质。

当结合附图阅读时从最佳实施例的如下描述能得到本发明的充分理解，在附图中：

图1是按照本发明一个最佳实施例建造的一种分层材料介电结构的等轴测图；

图2是按照本发明一种分层结构的示意表示；

图3是按照本发明一种分层结构的等效电路的原理图；

图4是包括按照本发明的一种分层材料介电结构的一根同轴线的端视图；

图5是沿线5-5得到的、图4的结构的剖视图；

图6是用于天线用途的本发明另一个可选择实施例的端视图；

图7是沿线7-7得到的、图6的结构的剖视图；

图8是包括按照本发明建造的一种分层材料介电结构的一根微波传输带线的等轴测图；

图9是包括按照本发明建造的一种分层材料介电结构的一根共面线的等轴测图；及

图10是包括按照本发明建造的一种分层材料介电结构的一个波导管的等轴测图。

参照附图，图1是具有按照本发明一个最佳实施例建造的一种分层材料介电结构的一个电子器件的等轴测图。可调谐介电器件10包括介电材料12、14、16、18的一种多层结构，该结构包括具有不同介电常数的两种或多种材料，并且层压在一起以调节总介电常数和可调谐能力。在分层结构中的一种或多种材料(例如12和16)是通常具有高介电常数、低损耗、和高可调谐能力的可调谐介电材料。对该描述来说，高介电常数大于约100，低损耗材料具有小于约0.01的损耗角正切(tanδ)，及可调谐能力在2V/μm下大于约15％。高介电常数、低损耗和高可调谐能力材料可以是其中x能在从零与一之间变化的Ba_1-xSr_xTiO₃(BSTO)、和呈现这种低损耗和高可调谐能力的其合成物。这种合成物的例子包括但不限于：BSTO-MgO、BSTO-MgAl₂O₄、BSTO-CaTiO₃、BSTO-MgTiO₃、BSTO-MgSrZrTiO₆、或其任何组合。在分层结构中的其他材料(例如14和18)可以是可调谐或不可调谐介电材料，如Ba_1-xSr_xTiO₃基材料、氧化铝、云母、及空气。由于空气是最低介电材料和最低损耗材料，所以它对于某些用途特别有用。如果在本发明的结构中把空气用作不可调谐电介质，则可调谐材料在可调谐层之间安装有空气间隙。分层材料的合成总介电常数、可调谐能力及其他性质取决于层叠材料每一层的相对性质和厚度。因此，这些性质能通过改变具有一定介电常数特性的介电材料的层数、和改变层的厚度而调节。

本发明的分层材料对于施加到该结构上的射频信号显得象均匀材料。尽管本发明的结构不限于任何具体尺寸，但层的厚度应该实现这种视在均匀性。在最佳实施例中，介电层的厚度小于与该器件一起使用的射频信号的波长的十分之一。

在图1的实施例中，介电材料的每一种处于矩形平板的形式。每块平板带有一个用来接收一个射频信号的输入端20和一个用来发送该信号的输出端22。一般地，图1的分层结构能用作用于微波传输的可调谐介电介质。用来从该结构输入和输出一个射频信号的装置将取决于其中使用它的用途。导电材料片形式的电极24、26、28、30和32位于堆的每端，并且在可调谐介电材料的每一种之间。电极相邻由可调谐铁电材料组成的至少每块平板的相对表面定位。就这种结构而论，至少一些电极定位在分层堆内，并且位于与RF信号的传播方向平行和与可调谐材料平板的相对表面平行的平面中。对于具有一个电压控制介电常数的那些介电材料平板，一个可控制直流电压源34电气连接到平板相对侧的电极上。在图1中，仅表示一个可控制直流电压源，但必须理解，另外的电压源可以用来控制几块平板的介电常数，或者相同的直流电压源可以连接到介电材料的多块平板上。在该最佳实施例中，相同可调谐介电材料的诸层经受相同的偏置电压。另外，能改变施加电压的极性而不影响器件的性能。一个坐标系表明在图1中，从而平板位于与y-z平面平行的平面中，并且在x方向叠置。射频信号在y方向经器件传播。

图2是按照本发明一种分层结构的示意表示。在图2描绘的实施例中，表示的多块介电材料平板36、38、40和42分别具有介电常数ε1、ε2、ε2、至εn；和厚度t1、t2、t2、至tn。图2表示一种包括两个组件44和46的结构，每个组件具有相同排列的介电材料。多个电极，例如48、50和52，定位在介电平板之间，并且连接到一个或多个可控制直流电压源上。在图2中，为了清楚起见表示一个可控制电压源54。然而，如以上讨论的那样，在操作器件中可以使用多个源、和/或对单个源的多个连接。该图表明一个完整器件能包括多个组件，每个组件具有相同或类似排列的介电材料。

图3是按照本发明一种分层结构的等效电路的原理图。在图3中，通过改变施加到包含可调谐铁电材料的介电平板上的控制电压，能改变电容C₁、C₂、C₃、至C_n的各种值的至少选择的一些。分层结构的总电容是各个平板的电容之和。

图4是用于可调谐同轴电缆用途的、本发明一个选择实施例的端视图，其中介电材料以同心圆柱56、58、60、和62排列。这里同样，介电材料层的某些能是具有较高介电常数、低损耗、和高可调谐能力的可调谐材料，而其他层能是可调谐或不可调谐材料。同心圆柱形电极64、66、68和70定位在介电材料之间，从而能施加一个偏置电压以控制包含可调谐铁电材料的介电圆柱的介电常数。提供一个金属中心导体72、和一个圆柱形金属接地74，以经电缆传播RF信号。

图5是沿线5-5得到的、图4的结构的剖视图。可控制直流电压源之一表示成连接到电极68和70上。另外的可控制电压源(未表示)用来把偏置电压施加到位于与可调谐层的内部和外部表面相邻的其他电极上。射频信号经结构的传播方向由箭头76表明。圆柱形电极绕位于与射频信号经器件的传播方向平行的轴线定位。

图6是用于一种空腔天线的可调谐空腔形式的、本发明另一个可选择实施例的端视图，该空腔天线包括多个矩形介电材料平板，其一个代表性样本标号为条目80、82、84、86。平板的每一块在其用于偏置电压施加的相对侧上具有例如由条目90和92表明的一对电极。如图中所示，平板这样排列，从而某些平板位于与由某些其他平板占据的平面垂直的平面中。本发明通过把具有特定介电常数的一种分层、可调谐材料放置到空腔中提供用于一个空腔天线的一个可调谐空腔。在图6的空腔中的开放空间能填充有空气或一种不可调谐介电材料。

图7是沿线7-7得到的、图6的结构的剖视图。表示的一个可控制电压源94把一个可控制偏置电压供给到电极90和92，由此控制介电材料82的介电常数。尽管仅表示一个可控制电压源，但熟悉本专业的技术人员将认识到，另外的可控制电压源、或对单个源的可选择连接，能用来实施本发明。箭头96表明射频信号经器件的传播方向。在图6和7的结构中，介电平板选择的一些能包含具有较高介电常数、低损耗、和高可调谐能力的材料。其他介电材料平板能是可调谐或不可调谐材料。

图8是包括按照本发明建造的一种分层材料介电结构的一根微波传输带线的等轴测图。在该实施例中，一种类似于图1的结构的分层结构10’由借助于条目98、100、102和104表明的多块介电材料平板建造。这里同样，电极定位在平板的相对侧，如由电极106、108、110、和112表明的那样。分层结构10’安装在一个接地平面114上，从而平板大体垂直于接地平面定位。一个微波传输带116安装在相对着接地平面的分层结构的一侧上。

图9是包括按照本发明建造的一种分层材料介电结构的一根共面线的等轴测图。在该实施例中，一种类似于图1的结构的分层结构10”由借助于条目118、120、122和124表明的多块介电材料平板建造。这里同样，电极定位在平板的相对侧，如由电极126、128、130、和132表明的那样。一个中心带条134及两个接地平面136和138安装在分层结构的一侧上。接地平面定位在中心带条的相对侧。RF信号经中心带条和相邻接地平面传输。

图10是包括按照本发明建造的一种分层材料介电结构的一个波导管的等轴测图。在该实施例中，一种类似于图1的结构的分层结构10”’由借助于条目140、142、144和146表明的多块介电材料平板建造。这里同样，电极定位在可调谐平板的相对侧，如由电极148、150、152、和154表明的那样。分层材料以与用于已知介电装载波导管类似的方式填充到波导管156中。然后按照已知技术输入和输出RF信号。

本发明的分层介电材料结构通过用低介电常数可调谐或不可调谐材料分层高介电常数、高可调谐能力材料而不显著降低其可调谐能力、或介电损耗的下降，提供一定的总介电常数和可调谐能力。对于本发明来说，高介电材料具有大于约100的介电常数，而低介电材料具有低于约30的介电常数。

图1表明本发明的概念，它包括具有介电常数εn和厚度tn的n(n≥2)层不同材料。由于等效电路是平行电容器的等效电路，所以分层材料的合成介电常数ε_e按如下表示： ${\mathrm{\ϵ}}_e^o=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\frac{t_i}{T}{\mathrm{\ϵ}}_i^o;---\left(1\right)(T=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{t}_i)$

这里ε_e ^o是在没有直流偏置下分层材料的合成介电常数，t_i是第i层的厚度，T是分层材料的总厚度，ε_i ^o是在没有直流偏置下第i层的介电常数。

在直流偏置条件下： ${\mathrm{\ϵ}}_e^v=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\frac{t_i}{T}{\mathrm{\ϵ}}_i^v;-----\left(2\right)$

其中ε_e ^v是在场E的直流偏置下分层材料的合成介电常数，而ε_i ^v是在场E的直流偏置下第i层的介电常数。那么：

   ε_i ^v＝ε_i ^o(1－b_iE)；       (3)

其中b_i是第i种材料的可调谐能力，它定义为： $b_i=-\frac{\frac{{\mathrm{d\ϵ}}_i^v}{\mathrm{dE}}}{{\mathrm{\ϵ}}_i^o};------\left(4\right)$

因此，分层材料的可调谐能力是： $b_e=-\frac{\frac{{\mathrm{d\ϵ}}_e^v}{\mathrm{dE}}}{{\mathrm{\ϵ}}_e^o}$ $=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\frac{t_i}{T}{\mathrm{\ϵ}}_i^o{b}_i}{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\frac{t_i}{T}{\mathrm{\ϵ}}_i^o}--------\left(5\right)$

在所有层具有相同可调谐能力而具有不同介电常数的情况下，公式(5)将是

     b_e＝b₁；I＝1，2，…，n    (6)

公式(6)指示分层材料具有与每层的各个可调谐能力相同的可调谐能力。

现在考虑一种两层的情况。层1是一种具有高介电常数的可调谐材料。层2是具有低介电常数的不可调谐材料。如果t₁≈t₂或不是远小于t₂，则我们从公式(5)得到

    b_e＝b₁；    (7)

公式(7)指示分层材料可调谐能力与可调谐层相同。

本发明提供一种用可以是可调谐或不可调谐的低介电材料分层的高介电常数、低损耗、和高可调谐能力材料的多层结构。本发明不仅仅限于得到低介电常数材料。用该方法能实现由与各层有关的介电常数约束的任何介电常数。

分层不同层的方法能简单地是机械的、共同烧制、或厚膜和/或薄膜处理的。在这些方法中，各层的性质应该与最终分层结构中的对应层的性质相同或与其接近。

因而，在本发明中，通过使用物理或化学处理改变一种或多种不同介电常数材料，能实现一种分层结构材料。介电常数能通过选择具有很小或没有可调谐能力损耗或者介电损耗变坏的适当材料和层厚度能调节。

本发明的一个优点在于，通过用低介电常数材料分层高介电常数材料能容易地调节一些总介电常数。分层材料的合成介电常数能在从几至几十，如有必要甚至至几百，的范围内，因为高介电材料可以是其中x能在零与一之间变化的Ba_1-xSr_xTiO₃(BSTO)；和具有从约100至几千变化的介电常数的BSTO合成物；及诸如空气(ε＝1)之类的低介电常数材料；和/或其他介电材料，如氧化铝(ε＝9-10)、云母(ε＝4.2)、Ba_1-xSr_xTiO₃基材料。

尽管按照其当前最佳实施例已经公开了本发明，但熟悉本专业的技术人员将理解，能进行公开实施例的各种修改，而不脱离由如下权利要求书定义的本发明的精神和范围。

Claims (45)

1.一种可调谐介电结构，包括：

一个第一介电材料层；

一个第二介电材料层，相邻所述第一介电材料层定位，所述第二介电材料层具有比所述第一介电材料层的介电常数小的介电常数；及

第一和第二电极，用来跨过所述第一介电材料施加一个可控制电压，由此控制所述第一介电材料的介电常数，其中至少一个所述电极定位在所述第一与第二介电材料层之间。

2.根据权利要求1所述的可调谐介电结构，进一步包括：

用来跨过所述第二介电材料施加一个可控制电压的装置，由此控制所述第二介电材料的介电常数。

3.根据权利要求1所述的可调谐介电结构，进一步包括：

多个另外的介电材料层，与所述第一和第二介电材料层大体平行地定位，并且所述另外介电材料层的至少选择的一些具有一个可调谐介电常数。

4.根据权利要求3所述的可调谐介电结构，其中所述第一、第二及另外的层装配成多个子组件，所述子组件基本上彼此相同。

5.根据权利要求1所述的可调谐介电结构，其中所述第一介电材料层具有大于约100的介电常数和小于约0.01的损耗角正切。

6.根据权利要求1所述的可调谐介电结构，其中所述第二介电材料层包括如下之一：一种其中x在从零至一范围内的Ba_1-xSr_xTiO₃合成物、氧化铝、云母、及空气。

7.根据权利要求1所述的可调谐介电结构，其中所述第一和第二层是位于平行于射频信号经器件传播的方向定向的平面中的大体矩形平板。

8.根据权利要求1所述的可调谐介电结构，其中所述第一和第二层包括如下组的一种：厚层、带、厚膜及薄膜层。

9.根据权利要求1所述的可调谐介电结构，其中所述第一和第二层每个具有小于要经器件传输的射频信号的波长的约十分之一的厚度。

10.一种同轴电缆，包括：

一个第一大体圆柱形的介电材料层；

一个第二大体圆柱形的介电材料层，相邻所述第一介电材料层定位，所述第二介电材料层具有比所述第一介电材料层的介电常数小的介电常数；

第一和第二电极，用来跨过所述第一介电材料施加一个可控制电压，由此控制所述第一介电材料的介电常数，其中至少一个所述电极定位在所述第一与第二介电材料层之间；

一个第一导体，沿第一和第二大体同心层的轴线定位；及

一个第二导体，绕所述第一和第二大体同心层定位。

11.根据权利要求10所述的同轴电缆，进一步包括：

用来跨过所述第二介电材料施加一个可控制电压的装置，由此控制所述第二介电材料的介电常数。

12.根据权利要求10所述的同轴电缆，进一步包括：

多个另外的大体同心介电材料层，与所述第一和第二介电材料层大体同轴地定位，并且所述另外介电材料层的至少选择的一些具有一个可调谐介电常数。

13.根据权利要求12所述的同轴电缆，其中所述第一、第二及另外的层装配成多个子组件，所述子组件基本上彼此相同。

14.根据权利要求10所述的同轴电缆，其中所述第一介电材料层具有大于约100的介电常数和小于约0.01的损耗角正切。

15.根据权利要求10所述的同轴电缆，其中所述第二介电材料层包括如下之一：一种其中x在从零至一范围内的Ba_1-xSr_xTiO₃合成物、氧化铝、云母、及空气。

16.根据权利要求10所述的同轴电缆，其中所述第一和第二层包括如下组的一种：厚层、带、厚膜及薄膜层。

17.根据权利要求10所述的可调谐介电结构，其中所述第一和第二层每个具有小于要经电缆传输的射频信号的波长的约十分之一的厚度。

18.一种微波传输带线，包括：

一个第一介电材料层；

一个第二介电材料层，相邻所述第一介电材料层定位，所述第二介电材料层具有比所述第一介电材料层的介电常数小的介电常数；

第一和第二电极，用来跨过所述第一介电材料施加一个可控制电压，由此控制所述第一介电材料的介电常数，其中至少一个所述电极定位在所述第一与第二介电材料层之间；及

一个接地平面，相邻所述第一第二层的每一层的第一边缘定位。

19.根据权利要求18所述的微波传输带线，进一步包括：

用来跨过所述第二介电材料施加一个可控制电压的装置，由此控制所述第二介电材料的介电常数。

20.根据权利要求18所述的微波传输带线，进一步包括：

多个另外大体同心的介电材料层，与所述第一和第二介电材料层大体同轴地定位，并且所述另外介电材料层的至少选择的一些具有一个可调谐介电常数。

21.根据权利要求20所述的微波传输带线，其冲所述第一、第二及另外的层装配成多个子组件，所述子组件基本上彼此相同。

22.根据权利要求18所述的微波传输带线，其中所述第一介电材料层具有大于约100的介电常数和小于约0.01的损耗角正切。

23.根据权利要求18所述的微波传输带线，其中所述第二介电材料层包括如下之一：一种其中x在从零至一范围内的Ba_1-xSr_xTiO₃合成物、氧化铝、云母、及空气。

24.根据权利要求18所述的微波传输带线，其中所述第一和第二层包括如下组的一种：厚层、带、厚膜及薄膜层。

25.根据权利要求18所述的微波传输带线，其中所述第一和第二层每个具有小于要经微波传输带线传输的射频信号的波长的约十分之一的厚度。

26.一种用于空腔天线的可调谐空腔，包括：

一块第一介电材料平板；

一块第二介电材料平板，位于与所述第一平面基本垂直的第二平面内，所述第二介电材料层具有比所述第一介电材料层的介电常数小的介电常数；及

第一和第二电极，用来跨过所述第一介电材料施加一个可控制电压，由此控制所述第一介电材料的介电常数。

27.根据权利要求26所述的空腔，进一步包括：

用来跨过所述第二介电材料施加一个可控制电压的装置，由此控制所述第二介电材料的介电常数。

28.根据权利要求26所述的空腔，进一步包括：

第一多个另外的介电材料层，与所述第一介电材料平板大体平行地定位，所述第一多个另外介电材料层具有一个可调谐介电常数；和

第二多个另外的介电材料层，与所述第二介电材料平板大体平行地定位，并且所述第二多个另外介电材料层具有一个可调谐介电常数。

29.根据权利要求26所述的空腔，其中所述第一介电材料平板具有大于约100的介电常数和小于约0.01的损耗角正切。

30.根据权利要求26所述的空腔，其中所述第二介电材料平板包括如下之一：一种其中x在从零至一范围内的Ba_1-xSr_xTiO₃合成物、氧化铝、云母、及空气。

31.根据权利要求26所述的空腔，其中所述第一和第二平板大体是矩形，并且平行于射频信号经空腔传播的方向定向。

32.一种波导管，包括：

一个第一介电材料层；

一个第二介电材料层，相邻所述第一介电材料层定位，所述第二介电材料层具有比所述第一介电材料层的介电常数小的介电常数；

第一和第二电极，用来跨过所述第一介电材料施加一个可控制电压，由此控制所述第一介电材料的介电常数，其中至少一个所述电极定位在所述第一与第二介电材料层之间；

一个微波传输带，相邻所述第一和第二层的每一层的一个第一边缘定位；及

第一和第二接地平面，定位在所述微波传输带的相对侧。

33.根据权利要求32所述的波导管，进一步包括：

用来跨过所述第二介电材料施加一个可控制电压的装置，由此控制所述第二介电材料的介电常数。

34.根据权利要求32所述的波导管，进一步包括：

多个另外的介电材料层，与所述第一和第二介电材料层大体平行地定位，所述另外介电材料层的至少选择的一些具有一个可调谐介电常数。

35.根据权利要求32所述的波导管，其中所述第一介电材料层具有大于约100的介电常数和小于约0.01的损耗角正切。

36.根据权利要求32所述的波导管，其中所述第二介电材料层包括如下之一：一种其中x在从零至一范围内的Ba_1-xSr_xTiO₃合成物、氧化铝、云母、及空气。

37.根据权利要求32所述的波导管，其中所述第一和第二层是位于平行于射频信号经波导管传播的方向定向的平面中的大体矩形平板。

38.一种共面线，包括：

一个第一介电材料层；

一个第二介电材料层，相邻所述第一介电材料层定位，所述第二介电材料层具有比所述第一介电材料层的介电常数小的介电常数；

第一和第二电极，用来跨过所述第一介电材料施加一个可控制电压，由此控制所述第一介电材料的介电常数，其中至少一个所述电极定位在所述第一与第二介电材料层之间；

一个导体，相邻所述第一和第二层的每一层的一个第一边缘定位；及

第一和第二平面，定位成相邻所述第一和第二层的每一层的所述第一边缘并且在所述导体的相对侧。

39.根据权利要求38所述的共面线，进一步包括：

用来跨过所述第二介电材料施加一个可控制电压的装置，由此控制所述第二介电材料的介电常数。

40.根据权利要求38所述的共面线，进一步包括：

多个另外大体同心的介电材料层，与所述第一和第二介电材料层大体同轴地定位，并且所述另外介电材料层的至少选择的一些具有一个可调谐介电常数。

41.根据权利要求40所述的共面线，其中所述第一、第二及另外的层装配成多个子组件，所述子组件基本上彼此相同。

42.根据权利要求38所述的共面线，其中所述第一介电材料层具有大于约100的介电常数和小于约0.01的损耗角正切。

43.根据权利要求38所述的共面线，其中所述第二介电材料层包括如下之一：一种其中x在从零至一范围内的Ba_1-xSr_xTiO₃合成物、氧化铝、云母、及空气。

44.根据权利要求38所述的共面线，其中所述第一和第二层包括如下组的一种：厚层、带、厚膜及薄膜层。

45.根据权利要求18所述的共面线，其中所述第一和第二层每个具有小于要经共面线传输的射频信号的波长的约十分之一的厚度。

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