TW201906179A - 頻率選擇限制器 - Google Patents

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Abstract

頻率選擇限制器(FSL)被提供具有帶有漸細寬度的傳輸線結構，FSL包含具有磁性材料的基板、設置在基板上的信號(或中央)導體和設置在基板上的第一及第二地平面導體，信號導體具有帶有第一寬度的第一端和帶有第二不同寬度的第二端，使得信號導體被提供具有錐形部在信號導體的第一與第二端之間，第一及第二地平面導體分別和信號導體的第一及第二邊緣間隔開一段距離，該距離從該信號導體的第一端改變至該信號導體的第二端，使得該信號導體、與該第一和第二地平面導體形成共面波導傳輸線。

Description

頻率選擇限制器
本發明一般係有關限制器，尤其有關頻率選擇限制器。
如同習於此技藝者所已知，頻率選擇限制器(FSL)為非線性被動裝置，其使在預定臨界功率位準以上的信號衰減，且同時讓在該臨界功率位準以下的信號通過。FSL的一個特性為高功率限制的頻率選擇本質(frequency selective nature)：頻率上接近限制信號的低功率信號實質上係不受影響的(亦即，FSL實質上並不使這種信號衰減)。
FSL的典型施行包含帶狀線(stripline)傳輸結構，其使用設置在該帶狀線上面之兩層的介電材料層，連同該帶狀線沿著FSL的長度具有固定的長度和固定的寬度。此等結構係相當簡單製作而且提供適當的磁場，當使用單晶材料時，得以實現約0 dBm的臨界功率位準。降低臨界功率位準的一種方法為使用低阻抗帶狀線，但卻犧牲劣化的回波損耗(return loss)。外部匹配結構可以被用來改善阻抗匹配，但是此技術使帶寬縮減並且增加FSL的插入損耗(insertion loss)。
本文中所揭示的概念、系統、和技術係有關頻率選擇限制器(FSL)，其包括具有漸細寬度的傳輸線結構。該傳輸線結構能夠被提供，而使得一或多條導體在該FSL的第一端(亦即，輸入)處具有第一寬度，而在該FSL的第二端(亦即，輸出)處具有第二不同的寬度。例如，在具有共面(coplanar)設計的傳輸線結構中，中央導體和兩條地平面導體各自能夠在FSL的輸入處具有第一寬度，而在FSL的輸出處具有第二不同的寬度。在有些實施例中，中央導體的寬度沿著該傳輸線結構之長度而減少(例如，線性、指數性地)。該漸細寬度之尺寸的選擇可至少部分地基於：該FSL的尺寸(例如，總體長度、寬度等等)、該FSL之所想要的信號衰減因子、該FSL之所想要的特性阻抗、和/或用來形成該FSL的材料。在實施例中，對於至少一些應用來說，該漸細的寬度導致該FSL具有功率臨界值、插入損耗、和最大衰減範圍之所想要的組合。
該FSL因而和該傳輸線結構能夠包含多個分段(或部位)的任意寬度50Ω共面線。如果輸入信號被施加或者入射於該FSL上，其超過第一個分段的功率臨界值，則該FSL中的後一個分段可以被形成而具有較窄的寬度，以使現在稍微衰減之信號的功率位準和對應的較低功率位準相匹配。因此，各個個別的分段可以被形成具有使其功率臨界位準匹配於入射於該個別分段上之所期望的大信號功率位準的寬度，其中，給定分段的入射功率為在該個別分段之前該傳輸線結構中之一或多個先前分段的大信號衰減的函數。
該漸細寬度傳輸線的尺寸和/或外形輪廓(profile)可以至少部分基於該FSL之所想要的特性阻抗、該FSL的尺寸(例如，總體長度、寬度等等)、和/或構成該FSL之材料的性質(例如，磁性材料性質)來加以選擇。該漸細寬度的外形輪廓可以被選擇而使得，回應於具有某一功率位準(例如，足夠高的輸入功率位準)的信號，該FSL的各個分段提供相同位準的衰減。因此，給定分段的臨界值與入射於該分段的入射功率間之功率位準的差值為恆定值。此恆定值可對應於該個別分段的大信號衰減。例如，在一個實施例中，對於無限小的分段來說，此常數可為零，但是對於具有1 mm長之分段尺寸的設計來說，此恆定值可以被保持在1 dB/mm。
該漸細寬度傳輸線的使用導致功率臨界值的縮減，其中，開始發生了所想要的非線性，但並沒有改變設置在鄰接於該傳輸線之磁性材料(例如，鐵氧體(ferrite)材料)的結構。這致使能夠針對各種各樣的應用而使用更低成本的材料，致使能夠經由電性設計而非材料最佳化來調諧FSL性能參數，以及在沒有使微弱信號的插入損耗劣化的情況下提供更高的總體非線性性能。
在有些實施例中，級聯的(cascaded)FSL能夠被形成具有二或多個FSL被耦接在一起。例如，第一個FSL的輸出能夠被耦接至第二個FSL的輸入。該等FSL能夠被形成具有相同的材料性質(例如，相同的磁性材料)。在其他實施例中，該等FSL能夠被形成具有不同的材料性質(例如，不同類型的磁性材料)。該等FSL各自可包含漸細寬度傳輸線結構。該等傳輸線結構的不同寬度間之關係可以彼此對應，而且可以對應於構成該等個別FSL之各者的材料。例如，在該第二個FSL中所形成之第二個傳輸線結構之輸入部位的寬度可以至少部分基於在該第一個FSL中所形成之第一個傳輸線結構之輸出部位的寬度、構成該第一個FSL之材料的性質以及構成該第二個FSL之材料的性質來加以選擇。
在第一態樣中，一種頻率選擇限制器被提供，其包括具有第一和第二相對表面的磁性材料，以及多個導體，係設置在該磁性材料的該第一表面上而形成共面波導傳輸線。該多個導體之中央導體的寬度從該共面波導傳輸線的第一端減小到該共面波導傳輸線之第二不同端。
在有些實施例中，該寬度沿著該共面波導傳輸線的長度而線性地減小。在其他實施例中，該寬度沿著該共面波導傳輸線的長度而指數性地減小。
該多個導體可進一步包括設置在該磁性材料之該第一表面上的兩個地平面導體上。間隙可被設置在該中央導體與該兩個地平面導體的各者之間，使得該中央導體與該兩個地平面導體之各者間的該間隙沿著該共面波導傳輸線的長度而減小。
該共面波導傳輸線可進一步包括具有一或多個不同寬度的多個分段，並且該等分段之各者的寬度可對應於該共面波導傳輸線中之一或多個先前分段的衰減因子或者該共面波導傳輸線中之一或多個先前分段的功率臨界值。該等分段之各者可形成50Ω共面線，而且該頻率選擇限制器沿著該共面波導傳輸線的長度可具有恆定的特性阻抗。
在有些實施例中，各分段的功率臨界值沿著該共面波導傳輸線的長度而減小。該共面波導傳輸線的各分段可將相同的衰減位準提供給入射於該頻率選擇限制器上的信號。
在另一態樣中，一種級聯的頻率選擇限制器系統能夠被提供，其包括第一個頻率選擇限制器，該第一個頻率選擇限制器包括具有第一和第二相對表面的第一磁性材料，以及第一多個導體，係設置在該第一磁性材料的該第一表面上而形成第一共面波導傳輸線，使得該第一多個導體之第一中央導體的第一寬度從該第一共面波導傳輸線的第一端減小到第二不同端。該級聯的頻率選擇限制器系統進一步包括第二個頻率選擇限制器，該第二個頻率選擇限制器包括具有第一和第二相對表面的第二磁性材料，以及第二多個導體，係設置在該第二磁性材料的該第一表面上而形成第二共面波導傳輸線，使得該第二多個導體之第二中央導體的第二寬度從該第二共面波導傳輸線的第一端減小到第二不同端。該第一個頻率選擇限制器的輸出係耦接至該第二個頻率選擇限制器的輸入。
該第一共面波導傳輸線的第一寬度可沿著該第一共面波導傳輸線的長度而線性地減小，並且該第二共面波導傳輸線的第二寬度可沿著該第二共面波導傳輸線的長度而線性地減小。
在有些實施例中，該第一及第二磁性材料包括相同的材料。在其他實施例中，該第一及第二磁性材料包括不同的材料。
該第二中央導體在該第二共面波導傳輸線之第一端處的第二寬度可對應於該第一中央導體在該第一共面波導傳輸線之第二端處的第一寬度、該第一磁性材料的材料或該第二磁性材料的材料的至少其中一者。
在另一態樣中，一種頻率選擇限制器的形成方法被提供，其包括提供具有第一和第二相對表面的磁性材料，設置第一及第二地平面導體於該磁性材料的該第一表面上，以及設置中央導體於該磁性材料的該第一表面上，使得該中央導體係設置在該第一與第二地平面導體之間而形成共面波導傳輸線。該中央導體的寬度從該共面波導傳輸線的第一端減小到第二不同端。
該寬度可沿著該共面波導傳輸線的長度而線性地減小。在有些實施例中，該寬度可沿著該共面波導傳輸線的長度而指數性地減小。
間隙可被形成在該中央導體與該第一及第二地平面導體的各者之間，使得該中央導體與該第一及第二地平面導體之各者間的該間隙沿著該共面波導傳輸線的長度而減小。
在該共面波導傳輸線內，多個分段可被形成具有一或多個不同的寬度，使得該等分段之各者的寬度對應於該共面波導傳輸線中之一或多個先前分段的衰減因子或者該共面波導傳輸線中之一或多個先前分段的功率臨界值的至少其中一者。該等分段之各者可形成50Ω共面線，而且該頻率選擇限制器沿著該共面波導傳輸線的長度可具有恆定的特性阻抗。
該方法可進一步包括形成多個頻率選擇限制器，使得第一個頻率選擇限制器的輸出係耦接至該第二個頻率選擇限制器的輸入，而且該第二共面波導傳輸線之該輸入的寬度對應於該第一共面波導傳輸線之該輸出的寬度、該第一磁性材料的材料和該第二磁性材料的材料的至少其中一者。
在另一態樣中，一種頻率選擇限制器被提供，其包括：包括磁性材料的基板，該基板具有第一和第二相對表面；設置在該基板之該第一表面上的中央導體，該中央導體具有至少第一部位，該第一部位具有帶有第一寬度的第一端和帶有第二不同寬度的第二端，使得該中央導體被提供具有錐形部(taper)在該中央導體之該第一部位的該第一與第二端之間；設置在該基板之該第一表面上的第一地平面導體，具有該第一地平面導體的邊緣和該中央導體的第一邊緣間隔開一段距離，該距離從該中央導體之該第一部位的該第一端改變至該中央導體之該第一部位的該第二端；以及設置在該基板之該第一表面上的第二地平面導體，具有該第二地平面導體的邊緣和該中央導體的第二邊緣間隔開一段距離，該距離從該中央導體之該第一部位的該第一端改變至該中央導體之該第一部位的該第二端，使得該中央導體、與該第一和第二地平面導體形成共面波導傳輸線。
本發明之一或多個實施例的細節被提出於下面的附圖及說明中。本發明的其他特徵、目的、和優點將從該說明、圖形、以及從申請專利範圍中而變得明顯。
現在參考圖1，頻率選擇限制器(FSL)100包含多個間隔分開的導體106, 108, 110，連帶該多個導體的第一個導體對應於中央(或信號)導體106，且該多個導體的第二多個導體對應於兩個地平面導體108, 110。所有的該等導體106, 108, 110係設置在磁性材料基板104的第一表面104a上，以形成共面波導傳輸線。
該共面波導傳輸線可以被形成或者被提供具有漸細的寬度。在一個例示性實施例中，中央導體106沿著FSL 110的長度而與地平面導體108, 110之各者間隔(例如，分開)不同的距離。例如，中央導體106可以與地平面導體108, 110之各者間隔一段第一距離，在此以分別在FSL 100的第一端(例如，輸入)處的間隙112a, 112b來表示，而且間隔一段第二不同的距離，在此以分別在FSL 100的第二端(例如，輸出)處的間隙114a, 114b來表示。在有些實施例中，第一距離可以大於第二距離。
中央導體106和地平面導體108, 110可包含相同的材料。在其他實施例中，中央導體106和地平面導體108, 110可包含不同的材料。中央導體106和地平面導體108, 110可包含金屬或金屬材料。
磁性材料104可包含鐵磁性材料，諸如釔鐵石榴石(YIG)。例如，磁性材料104可包含單晶(SC)YIG、多晶(PC)YIG、六方晶系鐵氧體(hexaferrite)YIG或各式各樣之掺雜的YIG材料的至少其中一者。
在有些實施例中，地平面120可被設置在磁性材料104的第二表面104b上。地平面120可包含金屬或金屬材料的至少其中一者。
現在參考圖1A，其中，圖1的相同元件被提供具有相同的參考名稱，FSL 100的頂視圖例示該共面波導傳輸線結構之漸細寬度的一個範例實施例。如同圖1A所例示者，中央導體106和地平面導體108, 110之各者的寬度沿著FSL 100的長度從第一端100c(例如，輸入)改變到第二端100d(例如，輸出)。例如，中央導體106在FSL 100的第一端100c(例如，輸入)處具有第一寬度106a(wa1 )，並且在FSL 100的第二端100d(例如，輸出)處具有第二不同的寬度106(wa2 )。在實施例中，中央導體106的寬度可以沿著FSL 100的長度從第一端100c減小(例如，線性地、指數性地)到第二端100d。在實施例中，中央導體106的寬度係與功率臨界值有關，所以寬度在FSL 100的長度(例如，該裝置的長度)之上隨著功率位準的下降而減少，以確保該臨界值沿著該長度保持與功率位準相匹配。
應該領會到，在其他實施例中，中央導體106的寬度可以沿著FSL 100的長度從第一端100c增大(例如，線性地、指數性地)到第二端100d。然而，在此種實施例中，臨界值位準在該點處將會增大到所想要的限制將發生於其處的功率位準之上。因此，FSL的此分段將會僅添加小信號損失，而無助於所想要的大信號衰減。
第一地平面導體108在FSL 100的第一端100c處具有第一寬度108a(wb1 )，並且在FSL 100的第二端100d處具有第二不同的寬度108b(wb2 )。第二地平面導體110在FSL 100的第一端100c處具有第一寬度110a(wc1 )，並且在FSL 100的第二端100d處具有第二不同的寬度110b(wc2 )。因此，在圖1A的例示性實施例中，第一和第二地平面導體108, 110的寬度沿著FSL 100的長度從第一端100c增大到第二端100d。應該領會到，在其他實施例中，第一和第二地平面導體108, 110的寬度可以沿著FSL 100的長度從第一端100c減小到第二端100d，或者可以被形成沿著FSL 100從第一端100c到第二端100d的長度具有各種不同的形狀。在實施例中，可以至少部分地基於第一和第二地平面導體108, 110與中央導體106之間的間隙來選擇第一和第二地平面導體108, 110的寬度。
中央導體106可以與第一和第二地平面導體108, 110分別間隔一段第一間隙122(G1 )和第二間隙124(G2 )。因此，應該領會到，在有些實施例中，第一和第二地平面導體108, 110的寬度沿著FSL 100的長度可以是恆定的，而且中央導體106的寬度及/或介於地平面導體108, 110與中央導體106間之間隙122, 124的尺寸可以沿著FSL 100的長度而改變。在其他實施例中，第一和第二地平面導體108, 110的寬度可以沿著FSL 100的長度而減小，並且中央導體106的寬度及/或介於地平面導體108, 110與中央導體106間之間隙122, 124的尺寸可以沿著FSL 100的長度而改變。間隙122, 124將參照圖1B而被更加詳細地說明於下。
在實施例中，中央導體106、地平面108, 110、和間隙122, 124可包含FSL 100之從第一端100c到第二端100d的多個分段或部位。中央導體106和地平面108, 110、間隙122, 124之各分段可具有分別不同於中央導體106、地平面108, 110、和間隙122, 124之先前或後續分段的寬度。分段可以指個別的中央導體106、地平面108, 110、和間隙122, 124或者和彼此不同的組合。例如，FSL 100的分段可以指並且因而包含中央導體106的寬度以及中央導體106與地平面導體108, 110間之間隙122, 124的尺寸。應該領會到，藉由討論在FSL 100之分開剖面處的寬度，FSL 100可被敘述為具有分段以更加清楚地說明沿著FSL 100的長度而正在發生什麼事？換言之，FSL 100的實際施行可以是分段的長度為零的限制(並未真的被離散化)。例如，在有些實施例中，FSL 100可包含單一連續的結構，其在從第一端100c到第二端100d的寬度上具有連續的、平滑的轉變。
在有些實施例中，中央導體106的各個分段可以具有比前一個分段更短的寬度以匹配經衰減信號之功率位準的功率臨界值(由前一或多個分段所衰減)，並且具有比該前一個分段相對應之更低的功率臨界值。因此，中央導體106的各個個別分段可以被形成具有一寬度，該寬度使其各自的功率臨界值位準與入射於該各自分段之所預期的大信號功率位準相匹配，其中，該各自分段的入射功率為中央導體106之一或多個先前分段的大信號衰減的函數。
中央導體106的寬度和間隙122, 124的尺寸可以被選擇而形成50Ω共面線，使得FSL 100沿著該共面波導傳輸線的長度可以具有恆定的特性阻抗。例如，對於諸如FSL 100的共面波導線而言，可以至少部分地基於中央導體106的寬度與中央導體106和地平面導體108, 110c與中央導體106間之間隙122, 124之間的關係來選擇FSL的尺寸。這些元件之各者的組合可以定義FSL 100的的特性阻抗。例如，藉由修改中央導體106的寬度而沒有改變間隙122, 124的尺寸可以導致除了50歐姆以外的特性阻抗。因此，應該領會到，在有些實施例中，使中央導體106的寬度漸細，如同本文中所使用者，可以指使中央導體106的寬度漸細以及間隙122, 124的漸細(或者修改尺寸)以保持50歐姆特性阻抗。
現在參考圖1B，FSL 100之頂視圖的頂視圖例示共面波導傳輸結構之漸細寬度的一個範例實施例。在圖1B的例示性實施例中，間隙G1 和G2 沿著FSL 100從第一端100c到第二端100d的長度而改變(在此，減少)。
例如，介於中央導體106與第一地平面導體108之間的第一間隙122(G1 )在FSL 100的第一端處具有第一長度122a(G1a )，在FSL 100的第二端處具有第二長度122b(G1b )，以及在FSL 100的第三端處具有第三長度122c(G1c )。因此，當中央導體106及/或第一地平面導體108的寬度改變時，使它們分開之第一間隙122 G1 的尺寸可以改變。
介於中央導體106與第二地平面導體110之間的第二間隙124(G2 )在FSL 100的第一端處具有第一長度124a(G2a )，在FSL 100的第二端處具有第二長度124b(G2b )，以及在FSL 100的第三端處具有第三長度124c(G2c )。因此，當中央導體106及/或第二地平面導體110的寬度改變時，使它們分開之第二間隙124(G2 )的尺寸可以改變。
在圖1B的例示性實施例中，第一和第二間隙122, 124沿著FSL 100從第一端100c到第二端100d的長度而減少。然而，應該領會到，在其他實施例中，第一和第二間隙122, 124的尺寸可以沿著FSL 100從第一端100c到第二端100d的長度而保持恆定。
在有些實施例中，中央導體106的末端部位130(例如，輸出部位)可以具有恆定或者實質上恆定的寬度。例如，並且如同圖1B所例示者，末端部位130具有實質上恆定的寬度，而且第一間隙122的第四長度122d和第二間隙124的第四長度124d兩者皆係恆定的。可以至少部分地基於耦接於FSL 100的裝置或器具來設計末端部位130。例如，在有些應用中，FSL 100可以被耦接於低雜訊放大器(LNA)模組，並且末端部位130的形狀及/或寬度可以被設計成耦接於該LNA(或者，可以被耦接於FSL 100之其他類型的裝置)。因此，應該領會到，可以至少部分地基於FSL 100要被耦接於其之裝置或器具來選擇中央導體106之末端部位130的尺寸、形狀及/或寬度。
現在參考圖2至2B，不同的共面波導傳輸線的頂視圖被提供具有呈不同組態的漸細寬度。如同在本文中所述之漸細寬度的共面波導傳輸線可以至少部分地基於各自FSL的特殊應用而被形成為各種不同的形狀。例如，並且參考圖2，FSL 200包含具有線性漸細寬度的共面波導傳輸線。在圖2的例示性實施例中，中央導體206的寬度從FSL 200的第一端200c到第二端200d線性地減小，並且第一和第二地平面導體208, 210各自的寬度從FSL 200的第一端200c到第二端200d線性地增大。
現在參考圖2A，FSL 230包含具有指數性漸細寬度之第一實施例的共面波導傳輸線。在圖2A的例示性實施例中，中央導體236的寬度從FSL 230的第一端230c到第二端230d指數性地減小，並且第一和第二地平面導體238, 240各自的寬度從FSL 230的第一端230c到第二端230d線性地增大。
現在參考圖2B，FSL 260包含具有指數性漸細寬度之第二實施例的共面波導傳輸線。在圖2B的例示性實施例中，中央導體266的寬度從FSL 260的第一端260c到第二端260d指數性地減小，並且第一和第二地平面導體268, 270各自的寬度從FSL 260的第一端260c到第二端260d線性地增大。
應該領會到，如同在本文中所述之漸細寬度的共面波導傳輸線可以至少部分地基於該FSL的尺寸(例如，長度)、各自FSL的功率臨界值位準、插入損耗因子及/或衰減範圍而被形成為各種不同的形狀。因此，漸細寬度的共面波導傳輸線可以至少部分地基於各自FSL的特殊應用而被設計及形成，並且以符合下列因子的至少其中一者或其組合的特定要求：該FSL的尺寸(例如，長度)、功率臨界值位準、插入損耗因子及/或衰減範圍。
現在參考圖3，級聯的FSL 300包含第一個FSL 310的輸出310d能夠被耦接至第二個FSL 340的輸入340c。在實施例中，級聯的FSL 300可以被組構成以與圖1至1B的FSL 100相同或實質上相似的方式操作和衰減信號，但是，級聯的FSL 300包含兩個以上的FSL(在此，兩個)。
FSL 310和340各自包含具有漸細寬度的共面波導傳輸線。例如，第一個FSL 310包含中央導體316和與中央導體316的相反側相鄰接但是在中央導體316的相反側上設置的第一及第二地平面導體318, 320。第一及第二地平面導體318, 320分別與中央導體316間隔開第一及第二間隙322(G1 ), 324(G2 )。中央導體316在輸入310c處具有第一寬度wa1 ，並且在輸出310d處具有第二不同的寬度wa2 。第一及第二地平面導體318, 320分別在輸入310c處具有第一寬度wb1 , wc1 ，並且在輸出310d處具有第二不同的寬度wb2 , wc2 。
第二個FSL 340包含中央導體346和與中央導體346的相反側相鄰接但是在中央導體346的相反側上設置的第一及第二地平面導體348, 350。第一及第二地平面導體348, 350分別與中央導體346間隔開第三及第二間隙326(G3 ) , 328(G4 )。中央導體346在輸入340c處具有第一寬度wd1 ，並且在輸出340d處具有第二不同的寬度wd2 。第一及第二地平面導體348, 350分別在輸入340c處具有第一寬度we1 , wf1 ，並且在輸出340d處具有第二不同的寬度we2 , wf2 。
在圖3的例示性實施例中，中央導體316, 346的寬度從他們各自的輸入310c, 340c到他們各自的輸出310d, 340d減小，並且第一和第二地平面導體318, 320, 348, 350的寬度從他們各自的輸入310c, 340c到他們各自的輸出310d, 340d增大。然而，應該領會到，中央導體316, 346以及第一和第二地平面導體318, 320, 348, 350的寬度及/或形狀可以至少部分地基於各自之級聯的FSL的特殊應用而被形成具有各種不同的尺寸。
例如，第一及第二個FSL 310, 340之中央導體316, 346和地平面導體318, 320, 348, 350的尺寸(例如，寬度、形狀)可以至少部分地基於針對信號衰減之所想要的功率臨界值位準、級聯的FSL 300之所想要的特性阻抗、及/或各自之FSL 310, 340內材料的性質來加以選擇。因而，級聯的FSL之各個分段(或部位)可以至少部分地基於級聯的FSL 300中先前的一或多個分段及/或級聯的FSL 300中後續的一或多個分段來加以設計。
在實施例中，級聯的FSL 300可包含從第一個FSL 310的輸入310c到第二個FSL 340的輸出340d的多個分段或部位，因而包含第一個FSL 310及第二個FSL 340兩者。中央導體316, 346的各個分段(或部位)可以具有比前一分段更窄的寬度，以匹配經衰減信號之功率位準的功率臨界值(由前一或多個分段所衰減)，並且具有比該前一個分段相對應之更低的功率臨界值。例如，中央導體346在第二個FSL 340之輸入340c處的第一寬度wd1 可以至少部分地基於中央導體316在第一個FSL 310之輸出310c處的第二寬度wa2 和構成第二個FSL 340之材料(例如，磁性材料、介電材料)的性質來加以選擇。因此，級聯的FSL 300之各個個別分段可以被形成具有使其功率臨界值位準和入射於該個別分段上之所預期的大信號功率位準相匹配的寬度，其中，該個別分段的入射功率為在級聯的FSL 300中之前該傳輸線結構中之一或多個先前分段的大信號衰減的函數。
級聯的FSL 300沿著級聯的FSL 300的長度可保持特性阻抗(例如，50Ω)，因而第一及第二個FSL 310, 340各自在其個別的長度上可具有相同的特性阻抗。
在有些實施例中，第一及第二個FSL 310, 340可包含相同的材料。在其他實施例中，第一及第二個FSL 310, 340的一或多個部位可包含不同的材料。例如，第一個FSL 310的中央導體316和地平面導體310, 320可以被設置於第一磁性材料上，並且第二個FSL 340的中央導體346和地平面導體348, 350可以被設置於第二磁性材料上。
第一及第二磁性材料可包含鐵磁性材料，諸如釔鐵石榴石(YIG)。例如，第一及第二磁性材料可包含單晶(SC)YIG、多晶(PC)YIG、六方晶系鐵氧體YIG或各式各樣之掺雜的YIG材料的至少其中一者。
在一個範例實施例中，分別地，第一個FSL 310可以被形成具有PC-YIG磁性材料，並且第二個FSL 340可以被形成具有SC-YIG磁性材料。第一個FSL 310的中央導體316和地平面導體310, 320可以被設置於PC-YIG上，並且第二個FSL 340的中央導體346和地平面導體348, 350可以被設置於SC-YIG上。因為PC-YIG和SC-YIG具有不同的功率臨界值，所以第一及第二個FSL 310, 340的尺寸可以至少部分地基於這些不同的性質和級聯的FSL 300內之個別的位置(例如，第一個位置、中間位置、最後的位置)。例如，第一個FSL 310從輸入310c到輸出310d測量到的長度和第二個FSL 340從輸入340c到輸出340d測量到的長度可以是不同的(大於、小於)。
中央導體316, 346和地平面導體310, 320, 348, 350的尺寸可以至少部分地基於第一及第二磁性材料的不同性質和級聯的FSL 300內之個別的位置(例如，第一個位置、中間位置、最後的位置)而不同。例如，中央導體346在第二個FSL 340之輸入340c處的第一寬度wd1 可以至少部分地基於中央導體316在第一個FSL 310之輸出310c處的第二寬度wa2 和SC-YIG材料的性質來加以選擇。在有些實施例中，中央導體346在輸入340c處的第一寬度wd1 可以大於中央導體316在輸出310c處的第二寬度wa2 。在其他實施例中，中央導體346在輸入340c處的第一寬度wd1 可以等於或小於中央導體316在輸出310c處的第二寬度wa2 。
在有些實施例中，第一及第二個FSL 310, 340的尺寸(例如，高度、寬度)可以是相同的。在其他實施例中，第一個FSL 310的一或多個尺寸可以和第二個FSL 340的一或多個尺寸不同。例如，第一個FSL 310的總長度可以大於第二個FSL 340的總長度。
在實施例中，SC-YIG材料可以比PC-YIG材料更昂貴。因此，成本優點可以藉由使用材料的組合來形成級聯的FSL 300來予以達成，諸如，和僅使用SC-YIG材料相反之SC-YIG材料和PC-YIG材料的組合。例如，級聯的FSL 300的部分可以使用較便宜的PC-YIG材料來予以形成(在此，第一個FSL)，且因而使用較少更昂貴的SC-YIG材料，且同時達成級聯的FSL 300之所想要的性能(例如，信號衰減)。
應該領會到，雖然圖3例示具有兩個FSL之級聯的FSL 300，但是在其他實施例中，級聯的FSL可以包含兩個以上的FSL。
本文中所述之FSL的各者被敘述及例示具有共面組態。然而，應該領會到，圖1至1B的FSL 100、圖2至2B的FSL 200、230、260以及圖3的FSL 310、340之各者可以被形成具有帶狀線組態。
已經說明了較佳實施例，其用來例示各種不同的概念、結構和技術，其為本專利的主題，可以使用結合這些概念、結構和技術的其他實施例現在將變得顯而易知。因此，申請人認為本專利的範疇應該不僅限於所述的實施例，而是應該僅受到下面的申請專利範圍的精神和範疇所限制。
因此，其他實施例係在下面的申請專利範圍的範疇之內。
100‧‧‧頻率選擇限制器(FSL)
100c‧‧‧第一端
100d‧‧‧第二端
104‧‧‧磁性材料
104a‧‧‧第一表面
104b‧‧‧第二表面
106‧‧‧中央導體
106a‧‧‧第一寬度
106b‧‧‧第二寬度
108‧‧‧第一地平面導體
108a‧‧‧第一寬度
108b‧‧‧第二寬度
110‧‧‧第二地平面導體
110a‧‧‧第一寬度
110b‧‧‧第二寬度
112a,112b,114a,114b‧‧‧間隙
120‧‧‧地平面
122‧‧‧第一間隙
122a‧‧‧第一長度
122b‧‧‧第二長度
122c‧‧‧第三長度
122d‧‧‧第四長度
124‧‧‧第二間隙
124a‧‧‧第一長度
124b‧‧‧第二長度
124c‧‧‧第三長度
124d‧‧‧第四長度
130‧‧‧末端部位
200‧‧‧頻率選擇限制器(FSL)
200c‧‧‧第一端
200d‧‧‧第二端
206‧‧‧中央導體
208‧‧‧第一地平面導體
210‧‧‧第二地平面導體
230‧‧‧頻率選擇限制器(FSL)
230c‧‧‧第一端
230d‧‧‧第二端
238‧‧‧第一地平面導體
240‧‧‧第二地平面導體
260‧‧‧頻率選擇限制器(FSL)
260c‧‧‧第一端
260d‧‧‧第二端
268‧‧‧第一地平面導體
270‧‧‧第二地平面導體
300‧‧‧頻率選擇限制器(FSL)
310‧‧‧第一個FSL
310c‧‧‧輸入
310d‧‧‧輸出
316‧‧‧中央導體
318‧‧‧第一地平面導體
320‧‧‧第二地平面導體
322‧‧‧第一間隙
324‧‧‧第二間隙
326‧‧‧第三間隙
328‧‧‧第四間隙
340‧‧‧第二個FSL
340c‧‧‧輸入
340d‧‧‧輸出
346‧‧‧中央導體
348‧‧‧第一地平面導體
350‧‧‧第二地平面導體
圖1係頻率選擇限制器(FSL)的前視圖，其具有帶有漸細寬度的共面波導傳輸線結構；
圖1A係FSL之帶有角度的側視圖；
圖1B係FSL的頂視圖；
圖2係具有共面波導傳輸線結構之FSL的頂視圖，其具有線性漸細的寬度；
圖2A係具有共面波導傳輸線結構之FSL的頂視圖，其具有指數性漸細的寬度之第一實施例；
圖2B係具有共面波導傳輸線結構之FSL的頂視圖，其具有指數性漸細的寬度之第二實施例；
圖3係級聯之FSL的頂視圖，其具有耦接在一起的至少兩個共面波導傳輸線結構。
各圖形中相同的參考符號表示相同的元件。

Claims (22)

  1. 一種頻率選擇限制器，該頻率選擇限制器包括： 　　磁性材料，具有第一和第二相對表面；以及 　　複數個導體，係設置在該磁性材料的該第一表面上而形成共面波導傳輸線，其中，該複數個導體之對應於第一信號導體的第一個導體具有從該共面波導傳輸線的第一端減小到該共面波導傳輸線之第二不同端的寬度。
  2. 如申請專利範圍第1項的頻率選擇限制器，其中，該信號導體的該寬度沿著該共面波導傳輸線的長度而線性地減小。
  3. 如申請專利範圍第1項的頻率選擇限制器，其中，該信號導體的該寬度沿著該共面波導傳輸線的長度而指數性地減小。
  4. 如申請專利範圍第1項的頻率選擇限制器，其中，該複數個導體之第二複數個導體對應於用於該第一信號導體的地平面導體並且被設置在該第一信號導體的相對側上。
  5. 如申請專利範圍第4項的頻率選擇限制器，其中，該第一信號導體和兩個地平面導體被間隔開而使得一間隙存在於該第一信號導體與該等地平面導體的個別地平面導體的個別側之間，其中，該間隙的寬度沿著該共面波導傳輸線的長度而減小。
  6. 如申請專利範圍第1項的頻率選擇限制器，其中，該共面波導傳輸線另包括具有一或更多不同寬度的多個分段，並且該等分段之各者的寬度對應於該共面波導傳輸線中之一或更多先前分段的衰減因子或者該共面波導傳輸線中之一或更多先前分段的該功率臨界值。
  7. 如申請專利範圍第6項的頻率選擇限制器，其中，該等分段之各者形成50Ω共面線，而且該頻率選擇限制器沿著該共面波導傳輸線的該長度而具有恆定的特性阻抗。
  8. 如申請專利範圍第6項的頻率選擇限制器，其中，各分段的功率臨界值沿著該共面波導傳輸線的該長度而減小。
  9. 如申請專利範圍第6項的頻率選擇限制器，其中，該共面波導傳輸線的各分段將相同的衰減位準提供給入射於該頻率選擇限制器上的信號。
  10. 一種級聯的頻率選擇限制器系統，該級聯的頻率選擇限制器系統包括： 　　第一個頻率選擇限制器，該第一個頻率選擇限制器包括： 　　第一磁性材料，具有第一和第二相對表面；以及 　　第一複數個導體，係設置在該第一磁性材料的該第一表面上而形成第一共面波導傳輸線，其中，該第一複數個導體之對應於第一信號導體的第一個導體具有從該第一共面波導傳輸線的第一端減小到該第一共面波導傳輸線之第二不同端的第一寬度； 　　第二個頻率選擇限制器，該第二個頻率選擇限制器包括： 　　第二磁性材料，具有第一和第二相對表面；以及 　　第二複數個導體，係設置在該第二磁性材料的該第一表面上而形成第二共面波導傳輸線，其中，該第二複數個導體之對應於第一信號導體的第一個導體具有從該第二共面波導傳輸線的第一端減小到該第二共面波導傳輸線的第二不同端的第二寬度，並且 　　其中，該第一個頻率選擇限制器的輸出係耦接至該第二個頻率選擇限制器的輸入。
  11. 如申請專利範圍第10項之級聯的頻率選擇限制器系統，其中，該第一信號導體的該第一寬度沿著該第一共面波導傳輸線的長度而線性地減小，並且該第二信號導體的該第二寬度沿著該第二共面波導傳輸線的長度而線性地減小。
  12. 如申請專利範圍第10項之級聯的頻率選擇限制器系統，其中，該第一及第二磁性材料包括相同的材料。
  13. 如申請專利範圍第10項之級聯的頻率選擇限制器系統，其中，該第一及第二磁性材料包括不同的材料。
  14. 如申請專利範圍第10項之級聯的頻率選擇限制器系統，其中，該第二信號導體在該第二共面波導傳輸線之該第一端處的該第二寬度對應於該第一信號導體在該第一共面波導傳輸線之該第二端處的該第一寬度、該第一磁性材料的材料或該第二磁性材料的材料的至少其中一者。
  15. 一種頻率選擇限制器的形成方法，該頻率選擇限制器的形成方法包括： 　　提供具有第一和第二相對表面的磁性材料； 　　設置第一及第二地平面導體於該磁性材料的該第一表面上；以及 　　設置信號導體於該磁性材料的該第一表面上，使得該信號導體係設置在該第一與第二地平面導體之間而形成共面波導傳輸線，其中，該信號導體的寬度從該共面波導傳輸線的第一端減小到第二不同端。
  16. 如申請專利範圍第15項的方法，另包括沿著該共面波導傳輸線的長度線性地減小該信號導體的該寬度。
  17. 如申請專利範圍第15項的方法，另包括沿著該共面波導傳輸線的長度指數性地減小該信號導體的該寬度。
  18. 如申請專利範圍第15項的方法，另包括形成間隙於該信號導體與該第一及第二地平面導體的各者之間，其中，該信號導體與該第一及第二地平面導體之各者間的該間隙沿著該共面波導傳輸線的長度而減小。
  19. 如申請專利範圍第15項的方法，另包括形成具有一或更多不同寬度的多個分段於該共面波導傳輸線內，其中，該等分段之各者的寬度對應於該共面波導傳輸線中之一或更多先前分段的衰減因子或者該共面波導傳輸線中之一或更多先前分段的功率臨界值的至少其中一者。
  20. 如申請專利範圍第19項的方法，其中，該等分段之各者形成50Ω共面線，而且該頻率選擇限制器沿著該共面波導傳輸線的該長度具有恆定的特性阻抗。
  21. 如申請專利範圍第15項的方法，另包括： 　　形成多個頻率選擇限制器，使得第一個頻率選擇限制器的輸出係耦接至第二個頻率選擇限制器的輸入，其中，該第二共面波導傳輸線之該輸入的寬度對應於該第一共面波導傳輸線之該輸出的寬度、該第一磁性材料的材料和該第二磁性材料的材料的至少其中一者。
  22. 一種頻率選擇限制器，該頻率選擇限制器包括： 　　包括磁性材料的基板，該基板具有第一和第二相對表面； 　　設置在該基板之該第一表面上的中央導體，該中央導體具有至少第一部位，該第一部位具有帶有第一寬度的第一端和帶有第二不同寬度的第二端，使得該中央導體被提供成具有錐形部在該中央導體之該第一部位的該第一與第二端之間； 　　設置在該基板之該第一表面上的第一地平面導體，具有該第一地平面導體的邊緣和該中央導體的第一邊緣間隔開一段距離，該距離從該中央導體之該第一部位的該第一端改變至該中央導體之該第一部位的該第二端；以及 　　設置在該基板之該第一表面上的第二地平面導體，具有該第二地平面導體的邊緣和該中央導體的第二邊緣間隔開一段距離，該距離從該中央導體之該第一部位的該第一端改變至該中央導體之該第一部位的該第二端，使得該中央導體與該第一和第二地平面導體形成共面波導傳輸線。
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