频率选择性限制器制造技术

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。

Frequency selective limiter

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】频率选择性限制器
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。
技术介绍
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。
技术实现思路
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本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种频率选择性限制器，包括：/n具有第一表面和第二相对表面的磁性材料；以及/n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。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170620 US 15/627,9131.一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所述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一信号导体，所述第一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。
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【专利技术属性】
技术研发人员：M·A·莫顿，G·索尔纳，
申请(专利权)人：雷声公司，
类型：发明
国别省市：美国;US