分形和空间填充传输线,谐振器,滤波器及无源网络元件制造技术

本发明专利技术涉及高频电磁电路，特别涉及在平面或准平面基片上制造的高频电磁电路，其中电路在电介质的顶部金属或超导膜上以业内专业人员熟知的任何构型（例如，微带，条带线路，共平面，平行板或缝隙线构型）制模。电路的一部分，诸如特征条带，或所述构型的缝隙以新型空间填充或分形几何图形成形，这允许大大降低电路组件尺寸。能够以这种方式制造微缩传输线，电容器，电感器，电阻器，滤波器及振荡器。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】,谐振器,滤波器及无源网络元件的制作方法
本专利技术的目的本专利技术涉及高频电磁电路，特别涉及在平面或准平面基片上制造的高频电磁电路，其中电路在电介质的顶部金属或超导膜上以业内专业人员熟知的任何构型(例如，微带，条带线路，共平面，平行板或缝隙线构型)制模。电路的一部分，诸如特征条带，或所述构型的缝隙以新型空间填充几何成形，这允许大大降低电路组件尺寸。能够以这种方式制造微缩传输线，电容器，电感器，电阻器，滤波器及振荡器。本专利技术可最好用于远程通信领域，并更具体用于高频电磁电路。本专利技术的背景与概述有很多应用使用平面电路，平面电路就降低电路尺寸论述是有利的。例如在设备的重量和体积有严格限制的航空航天应用及移动通信系统中就是这样的情形。当基片(电介质和金属或覆盖它的超导体)的价格很高时也希望有这样的降低。本专利技术涉及平面电磁电路的小型化技术，着重以包含谐振器的电路，诸如滤波器和振荡器。如以下所述，这些技术还能够用来降低平面电路内各组件的尺寸，即使电路整体的功能可能不是滤波器的功能。提出一种新型几何图形对所述电路及组件制模，使得可有效使用基片的空间。附图说明图18示出一种标准布局，这是用于平面微波和RF电路的两端口微型传输带谐振器(先有技术)。这还是微波平面滤波器的最简单的形式，因为信号在输入和输出端口之间的转移只发生在接近开路微型传输带线路的半波谐振的频率处。更为精致的滤波器设计是连接几个谐振线路，且有很多替代的设计，如在GL Matthaei，L Young，EMTJones，Microwave Filters，Impedance-Matching Networks andCoupling Structures.Artech House，Dedham，MA 1980中所述。例如，图20表示通过它们的端头连接几个谐振线路制成的多极平面滤波器(先有技术)。虽然存在更多的空间有效滤波器的布局，但这一图示清楚地显示出，在滤波器中的数个谐振器与滤波器在平面基片中所占据的表面之间有一个权衡的问题。此外，由于滤波器中谐振器的数目决定了其频率的选择性与其通带中的脉动，为降低滤波器的尺寸缘故这一数目似乎并不是能被改变的的参数。本专利技术提供了某些几何图形，使用线连接的谐振器有效地折叠和卷绕滤波器中的谐振器(如图18和20所示，这是许多其它滤波器的拓扑布局中的一些)，使得可有效地使用基片空间。这允许在平面滤波器中使用很高数量的谐振器。折叠滤波器中的谐振线路的某些最初尝试已经在各种公开的工作中报道过，一个清晰的例子是在以下文献中描述的发夹(Hairpin)滤波器E.G.Crystal，S.Frankel“Hairpin-Line and Hybrid Hairpin-Line/Half-Wave Parallel-Coupled-Line Filters”，IEEE Trans on Microw.Theor.and Tech.Vol.20，No.11，November 1972 pp.719-728(图31)。这些本质上是典型的半波平行连接线路滤波器，其中线路谐振器折叠一半。然而，所使用的折叠方案并没有充分降低器件的尺寸。而是在本专利技术中引入了一种使用按新型空间填充几何图形排布的多线段的可替代的成形过程。作为改进先有技术中所述小型化技术所需的一个例子，对非夹滤波器原始设计的某些修改已经在技术文献中描述。例如，G.L.Matthaei，N.O.Frenzi，R.J.Forse and S.M.Rohlfing在”“Hairpin-CombFilters for HTS and Other Narrow-Band Applications”，IEEE Transon Microw.Theor.and Tech.Vol.45，No.8，August 1997 PP.1226-1231中，使用图32.1的修改的发夹谐振器，其中谐振器的大小借助于直缝通过在其端头之间引入电容耦合被修改。遵循本专利技术的精神，这里提出通过以这一文献中公开的更多卷绕几何图形代替直线耦合缝隙进一步降低所述谐振器尺寸。还通过本专利技术所述几何图形代替U-形条将获得更多的降低。用于降低滤波器尺寸的另一已知的技术是使用慢波传输线或其它相关的慢波引导结构，而不是滤波器的谐振器中标准的线路。这降低了滤波器中使用的线路谐振器的长度。慢波线路的一个先有技术的例子是由J.S.Hong与M.J.Lancaster在以下文献中描述的梯状形线路“Superconducting Filters Using Slow Wave Transmission Lines”，Microwave and Optical Technology Letters，Vol.9，No.4，July 1995，pp207-210(图22)，其中典型的微带线路的固体条导体由梯状状结构代替。对于标准微带线路速度，这显著降低了梯状状线路中传播速度。速度的降低是由于两个长的、平行条带(梯状中的柄条带)的高电感，以及由连接它们(梯状中的台阶)的多个平行条带提供的高电容。本专利技术中函盖的几何形状也可用用来产生慢波产生线路和引导结构，并进而降低慢波线路先有技术拓扑几何的传播速度(并于是尺寸)。例如，图22中的直线台阶状条带能够由本专利技术更多卷绕的几何图形代替以进一步降低传播速度。在很多其它文献中，另一已知的滤波器小型化技术是使用由S.L.Fiedziuszko，J.A.Curtis在专利US5172084中所述的双的和退化的谐振模式。所述专利基于由微带环谐振器制成的谐振结构。也是支持双模式的更小型的谐振器可使用本专利技术中提出的几何图形构建。并不是所有平面滤波器都是由显示滤波器通带内电磁谐振的耦合结构制成。例如，D Zhang，G-C Liang，CF Shin，RS Withers在“Narrowband Lumped-Element Microstrip Filters UsingCapacitively-Loaded Inductors”(1995 MTT-S Symposium Digest.Orlando，Florida，May 1995.page 379-382 vol.2)中提出一种滤波器，其通带频率远在所使用的谐振器谐振频率之下。这些滤波器需要电抗以实现谐振器并提供谐振器之间的耦合。使用本专利技术的几何图形这些电抗还能够做得较小。例如，在所述Zhang等人的文章中，在谐振器中使用了交指型的电容。所述电容存在于分开两个条带的曲折形缝隙。如果所述曲折形由本专利技术公开的更多卷绕的几何图形代替，将获得这些谐振器的尺寸的降低。这只是很特别的例子，其中所述几何图形能够用于平面电路中电抗性组件的小型化。本专利技术可用于需要平面电抗的任何地方。这包括所有类型的滤波器(不只是上述各种类型滤波器)，任何使用DC块的其它线路，RF扼流圈，电容，电抗或谐振器。本专利技术中使用的几何图形的某些特别情形在19世纪末数学上有过论述。几个数学家，诸如Georg Cantor，Giusepe佩亚诺，DavidHilbert，Helge von Koch及Waclaw Sierpinski描述过几种曲线的结构及启示本文件中所示某些设计的构造。后来，Benoit Ma本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电磁传输线路，其中至少其诸部件之一成形为空间填充曲线（以下称为ＳＦＣ），所述ＳＦＣ定义为由至少十个连接的直线段组成的曲线，其中所述线段小于工作自由空间波长的十分之一，且它们在表面上的空间排布方式，使得所述相邻并连接的任何线段都不形成另一直线段，其中除了可选地在曲线的端头之外，任何所述线段都不彼此相交，且其中另外由每一对所述相邻线段形成的角能够可选地圆整或平滑化。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：卡利斯普恩蒂巴利阿达，朱安曼纽尔奥卡拉汉卡斯特拉，吉恩露易斯罗扎恩艾朵阿德，朱安卡洛斯考拉多戈梅斯，努里亚达夫尤毕达，
申请(专利权)人：弗拉克托斯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：ES[西班牙]