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专利号: 2019104145356
申请人: 杭州电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 基本电气元件
更新日期:2024-08-07
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.同时测量磁介质材料介电常数和磁导率的高Q有源谐振器,其特征在于由无源谐振器和负电阻电路构成;

无源谐振器为单端口器件,由顶层至底层包括微带线结构、介质层、金属薄片、刻槽金属CSRR结构;

所述微带线结构,置于介质层的上表面,包括一个输入端口,所述的端口用于连接SMA连接头,所述SMA连接头与矢量网络分析仪相连通;

所述输入端口与微带线连接,所述的微带线包括微带线Ⅰ和微带线Ⅱ,微带线Ⅰ的一端作为输入端口,另一端通过50欧姆与微带线Ⅱ的一端连接,微带线Ⅱ的另一端接金属补丁;

金属补丁为矩形,其中靠近微带线Ⅱ的一边中间位置开有凹槽;微带线Ⅱ伸入该凹槽,并通过凹槽实现与金属补丁的耦合,其中耦合系数为K1,而且微带线Ⅱ距离凹槽两壁的长度相同;

金属补丁四边除凹槽的部分外,其余周边均布通孔,且在介质层、金属薄片相对应位置均开有通孔;通孔的孔直径a与孔间距b满足 且b≤2a,其中λg表示波长,以此能将SIW的辐射损耗降到最低;

所述的金属薄片,置于介质层的下表面,刻蚀有刻槽金属CSRR结构;

所述刻槽金属CSRR结构由带有开口的槽环构成,开口设置在远离输入端口端;位于槽环开口对面的两直角均向环内弯折,以实现最大的边缘电场效应,使得该区域电场强度最强,用以测量介质材料的介电常数;向内弯折的两直角间由多个水平翻转后“凵”结构以及用于连接相邻两“凵”结构的连接板构成;槽环的开口分别向环内外延伸,以此增强槽环与开口槽沟之间的区域磁场强度,用以测量磁介质材料的磁导率;

信号从SMA连接器接入,沿途分别经过微带线Ⅰ、50欧姆电阻和微带线Ⅱ,通过金属补丁流入通孔,最后接金属薄片,从而形成一个完整的通路。

2.如权利要求1所述的同时测量磁介质材料介电常数和磁导率的高Q有源谐振器,其特征在于无源SIW谐振器的等效电路模型等效为电感Lr、电容Cr和电阻Rr的串联电路,微带线Ⅰ

50Ω的特性阻抗等效为ZL,微带线Ⅱ与凹槽之间的耦合系数为K1,负电阻Rneg与无源SIW谐振器之间的耦合系数为K2,进而无源SIW谐振器耦合负电阻Rneg构成串联型负阻振荡电路;

负电阻Rneg等效负电阻电路,负电阻电路是由电阻电容和电感构成,其中场效应管ATF54143的栅极G分别与电感L1的一端、电容C2的一端相连作为负电阻电路的输出;电阻R5的一端分别与电阻R1的一端、电容C1的一端、电阻R4的一端相连并同时接地,电阻R5的另一端与场效应管ATF54143的源极S1相连;电阻R6的一端和电感L2的一端连接,电阻R6的另一端与场效应管ATF54143的源极S2相连,电感L2的另一端与电源的负极、电容C3的一端连接并接地;电感L3的一端与场效应管ATF54143的漏极D相连,电感L3的另一端分别与电阻R7的一端、电容C3的另一端相连;电阻R4的另一端与电容C2的另一端连接,电阻R1的另一端与电阻R2的一端、电容C1的另一端、电阻R3的一端连接,电阻R3的另一端与电感L1的另一端连接,电阻R2的另一端与电阻R7的另一端连接后接电源正极;

R6=50Ω是偏置电阻,给场效应管ATF54143提供合适的负的偏置电压Vgs,L2=0.45nH是串联的电导,L2的合理取值能使谐振器保持稳定,并能防止不必要的振荡。