[发明专利]一种提高亚波长谐振腔品质因数的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种提高亚波长谐振腔品质因数的方法。 

背景技术

微波谐振腔作为一种重要的微波元件，在微波技术中有着广泛的用途。例如微波谐振腔在微波测量中作为波长计；在微波电子管中则是管子的重要组成部分；在微波半导体振荡器中作为稳频腔；在微波带通、带阻滤波器中，微波谐振腔是它们的基本环节等。在各种各样的微波谐振腔中，微带线谐振腔则是较常见的一种。因为为使微波设备小型化，在微波电路特别是小信号工作的微波电路中，微带电路使用较为广泛，微带线谐振腔常常是各种微带电路的组成部分。 

对于通常的微带线谐振腔，其长度和共振频率有着紧密的关系。例如对于两端开路的微带线谐振腔，其总长度要是带内半波长的整数倍( l为谐振腔的总长度，λ_p为电磁波在微带线中传播的波长)。那么，在该条件下，谐振腔的最短长度至少要是半个波长。为了使器件小型化，或为了某些特殊应用，很多情况下人们希望在保证谐振腔共振频率不变的情况下，其长度能够尽可能小，例如小于半个波长或更短。为了解决该问题，曾经提出了一种能够突破半波长极限的亚波长谐振腔，该传输线谐振腔的长度和共振频率无关，在保证共振频率不变的情况下，谐振腔的长度可长可短，从而可以小于半个波长或更短。该亚波长谐振腔是通过由电单负材料和磁单负材料组成的异质结实现的。单负材料是近几年被提出并引起广泛关注的一种新材料，它有众多的新奇特性和广泛的重要应用。单负材料主要是指介电常数和磁导率两个电磁参数中有一个参数为负值的材料，包括介电常数为负值而磁导率为正值的电单负 (Epsilon-negative，ENG)材料和磁导率为负值而介电常数为正值的磁单负(Mu-negative，MNG)材料。单独的电单负材料或磁单负材料虽然对电磁波不透明，但由两种单负材料组成的异质结在一定条件下基于共振隧穿机制却能够对电磁波透明。相关文献中提出由传输线制作的单负材料异质结(是通过在共面波导传输线上加载集总电容和集总电感实现，如图1所示，其中电单负材料选用一组电容电感值，磁单负材料选用一组电容电感值)的传输特性和传输线谐振腔的传输特性相同，基于传输线的单负材料异质结具有谐振腔的功能，但是，与传统谐振腔不同的是，基于单负材料异质结的传输线谐振腔的长度和共振频率无关，能够突破半波长极限，从而实现谐振腔的小型化。 

然而，这种基于单负材料异质结的传输线谐振腔也有其缺点，那就是当谐振腔的长度较短时，谐振腔的品质因数较低。品质因数是谐振腔的一个重要特征参数，很多情况下，我们都希望谐振腔具有较高的品质因数。当然，品质因数的增加可以通过增长谐振腔的长度来实现，但这有悖于亚波长谐振腔的初衷，那么是否可以在不增长谐振腔长度的情况下实现品质因数的提高呢？这正是本发明要解决的问题。 

发明内容

本发明的目的在于提高利用微带线制作的基于单负材料异质结的亚波长谐振腔的品质因数。 

为此，本发明采用以下技术方案： 

一种提高亚波长谐振腔品质因数的方法，在基于微带线的单负材料异质结的中心处加载一个梳状线电感，所述单负材料异质结的中心处是指电单负材料和磁单负材料的界面处，所述梳状线电感一端和微带线的中心导带相联结，所述梳状线电感的另一端处于开路状态；在所述梳状线电感旁边加载一个开口谐振环，所述开口谐振环和所述梳状线电感发生耦合。 

所述开口谐振环与所述梳状线电感的距离较小，两者之间能够发生强 耦合，所述开口谐振环要和微带线的中心导带保持一定的距离，使得两者之间不发生耦合或耦合极弱。 

所述开口谐振环是一个单环结构。 

所述开口谐振环是一个双环结构。 

所述开口谐振环的形状为矩形。 

所述开口谐振环的的开口位置是不固定的。 

基于单负材料异质结的亚波长谐振腔加载梳状线电感和开口谐振环以后，品质因数得到了很大的提高，提高了利用微带线制作的基于单负材料异质结的谐振腔的品质因数。 

附图说明

图1为现有技术结构图； 

图2为本发明的实施例结构图之一； 

图3为本发明的实施例结构图之二； 

图4为本发明的实施例结构图之三。 

具体实施方式

实施例1，