(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１及び第２の対向する表面を有する磁性材料と、
共平面導波管伝送線路を形成するよう前記磁性材料の前記第１の表面に配置される複数の導体とを含み、
該複数の導体のうちの第１の導体は、前記共平面導波管伝送線路の第１の端から前記共平面導波管伝送線路の第２の異なる端まで減少する幅を有する、第１の信号導体に対応する、
周波数選択的リミッタ。
【請求項２】
前記信号導体の前記幅は、前記共平面導波管伝送線路の長さに沿って線形に減少する、請求項１に記載の周波数選択的リミッタ。
【請求項３】
前記信号導体の前記幅は、前記共平面導波管伝送線路の長さに沿って指数関数的に減少する、請求項１に記載の周波数選択的リミッタ。
【請求項４】
前記複数の導体のうちの第２の導体は、前記第１の信号導体のための接地平面導体に対応し、前記第１の信号導体の両側に配置される、請求項１に記載の周波数選択的リミッタ。
【請求項５】
前記第１の信号導体及び２つの接地平面導体は、前記第１の信号導体のそれぞれの側面と前記接地平面導体の対応するそれぞれの側面との間に間隙が存在するように、離間させられ、前記間隙の幅は、前記共平面導波管伝送線路の長さに沿って減少する、請求項４に記載の周波数選択的リミッタ。
【請求項６】
前記共平面導波管伝送線路は、１つ又はそれよりも多くの異なる幅を有する複数のセグメントを更に含み、該セグメントの各セグメントの幅は、前記共平面導波管伝送線路内の１つ又はそれよりも多くの先行するセグメントの減衰係数又は前記共平面導波管伝送線路内の前記１つ又はそれよりも多くの先行するセグメントの電力閾値に対応する、請求項１に記載の周波数選択的リミッタ。
【請求項７】
前記セグメントの各々は、５０Ω共平面線路を形成し、当該周波数選択的リミッタは、前記共平面導波管伝送線路の長さに沿って一定の特性インピーダンスを有する、請求項６に記載の周波数選択的リミッタ。
【請求項８】
各セグメントの電力閾値は、前記共平面導波管伝送線路の長さに沿って減少する、請求項６に記載の周波数選択的リミッタ。
【請求項９】
前記共平面導波管伝送線路の各セグメントは、当該周波数選択的リミッタに入射する信号に同じレベルの減衰をもたらす、請求項６に記載の周波数選択的リミッタ。
【請求項１０】
第１の周波数選択的リミッタと、
第２の周波数選択的リミッタとを含み、
前記第１の周波数選択的リミッタは、
第１及び第２の対向する表面を有する第１の磁性材料と、
第１の共平面導波管伝送線路を形成するよう、前記第１の磁性材料の前記第１の表面に配置される、第１の複数の導体とを含み、
前記第１の複数の導体の第１の導体は、前記第１の共平面導波管伝送線路の第１の端から前記第１の共平面導波管伝送線路の第２の異なる端まで減少する第１の幅を有する、第１の信号導体に対応し、
前記第２の周波数選択的リミッタは、
第１及び第２の対向する表面を有する第２の磁性材料と、
第２の共平面導波管伝送線路を形成するよう、前記第２の磁性材料の前記第１の表面に配置される、第２の複数の導体とを含み、
前記第２の複数の導体の第１の導体は、前記第２の共平面導波管伝送線路の第１の端から前記第２の共平面導波管伝送線路の第２の異なる端まで減少する第２の幅を有する、第２の信号導体に対応し、
前記第１の周波数選択的リミッタの出力は、前記第２の周波数選択的リミッタの入力に連結される、
カスケード接続された周波数選択的リミッタシステム。
【請求項１１】
前記第１の信号導体の前記第１の幅は、前記第１の共平面導波管伝送線路の長さに沿って線形に減少し、前記第２の信号導体の前記第２の幅は、前記第２の共平面導波管伝送線路の長さに沿って線形に減少する、請求項１０に記載のカスケード接続された周波数選択的リミッタシステム。
【請求項１２】
前記第１及び第２の磁性材料は、同じ材料を含む、請求項１０に記載のカスケード接続された周波数選択的リミッタシステム。
【請求項１３】
前記第１及び第２の磁性材料は、異なる材料を含む、請求項１０に記載のカスケード接続された周波数選択的リミッタシステム。
【請求項１４】
前記第２の共平面導波管伝送線路の前記第１の端での前記第２の信号導体の前記第２の幅は、前記第１の共平面導波管伝送線路の前記第２の端での前記第１の信号導体の前記第１の幅、前記第１の磁性材料の材料、又は前記第２の磁性材料の材料のうちの少なくとも１つに対応する、請求項１０に記載のカスケード接続された周波数選択的リミッタシステム。
【請求項１５】
周波数選択的リミッタシステムを形成する方法であって、
第１及び第２の対向する表面を有する磁性材料を提供するステップと、
前記磁性材料の前記第１の表面に第１及び第２の接地平面導体を配置するステップと、
共平面導波管伝送線路を形成するよう、信号導体が前記第１及び第２の接地平面導体の間に配置されるように、前記磁性材料の前記第１の表面に前記信号導体を配置するステップとを含み、
前記信号導体の幅は、前記共平面導波管伝送線路の第１の端から第２の異なる端まで減少する、
方法。
【請求項１６】
前記共平面導波管伝送線路の長さに沿って前記信号導体の前記幅を線形に減少させるステップを更に含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記共平面導波管伝送線路の長さに沿って前記信号導体の前記幅を指数関数的に減少させるステップを更に含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記信号導体と前記第１及び第２の接地平面導体の各々との間に間隙を形成するステップを更に含み、前記信号導体と前記第１及び第２の接地平面導体の各々との間の前記間隙は、前記共平面導波管伝送線路の長さに沿って減少する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
前記共平面導波管伝送線路内に１つ又はそれよりも多くの異なる幅を有する複数のセグメントを形成するステップを更に含み、前記セグメントの各セグメントの幅は、前記共平面導波管伝送線路内の１つ又はそれよりも多くの先行するセグメントの減衰係数又は前記共平面導波管伝送線路内の前記１つ又はそれよりも多くの先行するセグメントの電力閾値のうちの少なくとも１つに対応する、請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
前記セグメントの各々は、５０Ω共平面線路を形成し、前記周波数選択的リミッタは、前記共平面導波管伝送線路の長さに沿って一定の特性インピーダンスを有する、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
第１の周波数選択的リミッタの出力が第２の周波数選択的リミッタの入力に連結されるように、複数の周波数選択的リミッタを形成するステップを更に含み、前記第１の周波数選択的リミッタは、第１及び第２の対向する表面を有する第１の磁性材料と、第１の共平面導波管伝送線路を形成するよう、前記第１の磁性材料の前記第１の表面に配置される、第１の複数の導体とを含み、前記第２の周波数選択的リミッタは、第１及び第２の対向する表面を有する第２の磁性材料と、第２の共平面導波管伝送線路を形成するよう、前記第２の磁性材料の前記第１の表面に配置される、第２の複数の導体とを含み、前記第２の共平面導波管伝送線路の前記入力は、前記第１の共平面導波管伝送線路の前記出力の幅、前記第１の磁性材料の材料、及び前記第２の磁性材料の材料のうちの少なくとも１つに対応する、請求項１５に記載の方法。
【請求項２２】
磁性材料を含み、第１及び第２の対向する表面を有する、基板と、
該基板の前記第１の表面に配置される中央導体と、
前記基板の前記第１の表面に配置される第１の接地平面導体と、
前記基板の前記第１の表面に配置される第２の接地平面導体とを含み、
前記中央導体は、第１の幅を備える第１の端と、第２の異なる幅を備える第２の端とを有する、第１の部分を少なくとも有することで、前記中央導体の前記第１の部分の前記第１及び第２の端の間にテーパを有する前記中央導体が提供され、
前記第１の接地平面導体のエッジが、前記中央導体の前記第１の部分の前記第１の端から前記中央導体の前記第１の部分の前記第２の端まで変化する距離だけ、前記中央導体の第１のエッジから離間させられ、
前記第２の接地平面導体のエッジが、前記中央導体並びに前記第１及び第２の接地平面導体が、共平面導波管伝送線路を形成するよう、前記中央導体の前記第１の部分の前記第１の端から前記中央導体の前記第１の部分の前記第２の端まで変化する距離だけ、前記中央導体の第２のエッジから離間させられる、
周波数選択的リミッタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この開示は、一般的に、リミッタ(limiters)に関し、より具体的には、周波数選択的リミッタ(frequency  selective  limiters)に関する。
【背景技術】
【０００２】
当該技術分野において知られているように、周波数選択的リミッタ（ＦＳＬ）は、所定の閾値電力レベル(threshold  power  level)より上の信号を減衰させる一方で、閾値電力レベルより下の信号を通す、非線形受動デバイスである。ＦＳＬの１つの特徴は、高電力制限(high-power  limiting)の周波数選択性(frequency  selective  nature)である。即ち、制限される信号(limited  signals)に周波数が近い低電力信号は、実質的に影響を受けない（即ち、ＦＳＬは、そのような信号を実質的に減衰しない）。
【０００３】
ＦＳＬの典型的な実装は、ストリップ線路(stripline)の周りに配置される２つの誘電体材料の層を使用するストリップ線路伝送構造を含み、ストリップ線路は、ＦＳＬの長さに沿う一定の長さと、一定の幅とを有する。そのような構造は、製造するのが比較的簡単であり、単結晶材料を使用するときに約０ｄＢｍの臨界電力レベルを実現するのに十分な磁場を提供する。閾値電力レベルを減少させる１つの方法は、反射減衰量(return  loss)の低下という代償を払って、より低いインピーダンスのストリップ線路を使用することである。外部整合構造(external  matching  structure)を使用してインピーダンス整合を向上させることができるが、この技法は帯域幅を減少させ、ＦＳＬの挿入損失(insertion  loss)を増加させる。
【発明の概要】
【０００４】
本明細書に開示する着想、システム及び技法は、テーパ状の幅(tapered  width)を有する伝送線路構造(transmission  line  structure)を含む周波数選択的リミッタ（ＦＳＬ）に向けられている。伝送線路構造は、１つ又はそれよりも多くの導体がＦＳＬの第１の端（例えば、入力）で第１の幅を有し、ＦＳＬの第２の端（例えば、出力）で第２の異なる幅を有するように提供され得る。例えば、共平面(coplanar)設計を有する伝送線路構造では、中央導体及び２つの接地平面導体は、各々、ＦＳＬの入力で第１の幅を有し、ＦＳＬの出力で第２の異なる幅を有することができる。幾つかの実施態様において、中央導体の幅は、伝送線構造の長さに沿って（例えば、直線的に、指数関数的に）減少する。テーパ状の幅の寸法は、少なくとも部分的には、ＦＳＬの寸法（例えば、全長、幅等）、所望の信号減衰係数、ＦＳＬの所望の特性インピーダンス、及び／又はＦＳＬを形成するために使用される材料に基づいて選択されることができる。ある実施形態において、テーパ状の幅は、少なくとも幾つかの用途について、電力閾値、挿入損失、及び最大減衰範囲の所望の組み合わせを有するＦＳＬをもたらす。
【０００５】
ＦＳＬ、よって、伝送線路構造は、任意の幅の５０Ω共平面線路の複数のセグメント（又は部分）を含むことができる。第１のセグメントの電力閾値を超える入力信号がＦＳＬに適用されるか或いは他の方法で入射されるならば、ＦＳＬ内の後続のセグメントは、今や僅かに減衰されている信号の電力レベルを対応するより低い電力閾値と整合させるよう、より狭い幅を有するように形成されることができる。よって、その電力閾値レベルをそのそれぞれのセグメントに入射する予想される大きな信号電力レベルに整合させる幅を有する、各個々のセグメントを形成することができ、その場合、所与のセグメントの入射電力(incident  power)は、それぞれのセグメントに先立つ伝送線路構造内の１つ又はそれよりも多くの先行するセグメントの大きな信号減衰の関数である。
【０００６】
テーパ状の幅の伝送線路の寸法及び／又はプロファイルは、少なくとも部分的には、ＦＳＬの所望の特性インピーダンス、ＦＳＬの寸法（例えば、全長、幅等）、及び／又はＦＳＬを構成する材料の特性（例えば、磁性材料特性）に基づいて選択されることができる。テーパ状の幅のプロファイルは、特定の電力レベル（例えば、十分に高い入力電力レベル）を有する信号に応答して、ＦＳＬの各セグメントが同じレベルの減衰をもたらすように選択されることができる。よって、所与のセグメントの閾値とそのセグメントへの入射電力との間の電力レベルの差は、定数値(constant  value)である。この定数値は、それぞれのセグメントの大きな信号減衰に対応することができる。例えば、１つの実施形態では、無限小セグメントについて、この定数は、ゼロであってよいが、１ｍｍの長さのセグメントサイズを有する設計については、定数値を１ｄＢ／ｍｍに維持することができる。
【０００７】
テーパ状の幅の伝送線の使用は、伝送線路に隣接して配置される磁性材料（例えば、フェライト材料）の構造を変化させることなく、所望の非線形性の開始が生じる、電力閾値の低下を招く。これは、多種多様な用途のために、より低コスト材料の使用を可能にし、材料最適化を通じてよりもむしろ電気設計を通じてＦＳＬ性能パラメータの同調(tuning)を可能にし、弱い信号についての挿入損失を低下させることなく、より高い全体的な非線形性能を提供する。
【０００８】
幾つかの実施形態では、互いに連結され２つ又はそれよりも多くのＦＳＬを有するカスケード接続(縦続接続)されたＦＳＬを形成することができる。例えば、第１のＦＳＬの出力を第２のＦＳＬの入力に連結することができる。同じ材料特性（例えば、同じ磁性材料）を有するＦＳＬを形成することができる。他の実施形態では、異なる材料特性（例えば、異なるタイプの磁性材料）を有するＦＳＬを形成することができる。ＦＳＬの各々は、テーパ状の幅の伝送線路構造を含むことができる。伝送線路構造の異なる幅の間の関係は、互いに並びにそれぞれのＦＳＬの各々を構成する材料に対応することができる。例えば、第２のＦＳＬ内に形成される第２の伝送線路構造の入力部分の幅は、少なくとも部分的には、第１のＦＳＬ内に形成される第１の伝送線路構造の出力部分の幅、第１のＦＳＬを構成する材料の特性、及び第２のＦＳＬを構成する材料の特性に基づいて選択されることができる。
【０００９】
第１の態様では、第１及び第２の対向する表面を有する磁性材料と、共平面導波管伝送線路を形成するよう磁性材料の第１の表面に配置される複数の導体とを含む、周波数選択的リミッタが提供される。複数の導体の中央導体の幅は、共平面導波管伝送線路の第１の端から共平面導波管伝送線路の第２の異なる端まで減少する。
【００１０】
幾つかの実施形態において、幅は、共平面導波管伝送線路の長さに沿って線形に減少する。他の実施形態において、幅は、共平面導波管伝送線路の長さに沿って指数関数的に減少する。
【００１１】
複数の導体は、磁性材料の第１の表面に配置された２つの接地平面導体を含むことができる。中央導体と２つの接地平面導体の各々との間の間隙が共平面導波路伝送線路の長さに沿って減少するように、中心導体と２つの接地平面導体の各々との間に間隙を配置することができる。
【００１２】
共平面導波管伝送線路は、１つ又はそれよりも多くの異なる幅を有する複数のセグメントを更に含んでよく、セグメントの各セグメントの幅は、共平面導波管伝送線路内の１つ又はそれよりも多くの先行するセグメントの減衰係数又は共平面導波管伝送線路内の１つ又はそれよりも多くの先行するセグメントの電力閾値に対応することができる。セグメントの各々は、５０Ω共平面線路を形成し、周波数選択的リミッタは、共平面導波管伝送線路の長さに沿って一定の特性インピーダンスを有する。
【００１３】
幾つかの実施形態において、各セグメントの電力閾値は、共平面導波管伝送線路の長さに沿って減少する。共平面導波管伝送線路の各セグメントは、周波数選択的リミッタに入射する信号に同じレベルの減衰をもたらすことがある。
【００１４】
別の態様では、第１の周波数選択的リミッタを含むカスケード接続された周波数選択的リミッタシステムが提供され、第１の周波数選択的リミッタは、第１及び第２の対向する表面を有する第１の磁性材料と、第１の複数の導体の第１の中央導体の第１の幅が第１の共平面導波管伝送線路の第１の端から第２の異なる端まで減少するような第１の共平面導波管伝送線路を形成するよう、第１の磁性材料の第１の表面に配置される、第１の複数の導体とを含む。カスケード接続された周波数選択的リミッタシステムは、第２の周波数選択的リミッタを更に含み、第２の周波数選択的リミッタは、第１及び第２の対向する表面を有する第２の磁性材料と、第２の複数の導体の第２の中央導体の第２の幅が第２の共平面導波管伝送線路の第１の端から第２の異なる端まで減少するような第２の共平面導波管伝送線路を形成するよう、第２の磁性材料の第１の表面に配置される、第２の複数の導体とを含む。第１の周波数選択的リミッタの出力は、第２の周波数選択的リミッタの入力に連結される。
【００１５】
第１の共平面導波管伝送線路の第１の幅は、第１の共平面導波管伝送線路の長さに沿って線形に減少してよく、第２の共平面導波管伝送線路の第２の幅は、第２の共平面導波管伝送線路の長さに沿って線形に減少してよい。
【００１６】
幾つかの実施形態において、第１及び第２の磁性材料は、同じ材料を含む。他の実施形態において、第１及び第２の磁性材料は、異なる材料を含む。
【００１７】
第２の共平面導波管伝送線路の第１の端での前記第２の中央導体の第２の幅は、第１の共平面導波管伝送線路の第２の端での第１の中央導体の第１の幅、第１の磁性材料の材料、又は第２の磁性材料の材料のうちの少なくとも１つに対応することができる。
【００１８】
別の態様において、第１及び第２の対向する表面を有する磁性材料を提供するステップと、磁性材料の第１の表面に第１及び第２の接地平面導体を配置するステップと、共平面導波管伝送線路を形成するよう、中央導体が第１及び第２の接地平面導体の間に配置されるように、磁性材料の第１の表面に中央導体を配置するステップとを含む、周波数選択的リミッタシステムを形成する方法が提供される。中央導体の幅は、共平面導波管伝送線路の第１の端から第２の異なる端まで減少する。
【００１９】
幅は、共平面導波管伝送線路の長さに沿って線形に減少してよい。幾つかの実施形態において、幅は、共平面導波管伝送線路の長さに沿って指数関数的に減少してよい。
【００２０】
中央導体と第１及び第２の接地平面導体の各々との間の間隙が共平面導波管伝送線路の長さに沿って減少するように、中央導体と第１及び第２の接地平面導体の各々との間に間隙が形成されてよい。
【００２１】
セグメントの各セグメントの幅が、共平面導波管伝送線路内の１つ又はそれよりも多くの先行するセグメントの減衰係数又は共平面導波管伝送線路内の１つ又はそれよりも多くの先行するセグメントの電力閾値のうちの少なくとも１つに対応するように、１つ又はそれよりも多くの異なる幅を有する複数のセグメントが、共平面導波管伝送線路内に形成されてよい。セグメントの各々は、５０Ω共平面線路を形成してよく、周波数選択的リミッタは、共平面導波管伝送線路の長さに沿って一定の特性インピーダンスを有することができる。
【００２２】
方法は、第１の周波数選択的リミッタの出力が第２の周波数選択的リミッタの入力に連結されるように、複数の周波数選択的リミッタを形成するステップを更に含んでよく、第２の共平面導波管伝送線路の入力は、第１の共平面導波管伝送線路の出力の幅、第１の磁性材料の材料、及び第２の磁性材料の材料のうちの少なくとも１つに対応する。
【００２３】
別の態様では、磁性材料を含み、第１及び第２の対向する表面を有する、基板と、基板の第１の表面に配置される中央導体と、基板の第１の表面に配置される第１の接地平面導体と、基板の第１の表面に配置される第２の接地平面導体とを含み、中央導体は、第１の幅を備える第１の端と、第２の異なる幅を備える第２の端とを有する、第１の部分を少なくとも有することで、中央導体の第１の部分の第１及び第２の端の間にテーパを有する中央導体が提供され、第１の接地平面導体のエッジは、中央導体の第１の部分の第１の端から中央導体の第１の部分の第２の端まで変化する距離だけ、中央導体の第１のエッジから離間させられ、第２の接地平面導体のエッジは、中央導体並びに第１及び第２の接地平面導体が、共平面導波管伝送線路を形成するよう、中央導体の第１の部分の第１の端から中央導体の第１の部分の第２の端まで変化する距離だけ、中央導体の第２のエッジから離間させられる、周波数選択的リミッタが提供される。
【００２４】
本開示の１つ又はそれよりも多くの実施形態の詳細は、添付の図面及び以下の記述に示される。本開示の他の構成、目的、及び利点は、本記述及び図面から明らかであり、特許請求の範囲から明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】テーパ状の幅を備える共平面導波管伝送線路構造を有する周波数選択的リミッタ（ＦＳＬ）の正面図である。
【００２６】
【図１Ａ】ＦＳＬの角度付けられた側面図である。
【００２７】
【図１Ｂ】ＦＳＬの頂面図である。
【００２８】
【図２】線形にテーパ状の幅を備える共平面導波管伝送線路構造を有するＦＳＬの頂面図である。
【００２９】
【図２Ａ】第１の実施形態の指数関数的にテーパ状の幅を備える共平面導波管伝送線路構造を有するＦＳＬの頂面図である。
【００３０】
【図２Ｂ】第２の実施形態の指数関数的にテーパ状の幅を備える共平面導波管伝送線路構造を有するＦＳＬの頂面図である。
【００３１】
【図３】互いに連結された少なくとも２つの共平面導波管伝送線路構造を有するカスケード接続されたＦＳＬの頂面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
様々な図面中の同等の参照記号は、同等の要素を示している。
【００３３】
ここで図１を参照すると、周波数選択的リミッタ１００(frequency  selective  limiter)（ＦＳＬ）は、複数の離間した導体１０６、１０８、１１０を含み、複数の導体のうちの第１のものは、中央（又は信号）導体１０６に対応し、複数の導体のうちの第２のものは、２つの接地平面導体１０８、１１０に対応する。導体１０６、１０８、１１０の全ては、磁性材料基板１０４の第１の表面１０４ａに配置されて、共平面導波管伝送線路(coplanar  waveguide  transmission  line)を形成する。
【００３４】
テーパ状の幅を有する共平面導波管伝送線路を形成することができ、或いは他の方法で設けることができる。１つの例示的な実施形態において、中央導体１０６は、ＦＳＬ１００の長さに沿って、接地平面導体１０８、１１０の各々から異なる距離で離間している（例えば、分離している）。例えば、中央導体１０６は、ここではＦＳＬ１００の第１の端（例えば、入力）で間隙１１２ａ、１１２ｂによってそれぞれ表される、接地平面導体１０８、１１０の各々から第１の距離だけ離間することができ、ここではＦＳＬ１００の第２の端（例えば、出力）で間隙１１４ａ、１１４ｂによってそれぞれ表される、第２の異なる距離だけ離間することができる。幾つかの実施形態において、第１の距離は、第２の距離よりも長くてよい。
【００３５】
中央導体１０６及び接地平面導体１０８、１１０は、同じ材料を含んでよい。他の実施形態において、中央導体１０６及び接地平面導体１０８、１１０は、異なる材料を含んでよい。中央導体１０６及び接地平面導体１０８、１１０は、金属又は金属材料を含んでよい。
【００３６】
磁性材料１０４は、イットリウム鉄ガーネット（ＹＩＧ）のような、強磁性材料を含んでよい。例えば、磁性材料１０４は、単結晶（ＳＣ）ＹＩＧ、多結晶（ＰＣ）ＹＩＧ、ヘキサフェライトＹＩＧ、又は様々なドープＹＩＧ材料のうちの少なくとも１つを含んでよい。
【００３７】
幾つかの実施形態では、接地平面１２０は、磁性材料１０４の第２の表面１０４ｂに配置されてよい。接地平面１２０は、金属又は金属材料のうちの少なくとも１つを含んでよい。
【００３８】
ここで図１Ａを参照すると、図１の同等の要素は、同等の参照指示を有して提供されており、ＦＳＬ１００の頂面図は、共平面導波管伝送構造のテーパ状の幅の１つの例示的な実施形態を示している。図１Ａに例示するように、中央導体１０６及び接地平面導体１０８、１１０の各々の接地平面導体の幅は、ＦＳＬ１００の長さに沿って第１の端１００ｃ（例えば、入力）から第２の端１００ｄ（例えば、出力）まで変化している。例えば、中央導体１０６は、ＦＳＬ１００の第１の端１００ｃ（例えば、入力）で第１の幅１０６ａ（ｗａ１）を有し、ＦＳＬ１００の第２の端１００ｄ（例えば、出力）で第２の異なる幅１０６（ｗａ２）を有する。ある実施形態において、中央導体１０６の幅は、ＦＳＬ１００の長さに沿って第１の端１００ｃから第２の端１００ｄまで（例えば、線形に、指数関数的に）減少することができる。ある実施形態において、中央導体１０６の幅は、電力閾値(パワー閾値)(power  threshold)に関連するので、電力レベル(パワーレベル)(power  level)が低下すると、幅はＦＳＬ１００の長さ（例えば、デバイスの長さ）に亘って減少して、閾値がその長さに沿って電力レベルに一致させられたままであることを保証する。
【００３９】
他の実施形態において、中央導体１０６の幅は、ＦＳＬ１００の長さに沿って第１の端１００ｃから第２の端１００ｄまで（例えば、線形に、指数関数的に）増加することができることが理解されるべきである。しかしながら、そのような実施形態において、閾値レベルは、所望の制限(limiting)が生じる電力レベルを上回る時点で増加する。よって、ＦＳＬのこのセグメントは、小さな信号損失を増加させるだけであり、所望の大きな信号減衰に寄与しない。
【００４０】
第１の接地平面導体１０８は、ＦＳＬ１００の第１の端１００ｃで第１の幅１０８ａ（ｗｂ１）を有し、ＦＳＬ１００の第２の端１００ｄで第２の異なる幅１０８ｂ（ｗｂ２）を有する。第２の接地平面導体１１０は、ＦＳＬ１００の第１の端１００ｃで第１の幅１１０ａ（ｗｃ１）を有し、ＦＳＬ１００の第２の端１００ｄで第２の異なる幅１１０ｂ（ｗｃ２）を有する。よって、図１Ａの例示的な実施形態において、第１及び第２の接地平面導体１０８、１１０の幅は、ＦＳＬ１００の長さに沿って第１の端１００ｃから第２の端１００ｄまで増加している。他の実施形態において、第１及び第２の接地平面導体１０８、１１０の幅は、ＦＳＬ１００の長さに沿って第１の端１００ｃから第２の端１００ｄまで減少してよく、或いは様々な異なる形状を有して形成されてよいことが理解されるべきである。ある実施形態において、第１及び第２の接地平面導体１０８、１１０の幅は、少なくとも部分的には、第１及び第２の接地平面導体１０８、１１０と中央導体１０６との間の間隙に基づいて選択されてよい。
【００４１】
中央導体１０６は、第１の間隙１２２（Ｇ１）及び第２の間隙１２４（Ｇ２）だけ、第１及び第２の接地平面導体１０８、１１０からそれぞれ離間させられることができる。よって、幾つかの実施形態において、第１及び第２の接地平面導体１０８、１１０の幅は、ＦＳＬ１００の長さに沿って一定であってよく、中央導体１０６の幅及び／又は接地平面導体１０８、１１０と中央導体１０６との間の間隙１２２、１２４の寸法は、ＦＳＬ１００の長さに沿って変化してよいことが理解されるべきである。他の実施形態において、第１及び第２の接地平面導体１０８、１１０の幅は、ＦＳＬ１００の長さに沿って減少してよく、中央導体１０６の幅及び／又は接地平面導体１０８、１１０と中央導体１０６との間の間隙１２２、１２４の寸法は、ＦＳＬ１００の長さに沿って変化してよい。以下、間隙１２２、１２４を図１Ｂに関してより詳細に記載する。
【００４２】
ある実施形態において、中央導体１０６、接地平面１０８、１１０、及び間隙１２２、１２４は、ＦＳＬ１００の第１の端１００ｃから第２の端１００ｄまで複数のセグメント又は部分を含むことができる。中央導体１０６及び接地平面１０８、１１０、間隙１２２、１２４の各セグメントは、それぞれ、中央導体１０６、接地平面１０８、１１０、及び間隙１２２、１２４の先行セグメント又は後続セグメントとは異なる幅を有することができる。セグメントは、個々に又は互いに異なる組み合わせにおいて、中央導体１０６、接地平面１０８、１１０、及び間隙１２２、１２４を指すことがある。例えば、ＦＳＬ１００のセグメントは、中央導体１０６の幅と、中央導体１０６と接地平面１０８、１１０との間の間隙１２２、１２４の寸法とを指すことがあり、よって、それらを含むことがある。ＦＳＬ１００は、ＦＳＬ１００の離散的な断面における幅を議論することによって、ＦＳＬ１００の長さに沿って何が起きているかをより明確に記載するセグメントを有するものとして記載されることができることが理解されるべきである。換言すれば、ＦＳＬ１００の物理的な実装は、セグメントの長さがゼロである（実際には離散化されない）、制限(limit)であり得る。例えば、幾つかの実施形態において、ＦＳＬ１００は、第１の端１００ｃから第２の端１００ｄまで、幅が連続的に滑らかに移行する、単一の連続構造を含んでよい。
【００４３】
幾つかの実施形態において、中央導体１０６の各セグメントは、（前の１つ又はそれよりも多くのセグメントによって減衰された）減衰された信号の電力レベルの電力閾値に整合する(match)よう、前のセグメントよりも狭い幅を有することができ、前のセグメントよりも低い対応する電力閾値を有することができる。よって、そのそれぞれの電力閾値レベルをそのそれぞれのセグメントに入射すると予想される大きな信号電力レベルに整合させる幅を有する、中央導体１０６の各個別のセグメントを形成することができ、その場合、それぞれのセグメントの入射電力は、中央導体１０６の１つ又はそれよりも多くの前のセグメントの大きな信号減衰の関数である。
【００４４】
中央導体１０６の幅及び間隙１２２、１２４の寸法は、ＦＳＬ１００が共平面導波管伝送線路の長さに沿って一定の特性インピーダンスを有することができるよう、５０Ωの共平面線路を形成するように選択されることができる。例えば、ＦＳＬ１００のような共平面導波管路線について、ＦＳＬの寸法は、少なくとも部分的には、中央導体１０６の幅と中央導体１０６と接地平面１０８、１１０との間の間隙１２２、１２４との間の関係に基づいて選択されることができる。これらの要素の各要素の組み合わせは、ＦＳＬ１００の特性インピーダンスを定義することができる。例えば、間隙１２２、１２４の寸法を変えずに中央導体１０６の幅を修正することは、５０オーム以外の特性インピーダンスをもたらすことがある。よって、幾つかの実施形態では、本明細書で使用されるように、中央導体１０６の幅をテーパ状にすることは、５０オームの特性インピーダンスを維持するために、中央導体１０６の幅をテーパ状にすること及び間隙１２２、１２４をテーパ状にすること（又は別の方法で寸法を修正すること）を指す場合があることが理解されるべきである。
【００４５】
ここで図１Ｂを参照すると、ＦＳＬ１００の頂面の頂面図は、共平面導波管伝送構造のテーパ状の幅の１つの例示的な実施形態を例示している。図１Ｂの例示的な実施形態において、間隙、Ｇ１及びＧ２は、ＦＳＬ１００の長さに沿って第１の端１００ｃから第２の端１００ｄまで変化している（ここでは、減少している）。
【００４６】
例えば、中央導体１０６と第１の接地平面導体１０８との間の第１の間隙１２２（Ｇ１）は、ＦＳＬ１００の第１の部分で第１の長さ１２２ａ（Ｇ１ａ）を有し、ＦＳＬ１００の第２の部分で第２の長さ１２２ｂ（Ｇ１ｂ）を有し、ＦＳＬ１００の第３の部分で第３の長さ１２２ｃ（Ｇ１ｃ）を有する。よって、中央導体１０６及び／又は第１の接地平面導体１０８の幅が変化すると、それらを分離する第１の間隙１２２（Ｇ１）の寸法は変化することができる。
【００４７】
中央導体１０６と第２の接地平面導体１１０との間の第２の間隙１２４（Ｇ２）は、ＦＳＬ１００の第１の部分で第１の長さ１２４ａ（Ｇ２ａ）を有し、ＦＳＬ１００の第２の部分で第２の長さ１２４ｂ（Ｇ２ｂ）を有し、ＦＳＬ１００の第３の部分で第３の長さ１２４ｃ（Ｇ２ｃ）を有する。よって、中央導体１０６及び／又は第２の接地平面導体１１０の幅が変化すると、それらを分離する第２の間隙１２４（Ｇ２）の寸法は変化することができる。
【００４８】
図１Ｂの例示的な実施形態において、第１及び第２の間隙１２２、１２４は、ＦＳＬ１００の長さに沿って第１の端１００ｃから第２の端１００ｄまで減少している。しかしながら、他の実施形態において、第１及び第２の間隙１２２、１２４の寸法は、ＦＳＬ１００の長さに沿って第１の端部１００ｃから第２の端部１００ｄまで一定なままであってよいことが理解されるべきである。
【００４９】
幾つかの実施形態において、中央導体１０６の端部分１３０（例えば、出力部分）は、一定の又は実質的に一定の幅を有してよい。例えば、図１Ｂに例示するように、端部分１３０は、実質的に一定の幅を有し、第１の間隙１２２の第４の長さ１２２ｄ及び第２の間隙１２４の第４の長さ１２４ｄは、両方とも、実質的に一定である。端部分１３０は、少なくとも部分的には、ＦＳＬ１００が連結されるデバイス又は器具に基づいて設計されてよい。例えば、幾つかの用途において、ＦＳＬ１００は、低雑音増幅器（ＬＮＡ）モジュールに連結されてよく、端部分１３０の形状及び／又は幅は、ＬＮＡに連結するように設計されることができる（或いは他のタイプのデバイスＦＳＬ１００が連結されることができる）。よって、中央導体１０６の端部分１３０の寸法、形状及び／又は幅は、少なくとも部分的には、ＦＳＬ１００が連結されるべきデバイス又は器具に基づいて選択されることができることが理解されるべきである。
【００５０】
ここで図２〜図２Ｂを参照すると、異なる構成においてテーパ状の幅を有する異なる共平面導波管伝送線路の頂面図が提供されている。本明細書に記載するようなテーパ状の幅の共平面導波管伝送線路は、少なくとも部分的には、それぞれのＦＳＬの特定の用途に基づいて、様々な異なる形状において形成されることができる。例えば、図２を参照すると、ＦＳＬ２００は、線形にテーパ状の幅を備える共平面導波管伝送線路を含む。図２の例示的な実施形態において、中央導体２０６の幅は、ＦＳＬ２００の第１の端２００ｃから第２の端２００ｄまで線形に減少しており、第１及び第２の接地平面導体２０８、２１０の各接地平面導体の幅は、ＦＳＬ２００の第１の端２００ｃから第２の端２００ｄまで線形に増加している。
【００５１】
ここで図２Ａを参照すると、ＦＳＬ２３０は、第１の実施形態の指数関数的にテーパ状の幅を有する共平面導波管伝送線路を含む。図２Ａの例示的な実施形態において、中央導体２３６の幅は、ＦＳＬ２３０の第１の端２３０ｃから第２の端２３０ｄまで指数関数的に減少しており、第１及び第２の接地平面導体２３８、２４０の各接地平面導体の幅は、ＦＳＬ２３０の第１の端２３０ｃから第２の端２３０ｄまで線形に増加している。
【００５２】
ここで図２Ｂを参照すると、ＦＳＬ２６０は、第２の実施形態の指数関数的にテーパ状の幅を有する共平面導波管伝送線路を含む。図２Ｂの例示的な実施形態において、中央導体２６６の幅は、ＦＳＬ２６０の第１の端２６０ｃから第２の端２６０ｄまで指数関数的に減少しており、第１及び第２の接地平面導体２６８、２７０の各接地平面導体の幅は、ＦＳＬ２６０の第１の端２６０ｃから第２の端２６０ｄまで線形に増加している。
【００５３】
本明細書に記載するようなテーパ状の幅の共平面導波管伝送線路は、少なくとも部分的には、ＦＳＬの寸法（例えば、長さ）、電力閾値レベル、挿入損失係数(insertion  loss  factor)、及び／又はそれぞれのＦＳＬの減衰範囲に基づいて、様々な異なる形状において形成され得ることが理解されるべきである。よって、テーパ状の幅の共平面導波管伝送線路は、少なくとも部分的には、それぞれのＦＳＬの特定の用途に基づいて、以下の要因、即ち、ＦＳＬの寸法（例えば、長さ）、電力閾値レベル、挿入損失係数、及び／又は減衰範囲のうちの少なくとも１つ又は組み合わせの特定の要件を満たすように、設計されることができ且つ形成されることができる。
【００５４】
ここで図３を参照すると、カスケード接続(縦続接続)されたＦＳＬ３００は、第２のＦＳＬ３４０の入力３４０ｃに連結された第１のＦＳＬ３１０の出力３１０ｄを含む。ある実施形態において、カスケード接続されたＦＳＬ３００は、図１〜図１ＢのＦＳＬ１００と同じ又は実質的に類似の方法で動作して信号を減衰させるように構成されることができるが、カスケード接続されたＦＳＬ３００は、２つ又はそれよりも多くの（ここでは２つの）ＦＳＬを含む。
【００５５】
ＦＳＬ３１０、３４０の各々は、テーパ状の幅を有する共平面導波管伝送線路を含む。例えば、第１のＦＳＬ３１０は、中央導体３１６と、中央導体３１６に隣接するが、中央導体３１６の両側に配置される、第１及び第２の接地平面導体３１８、３２０とを含む。第１及び第２の接地平面導体３１８、３２０は、それぞれ、第１及び第２の間隙３２２（Ｇ１）、３２４（Ｇ２）によって、中央導体３１６から離間させられている。中央導体３１６は、入力３１０ｃで第１の幅ｗａ１を有し、出力３１０ｄで第２の異なる幅ｗａ２を有する。第１及び第２の接地平面導体３１８、３２０は、入力３１０ｃで第１の幅ｗｂ１、ｗｃ１をそれぞれ有し、出力３１０ｄで第２の異なる幅ｗｂ２、ｗｃ２をそれぞれ有する。
【００５６】
第２のＦＳＬ３４０は、中央導体３４６と、中央導体３４６に隣接するが、中央導体３４６の両側に配置される、第１及び第２の接地平面導体３４８、３５０とを含む。第１及び第２の接地平面導体３４８、３５０は、それぞれ、第３及び第４の間隙３２６（Ｇ３）、３２８（Ｇ４）によって、中央導体３４６から離間させられている。中央導体３４６は、入力３４０ｃで第１の幅ｗｄ１を有し、出力３４０ｄで第２の異なる幅ｗｄ２を有する。第１及び第２の接地平面導体３４８、３５０は、入力３４０ｃで第１の幅ｗｅ１をそれぞれ有し、出力３４０ｄで第２の異なる幅ｗｅ２、ｗｆ２をそれぞれ有する。
【００５７】
図３の例示的な実施形態において、中央導体３１６、３４６の幅は、それらのそれぞれの入力３１０ｃ、３４０ｃからそれらのそれぞれの出力３１０ｄ、３４０ｄまで減少し、第１及び第２の接地平面３１８、３２０、３４８、３５０の幅は、それらのそれぞれの入力３１０ｃ、３４０ｃからそれらのそれぞれの出力３１０ｄ、３４０ｄまで増加して、テーパ状の幅を形成している。しかしながら、それぞれのカスケード接続されたＦＳＬの特定の用途に部分的に基づいて様々な異なる寸法を有する、中央導体３１６、３４６、並びに第１及び第２の接地平面３１８、３２０、３４８、３５０の幅及び／又は形状が形成され得ることが理解されるべきである。
【００５８】
例えば、第１及び第２のＦＳＬ３１０、３４０の中央導体３１６、３４６及び接地平面導体３１０、３２０、３４８、３５０の寸法（例えば、幅、形状）は、少なくとも部分的には、信号減衰のための所望の電力閾値レベル、カスケード接続されたＦＳＬ３００の所望の特性インピーダンス、及び／又はＦＳＬ３１０、３４０の各ＦＳＬ内の材料の特性に基づいて、選択されることができる。よって、カスケード接続されたＦＳＬの各セグメント（又は部分）は、少なくとも部分的には、カスケード接続されたＦＳＬ３００の前の１つ又はそれよりも多くのセグメント及び／又はカスケード接続されたＦＳＬ３００の後の１つ又はそれよりも多くのセグメントに基づいて設計されることができる。
【００５９】
ある実施形態において、カスケード接続されたＦＳＬ３００は、第１のＦＳＬ３１０の入力３１０ｃから第２のＦＳＬ３４０の出力３４０ｄまで、複数のセグメント又は部分を含むことができ、よって、第１のＦＳＬ３１０及び第２のＦＳＬ３４０の両方を含む。中央導体３１６、３４６の各セグメント（又は部分）は、（前の１つ又はそれよりも多くのセグメントによって減衰された）減衰された信号電力レベルの電力閾値に整合するよう、前のセグメントよりも狭い幅を有することができ、前のセグメントよりも低い対応する電力閾値を有することができる。例えば、第２のＦＳＬ３４０の入力３４０ｃでの中央導体３４６の第１の幅ｗｄ１は、部分的には、第１のＦＳＬ３１０の出力３１０ｃでの中央導体３１６の第２の幅ｗａ２及び第２のＦＳＬ３４０を構成する材料（例えば、磁性材料、誘電体材料）の特性に基づいて選択されることができる。よって、その電力閾値レベルをそのそれぞれのセグメントに入射すると予想される大きな信号電力レベルに整合させる幅を有する、カスケード接続されたＦＳＬ３００内の各個々のセグメントを形成することができ、その場合、それぞれのセグメントの入射電力は、カスケード接続されたＦＳＬ３００内の１つ又はそれよりも多くの前のセグメントの大きな信号減衰の関数である。
【００６０】
カスケード接続されたＦＳＬ３００は、カスケード接続されたＦＳＬ３００の長さに沿って特性インピーダンス（例えば、５０Ω）を維持することができ、よって、第１及び第２のＦＳＬ３１０、３４０の各々は、それらのそれぞれの長さに亘って同じ特性インピーダンスを有することができる。
【００６１】
幾つかの実施形態において、第１及び第２のＦＳＬ３１０、３４０は、同じ材料を含んでよい。他の実施形態において、第１及び第２のＦＳＬ３１０、３４０の１つ又はそれよりも多くの部分は、異なる材料を含んでよい。例えば、第１のＦＳＬ３１０の中央導体３１６及び接地平面導体３１０、３２０は、第１の磁性材料上に配置されることができ、第２のＦＳＬ３４０の中央導体３４６及び接地平面導体３４８、３５０は、第２の磁性材料上に配置されることができる。
【００６２】
第１及び第２の磁性材料は、イットリウム鉄ガーネット（ＹＩＧ）のような、強磁性材料を含んでよい。例えば、第１及び第２の磁性材料は、単結晶（ＳＣ）ＹＩＧ、多結晶（ＰＣ）ＹＩＧ、ヘキサフェライトＹＩＧ、又は様々なドープＹＩＧ材料のうちの少なくとも１つを含んでよい。
【００６３】
１つの実施形態では、それぞれ、ＰＣ−ＹＩＧ磁性材料を有する第１のＦＳＬ３１０を形成することができ、ＳＣ−ＹＩＧ磁性材料を有する第２のＦＳＬ３４０を形成することができる。第１のＦＳＬ３１０の中央導体３１６及び接地平面導体３１０、３２０は、ＰＣ−ＹＩＧ上に配置されることができ、中央導体３４６及び接地平面導体３４８、３５０は、ＳＣ−ＹＩＧ上に配置されることができる。ＰＣ−ＹＩＧ及びＳＣ−ＹＩＧは、異なる電力閾値を有するので、第１及び第２のＦＳＬ３１０、３４０の寸法は、少なくとも部分には、これらの異なる特性及びカスケード接続されたＦＳＬ３００内のそれぞれの位置（例えば、第１の位置、中間の位置、最後の位置）に基づいて、異なることができる。例えば、入力３１０ｃから出力３１０ｄまで測定される第１のＦＳＬ３１０の長さは、入力３４０ｃから３４０ｄまで測定されるＦＳＬ３４０の長さと異なってよい（より大きくてよい、より小さくてよい）。
【００６４】
中央導体３１６、３４６及び接地平面導体３１０、３２０、３４８、３５０の寸法は、少なくとも部分的には、第１及び第２の磁性材料の異なる特性及びカスケード接続されるＦＳＬ３００内のそれぞれの位置（例えば、第１の位置、中間の位置、最後の位置）に基づいて異なることができる。例えば、第２のＦＳＬ３４０の入力３４０ｃでの中央導体３４６の第１の幅ｗｄ１は、少なくとも部分的には、第１のＦＳＬ３１０の出力３１０ｃでの中央導体３１６の第２の幅ｗａ２及びＳＣ−ＹＩＧ材料の特性に基づいて選択されることができる。幾つかの実施態様において、入力３４０ｃでの中央導体３４６の第１の幅ｗｄ１は、出力３１０ｃでの中央導体３１６の第２の幅ｗａ２よりも大きいことができる。他の実施形態において、入力３４０ｃでの中央導体３４６の第１の幅ｗｄ１は、出力３１０ｃでの中央導体３１６の第２の幅ｗａ２以下であることができる。
【００６５】
幾つかの実施形態において、第１及び第２のＦＳＬ３１０、３４０の寸法（例えば、長さ、幅）は、同じであってよい。他の実施形態において、第１のＦＳＬ３１０の１つ又はそれよりも多くの寸法は、第２のＦＳＬの１つ又はそれよりも多くの寸法と異なってよい。例えば、第１のＦＳＬ３１０の全長は、第２のＦＳＬ３４０の全長より大きくても小さくてもよい。
【００６６】
ある実施形態において、ＳＣ−ＹＩＧ材料は、ＰＣ−ＹＩＧ材料よりも高価なことがある。よって、ＳＣ−ＹＩＧ材料のみではなく、ＳＣ−ＹＩＧ材料とＰＣ−ＹＩＧ材料との組み合わせのような材料の組み合わせを用いてカスケード接続されるＦＳＬ３００を形成することによって、コスト上の利点を達成することができる。例えば、より安価なＰＣ−ＹＩＧ材料を用いてカスケード接続されるＦＳＬ３００の部分（ここでは、第１のＦＳＬ）を形成することができ、よって、より高価なＳＣ−ＹＩＧ材料をより少なく使用する一方で、カスケード接続されるＦＳＬ３００の所望の性能（例えば、信号減衰）を達成することができる。
【００６７】
図３は、２つのＦＳＬを有するカスケード接続されたＦＳＬ３００を例示しているが、他の実施形態において、カスケード接続されるＦＳＬは、２つ又はそれよりも多くのＦＳＬを含んでよいことが理解されるべきである。
【００６８】
本明細書に記載するＦＳＬの各々は、共平面構成を有して記載されかつ例示されている。しかしながら、図１〜図１ＢのＦＳＬ１００、図２〜図２ＢのＦＳＬ２００、２３０、２６０、及び図３のＦＳＬ３１０、３４０の各々は、ストリップ線路構成を有して形成され得ることが理解されるべきである。
【００６９】
本特許の主題である様々な着想、構造及び技法を例示するのに役立つ好ましい実施形態を記載したが、これらの着想、構造及び技法を組み込んだ他の実施形態が使用されてよいことが今や明らかになっているであろう。従って、本特許の範囲は、記載する実施形態に限定されるべきでなく、後続の請求項の精神及び範囲によってのみ限定されるべきである。
【００７０】
従って、他の実施形態は、後続の請求項の範囲内にある。
【図１】
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【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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