ЧАСТОТНО-ИЗБИРАТЕЛЬНЫЙ ОГРАНИЧИТЕЛЬ
FREQUENCY-SELECTIVE LIMITER

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[0001] Настоящее раскрытие в целом относится к ограничителям и, в частности, к частотно-избирательным ограничителям.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0002] Как известно в данной области техники, частотно-избирательный ограничитель (Frequency Selective Limiter, FSL) представляет собой нелинейное пассивное устройство, которое ослабляет сигналы превышающие заданный пороговый уровень мощности, в то же время пропуская сигналы, которые ниже указанного порогового уровня мощности. Одним признаком частотно-избирательного ограничителя является частотно-избирательный характер ограничения высокой мощности: сигналы малой мощности, близкие по частоте к ограничиваемым сигналам, по существу не подвержены влиянию (т.е. частотно-избирательный ограничитель по существу не ослабляет такие сигналы).
[0003] Типовой вариант реализации частотно-избирательного ограничителя включает полосковую передающую конструкцию, в которой используют два слоя диэлектрического материала, расположенного вокруг полосковой линии передачи, причем полосковая линия передачи имеет фиксированную длину и фиксированную ширину вдоль длины частотно-избирательного ограничителя. Такие конструкции относительно просты в изготовлении и обеспечивают достаточные магнитные поля для реализации критического уровня мощности приблизительно 0 дБм при использовании монокристаллического материала. Один из способов снижения порогового уровня мощности заключается в использовании полосковой линии передачи с более низким импедансом за счет уменьшения обратных потерь. Для улучшения согласования импедансов может быть использована внешняя согласующая конструкция, но применение этого способа приводит к уменьшению ширины полосы и увеличивает потери, вносимые частотно-избирательным ограничителем.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0004] Концепции, системы и способы, раскрытые в данном документе, относятся к частотно-избирательному ограничителю (FSL), содержащему сужающуюся по ширине конструкцию линии передачи. Конструкция линии передачи может быть выполнена таким образом, что один или более проводников имеют первую ширину на первом конце (например, на входе) частотно-избирательного ограничителя, и вторую, другую ширину на втором конце (например, на выходе) частотно-избирательного ограничителя. Например, в конструкции линии передачи, имеющей копланарную конфигурацию, каждый из центрального проводника и двух заземляющих плоских проводников может иметь первую ширину на входе частотно-избирательного ограничителя и вторую другую ширину на выходе частотно-избирательного ограничителя. В некоторых вариантах осуществления ширина центрального проводника уменьшается (например, линейно, экспоненциально) вдоль длины конструкции линии передачи. Размеры сужения по ширине могут быть выбраны по меньшей мере частично на основании следующего: размеров частотно-избирательного ограничителя (например, общей длины, ширины и т.д.), требуемого коэффициента ослабления сигнала, требуемого характеристического импеданса частотно-избирательного ограничителя и/или материалов, используемых для изготовления частотно-избирательного ограничителя. В одном варианте осуществления сужение по ширине обеспечивает требуемую комбинацию порогового значения мощности, вносимых потерь и максимального диапазона ослабления в частотно-избирательном ограничителе по меньшей мере для некоторых вариантов применения.
[0005] Частотно-избирательный ограничитель и, таким образом, конструкция линии передачи могут содержать множество сегментов (или участков) 50-омных копланарных линий произвольной ширины. Если входной сигнал подают или он иным образом поступает на частотно-избирательный ограничитель и указанный входной сигнал превышает пороговое значение мощности для первого сегмента, то последующий сегмент в частотно-избирательном ограничителе может быть выполнен более узким по ширине для его соответствия уровню мощности незначительно ослабленного сигнала с соответственно более низким пороговым значением мощности. Таким образом, каждый отдельный сегмент может быть выполнен таким образом, чтобы он имел ширину, которая согласована с пороговым уровнем мощности для ожидаемого большого уровня мощности сигнала, обеспеченного на этом соответствующем сегменте, причем мощность падающей волны в данном сегменте зависит от сильного ослабления сигнала на одном или более предыдущих сегментах в конструкции линии передачи, расположенных перед соответствующим сегментом.
[0006] Размеры и/или профиль суженной по ширине линии передачи могут быть выбраны, по меньшей мере частично, на основании требуемого характеристического импеданса частотно-избирательного ограничителя, размеров частотно-избирательного ограничителя (например, общей длины, ширины и т.д.) и/или свойств материалов, из которых изготовлен частотно-избирательный ограничитель (например, магнитных свойств материалов). Профиль сужения по ширине может быть выбран таким образом, чтобы в ответ на сигнал с определенным уровнем мощности (например, достаточно высоким уровнем входной мощности) каждый сегмент частотно-избирательного ограничителя обеспечивал одинаковый уровень ослабления. Таким образом, разница в уровне мощности между пороговым значением для данного сегмента и мощностью падающей волны для этого сегмента является постоянной величиной. Указанная постоянная величина может соответствовать большому ослаблению сигнала в соответствующем сегменте. Например, в одном варианте осуществления для бесконечно малого сегмента указанная постоянная величина может быть нулевой, но для конструкции с длиной сегмента в 1 мм может быть обеспечена постоянная величина на уровне 1 дБ/мм.
[0007] В результате использования сужающейся по ширине линии передачи снижается пороговое значение мощности, при котором обеспечение требуемой нелинейности происходит без изменения структуры магнитного материала (например, ферритового материала), расположенного рядом с линией передачи. Это позволяет использовать более дешевый материал для широкого спектра вариантов применения, позволяет настраивать эксплуатационные параметры частотно-избирательного ограничителя путем изменения электрической конструкции, а не оптимизации материала, и обеспечить более высокие общие нелинейные характеристики без ухудшения параметров, касающихся вносимых потерь для слабых сигналов.
[0008] В некоторых вариантах осуществления может быть изготовлен каскадный частотно-избирательный ограничитель, состоящий из двух или более частотно-избирательных ограничителей, соединенных друг с другом. Например, выход первого частотно-избирательного ограничителя может быть соединен с входом второго частотно-избирательного ограничителя. Частотно-избирательные ограничители могут быть изготовлены из материалов с одинаковыми свойствами (например, из одного и того же магнитного материала). В других вариантах осуществления частотно-избирательные ограничители могут быть изготовлены из материалов с разными свойствами (например, из магнитных материалов разных типов). Каждый из частотно-избирательных ограничителей может содержать сужающуюся по ширине конструкцию линии передачи. Соотношения между различными значениями ширины конструкций линий передачи могут соответствовать друг другу и материалам, составляющим каждый из соответствующих частотно-избирательных ограничителей. Например, ширина входного участка второй конструкции линии передачи, созданной на втором частотно-избирательном ограничителе, может быть выбрана, по меньшей мере частично, на основании ширины выходного участка первой конструкции линии передачи, созданной на первом частотно-избирательном ограничителе, свойств материалов, составляющих первый частотно-избирательный ограничитель, и свойств материалов, составляющих второй частотно-избирательный ограничитель.
[0009] В первом аспекте предложен частотно-избирательный ограничитель, содержащий магнитный материал с первой и второй противоположными поверхностями, а также множество проводников, размещенных на первой поверхности магнитного материала с образованием копланарной волноводной линии передачи. Ширина центрального проводника из множества проводников уменьшается от первого конца копланарной волноводной линии передачи до второго другого конца копланарной волноводной линии передачи.
[0010] В некоторых вариантах осуществления ширина уменьшается линейно вдоль длины копланарной волноводной линии передачи. В других вариантах осуществления ширина уменьшается экспоненциально вдоль длины копланарной волноводной линии передачи.
[0011] Множество проводников также может включать два заземляющих плоских проводника, расположенных на первой поверхности магнитного материала. Промежуток может быть образован между центральным проводником и каждым из двух заземляющих плоских проводников таким образом, что промежуток между центральным проводником и каждым из двух заземляющих плоских проводников уменьшается вдоль длины копланарной волноводной линии передачи.
[0012] Копланарная волноводная линия передачи также может содержать множество сегментов, имеющих одно или более разных значений ширины, причем ширина каждого из сегментов может соответствовать коэффициенту ослабления одного или более предыдущих сегментов в копланарной волноводной линии передачи или пороговому значению мощности одного или более предыдущих сегментов в копланарной волноводной линии передачи. Каждый из сегментов может представлять собой 50-омные компланарные линии, а частотно-избирательный ограничитель может иметь постоянный характеристический импеданс вдоль длины копланарной волноводной линии передачи.
[0013] В некоторых вариантах осуществления пороговое значение мощности каждого сегмента уменьшается вдоль длины копланарной волноводной линии передачи. Каждый сегмент копланарной волноводной линии передачи может обеспечивать одинаковый уровень ослабления сигнала, падающего на частотно-избирательный ограничитель.
[0014] В другом аспекте предложена система каскадного частотно-избирательного ограничителя, содержащая первый частотно-избирательный ограничитель, содержащий первый магнитный материал, имеющий первую и вторую противоположные поверхности и первое множество проводников, расположенных на первой поверхности первого магнитного материала с образованием первой копланарной волноводной линии передачи таким образом, что первая ширина первого центрального проводника из первого множества проводников уменьшается от первого конца ко второму другому концу первой копланарной волноводной линии передачи. Система каскадного частотно-избирательного ограничителя также содержит второй частотно-избирательный ограничитель, содержащий второй магнитный материал, имеющий первую и вторую противоположные поверхности и второе множество проводников, расположенных на первой поверхности второго магнитного материала с образованием второй копланарной волноводной линии передачи таким образом, что вторая ширина второго центрального проводника из второго множества проводников уменьшается от первого конца ко второму другому концу второй копланарной волноводной линии передачи. Выход первого частотно-избирательного ограничителя соединен с входом второго частотно-избирательного ограничителя.
[0015] Первая ширина первой копланарной волноводной линии передачи может линейно уменьшаться вдоль длины первой копланарной волноводной линии передачи, а вторая ширина второй копланарной волноводной линии передачи может линейно уменьшаться вдоль длины второй копланарной волноводной линии передачи.
[0016] В некоторых вариантах осуществления первый и второй магнитные материалы содержат один и тот же материал. В других вариантах осуществления первый и второй магнитные материалы содержат разные материалы.
[0017] Вторая ширина второго центрального проводника на первом конце второй копланарной волноводной линии передачи может соответствовать по меньшей мере одному из первой ширины первого центрального проводника на втором конце первой копланарной волноводной линии передачи, материалу из первого магнитного материала или материалу из второго магнитного материала.
[0018] В другом аспекте предложен способ создания частотно-избирательного ограничителя, включающий обеспечение магнитного материала, имеющего первую и вторую противоположные поверхности, размещение первого и второго заземляющих плоских проводников на первой поверхности магнитного материала и размещение центрального проводника на первой поверхности магнитного материала таким образом, чтобы центральный проводник был расположен между первым и вторым заземляющими плоскими проводниками с образованием копланарной волноводной линии передачи. Ширина центрального проводника уменьшается от первого конца до второго другого конца копланарной волноводной линии передачи.
[0019] Ширина может линейно уменьшаться вдоль длины копланарной волноводной линии передачи. В некоторых вариантах осуществления ширина может экспоненциально уменьшаться вдоль длины копланарной волноводной линии передачи.
[0020] Промежуток может быть образован между центральным проводником и каждым из первого и второго заземляющих плоских проводников таким образом, что промежуток между центральным проводником и каждым из первого и второго заземляющих плоских проводников уменьшается вдоль длины копланарной волноводной линии передачи.
[0021] Может быть создано множество сегментов, имеющих одно или более различных значений ширины в пределах копланарной волноводной линии передачи, таким образом, чтобы ширина каждого из сегментов соответствовала по меньшей мере одному из коэффициента ослабления одного или более предыдущих сегментов в копланарной волноводной линии передачи или порогового значения мощности одного или более предыдущих сегментов в копланарной волноводной линии передачи. Каждый из сегментов может представлять собой 50-омные компланарные линии, а частотно-избирательный ограничитель может иметь постоянный характеристический импеданс вдоль длины копланарной волноводной линии передачи.
[0022] Кроме того, указанный способ может включать создание множества частотно-избирательных ограничителей таким образом, чтобы выход первого частотно-избирательного ограничителя был соединен с входом второго частотно-избирательного ограничителя, а ширина входа второй копланарной волноводной линии передачи соответствовала по меньшей мере одному из ширины выхода первой копланарной волноводной линии передачи, первого магнитного материала и второго магнитного материала.
[0023] В другом аспекте предложен частотно-избирательный ограничитель, содержащий подложку, содержащую магнитный материал, причем указанная подложка имеет первую и вторую противоположные поверхности, центральный проводник, расположенный на первой поверхности указанной подложки, причем указанный центральный проводник имеет по меньшей мере первый участок, имеющий первый конец с первой шириной и второй конец со второй другой шириной, обеспечивая, таким образом, сужение указанного центрального проводника между первым и вторым концами указанного первого участка указанного центрального проводника, первый заземляющий плоский проводник, расположенный на первой поверхности указанной подложки, причем край указанного первого заземляющего плоского проводника расположен на расстоянии от первого края указанного центрального проводника, которое изменяется от первого конца первого участка указанного центрального проводника до второго конца первого участка указанного центрального проводника, и второй заземляющий плоский проводник, расположенный на первой поверхности указанной подложки, причем край указанного второго заземляющего плоского проводника расположен на расстоянии от второго края указанного центрального проводника, которое изменяется от первого конца первого участка указанного центрального проводника до второго конца первого участка указанного центрального проводника таким образом, что указанный центральный проводник и указанные первый и второй заземляющие плоские проводники образуют копланарную волноводную линию передачи.
[0024] Подробности одного или более вариантов осуществления настоящего изобретения изложены на прилагаемых чертежах и в приведенном ниже описании. Другие признаки, объекты и преимущества настоящего изобретения станут очевидными из описания и чертежей, а также из формулы изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0025] На ФИГ. 1 представлен вид спереди частотно-избирательного ограничителя (FSL) с сужающейся по ширине конструкцией копланарной волноводной линии передачи;
[0026] На ФИГ. 1A представлен угловой вид сбоку частотно-избирательного ограничителя;
[0027] На ФИГ. 1B представлен вид сверху частотно-избирательного ограничителя;
[0028] На ФИГ. 2 представлен вид сверху частотно-избирательного ограничителя с линейно сужающейся по ширине конструкцией копланарной волноводной линии передачи;
[0029] На ФИГ. 2А представлен вид сверху частотно-избирательного ограничителя с конструкцией копланарной волноводной линии передачи с первым вариантом осуществления экспоненциального сужения по ширине;
[0030] На ФИГ. 2В представлен вид сверху частотно-избирательного ограничителя с конструкцией копланарной волноводной линии передачи со вторым вариантом осуществления экспоненциального сужения по ширине; и
[0031] На ФИГ. 3 представлен вид сверху каскадного частотно-избирательного ограничителя по меньшей мере с двумя соединенными друг с другом конструкциями копланарной волноводной линии передачи.
[0032] Одинаковые условные обозначения на разных чертежах обозначают одинаковые элементы.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0033] Как показано на ФИГ. 1, частотно-избирательный ограничитель (FSL) 100 содержит множество расположенных на расстоянии друг от друга проводников 106, 108, 110, причем первый из указанного множества проводников соответствует центральному (или сигнальному) проводнику 106, а вторые из указанного множества проводников соответствуют двум заземляющим плоским проводникам 108, 110. Все проводники 106, 108, 110 расположены на первой поверхности 104а подложки 104 из магнитного материала и образуют копланарную волноводную линию передачи.
[0034] Копланарная волноводная линия передачи может быть выполнена или иным образом обеспечена таким образом, чтобы она была сужающейся по ширине. В одном иллюстративном варианте осуществления центральный проводник 106 расположен (например, отделен) на разных расстояниях от каждого из заземляющих плоских проводников 108, 110 вдоль длины частотно-избирательного ограничителя 100. Например, центральный проводник 106 может быть расположен на первом расстоянии от каждого из заземляющих плоских проводников 108, 110, в данном случае представленном, соответственно, промежутками 112a, 112b на первом конце (например, на входе) частотно-избирательного ограничителя 100, и расположен на втором другом расстоянии от них, в данном случае представленном, соответственно, промежутками 114a, 114b на втором конце (например, на выходе) частотно-избирательного ограничителя 100. В некоторых вариантах осуществления первое расстояние может быть большим, чем второе расстояние.
[0035] Центральный проводник 106 и заземляющие плоские проводники 108, 110 могут включать один и тот же материал. В других вариантах осуществления центральный проводник 106 и заземляющие плоские проводники 108, 110 могут включать различные материалы. Центральный проводник 106 и заземляющие плоские проводники 108, 110 могут включать металл или металлический материал.
[0036] Магнитный материал 104 может включать ферромагнитный материал, такой как железоиттриевый гранат (Yttrium Iron Garnet, YIG). Например, магнитный материал 104 может включать по меньшей мере один из монокристаллического (single crystal, SC) железоиттриевого граната, поликристаллического (polycrystalline, PC) железоиттриевого граната, гексаферритового железоиттриевого граната или множества материалов, представляющих собой легированные железоиттриевые гранаты.
[0037] В некоторых вариантах осуществления заземляющая плоскость 120 может быть расположена на второй поверхности 104b магнитного материала 104. Заземляющая плоскость 120 может включать по меньшей мере одно из металла или металлического материала.
a1
a2
[0038] На ФИГ. 1А, на которой представлены элементы, аналогичные элементам, показанным на ФИГ. 1, имеющие такие же условные обозначения, на виде сверху частотно-избирательного ограничителя 100 представлен один приведенный в качестве примера вариант осуществления сужающейся по ширине копланарной волноводной передающей конструкции. Как показано на ФИГ. 1А, ширина центрального проводника 106 и каждого из заземляющих плоских проводников 108, 110 изменяется вдоль длины частотно-избирательного ограничителя 100 от первого конца 100с (например, входа) до второго конца 100d (например, выхода). Например, центральный проводник 106 имеет первую ширину 106a (w) на первом конце 100c (например, входе) частотно-избирательного ограничителя 100 и вторую другую ширину 106 (w) на втором конце 100d (например, выходе) частотно-избирательного ограничителя 100. В одном варианте осуществления ширина центрального проводника 106 может уменьшаться (например, линейно, экспоненциально) вдоль длины частотно-избирательного ограничителя 100 от первого конца 100c до второго конца 100d. В одном варианте осуществления ширина центрального проводника 106 связана с пороговым значением мощности, таким образом, ширина уменьшается вдоль длины частотно-избирательного ограничителя 100 (например, вдоль длины устройства) с падением уровня мощности для обеспечения согласования порогового значения уровня мощности по длине.
[0039] Следует понимать, что в других вариантах осуществления ширина центрального проводника 106 может увеличиваться (например, линейно, экспоненциально) вдоль длины частотно-избирательного ограничителя 100 от первого конца 100c до второго конца 100d. Однако в таком варианте осуществления пороговый уровень будет увеличиваться в той точке выше уровня мощности, где может произойти требуемое ограничение. Таким образом, этот сегмент частотно-избирательного ограничителя только обеспечит незначительную потерю сигнала и не будет способствовать требуемому значительному ослаблению сигнала.
b1
b2
c1
c2
[0040] Первый заземляющий плоский проводник 108 имеет первую ширину 108a (w) на первом конце 100c частотно-избирательного ограничителя 100 и вторую другую ширину 108b (w) на втором конце 100d частотно-избирательного ограничителя 100. Второй заземляющий плоский проводник 110 имеет первую ширину 110a (w) на первом конце 100c частотно-избирательного ограничителя 100 и вторую другую ширину 110b (w) на втором конце 100d частотно-избирательного ограничителя 100. Таким образом, в иллюстративном варианте осуществления, показанном ФИГ. 1А, ширина первого и второго заземляющих плоских проводников 108, 110 увеличивается вдоль длины частотно-избирательного ограничителя 100 от первого конца 100с до второго конца 100d. Следует понимать, что в других вариантах осуществления ширина первого и второго заземляющих плоских проводников 108, 110 может уменьшаться или они могут иметь различную форму вдоль длины частотно-избирательного ограничителя 100 от первого конца 100c до второго конца 100d. В одном варианте осуществления ширина первого и второго заземляющих плоских проводников 108, 110 может быть выбрана по меньшей мере частично на основании промежутка между первым и вторым заземляющими плоскими проводниками 108, 110 и центральным проводником 106.
1
2
[0041] Центральный проводник 106 может быть расположен на расстоянии от первого и второго заземляющих плоских проводников 108, 110, равном, соответственно, первому промежутку 122 (G) и второму промежутку 124 (G). Таким образом, следует понимать, что в некоторых вариантах осуществления значения ширины первого и второго заземляющих плоских проводников 108, 110 могут быть постоянными вдоль длины частотно-избирательного ограничителя 100 и ширины центрального проводника 106 и/или величины промежутков 122, 124 между заземляющими плоскими проводниками 108, 110 и центральным проводником 106 могут изменяться вдоль длины частотно-избирательного ограничителя 100. В других вариантах осуществления значения ширины первого и второго заземляющих плоских проводников 108, 110 могут уменьшаться вдоль длины частотно-избирательного ограничителя 100, а ширина центрального проводника 106 и/или величины промежутков 122, 124 между заземляющими плоскими проводниками 108, 110 и центральным проводником 106 могут изменяться вдоль длины частотно-избирательного ограничителя 100. Указанные промежутки 122, 124 будут описаны ниже более подробно со ссылкой на ФИГ. 1В.
[0042] В одном варианте осуществления центральный проводник 106, заземляющие плоскости 108, 110 и промежутки 122, 124 могут включать множество сегментов или участков от первого конца 100с до второго конца 100d частотно-избирательного ограничителя 100. Каждый сегмент центрального проводника 106 и заземляющих плоскостей 108, 110, промежутки 122, 124 могут иметь ширину, отличную от ширины предыдущего или последующего сегментов, соответственно, центрального проводника 106, заземляющих плоскостей 108, 110 и промежутков 122, 124. Сегменты могут относиться к центральному проводнику 106, заземляющим плоскостям 108, 110 и промежуткам 122, 124 по отдельности или в разных их комбинациях друг с другом. Например, сегмент частотно-избирательного ограничителя 100 может иметь отношение к ширине центрального проводника 106 и размерам промежутков 122, 124 между центральным проводником 106 и плоскостями заземления 108, 110 и, таким образом, включать их. Следует понимать, что частотно-избирательный ограничитель 100 может быть описан как имеющий сегменты для более ясного описания конструкции вдоль длины частотно-избирательного ограничителя 100 путем обсуждения ширины в дискретных поперечных сечениях частотно-избирательного ограничителя 100. Другими словами, физический вариант реализации частотно-избирательного ограничителя 100 может быть предельным, если длина сегмента равна нулю (по существу не дискретизируема). Например, в некоторых вариантах осуществления частотно-избирательный ограничитель 100 может включать одну непрерывную конструкцию с непрерывным плавным переходом по ширине от первого конца 100c ко второму концу 100d.
[0043] В некоторых вариантах осуществления каждый сегмент центрального проводника 106 может быть более узким по ширине, чем предыдущий сегмент для согласования порогового значения мощности для уровня мощности ослабленного сигнала (ослабленного предыдущим одним или более сегментами) и иметь соответствующее более низкое пороговое значение мощности, чем предыдущий сегмент. Таким образом, каждый отдельный сегмент центрального проводника 106 может быть выполнен таким образом, чтобы он имел ширину, которая согласована с соответствующим пороговым уровнем мощности для ожидаемого большого уровня мощности сигнала, обеспеченного на этом соответствующем сегменте, причем мощность падающей волны в соответствующем сегменте зависит от сильного ослабления сигнала на одном или более предыдущих сегментах центрального проводника 106.
[0044] Ширина центрального проводника 106 и размеры промежутков 122, 124 могут быть выбраны таким образом, чтобы были образованы 50-омные копланарные линии таким образом, чтобы частотно-избирательный ограничитель 100 мог иметь постоянный характеристический импеданс вдоль длины копланарной волноводной линии передачи. Например, для копланарной волноводной линии, такой как частотно-избирательный ограничитель 100, размеры частотно-избирательного ограничителя могут быть выбраны, по меньшей мере частично, на основании отношения между шириной центрального проводника 106 и промежутками 122, 124 между центральным проводником 106 и заземляющими плоскостями 108, 110 с. Комбинация с каждым из указанных элементов может определять характеристический импеданс частотно-избирательного ограничителя 100. Например, изменение ширины центрального проводника 106 без изменения величины промежутков 122, 124 может привести к тому, что величина характеристического импеданса будет отлична от 50 Ом. Таким образом, следует понимать, что в некоторых вариантах осуществления сужение центрального проводника 106 по ширине, в контексте настоящего документа, может относиться к сужению центрального проводника 106 по ширине и сужению (или иному изменению размеров) промежутков 122, 124 для обеспечения характеристического импеданса, равного 50 Ом.
1
2
[0045] На ФИГ. 1B на виде сверху частотно-избирательного ограничителя 100 представлен один приведенный в качестве примера вариант осуществления сужения по ширине копланарной волноводной передающей конструкции. В иллюстративном варианте осуществления, показанном на ФИГ. 1B, промежутки G и G изменяются (в данном случае уменьшаются) вдоль длины частотно-избирательного ограничителя 100 от первого конца 100c до второго конца 100d.
1
1a
1b
1c
1
[0046] Например, первый промежуток 122 (G) между центральным проводником 106 и первым заземляющим плоским проводником 108 имеет первую длину 122a (G) на первом участке частотно-избирательного ограничителя 100, вторую длину 122b (G) на втором участке частотно-избирательного ограничителя 100 и третью длину 122c (G) на третьем участке частотно-избирательного ограничителя 100. Таким образом, при изменении значений ширины центрального проводника 106 и/или первого заземляющего плоского проводника 108 могут изменяться размеры разделяющего их первого промежутка 122 G.
2
2a
2b
2c
2
[0047] Второй промежуток 124 (G) между центральным проводником 106 и вторым заземляющим плоским проводником 110 имеет первую длину 124a (G) на первом участке частотно-избирательного ограничителя 100, вторую длину 124b (G) на втором участке частотно-избирательного ограничителя 100 и третью длину 124c (G) на третьем участке частотно-избирательного ограничителя 100. Таким образом, при изменении значений ширины центрального проводника 106 и/или второго заземляющего плоского проводника 110 могут изменяться размеры разделяющего их второго промежутка 124 (G).
[0048] В иллюстративном варианте осуществления, показанном на ФИГ. 1B, первый и второй промежутки 122, 124 уменьшаются вдоль длины частотно-избирательного ограничителя 100 от первого конца 100c до второго конца 100d. Однако следует понимать, что в других вариантах осуществления размеры первого и второго промежутков 122, 124 могут оставаться постоянными вдоль длины частотно-избирательного ограничителя 100 от первого конца 100c до второго конца 100d.
[0049] В некоторых вариантах осуществления концевой участок 130 (например, выходной участок) центрального проводника 106 может иметь постоянную или по существу постоянную ширину. Например, и как показано на ФИГ. 1B, концевой участок 130 имеет по существу постоянную ширину, а четвертая длина 122d первого промежутка 122 и четвертая длина 124d второго промежутка 124 являются по существу постоянными. Концевой участок 130 может быть, по меньшей мере частично, выполнен на устройстве или приборе, к которому подключен частотно-избирательный ограничитель 100. Например, в некоторых вариантах применения частотно-избирательный ограничитель 100 может быть подключен к модулю усилителя с низким уровнем помех (LNA), а форма и/или ширина концевого участка 130 может быть выполнена с возможностью подключения к указанному LNA (или частотно-избирательный ограничитель 100 может быть подключен к устройствам другого типа). Таким образом, следует понимать, что размеры, форма и/или ширина концевого участка 130 центрального проводника 106 могут быть выбраны по меньшей мере частично на основании того, к какому устройству или к какому прибору будет подключен частотно-избирательный ограничитель 100.
[0050] На ФИГ. 2-2В представлены виды сверху различных сужающихся по ширине копланарных волноводных линий передачи в различных конфигурациях. Сужающаяся по ширине копланарная волноводная линия передачи согласно настоящему описанию может быть выполнена в одной из множества различных форм, выбор которой по меньшей мере частично основан на конкретном варианте применения соответствующего частотно-избирательного ограничителя. Например, и со ссылкой на ФИГ. 2 частотно-избирательный ограничитель 200 содержит копланарную волноводную линию передачи с линейным сужением по ширине. В иллюстративном варианте осуществления, показанном на ФИГ. 2, ширина центрального проводника 206 линейно уменьшается от первого конца 200с до второго конца 200d частотно-избирательного ограничителя 200, и ширина каждого из первого и второго заземляющих плоских проводников 208, 210 линейно увеличивается от первого конца 200с до второго конца 200d частотно-избирательного ограничителя 200.
[0051] На ФИГ. 2A представлен частотно-избирательный ограничитель 230, содержащий копланарную волноводную линию передачи с первым вариантом осуществления экспоненциального сужения по ширине. В иллюстративном варианте осуществления, показанном на ФИГ. 2А, ширина центрального проводника 236 экспоненциально уменьшается от первого конца 230с до второго конца 230d частотно-избирательного ограничителя 230, и ширина каждого из первого и второго заземляющих плоских проводников 238, 240 линейно увеличивается от первого конца 230с до второго конца 230d частотно-избирательного ограничителя 230.
[0052] На ФИГ. 2B представлен частотно-избирательный ограничитель 260, содержащий копланарную волноводную линию передачи со вторым вариантом осуществления экспоненциального сужения по ширине. В иллюстративном варианте осуществления, показанном на ФИГ. 2B, ширина центрального проводника 266 экспоненциально уменьшается от первого конца 260с до второго конца 260d частотно-избирательного ограничителя 260, а ширина каждого из первого и второго заземляющих плоских проводников 268, 270 линейно увеличивается от первого конца 260с до второго конца 260d частотно-избирательного ограничителя 260.
[0053] Следует понимать, что описанные в данном документе сужающиеся по ширине копланарные волноводные линии передачи могут быть выполнены в различных формах, которые, по меньшей мере частично, зависят от размеров частотно-избирательного ограничителя (например, длины), порогового уровня мощности, коэффициента вносимых потерь и/или диапазона ослабления соответствующего частотно-избирательного ограничителя. Таким образом, сужающиеся по ширине копланарные волноводные линии передачи могут быть выполнены и образованы, по меньшей мере частично, на основании конкретного варианта применения соответствующего частотно-избирательного ограничителя, и для удовлетворения конкретных требований, связанных по меньшей мере с одним из следующих факторов (или с их комбинацией): размерами частотно-избирательного ограничителя (например, длина), пороговым уровнем мощности, коэффициентом вносимых потерь и/или диапазоном ослабления.
[0054] Как показано на ФИГ. 3, каскадный частотно-избирательный ограничитель 300 содержит выход 310d первого частотно-избирательного ограничителя 310, связанный с входом 340c второго частотно-избирательного ограничителя 340. В одном варианте осуществления каскадный частотно-избирательный ограничитель 300 может быть выполнен с возможностью управления сигналами и их ослабления таким же или по существу таким же образом, как частотно-избирательный ограничитель 100, показанный на ФИГ. 1-1B, однако, каскадный частотно-избирательный ограничитель 300 содержит два или более частотно-избирательных ограничителей (в данном случае два).
1
2
a1
a2
b1
c1
b2
c2
[0055] Каждый из частотно-избирательных ограничителей 310, 340 содержит сужающуюся по ширине компланарную волноводную линию передачи. Например, первый частотно-избирательный ограничитель 310 содержит центральный проводник 316, а также первый и второй заземляющие плоские проводники 318, 320, расположенные рядом с ним, но на противоположных сторонах относительно центрального проводника 316. Первый и второй заземляющие плоские проводники 318, 320 расположены на расстоянии от центрального проводника 316, равном, соответственно, первому и второму промежуткам 322 (G), 324 (G). Центральный проводник 316 имеет первую ширину w на входе 310c и другую вторую ширину w на выходе 310d. Первый и второй плоские заземляющие проводники 318, 320 имеют первые значения ширины, соответственно, w, w на входе 310c и вторые, отличные от них значения ширины, соответственно, w, w на выходе 310d.
3
4
d1
d2
e1
f1
e2
f2
[0056] Второй частотно-избирательный ограничитель 340 содержит центральный проводник 346, а также первый и второй заземляющие плоские проводники 348, 350, расположенные рядом с ним, но на противоположных сторонах относительно центрального проводника 346. Первый и второй заземляющие плоские проводники 348, 350 расположены на расстоянии от центрального проводника 346, равном, соответственно, третьему и четвертому промежуткам 326 (G), 328 (G). Центральный проводник 346 имеет первую ширину w на входе 340c и другую вторую ширину w на выходе 340d. Первый и второй заземляющие плоские проводники 348, 350 имеют первые значения ширины, соответственно, w, w на входе 340c и вторые отличные от них значения ширины, соответственно, w, w на выходе 340d.
[0057] В иллюстративном варианте осуществления, показанном на ФИГ. 3, значения ширины центральных проводников 316, 346 уменьшаются от их соответствующих входов 310c, 340c до их соответствующих выходов 310d, 340d, а значения ширины первой и второй заземляющих плоскостей 318, 320, 348, 350 увеличиваются от их соответствующих входов 310c, 340c до их соответствующих выходов 310d, 340d, в результате чего они сужаются по ширине. Однако следует понимать, что значения ширины и/или формы центральных проводников 316, 346, а также первой и второй заземляющих плоскостей 318, 320, 348, 350 могут быть обеспечены в множестве различных размеров, которые частично зависят от конкретного варианта применения соответствующего каскадного частотно-избирательного ограничителя.
[0058] Например, размеры (например, ширина, форма) центральных проводников 316, 346 и заземляющих плоских проводников 310, 320, 348, 350 первого и второго частотно-избирательных ограничителей 310, 340 могут быть выбраны, по меньшей мере частично, на основании требуемого порогового уровня мощности для ослабления сигнала, требуемого характеристического импеданса каскадного частотно-избирательного ограничителя 300 и/или свойств материалов в каждом из частотно-избирательных ограничителей 310, 340. Таким образом, каждый сегмент (или участок) каскадного частотно-избирательного ограничителя может быть выполнен на основании, по меньшей мере частично, предыдущего одного или более сегментов в каскадном частотно-избирательном ограничителе 300 и/или последующих одного или более сегментов в каскадном частотно-избирательном ограничителе 300.
d1
a2
[0059] В одном варианте осуществления каскадный частотно-избирательный ограничитель 300 может содержать множество сегментов или участков от входа 310c первого частотно-избирательного ограничителя 310 до выхода 340d второго частотно-избирательного ограничителя 340, таким образом, включая как первый частотно-избирательный ограничитель 310, так и второй частотно-избирательный ограничитель 340. Каждый сегмент (или участок) центрального проводника 316, 346 может быть более узким по ширине, чем предыдущий сегмент для согласования порогового значения мощности для уровня мощности ослабленного сигнала (ослабленного предыдущим одним или более сегментами) и иметь соответствующее более низкое пороговое значение мощности, чем предыдущий сегмент. Например, первая ширина w центрального проводника 346 на входе 340c второго частотно-избирательного ограничителя 340 может быть выбрана частично на основании второй ширины w центрального проводника 316 на выходе 310c первого частотно-избирательного ограничителя 310 и свойств материалов (например, магнитного материала, диэлектрического материала), из которых состоит второй частотно-избирательный ограничитель 340. Таким образом, каждый отдельный сегмент каскадного частотно-избирательного ограничителя 300 может быть выполнен таким образом, чтобы он имел ширину, которая согласована с пороговым уровнем мощности для ожидаемого большого уровня мощности сигнала, обеспеченного на этом соответствующем сегменте, причем мощность падающей волны в соответствующем сегменте зависит от сильного ослабления сигнала на одном или более предыдущих сегментах каскадного частотно-избирательного ограничителя 300.
[0060] Каскадный частотно-избирательный ограничитель 300 может обеспечивать характеристический импеданс (например, 50 Ом) вдоль длины каскадного частотно-избирательного ограничителя 300, таким образом, каждый из первого и второго частотно-избирательных ограничителей 310, 340 может иметь одинаковый характеристический импеданс вдоль их соответствующих длин.
[0061] В некоторых вариантах осуществления первый и второй частотно-избирательные ограничители 310, 340 могут включать один и тот же материал. В других вариантах осуществления один или более участков первого и второго частотно-избирательных ограничителей 310, 340 могут включать разные материалы. Например, центральный проводник 316 и заземляющие плоские проводники 310, 320 первого частотно-избирательного ограничителя 310 могут быть расположены на первом магнитном материале, а центральный проводник 346 и заземляющие плоские проводники 348, 350 второго частотно-избирательного ограничителя 340 могут быть расположены на втором магнитном материале.
[0062] Первый и второй магнитные материалы могут включать ферромагнитный материал, такой как железоиттриевый гранат (YIG). Например, первый и второй магнитные материалы могут включать по меньшей мере один из монокристаллического (SC) железоиттриевого граната, поликристаллического (PC) железоиттриевого граната, гексаферритового железоиттриевого граната или множества материалов, представляющих собой легированные железоиттриевые гранаты.
[0063] В одном приведенном в качестве примера варианте осуществления первый частотно-избирательный ограничитель 310 может быть изготовлен с использованием магнитного материала: поликристаллического железоиттриевого граната (PC-YIG), а второй частотно-избирательный ограничитель 340 может быть изготовлен с использованием магнитного материала: монокристаллического железоиттриевого граната (SC-YIG), соответственно. Центральный проводник 316 и заземляющие плоские проводники 310, 320 первого частотно-избирательного ограничителя 310 могут быть размещены на поликристаллическом железоиттриевом гранате (PC-YIG), а центральный проводник 346 и заземляющие плоские проводники 348, 350 могут быть размещены на монокристаллическом железоиттриевом гранате (SC-YIG). Поскольку поликристаллический железоиттриевый гранат и монокристаллический железоиттриевый гранат имеют разные пороговые значения мощности, размеры первого и второго частотно-избирательных ограничителей 310, 340 могут быть разными в зависимости от по меньшей мере частично их разных свойств и соответствующего положения (например, первого, среднего, последнего) в каскадном частотно-избирательном ограничителе 300. Например, длина первого частотно-избирательного ограничителя 310, измеренная от входа 310c до выхода 310d, может быть отличной (большей, меньшей) от длины частотно-избирательного ограничителя 340, измеренной от входа 340c до 340d.
d1
a2
d1
a2
d1
a2
[0064] Размеры центральных проводников 316, 346 и заземляющих плоских проводников 310, 320, 348, 350 могут отличаться в зависимости от, по меньшей мере частично, различных свойств первого и второго магнитных материалов и соответствующего положения (например, первого, среднего, последнего) в каскадном частотно-избирательном ограничителе 300. Например, первая ширина w центрального проводника 346 на входе 340c второго частотно-избирательного ограничителя 340 может быть выбрана частично на основании второй ширины w центрального проводника 316 на выходе 310c первого частотно-избирательного ограничителя 310 и свойств материала: монокристаллического железоиттриевого граната (SC-YIG). В некоторых вариантах осуществления первая ширина w центрального проводника 346 на входе 340c может быть большей, чем вторая ширина w центрального проводника 316 на выходе 310c. В других вариантах осуществления первая ширина w центрального проводника 346 на входе 340c может быть равной второй ширине w центрального проводника 316 на выходе 310c или меньшей нее.
[0065] В некоторых вариантах осуществления размеры (например, длина, ширина) первого и второго частотно-избирательного ограничителя 310, 340 могут быть одинаковыми. В других вариантах осуществления один или более размеров первого частотно-избирательного ограничителя 310 могут отличаться от одного или более размеров второго частотно-избирательного ограничителя. Например, общая длина первого частотно-избирательного ограничителя 310 может быть большей или меньшей, чем общая длина второго частотно-избирательного ограничителя 340.
[0066] В одном варианте осуществления материал монокристаллический железоиттриевый гранат (SC-YIG) может быть более дорогим, чем материал поликристаллический железоиттриевый гранат (PC-YIG). Таким образом, при изготовлении каскадного частотно-избирательного ограничителя 300 с использованием комбинации материалов, такой как комбинация материала монокристаллический железоиттриевый гранат (SC-YIG) и материала поликристаллический железоиттриевый гранат (PC-YIG), а не только материала SC-YIG, может быть обеспечено стоимостное преимущество. Например, участки каскадного частотно-избирательного ограничителя 300 могут быть изготовлены с использованием менее дорогого материала поликристаллический железоиттриевый гранат (PC-YIG) (в данном случае первого частотно-избирательного ограничителя) и, таким образом, может быть использовано меньшее количество более дорогого материала монокристаллический железоиттриевый гранат (SC-YIG) с одновременным обеспечением требуемых характеристик (например, ослабления сигнала) каскадного частотно-избирательного ограничителя 300.
[0067] Следует понимать, что, хотя на ФИГ. 3 показан каскадный частотно-избирательный ограничитель 300, содержащий два частотно-избирательного ограничителя, в других вариантах осуществления каскадный частотно-избирательный ограничитель может содержать более двух частотно-избирательных ограничителей.
[0068] Каждый из описанных в данном документе частотно-избирательных ограничителей описан и проиллюстрирован в копланарной конфигурации. Однако следует понимать, что каждый из частотно-избирательного ограничителя 100, показанного на ФИГ. 1-1B, частотно-избирательных ограничителей 200, 230, 260, показанных на ФИГ. 2-2B, и частотно-избирательных ограничителей 310, 340, показанных на ФИГ. 3, может быть выполнен в виде полосковой линии передачи.
[00104] После ознакомления с описанием предпочтительных вариантов осуществления, которые служат для иллюстрации различных концепций, конструкций и способов, представляющих собой объект данного патента, будет очевидно, что могут быть использованы другие варианты осуществления, включающие указанные концепции, конструкции и способы. Соответственно, предполагается, что объем настоящего патента не должен ограничиваться описанными вариантами осуществления, а скорее должен быть ограничен исключительно сущностью и объемом нижеследующей формулы изобретения.
[0069] Соответственно, другие варианты осуществления входят в объем нижеследующей формулы изобретения.