專利名稱：分形和空間填充傳輸線,諧振器,濾波器及無源網(wǎng)絡(luò)元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的目的本發(fā)明涉及高頻電磁電路，特別涉及在平面或準平面基片上制造的高頻電磁電路，其中電路在電介質(zhì)的頂部金屬或超導(dǎo)膜上以業(yè)內(nèi)專業(yè)人員熟知的任何構(gòu)型(例如，微帶，條帶線路，共平面，平行板或縫隙線構(gòu)型)制模。電路的一部分，諸如特征條帶，或所述構(gòu)型的縫隙以新型空間填充幾何成形，這允許大大降低電路組件尺寸。能夠以這種方式制造微縮傳輸線，電容器，電感器，電阻器，濾波器及振蕩器。
本發(fā)明可最好用于遠程通信領(lǐng)域，并更具體用于高頻電磁電路。
本發(fā)明的背景與概述有很多應(yīng)用使用平面電路，平面電路就降低電路尺寸論述是有利的。例如在設(shè)備的重量和體積有嚴格限制的航空航天應(yīng)用及移動通信系統(tǒng)中就是這樣的情形。當基片(電介質(zhì)和金屬或覆蓋它的超導(dǎo)體)的價格很高時也希望有這樣的降低。
本發(fā)明涉及平面電磁電路的小型化技術(shù)，著重以包含諧振器的電路，諸如濾波器和振蕩器。如以下所述，這些技術(shù)還能夠用來降低平面電路內(nèi)各組件的尺寸，即使電路整體的功能可能不是濾波器的功能。提出一種新型幾何圖形對所述電路及組件制模，使得可有效使用基片的空間。


圖18示出一種標準布局，這是用于平面微波和RF電路的兩端口微型傳輸帶諧振器(先有技術(shù))。這還是微波平面濾波器的最簡單的形式，因為信號在輸入和輸出端口之間的轉(zhuǎn)移只發(fā)生在接近開路微型傳輸帶線路的半波諧振的頻率處。更為精致的濾波器設(shè)計是連接幾個諧振線路，且有很多替代的設(shè)計，如在GL Matthaei，L Young，EMTJones，Microwave Filters，Impedance-Matching Networks andCoupling Structures.Artech House，Dedham，MA 1980中所述。例如，圖20表示通過它們的端頭連接幾個諧振線路制成的多極平面濾波器(先有技術(shù))。雖然存在更多的空間有效濾波器的布局，但這一圖示清楚地顯示出，在濾波器中的數(shù)個諧振器與濾波器在平面基片中所占據(jù)的表面之間有一個權(quán)衡的問題。此外，由于濾波器中諧振器的數(shù)目決定了其頻率的選擇性與其通帶中的脈動，為降低濾波器的尺寸緣故這一數(shù)目似乎并不是能被改變的的參數(shù)。本發(fā)明提供了某些幾何圖形，使用線連接的諧振器有效地折疊和卷繞濾波器中的諧振器(如圖18和20所示，這是許多其它濾波器的拓撲布局中的一些)，使得可有效地使用基片空間。這允許在平面濾波器中使用很高數(shù)量的諧振器。折疊濾波器中的諧振線路的某些最初嘗試已經(jīng)在各種公開的工作中報道過，一個清晰的例子是在以下文獻中描述的發(fā)夾(Hairpin)濾波器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(圖31)。這些本質(zhì)上是典型的半波平行連接線路濾波器，其中線路諧振器折疊一半。然而，所使用的折疊方案并沒有充分降低器件的尺寸。而是在本發(fā)明中引入了一種使用按新型空間填充幾何圖形排布的多線段的可替代的成形過程。
作為改進先有技術(shù)中所述小型化技術(shù)所需的一個例子，對非夾濾波器原始設(shè)計的某些修改已經(jīng)在技術(shù)文獻中描述。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，使用圖32.1的修改的發(fā)夾諧振器，其中諧振器的大小借助于直縫通過在其端頭之間引入電容耦合被修改。遵循本發(fā)明的精神，這里提出通過以這一文獻中公開的更多卷繞幾何圖形代替直線耦合縫隙進一步降低所述諧振器尺寸。還通過本發(fā)明所述幾何圖形代替U-形條將獲得更多的降低。
用于降低濾波器尺寸的另一已知的技術(shù)是使用慢波傳輸線或其它相關(guān)的慢波引導(dǎo)結(jié)構(gòu)，而不是濾波器的諧振器中標準的線路。這降低了濾波器中使用的線路諧振器的長度。慢波線路的一個先有技術(shù)的例子是由J.S.Hong與M.J.Lancaster在以下文獻中描述的梯狀形線路“Superconducting Filters Using Slow Wave Transmission Lines”，Microwave and Optical Technology Letters，Vol.9，No.4，July 1995，pp207-210(圖22)，其中典型的微帶線路的固體條導(dǎo)體由梯狀狀結(jié)構(gòu)代替。對于標準微帶線路速度，這顯著降低了梯狀狀線路中傳播速度。速度的降低是由于兩個長的、平行條帶(梯狀中的柄條帶)的高電感，以及由連接它們(梯狀中的臺階)的多個平行條帶提供的高電容。
本發(fā)明中函蓋的幾何形狀也可用用來產(chǎn)生慢波產(chǎn)生線路和引導(dǎo)結(jié)構(gòu)，并進而降低慢波線路先有技術(shù)拓撲幾何的傳播速度(并于是尺寸)。例如，圖22中的直線臺階狀條帶能夠由本發(fā)明更多卷繞的幾何圖形代替以進一步降低傳播速度。
在很多其它文獻中，另一已知的濾波器小型化技術(shù)是使用由S.L.Fiedziuszko，J.A.Curtis在專利US5172084中所述的雙的和退化的諧振模式。所述專利基于由微帶環(huán)諧振器制成的諧振結(jié)構(gòu)。也是支持雙模式的更小型的諧振器可使用本發(fā)明中提出的幾何圖形構(gòu)建。
并不是所有平面濾波器都是由顯示濾波器通帶內(nèi)電磁諧振的耦合結(jié)構(gòu)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，F(xiàn)lorida，May 1995.page 379-382 vol.2)中提出一種濾波器，其通帶頻率遠在所使用的諧振器諧振頻率之下。這些濾波器需要電抗以實現(xiàn)諧振器并提供諧振器之間的耦合。使用本發(fā)明的幾何圖形這些電抗還能夠做得較小。例如，在所述Zhang等人的文章中，在諧振器中使用了交指型的電容。所述電容存在于分開兩個條帶的曲折形縫隙。如果所述曲折形由本發(fā)明公開的更多卷繞的幾何圖形代替，將獲得這些諧振器的尺寸的降低。這只是很特別的例子，其中所述幾何圖形能夠用于平面電路中電抗性組件的小型化。本發(fā)明可用于需要平面電抗的任何地方。這包括所有類型的濾波器(不只是上述各種類型濾波器)，任何使用DC塊的其它線路，RF扼流圈，電容，電抗或諧振器。
本發(fā)明中使用的幾何圖形的某些特別情形在19世紀末數(shù)學(xué)上有過論述。幾個數(shù)學(xué)家，諸如Georg Cantor，Giusepe佩亞諾，DavidHilbert，Helge von Koch及Waclaw Sierpinski描述過幾種曲線的結(jié)構(gòu)及啟示本文件中所示某些設(shè)計的構(gòu)造。后來，Benoit Mandelbrot(B.B.Mandelbrot，The fractal Geometry of Nature，W.H.Freeman and Co.，New York，1982)發(fā)明了分形這一術(shù)語，并引入了許多其它具體的類似的幾何圖形情形。在所述所有的情形下，當初只是從數(shù)學(xué)的觀點研究曲線，但是從來沒有用于任何實際工程應(yīng)用。
設(shè)計某些分形最常用的方法是借助于迭代函數(shù)系(IFS)幾何算法(有時也稱為多重縮減復(fù)制器，MRCM)。在某些其它情形下，也使用IFS或MRCM算法網(wǎng)絡(luò)(這種情形下所得算法稱為NMRCM)。
所述算法基于胡琴森(Hutchinson)算子。胡琴森算子是線性變換的集合，在平面結(jié)構(gòu)情形下所述線性變換數(shù)學(xué)上表示為(xn) (rcosφ-ssinΨ)(xn-1) (x0)＝ +(yn) (rsenφ scosψ)(yn-1) (y0)其中(xn-1，yn-1)是輸入集合An-1的點的坐標，(xn，yn)是輸出集合An的點，(x0，y0)定義平移變換，r和s是對應(yīng)于縮放因子的實數(shù)，φ和Ψ定義了旋轉(zhuǎn)變換。胡琴森算子的每一線性變換由參數(shù)r，s，φ和Ψ加平移到(x0，y0)刻畫。胡琴森算子由其線性變換的集合刻畫。
IFS算法是一迭代過程，在于第一階段向輸入數(shù)據(jù)點集合A0施加特征性胡琴森算子以獲得輸出點集合A1，并不斷向次數(shù)N(過程的階段)輸出施加同一胡琴森算子，直到獲得點AN集合。嚴格來說，為了產(chǎn)生分形形狀，ISF算法必須施加到無限次數(shù)(N(()；而且設(shè)計者必須適當選擇組成刻畫ISF算法的胡琴森算子的線性變換。在一種更為復(fù)雜的過程中，在每一階段施加幾個胡琴森算子，并使用幾個初始點集合(例如，分別產(chǎn)生圖1和圖3的希爾伯特(Hilbert)和SZ曲線)；這種情形下，使用NMRCM術(shù)語描述該過程。ISF(MRCM)與NMRCM過程是分形數(shù)學(xué)領(lǐng)域中專業(yè)人員所熟知的；它們用來產(chǎn)生分形結(jié)構(gòu)的更詳細的討論可在以下文獻中找到H.O.Peitgen，H.Jurgen，D.Saupe，Chaos and Fractals，Springer-Verlag，1992。
當然，精確的分形結(jié)構(gòu)或曲線是一種數(shù)學(xué)抽象而不能物理實現(xiàn)，因為需要無限次迭代。本發(fā)明中，使用有限階段N的所述ISF和NMRCM算法產(chǎn)生用來成形某些所述電磁裝置部件的某些特征曲線和結(jié)構(gòu)。
維數(shù)(D)經(jīng)常用來刻畫諸如本發(fā)明中所述的那些高度卷繞的幾何曲線和結(jié)構(gòu)。存在維數(shù)的很多不同的數(shù)學(xué)定義(例如參見在以下文獻中討論的這一論題H.O.Peitgen，H.Jürgens，D.Saupe，Chaos andFractals，Springer-Verlag，1992)，但是本發(fā)明的文件中，使用盒-計數(shù)維數(shù)刻畫設(shè)計的系列。
第一個試圖使用分形幾何構(gòu)造諧振器是在WO97/06578中描述的。在那里描述了使用分形成形的螺旋狀或盤旋狀線圈作為導(dǎo)體與傳統(tǒng)的電容器一同形成諧振器。業(yè)內(nèi)專業(yè)人員容易看出，本發(fā)明本質(zhì)上不同于在所述專利申請中所描述的特定情形在于以下幾個原因(a)本發(fā)明包括許多網(wǎng)絡(luò)元件(電容器，傳輸線，濾波器，諧振器，電感器，電阻器)的描述，這些在所述專利申請中沒有公開。
(b)本發(fā)明描述了包含分布式傳輸線和其它分布式構(gòu)造的分布式諧振器和濾波器的結(jié)構(gòu)，它們不需要使用集總電感器和集總電容器形成諧振器。
(c)本專利中描述了基于分形和空間填充曲線的平面電容器，這是以前沒有公開的發(fā)明。
(d)在本發(fā)明以集總電感器和電容器形成諧振器的情形下，電感器是借助于非交叉曲線并使用本質(zhì)上與WO97/06578中所述不同的幾何圖形(如下節(jié)中清晰地詳述的空間填充曲線和希爾伯特，佩亞諾(Peano)及SZ曲線)在平面中形成的。
(e)在本發(fā)明中使用分形這一術(shù)語那些情形下，是在與WO97/06578中不同的方式進行的；特別地專利使用分形維的不同的定義(毫斯多夫(Haussdorf)與計盒維數(shù))，以及不同的分形曲線結(jié)構(gòu)。本發(fā)明中使用的曲線(諸如希爾伯特及SZ曲線)需要不同的構(gòu)造機制，諸如NMRCM算法，這在所述專利申請中沒有包含。
這里的設(shè)計不應(yīng)當與其它以前公開的工作混淆，諸如M.Ishida，R.Mill“The electrical impedance of continuously scaled fractaltransmission line”，J.Phys.DAppl.Phs.30(1997)(頁1157-1163)。這種理論上的科學(xué)工作分析了概念性傳輸線的理論狀態(tài)，描述了分形的特征性阻抗(不是這里所引入的傳輸線的分形狀幾何圖形)；所述工作是抽象性的，并且沒有描述任何傳輸線的物理結(jié)構(gòu)，當然也沒有描述所述想象的器件任何應(yīng)用。
通過卷繞平面電容器加載的共平面慢線路在以下的文獻中已有描述M.J.Lancaster，F(xiàn).Huang，A.Porch，J.S.Hong and D.Hung“Superconducting Filters Using Slow-Wave Tranmission Line(使用慢波傳輸線的超導(dǎo)濾波器)”Advances in conductivity.New Materials，Critical Current and Device.Proceedings of the InternationalSymposium.New age Int，New Delhi，India；1996 pp.180-185，但這實際上可以看作是本發(fā)明中描述的慢線路共平面結(jié)構(gòu)的特例情形。然而，業(yè)內(nèi)專業(yè)人員將注意到，本發(fā)明專利中的設(shè)計是基于以前沒有公開的不同的曲線和幾何圖形的，這能夠用來進一步降低慢線路的尺寸。
本發(fā)明的概述本發(fā)明的關(guān)鍵之點是作為空間填充曲線(以下稱為SFC)平面電路(傳輸線路，電容器，電阻器，電感器，諧振器和濾波器)的成形部分，就是說就物理長度來說很大但就曲線能夠被包含的面積來說很小的一種曲線。更精確地說，本文件中對于空間填充曲線采用以下定義曲線由至少十個線段組成，這些線段這樣連接，每一線段與其相鄰線段形成一角度，即沒有一對相鄰的線段定義了更大的直線段。所述空間填充曲線能夠適配在平面或曲面上，并由于線段之間的角度，曲線的物理長度總是大于能夠適配在所述空間填充曲線所在相同面積(表面)的任何直線的物理長度。而且，不論這種SFC設(shè)計如何，除了起始點和終結(jié)點它永遠不能在任何點自相交(即整個曲線能夠排布為封閉曲線或環(huán)路，但是曲線的任何部分都不能成為閉環(huán))。當采用所述的SFC幾何使所述平面電路成形時，必須考慮所述線段必須小于工作的自由空間波長的十分之一。
取決于成形過程和曲線幾何圖形，這種空間填充曲線能夠被設(shè)計為以大于其拓撲維數(shù)的毫斯多夫維數(shù)(對于毫斯多夫維數(shù)精確的定義可參見H.O.Peitgen，H.Jürgens，D.Saupe，Chaos and Fractals，Springer-Verlag，1992)為特征。就是說，就經(jīng)典的歐幾里德幾何學(xué)來說，通常理解曲線總是一維對象；然而，當曲線高度卷繞且其物理長度很大時，曲線趨于填充支持它的表面的一些部分；這種情形下能夠?qū)η€計算毫斯多夫維數(shù)(或借助于計盒算法至少是的它的近似)，結(jié)果是大于一的數(shù)。圖1和圖3中的曲線是這種SFC的某些例子，特征為維數(shù)D≈2。
所述SFC曲線的某些特定情形常常稱為“分形”曲線(例如參見B.B.Mandelbrot，The fractal Geometry of Nature，W.H.Freeman andCompany，1983)。分形這一術(shù)語描述了通常以自相似性質(zhì)為特征的幾何圖形(包括點集，曲線，曲面…)的整個群體，就是說，集合對象每一部分是整個對象不同縮放的復(fù)制。嚴格來說，分形曲線是有無限長度的理想的數(shù)學(xué)抽象，因而實際上真正的分形曲線不能被物理地構(gòu)造。某些分形形狀至多能夠以其它非分形對象逼近，例如借助于上述的空間填充曲線，或者借助于多級結(jié)構(gòu)(PCT/ES99/00296)。為了清楚的緣故，本文件中使用分形空間填充曲線(FSFC)這一術(shù)語稱謂基本上逼近理想分形形狀的任何SFC。
在電路組件的物理成形中使用SFC、分形或FSFC曲線的優(yōu)點在于以下兩方面(a)給出了電路組件的具體的工作頻率或波長及特征形狀(電感器的電感，電容器的電容，電阻器的電阻，傳輸線的電學(xué)長度等等)，相對于先有技術(shù)能夠降低所述電路組件的尺寸。
(b)給出了組件的物理尺寸和特征形狀，所述組件能夠工作在比先有技術(shù)較低的頻率(較長的波長)。
通過本發(fā)明技術(shù)降低電路組件的尺寸還有其它的重要益處由于尺寸的降低超導(dǎo)材料在構(gòu)造所述網(wǎng)絡(luò)元件中能夠成為成本效率解決方案；在構(gòu)造傳輸線路、諧振器和濾波器中通過使用超導(dǎo)材料，可降低插入損耗并提高這種器件的質(zhì)量因素。通過提高任何遠程通信系統(tǒng)的發(fā)送器和/或接收器中的諧振器和濾波器的質(zhì)量因素，能夠?qū)崿F(xiàn)以下幾方面的改進性能提高了信號噪聲比(即遠程通信系統(tǒng)的質(zhì)量)，能夠降低相鄰信道之間的頻率間隔。相鄰信道間隔降低意味著可用頻譜的更有效的使用，使得遠程通信運營者能夠增加他們的網(wǎng)絡(luò)容量(蜂窩電話系統(tǒng)中用戶的更高的密度，在數(shù)據(jù)、語音或視頻信號傳輸中更高的信息速率和通信量密度)。
附圖的簡要說明圖1示出空間填充曲線的某些具體的例子。
圖2示出先有技術(shù)的傳統(tǒng)傳輸線路的幾種構(gòu)型，以及SFC傳輸線路的某些特定實施例。
圖3示出稱為SZ曲線的空間填充曲線的集合。
圖4示出稱為ZZ曲線空間填充曲線的的集合。
圖5示出基于佩亞諾曲線的空間填充曲線的集合。
圖6示出也是基于佩亞諾曲線的空間填充曲線的的集合。
圖7示出基于閔可夫斯基(Minkowski)曲線的空間填充曲線的集合。
圖8示出通過連接如圖7中的曲線的幾個空間填充曲線構(gòu)成的環(huán)形曲線的兩個例子。
圖9示出稱為希爾伯特ZZ曲線的空間填充曲線某些特定情形。
圖10描述了遵循本發(fā)明的精神SFC曲線的特定情形的具體使用。
圖11描述了SFC傳輸線路的特定實施例。
圖12示出另一具體實施例，其中SFC傳輸線路由四個希爾伯特曲線串聯(lián)形成。
圖13示出使用SFC加載到傳統(tǒng)傳輸線路。
圖14示出通過在傳統(tǒng)的傳輸線路內(nèi)包含某些電容間隙圖13中的實施例的改型。
圖15示出圖14中所述實施例的改型，其中借助于附加的導(dǎo)電條帶增加間隙的電容。
圖16描述了平面電容器的物理結(jié)構(gòu)。
圖17示出如何能夠增加圖16中平面電容器電容的一例。
圖18示出諧振元件是直線、半波微帶傳輸線路的一兩端口的諧振器，且輸入和輸出端口與在諧振線的邊緣處的電容耦合。
圖19示出類似于圖1的兩端口諧振器，但是其中微帶線路遵循SFC模式彎折。
圖20是一包含幾個邊緣耦合、半波直線微帶線路諧振器的微帶濾波器。
圖21是通過類似于圖19中所示幾個諧振器的電容性耦合邊緣制成的濾波器。
圖22是梯狀形慢波線路的細節(jié)。
圖23是類似于圖22的梯狀形慢波線路的細節(jié)，但是通過遵循基于科赫(Koch)分形曲線的SFC曲線條帶代替了兩個平行的手柄狀條帶之間的直的、臺階狀條帶。
圖24示出慢波傳輸線路的另一例，其中金屬條帶加有幾個基于SFC曲線的隙縫。
圖25示出包含導(dǎo)電條帶的慢波傳輸線路的另一例子，其中這種條帶已經(jīng)仿照基于稱為謝爾平斯基(Sierpinski)地毯的分形的IFS算法產(chǎn)生的分形狀移動被蝕刻。
圖26示出共平面?zhèn)鬏斁€路中SFC曲線的另一應(yīng)用。
圖27示出包含導(dǎo)電條帶的慢波導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，其中這種條帶已經(jīng)仿照基于稱為謝爾平斯基地毯的分形的IFS算法產(chǎn)生的分形狀移動被蝕刻。
圖28示出中心條帶施加隙縫的慢波導(dǎo)向結(jié)構(gòu)另一例子，其中這種隙縫成形為基于謝爾平斯基地毯的分形結(jié)構(gòu)。
圖29示出慢波導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的另一例子，其中金屬條帶的中心部分被去除，且根據(jù)小于一的分形維諸如康托(Cantor)集合點的分形分布加有幾個直臺階，其中所述分形分布確定臺階之間的間隔。
圖30示出圖29中的慢波導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的補充版本，其中在慢波導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的中心條帶開有基于康托集合的分形階梯隙縫。
圖31示出發(fā)夾式濾波器。這是其中的直線諧振器被彎折的平行耦合、直線濾波器的演化。
圖32示出在它們的邊緣使用電容負載以降低微帶線路尺寸的兩個發(fā)夾式諧振器。
圖33示出帶有由SFC形狀隙縫制成的電容以使電容耦合最大的發(fā)夾式諧振器。
圖34示出圖33的一種演化，其中SFC集合圖形不只用于成形電容隙縫，還用于成形連接電容器電極的微帶。
圖35描述了由以兩個相鄰電容間隙19.4平行連接的中心電感條帶形成的平行一階諧振器。業(yè)內(nèi)專業(yè)人員清楚可見，該諧振器能夠用作為濾波器或濾波器的一部分。
圖36描述了通過平面電容器與平面電感器串聯(lián)形成的串聯(lián)一階諧振器，其中所述電容器是例如按圖16描述構(gòu)成的，并其中所述電感器是成形為SFC曲線的導(dǎo)電條帶。業(yè)內(nèi)專業(yè)人員明顯可見，該諧振器能夠用作為濾波器或濾波器的一部分。
圖37示出包括與SFC電容器平行連接的電感條帶的平行平面諧振器的另一實施例。業(yè)內(nèi)專業(yè)人員明顯可見，該諧振器能夠用作為濾波器或濾波器的一部分，且能夠使用兩級以上的一階諧振器。
圖38示出平行平面諧振器的一例，包括含有SFC成形間隙的平面SFC電容器和借助于SFC條帶構(gòu)成的平行連接的電感器。
圖39示出由分形模式、分形模式的一維復(fù)制或分形模式的二維復(fù)制形成的平面、二維微帶補片諧振器的三個例子。
圖40示出基于科赫曲線成形為封閉空間填充曲線的微帶環(huán)形諧振器。
圖41示出基于分形科赫曲線的空間填充周邊的兩個微帶補片。
優(yōu)選實施例的詳細說明圖1示出空間填充曲線的某些具體的例子(1.2-1.7)。曲線(1.2)由13個線段構(gòu)成，曲線(1.3)由52個線段構(gòu)成，曲線(1.4)由208個線段構(gòu)成，曲線(1.5)由832個線段構(gòu)成，曲線(1.6)由3328個線段構(gòu)成，以及(1.7)由13312個線段構(gòu)成。所述曲線能夠由NMRCM算法構(gòu)造，并逼近文獻中描述的理想的希爾伯特曲線形狀。
圖2示出(先有技術(shù))傳統(tǒng)傳輸線路的幾種構(gòu)型微帶(2.1)，條帶線路(2.2)，共平面線路(2.3)，平行板線路(2.4)帶有它們的特征導(dǎo)電條帶(2.6)，及隙縫線路(2.5)，其特征為兩個導(dǎo)電或超導(dǎo)條帶之間的隙縫(2.12)。在右列表示出基于SFC(1.4)的SFC傳輸線路的某些特定實施例(微帶(2.7)，條帶線路(2.8)，共平面(2.9)，平行板(2.10)及隙縫線路(2.11))。
圖3示出稱為SZ曲線的空間填充曲線的集合。正如在幾篇數(shù)學(xué)論文中描述的那樣，這些曲線能夠借助于NMRCM過程從兩個點集基于曲線(3.1)構(gòu)成。注意，曲線(3.2)、(3.3)及(3.4)已經(jīng)是以多于十個連接的直線段構(gòu)成的。
圖4示出稱為ZZ曲線空間填充曲線的的集合。這些曲線能夠借助于特征性IFS算法構(gòu)成。注意，曲線(4.2)、(4.3)、(4.4)及(4.5)已經(jīng)是以多于十個連接的直線段構(gòu)成的。
圖5示出基于佩亞諾曲線的空間填充曲線的集合。這些曲線能夠借助于文獻中描述特征性IFS算法構(gòu)成。注意，曲線(5.2)、(5.3)、及(5.4)已經(jīng)是以多于十個連接的直線段構(gòu)成的。
圖6示出基于佩亞諾曲線的空間填充曲線的的集合。數(shù)學(xué)業(yè)內(nèi)專業(yè)人員明白，這些曲線能夠通過稍微修改在圖5中曲線構(gòu)成使用的特征性IFS算法構(gòu)成。注意，曲線(6.2)、(6.3)、及(6.4)已經(jīng)是以多于十個連接的直線段構(gòu)成的。
圖7示出基于閔可夫斯基曲線的空間填充曲線的集合。這些曲線能夠借助于特征性IFS算法構(gòu)成。注意，曲線(7.2)、(7.3)、(7.4)及(7.5)已經(jīng)是以多于十個連接的直線段構(gòu)成的。
圖8示出通過連接如圖7中的曲線的幾個空間填充曲線構(gòu)成的環(huán)形曲線的兩個例子。數(shù)學(xué)業(yè)內(nèi)專業(yè)人員明白，類似于圖1到9所述的具體情形的過程，能夠施加于其它的空間填充曲線。
圖9示出稱為希爾伯特ZZ曲線的空間填充曲線某些特定情形。它們清楚地定義為空間填充曲線，且它們不能按照簡單的IFS(或MRCM)算法構(gòu)成。
圖10描述了遵循本發(fā)明的精神的SFC曲線的特定情形的具體使用。希爾伯特曲線(1.5)用來成形微波傳輸線路的特征性條帶。曲線的兩個端頭形成傳輸線路的輸入(10.2)和輸出(10.3)，這能夠連接到其它的條帶，例如(10.4)和(10.6)。根據(jù)本發(fā)明的精神和范圍，基于希爾伯特曲線(1.5)的所述條帶能夠用來成形先有技術(shù)(圖示(2.1-2.5)。)中描述的任何著名的傳輸線路構(gòu)型。對于業(yè)內(nèi)專業(yè)人員來說很明顯，希爾伯特曲線在這里是作為特定例子示出的，但是在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)能夠使用任何其它的空間填充曲線。
圖11描述了SFC傳輸線路的特定實施例。傳輸線路以短路(11.3)或開路(11.7)終結(jié)。這樣形成一個端口的器件，其中業(yè)內(nèi)專業(yè)人員明白，取決于工作頻率所述器件作為諧振器、電容器或電感器工作。業(yè)內(nèi)專業(yè)人員明白，這里希爾伯特曲線是作為特定例子示出的，但是在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)能夠使用任何其它的空間填充曲線。
圖12示出另一具體實施例，其中SFC傳輸線路由基于特定情形(1.5)的四個希爾伯特曲線串聯(lián)形成，其中根據(jù)本發(fā)明的精神和范圍，所述曲線能夠成形先有技術(shù)(圖示(2.1)，(2.2)，(2.3)，(2.4)，(2.5))中描述的任何著名的傳輸線路構(gòu)型。對于業(yè)內(nèi)專業(yè)人員來說明顯的是，能夠使用其它不同數(shù)目的連接曲線而不是四個，以便方便地增加或減少或傳輸線路有效的電學(xué)長度。圖12中的實施例能夠以圖12中所述相同的方式終結(jié)。
圖13示出使用SFC加載到傳統(tǒng)傳輸線路(13.2)。圖11中任何實施例能夠用來加載線路，且當然任何其它SFC曲線，例如圖1到9中所述的那些曲線也可以。圖13中的圖示示出用于本發(fā)明中的特征性條帶或隙縫可用于先有技術(shù)(圖示(2.1)，(2.2)，(2.3)，(2.4)，(2.5))中描述的任何著名的傳輸線路構(gòu)型。例如結(jié)果的器件能夠用作為慢補波線路、諧振器或濾波器。
圖14示出通過在傳統(tǒng)的傳輸線路內(nèi)包含某些電容間隙(14.1)在圖13中的實施例的改型。
圖15示出圖14中所述實施例的改型，其中借助于附加的導(dǎo)電條帶((15.1)，(15.2)，(15.3))增加間隙的電容。
圖16描述了平面電容器的物理結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)由間隙或隙縫(16.3)分開的金屬或超導(dǎo)板(16.1)和(16.2)形成，其中所述間隙成形為SFC曲線。這里使用的是希爾伯特曲線特定情形，但是業(yè)內(nèi)專業(yè)人員明白，在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)能夠使用任何其它的SFC(例如，圖1到9所述的那些曲線)。
圖16展示出能夠用來代替平面電路中交指型電容的平面SFC電容的一實施例。所述SFC電容例如由兩個共平面的金屬或超導(dǎo)條帶組成，其中所述條帶借助于隙縫分開，所述隙縫成形為SFC曲線。業(yè)內(nèi)專業(yè)人員將能夠理解，這種新型的器件的電容例如能夠通過調(diào)節(jié)SFC隙縫寬度或長度而被控制(例如，通過添加更多的線段或通過調(diào)節(jié)整個或部分的曲線)。
先有技術(shù)的交指型電容廣泛用于平面電路，提供兩金屬或超導(dǎo)補片或條帶之間高值電容耦合。這些結(jié)構(gòu)通常具有分開所述兩個補片或條帶的曲折形狀的隙縫。所述條帶或補片常常安裝在電介質(zhì)基片上；業(yè)內(nèi)專業(yè)人員將會注意到，相同的傳統(tǒng)制造技術(shù)也能夠用于包含本發(fā)明中公開的SFC隙縫的設(shè)計。使用本專利中所述新的SFC構(gòu)型的優(yōu)點之一在于，使用SFC形隙縫能夠?qū)崿F(xiàn)更大的電容量。所述電容在形成諧振器、DC塊、及其它電抗性元件的部分的平面電路中找到許多用途。在本發(fā)明的精神下，還能夠通過使用任何其它SFC、FSFC分形、希爾伯特、SZ、ZZ、希爾伯特ZZ、佩亞諾、閔可夫斯基或謝爾平斯基曲線實現(xiàn)電容量的這種增加。
圖17示出如何能夠增加圖16中平面電容器電容的一例。間隙(16.3)的長度是通過連接幾個SFC曲線而增加的。
圖18(先有技術(shù))示出諧振元件是直線、半波微帶傳輸線路(18.3)的一兩端口的諧振器，且輸入和輸出端口與在諧振線的邊緣處的電容間隙(18.1)和(18.2)耦合。
圖19示出類似于圖1的兩端口諧振器，但是其中微帶線路遵循SFC模式(1.5)彎折。如圖10中所指出，這把諧振線路的長度有效地壓縮到平面基片很小的表面中。輸入和輸出端口與諧振線路的邊緣處的電容間隙耦合。
圖19示出微帶線路諧振器的一例，其中線路已經(jīng)遵循圖1的希爾伯特曲線彎折。很清楚，根據(jù)本發(fā)明的精神，可以替代使用其它SFC、FSFC、分形、科赫、SZ、ZZ、希爾伯特ZZ、佩亞諾、閔可夫斯基、謝爾平斯基曲線(參見圖1、3、4、5、6、7、8、9的例子)。所述彎折的集合圖形有效地壓縮了諧振線路的長度。
業(yè)內(nèi)專業(yè)人員將注意到，所述集合圖形能夠用來成形微條帶、條帶線路、共平面或平行板傳輸線路。例如所述條帶能夠由金屬或超導(dǎo)材料構(gòu)成，這種材料能夠使用熟知的制造技術(shù)沉積在電介質(zhì)基片的表面上。根據(jù)圖2中的描述，取決于所選擇的構(gòu)型(條帶線路、微帶、平行板、…)傳輸線路將顯然包含其它技術(shù)或超導(dǎo)條帶或接地平面。而且，以諧振器先有技術(shù)熟知的構(gòu)型中使用的相同方式，輸入(19.1)和輸出(19.2)間隙用來控制源的耦合與向諧振器的加載。
在另一優(yōu)選實施例中，諧振器直接連接到輸入和輸出傳輸線路，而不是使用如圖10圖形所述的間隙電容。所述發(fā)明的主要優(yōu)點之一是顯著節(jié)省了基片空間。所述的節(jié)省在許多電子設(shè)備的體積和重量要求嚴格或當基片昂貴情形下的應(yīng)用是很有益的。
在第三個優(yōu)選實施例中，使用傳統(tǒng)的MMIC制造的鑄造技術(shù)在MMIC基片制成諧振器。這種情形下，諧振器可包含在多層結(jié)構(gòu)中，并能夠與不包含在所述諧振器層中的電路連接或電磁耦合。
業(yè)內(nèi)專業(yè)人員將認識到，使用象上述SFC彎折線路的幾種結(jié)構(gòu)，通過在所述結(jié)構(gòu)之中提供電磁耦合夠制造濾波器的可能性。這種電磁耦合能夠以電容隙縫間隙、電感耦合或其它技術(shù)實現(xiàn)。此外，在所述濾波器中的SFC彎折線路不是必須在落入濾波器通帶內(nèi)的任何頻率處都處于諧振。
圖20(先有技術(shù))是一包含幾個邊緣耦合、半波直線微帶線路諧振器的微帶濾波器。
圖21是通過類似于圖19中所示幾個諧振器的電容性耦合邊緣制成的濾波器。
圖22(先有技術(shù))是梯狀形慢波線路的細節(jié)。替代使用堅固的條帶，這一線路使用細梯狀模式，其形體比自由空間波長小得多。這降低了傳輸線路中的傳播速度。
圖23是類似于圖22的梯狀形慢波線路的細節(jié)，但是通過遵循基于科赫分形曲線的SFC曲線條帶代替了兩個平行的手柄狀條帶之間的直的、臺階狀條帶。
連接兩個長的平行窄條帶(23.4)的科赫SFC形條帶(23.3)，相對于使用直條帶的先有技術(shù)中而不是這里呈現(xiàn)的SFC形結(jié)構(gòu)達到的電容量，提供了結(jié)構(gòu)的每單位長度電容的增加。以結(jié)構(gòu)上每單位長度電感很小的變化形成每單位長度電容很高的增加，這是通過兩個很狹窄的、平行的條帶的效果控制的。增加的這一電容提供了電磁信號沿結(jié)構(gòu)降低的傳播速度。在本發(fā)明的精神之中，電容的這種增加還能夠通過使用任何其它以下的曲線實現(xiàn)SFC、FSFC、分形、科赫、SZ、ZZ、希爾伯特ZZ、佩亞諾、閔可夫斯基、或謝爾平斯基曲線，它們不會顯著改變結(jié)構(gòu)的整個寬度，也不會顯著改變其兩個狹窄的、平行條帶的寬度。
這種類型的線路不僅在有直傳輸線路諧振器(如同圖20所示)的濾波器中使用，圖19和圖21中的諧振器也能夠由帶有SFC、FSFC、分形、科赫、SZ、ZZ、希爾伯特ZZ、佩亞諾、閔可夫斯基、或謝爾平斯基圖形的慢波線路制成，進而對于固定的諧振頻率降低它們的尺寸。
圖24示出慢波傳輸線路的另一例，其中金屬條帶加有幾個基于SFC曲線的隙縫。
圖25示出包含導(dǎo)電條帶(25.2)的慢波傳輸線路的另一例子(金屬或超導(dǎo)部分以黑色表示)，其中這種條帶已經(jīng)仿照基于稱為謝爾平斯基地毯的分形IFS算法之后產(chǎn)生的分形狀移動被蝕刻。這樣增加了條帶的自電感，同時由于分形類形狀的空間填充性質(zhì)(分形維)電容與其它經(jīng)典機制比較保持很高。增加了傳輸線路的電學(xué)長度，使得所述慢波傳輸線路能夠被壓縮在減少的空間中。
圖26示出共平面?zhèn)鬏斁€路中SFC曲線的另一應(yīng)用。共平面線路的特征中心條帶(26.3)由在傳輸線路兩側(cè)的兩個電容間隙(26.2)和(26.4)與接地條帶(26.1)和(26.5)分開，其中所述間隙成形為SFC曲線(在這特定例子中是希爾伯特曲線)。慢波傳輸線路這樣形成，使得所述傳輸線路的長度與傳統(tǒng)共平面?zhèn)鬏斁€路比較被降低。
圖27示出包含導(dǎo)電條帶(27.2)的慢波導(dǎo)向結(jié)構(gòu)(金屬或超導(dǎo)部分以黑色表示)，其中這種條帶已經(jīng)仿照基于稱為謝爾平斯基地毯的分形的IFS算法產(chǎn)生的分形狀移動被蝕刻。這樣增加了條帶的自電感，同時由于分形類形狀的空間填充性質(zhì)(分形維)電容與其它經(jīng)典機制比較保持很高。增加了傳輸線路的電學(xué)長度，使得所述慢波傳輸線路能夠被壓縮在減少的空間中。
圖28示出中心條帶施加隙縫(28.3)的慢波導(dǎo)向結(jié)構(gòu)另一例子，其中這種隙縫成形為基于謝爾平斯基地毯的分形結(jié)構(gòu)。
圖29示出慢波導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的另一例子，其中金屬條帶的中心部分被去除，且根據(jù)小于一的分形維諸如康托集合點的分形分布加有幾個直臺階(29.3)，其中所述分形分布確定臺階之間的間隔(29.3)。
圖30示出圖29中的慢波導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的補充版本，其中在慢波導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的中心條帶開有基于康托集合的分形階梯隙縫。
速度降低圖形沿諧振器的排布不必是周期性的。圖27示出使用謝爾平斯基地毯的金屬或超導(dǎo)導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的修改實施例。注意，沿諧振器邊緣平行的窄條帶被保存，以獲得高的電感和沿結(jié)構(gòu)低的傳播速度。在圖29和30中示出其它非周期性結(jié)構(gòu)，其中已經(jīng)選擇了對于條帶(29.3)和(29.2)位置的分形狀分布，以進一步增加每單位長度的電容，并進一步降低傳播速度。
圖31(先有技術(shù))示出發(fā)夾式濾波器。這是其中直線諧振器被彎折的平行耦合、直線濾波器的演化。
圖32示出兩個發(fā)夾式諧振器，在它們的邊緣使用電容負載以降低微帶線路尺寸。諧振器(32.1)使用耦合線路實現(xiàn)這種電容；諧振器(32.2)示出帶有直線隙縫電容的諧振器。
圖33示出帶有由SFC形狀隙縫制成的電容以使電容耦合最大化的發(fā)夾式諧振器。
圖34示出圖33的一種演化，其中SFC集合圖形不只用于成形電容隙縫，還用于成形連接電容器電極的微帶。
圖35描述了由以兩個相鄰電容間隙(35.4)平行連接的中心電感條帶(35.2)形成的平行一階諧振器。業(yè)內(nèi)專業(yè)人員清楚可見，該諧振器能夠用作為濾波器或濾波器的一部分。
圖36描述了通過平面電容器(36.2)與平面電感器(36.1)串聯(lián)形成的串聯(lián)一階諧振器，其中所述電容器是例如按圖16描述構(gòu)成的，并其中所述電感器是成形為SFC曲線的導(dǎo)電條帶。業(yè)內(nèi)專業(yè)人員明顯可見，該諧振器能夠用作為濾波器或濾波器的一部分。
圖37示出包括與SFC電容器(37.4)平行連接的電感條帶(37.1)的平行平面諧振器的另一實施例。諧振器的輸入和輸出端口是(37.2)及(37.3)。業(yè)內(nèi)專業(yè)人員明顯可見，該諧振器能夠用作為濾波器或濾波器的一部分，且能夠使用兩級以上的一階諧振器。
圖38示出平行平面諧振器的一例，包括含有SFC成形間隙的平面SFC電容器和借助于SFC條帶構(gòu)成的平行連接的電感器。
圖36、37和38公開了使用SFC曲線的幾個集總和準集總諧振器的結(jié)構(gòu)。如圖16中所示基于SFC的電容器與其它金屬或超導(dǎo)條帶(36.1，37.1)串聯(lián)或并聯(lián)，其長度可被調(diào)節(jié)以達到理想的諧振頻率。在與所示SFC電容器結(jié)合中使用的所述金屬或超導(dǎo)條帶，能夠可選地形成為圖36和圖38中所示的SFC曲線。在優(yōu)選實施例中，所述諧振結(jié)構(gòu)能夠作為微條帶的特征條帶、條帶線路、共平面線路、或平行板電路集成在同一平面中。在另一優(yōu)選實施例中，所述諧振結(jié)構(gòu)能夠用作為被封裝的備用組件使用，例如作為面裝器件(SMD)。業(yè)內(nèi)專業(yè)人員會注意到，所述備用構(gòu)型還能夠用于作為與平面電路鄰近耦合的另一優(yōu)選實施例中，或者通過把所述諧振器作為電路安裝在同一平面中，或者如倒裝片安裝中所作的那樣在不同的平面中。
圖39示出由分形模式(謝爾平斯基地毯，(39.1))、分形模式的一維復(fù)制(39.2)或分形模式的二維復(fù)制(39.3)形成的平面、二維微帶補片諧振器的三個例子。圖(39.1)還示出這些諧振器采用了它們雙諧振模式優(yōu)點的可能使用的一例。
圖40示出基于科赫曲線成形為封閉空間填充曲線的微帶環(huán)形諧振器。如同在微帶或條帶線路環(huán)諧振器中那樣，這種諧振器中退化的模式能夠用于平面濾波器。
圖41示出基于分形科赫曲線(41.1)的空間填充周邊的一個微帶補片。為了進一步降低結(jié)構(gòu)的諧振頻率，能夠在如圖(41.2)中所述的補片內(nèi)部開一帶有SFC周邊的孔。
圖39和圖41描述了SFC和基于分形結(jié)構(gòu)構(gòu)成微型諧振器的另一優(yōu)選實施例。微帶或條帶線路補片諧振器是固態(tài)平面島狀金屬或超導(dǎo)結(jié)構(gòu)，其模制與圖2所述的微帶和條帶線路傳輸線路方式相同。這里公開了一種通過SFC和基于分形結(jié)構(gòu)降低這種補片諧振器諧振頻率新的方法。在一優(yōu)選實施例中，補片的周邊成形為SFC或FSFC曲線(41.1)；可選地能夠使用帶有SFC或FSFC周邊(41.2)的一中心孔，以進一步降低諧振頻率。在另一優(yōu)選實施例中，基于諸如謝爾平斯基地毯分形面模式的結(jié)構(gòu)可用來降低諧振頻率(圖39)。
對于業(yè)內(nèi)專業(yè)人員明顯可見，剛剛公開的分形和SFC補片諧振器(圖39和圖41)還能夠以多模式構(gòu)型工作。就是說，能夠采用在相同頻率諧振的幾個退化的模式的優(yōu)點，實現(xiàn)降低了諧振結(jié)構(gòu)數(shù)目的多極濾波器。為了耦合幾個退化模式，采用輕微擾動補片結(jié)合圖形(例如但是不限于切割一個角，添加一個槽口或小條帶)的傳統(tǒng)技術(shù)。
如業(yè)內(nèi)專業(yè)人員所熟知，多模式諧振器還能夠以具有適當對稱性的傳輸線路環(huán)構(gòu)成。例如圖8和圖15及圖41中所示的SFC和FSFC環(huán)能夠用來構(gòu)成多模式微型諧振器。使用以上引述的技術(shù)在退化的模式之中進行耦合。
SFC、分形或FSFC網(wǎng)絡(luò)的另一優(yōu)選實施例在于在電介質(zhì)基片上沉積電阻材料條帶，其中所示條帶成形為SFC、分形或FSFC曲線。這一特定的實施例中，所示曲線不形成閑環(huán)，且曲線的兩個端頭形成電阻器的端子。業(yè)內(nèi)專業(yè)人員容易知道，金屬接頭可以附加在所示端頭上以形成輸入和輸出連接點。電阻器能夠以先有技術(shù)中描述的任何熟知的構(gòu)型封裝(諸如SMD組件)，或與其它電路組件結(jié)合集成到電學(xué)或微波電路中。使用SFC和本發(fā)明中所述其它幾何圖形的優(yōu)點在于，組件的尺寸被極大地角度，同時增加了電阻且保持了組件的寄生電抗與先有技術(shù)比較而言為低。
已經(jīng)就其優(yōu)選實施例對本發(fā)明的原理進行了展示和說明，對于業(yè)內(nèi)專業(yè)人員明顯的是，在不背離這種基本原理之下能夠在排布方式和細節(jié)上對本發(fā)明進行修改。我們要求在所附權(quán)利要求精神和范圍內(nèi)所有改型的專利權(quán)。
權(quán)利要求
1.一種電磁傳輸線路，其中至少其諸部件之一成形為空間填充曲線(以下稱為SFC)，所述SFC定義為由至少十個連接的直線段組成的曲線，其中所述線段小于工作自由空間波長的十分之一，且它們在表面上的空間排布方式，使得所述相鄰并連接的任何線段都不形成另一直線段，其中除了可選地在曲線的端頭之外，任何所述線段都不彼此相交，且其中另外由每一對所述相鄰線段形成的角能夠可選地圓整或平滑化。
2.一種電磁傳輸線路，其中至少其諸部件之一成形為分形曲線，所述分形曲線按照迭代函數(shù)系(IFS)構(gòu)成，多重縮減復(fù)制器(MRCM)或網(wǎng)絡(luò)化多重縮減復(fù)制器(NMRCM)，其中所述IFS，MRCM，NMRCM算法包括仿射線性變換特征集合，所述變換從以下選擇旋轉(zhuǎn)，平移，縮放，偏斜和鏡像反射，其中變換的所述集合在第一階段施加到包括至少一個曲線的點集A0，獲得點集A1；在第二階段施加到所述結(jié)果集合A1獲得集合A2，等等，直到在多達所需階段之后獲得集合An，獲得大于工作波長十分之一的物理長度的分形曲線。
3.一種電磁傳輸線路，其中至少其諸部件之一成形為分形空間填充曲線(以下稱為FSFC)，所述FSFC定義為計盒維數(shù)大于一的曲線，其中這種計盒維數(shù)按通常對FSFC作為對數(shù)-對數(shù)圖的直部分的斜率計算的，其中所述直部分基本上定義為對數(shù)-對數(shù)圖水平軸上標度的倍頻程上的直線段。
4.一種電磁傳輸線路，其中至少其諸部件之一成形為希爾伯特或佩亞諾曲線。
5.一種電磁傳輸線路，其中至少其諸部件之一成形為SZ，ZZ，龍(Dragon)或希爾伯特ZZ曲線。
6.一種電磁傳輸線路，其中至少其諸部件之一成形為科赫，閔可夫斯基或謝爾平斯基曲線。
7.一種慢波傳輸線路或電磁導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，其中其諸部件至少之一成形為如權(quán)利要求1，2，3，4，5或6中定義的SFC，分形，F(xiàn)SFC，希爾伯特，佩亞諾，SZ，ZZ，龍，科赫，希爾伯特ZZ，閔可夫斯基或謝爾平斯基曲線。
8.一種慢波傳輸線路或電磁導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，由權(quán)利要求1，2，3，4，5或6中定義的SFC，分形，F(xiàn)SFC，希爾伯特或佩亞諾，SZ，ZZ，龍，科赫，希爾伯特ZZ，閔可夫斯基或謝爾平斯基曲線的周期復(fù)制形成。
9.一種微帶傳輸線路，包括(A)金屬或超導(dǎo)接地平面，(B)平行于所述接地平面的金屬或超導(dǎo)條帶，(C)置于條帶與接地平面之間的電介質(zhì)材料板可選集合，其中至少所述條帶的一部分成形為按權(quán)利要求1，2，3，4，5或6中定義的SFC，分形，F(xiàn)SFC，希爾伯特，佩亞諾，SZ，ZZ，龍，科赫，希爾伯特ZZ，閔可夫斯基或謝爾平斯基曲線之一。
10.一種條帶線傳輸線路，包括(A)兩個平行的金屬或超導(dǎo)接地平面，(B)置于所述接地平面之間的金屬或超導(dǎo)條帶，(C)置于所述接地平面之間的電介質(zhì)材料板可選集合，其中至少所述條帶的一部分成形為按權(quán)利要求1，2，3，4，5或6中定義的SFC，分形，F(xiàn)SFC，希爾伯特，佩亞諾，SZ，ZZ，龍，科赫，希爾伯特ZZ，閔可夫斯基或謝爾平斯基曲線之一。
11.一種共平面?zhèn)鬏斁€路，包括(a)位于同一平面上的兩個金屬或超導(dǎo)接地條帶，(b)與所述接地條帶位于同一平面的金屬或超導(dǎo)中心條帶，其中所述條帶位于所述接地條帶之間，(c)支撐所述接地條帶和所述中心條帶的電介質(zhì)材料板的一可選集合，其中所述中心條帶的至少一部分成形為按權(quán)利要求1，2，3，4，5或6中定義的SFC，分形，F(xiàn)SFC，希爾伯特，佩亞諾，SZ，ZZ，龍，科赫，希爾伯特ZZ，閔可夫斯基或謝爾平斯基曲線之一。
12.一種同軸傳輸線路，包括(a)金屬或超導(dǎo)屏蔽，(b)置于所述屏蔽內(nèi)的中心金屬或超導(dǎo)條帶或?qū)Ь€，(c)置于屏蔽內(nèi)的可選電介質(zhì)材料，其中所述中心條帶或?qū)Ь€的至少一部分成形為按權(quán)利要求1，2，3，4，5或6中定義的SFC，分形，F(xiàn)SFC，希爾伯特，佩亞諾，SZ，ZZ，龍，科赫，希爾伯特ZZ，閔可夫斯基或謝爾平斯基曲線之一。
13.一種平行板傳輸線路，包括(a)兩個平行的金屬或超導(dǎo)條帶，導(dǎo)線或板，(b)置于所述條帶，導(dǎo)線或板之間的可選電介質(zhì)材料，其中所述平行條帶，導(dǎo)線或板的至少一部分成形為按權(quán)利要求1，2，3，4，5或6中定義的SFC，分形，F(xiàn)SFC，希爾伯特，佩亞諾，SZ，ZZ，龍，科赫，希爾伯特ZZ，閔可夫斯基或謝爾平斯基曲線之一。
14.一種電介質(zhì)波導(dǎo)器，包括(a)電介質(zhì)板，(b)在所述板上蝕刻出大于所述板的電介質(zhì)介電常數(shù)的電介質(zhì)條帶，其中所述條帶至少一部分成形為按權(quán)利要求1，2，3，4，5或6中定義的SFC，分形，F(xiàn)SFC，希爾伯特，佩亞諾，SZ，龍，科赫，希爾伯特ZZ，閔可夫斯基或謝爾平斯基曲線之一。
15.一種隙縫線傳輸線路，包括位于同一平面上的兩個金屬或超導(dǎo)條帶，其中所述條帶由一隙縫或間隙分開，所述隙縫或間隙成形為按權(quán)利要求1，2，3，4，5或6中定義的SFC，分形，F(xiàn)SFC，希爾伯特，佩亞諾，SZ，ZZ，龍，科赫，希爾伯特ZZ，閔可夫斯基或謝爾平斯基曲線之一。
16.一種分布式電容器，包括根據(jù)權(quán)利要求1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，13或14的傳輸線路，其中所述傳輸線路在一端有一開路，所述傳輸線路的電學(xué)長度小于工作導(dǎo)波長度的四分之一。
17.一種分布式電容器，包括根據(jù)權(quán)利要求1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，13或14的傳輸線路，其中所述傳輸線路在一端有一短路，所述傳輸線路的電學(xué)長度大于工作導(dǎo)波長度的四分之一的一奇數(shù)。
18.一種電容器，包括兩個共平面的金屬或超導(dǎo)板，其中所述板之間的邊界的至少一部分是按權(quán)利要求1，2或3定義的SFC，F(xiàn)SFC或分形曲線成形的間隙。
19.一種電容器，包括兩個共平面的金屬或超導(dǎo)板，其中所述板之間的邊界的至少一部分是按希爾伯特，佩亞諾，SZ，ZZ，龍，希爾伯特ZZ，科赫，閔可夫斯基或謝爾平斯基曲線成形的間隙。
20.一種分布式電感器，包括根據(jù)權(quán)利要求1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，13或14的傳輸線路，其中所述傳輸線路在一端有一短路，且所述傳輸線路的電學(xué)長度小于工作導(dǎo)波長度的四分之一。
21.一種分布式電感器，包括根據(jù)權(quán)利要求1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，13或14的傳輸線路，其中所述傳輸線路在一端有一開路，且所述傳輸線路的電學(xué)長度大于工作導(dǎo)波長度的四分之一的一奇數(shù)。
22.一種分布式電感器，包括按權(quán)利要求1，2或3定義的SFC，F(xiàn)SFC或分形曲線成形的金屬或超導(dǎo)條帶，其中所述條帶位于平面上，所述平面包括微帶、條帶線路、共平面?zhèn)鬏斁€路或SFC電容器之一的特征性條帶。
23.一種分布式電感器，包括按希爾伯特，佩亞諾，SZ，ZZ，龍，希爾伯特ZZ，科赫，閔可夫斯基或謝爾平斯基曲線成形的金屬或超導(dǎo)條帶，其中所述條帶位于平面上，所述平面是包括微帶、條帶線路、共平面?zhèn)鬏斁€路或SFC電容器之一的特征性條帶之一。
24.一種一端口分布式電磁諧振器，包括根據(jù)權(quán)利要求1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，13或14的傳輸線路，其中其任何端頭或者是短路，或者開端，或者連接到電抗負載，且其中耦合位于沿所述傳輸線路任何一點。
25.一種兩端口分布式電磁諧振器，包括根據(jù)權(quán)利要求1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，13或14的傳輸線路，由兩個輸入-輸出端口在沿所述傳輸線路長度任何一對點處耦合。
26.一種電抗元件，包括根據(jù)權(quán)利要求24或25的分布式諧振器，其中所述諧振器工作在低于所述諧振器第一諧振頻率的頻率上。
27.一種分布式電磁諧振器，包括根據(jù)權(quán)利要求1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，13或14的傳輸線路鏈，相鄰傳輸線路之間是串聯(lián)的。
28.一種電磁諧振器，包括根據(jù)權(quán)利要求16或17以及20，21，22或23的至少一個分布式電容器和一個分布式電感器。
29.一種電磁濾波器，包括根據(jù)權(quán)利要求24，25，27或28的至少一個諧振器。
30.一種電磁濾波器，包括根據(jù)權(quán)利要求26的至少一個電抗元件。
31.一種微波濾波器，包括一個傳輸線路和至少一個短線，它們是作為根據(jù)權(quán)利要求1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，13或14的傳輸線路實現(xiàn)的，其中這種短線平行連接在所述傳輸線路一點。
32.一種微波濾波器，包括根據(jù)權(quán)利要求16或17的傳輸線路和至少一個分布式電容器。
33.一種微波濾波器，包括根據(jù)權(quán)利要求20或21的傳輸線路和至少一個分布式電感器。
34.一種補片諧振器，其中至少其部件之一成形為按權(quán)利要求1，2，3，4，5或6中定義的SFC，分形，F(xiàn)SFC，希爾伯特，佩亞諾，SZ，ZZ，龍，科赫，希爾伯特ZZ，閔可夫斯基或謝爾平斯基曲線。
35.一種補片微帶或條帶線路補片諧振器，其中其周邊至少一部分成形為按權(quán)利要求1，2，3，4，5或6中定義的SFC，分形，F(xiàn)SFC，希爾伯特，佩亞諾，SZ，ZZ，龍，科赫，希爾伯特ZZ，閔可夫斯基或謝爾平斯基曲線。
36.一種具有內(nèi)部和外部周邊的微帶或條帶線路補片諧振器，其中所述周邊的至少一部分成形為按權(quán)利要求1，2，3，4，5或6中定義的SFC，分形，F(xiàn)SFC，希爾伯特，佩亞諾，SZ，ZZ，龍，科赫，希爾伯特ZZ，閔可夫斯基或謝爾平斯基曲線。
37.一種補片諧振器，包括成形為按權(quán)利要求1，2，3，4，5或6中定義的SFC，分形，F(xiàn)SFC，希爾伯特，佩亞諾，SZ，ZZ，龍，科赫，希爾伯特ZZ，閔可夫斯基或謝爾平斯基曲線的隙縫。
38.一種補片諧振器，通過按權(quán)利要求1，2，3，4，5或6中定義的SFC，分形，F(xiàn)SFC，希爾伯特，佩亞諾，SZ，ZZ，龍，科赫，希爾伯特ZZ，閔可夫斯基或謝爾平斯基曲線的復(fù)制形成。
39.一種補片諧振器，通過按權(quán)利要求1，2，3，4，5或6中定義的SFC，分形，F(xiàn)SFC，希爾伯特，佩亞諾，SZ，ZZ，龍，科赫，希爾伯特ZZ，閔可夫斯基或謝爾平斯基曲線的平面復(fù)制形成。
40.一種補片諧振器，其中其部件至少之一成形為按權(quán)利要求1，2，3，4，5或6中定義的SFC，分形，F(xiàn)SFC，希爾伯特，佩亞諾，SZ，ZZ，龍，科赫，希爾伯特ZZ，閔可夫斯基或謝爾平斯基曲線。
41.一種一端口分布式電磁諧振器，包括根據(jù)權(quán)利要求34，35，36，38，39或40的諧振器。
42.一種兩端口分布式電磁諧振器，包括根據(jù)權(quán)利要求34，35，36，38或40的諧振器。
43.一種電抗元件，包括根據(jù)權(quán)利要求41或42的分布式諧振器，其中所述諧振器工作在低于所述諧振器第一諧振頻率的頻率上。
44.一種電磁濾波器，包括至少一個根據(jù)權(quán)利要求41或42的諧振器。
45.一種電磁濾波器，包括至少一個根據(jù)權(quán)利要求43的電抗元件。
46.一種多模式補片諧振器，包括至少一個根據(jù)權(quán)利要求34，35，36，38或40的諧振器，其中所述補片的至少一部分被去除，開有隙縫，或電磁變形以便耦合幾個退化諧振模式。
47.一種多模式環(huán)形諧振器，包括金屬或超導(dǎo)條帶，其中所述條帶的至少一部分成形為SFC，分形，F(xiàn)SFC，希爾伯特，佩亞諾，SZ，ZZ，龍，科赫，希爾伯特ZZ，閔可夫斯基或謝爾平斯基曲線之一，其中所述環(huán)至少一部分至少被去除，開有隙縫，或電磁變形以便耦合幾個退化諧振模式。
48.一種多模式環(huán)形諧振器，包括加在金屬或超導(dǎo)平面上的開出的隙縫環(huán)，其中所述隙縫的至少一部分成形為SFC，分形，F(xiàn)SFC，希爾伯特，佩亞諾，SZ，ZZ，龍，科赫，希爾伯特ZZ，閔可夫斯基或謝爾平斯基曲線之一，其中所述環(huán)至少一部分被去除，開有隙縫，或電磁變形以便耦合幾個退化諧振模式。
49.一種諧振器，包括至少一個電介質(zhì)基片和一個由電阻材料制成的條帶，所述條帶成形為按權(quán)利要求1，2或3定義的SFC，F(xiàn)SFC或分形曲線。
50.一種電阻器，包括至少一個電介質(zhì)基片和由電阻材料制成的條帶，所述條帶成形為希爾伯特，佩亞諾，SZ，ZZ，龍，希爾伯特ZZ，科赫，閔可夫斯基或謝爾平斯基曲線。
全文摘要
本發(fā)明涉及高頻電磁電路，特別涉及在平面或準平面基片上制造的高頻電磁電路，其中電路在電介質(zhì)的頂部金屬或超導(dǎo)膜上以業(yè)內(nèi)專業(yè)人員熟知的任何構(gòu)型(例如，微帶，條帶線路，共平面，平行板或縫隙線構(gòu)型)制模。電路的一部分，諸如特征條帶，或所述構(gòu)型的縫隙以新型空間填充或分形幾何圖形成形，這允許大大降低電路組件尺寸。能夠以這種方式制造微縮傳輸線，電容器，電感器，電阻器，濾波器及振蕩器。
文檔編號H01P3/02GK1434988SQ00819117
公開日2003年8月6日 申請日期2000年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2000年1月19日
發(fā)明者卡利斯·普恩蒂·巴利阿達, 朱安·曼紐爾·奧卡拉漢·卡斯特拉, 吉恩·露易斯·羅扎恩·艾朵阿德, 朱安·卡洛斯·考拉多·戈梅斯, 努里亞·達夫·尤畢達 申請人:弗拉克托斯股份有限公司