[发明专利]一种提高铁磁共振线宽测试精度的平面传输线结构

说明书

本发明提供一种提高铁磁共振线宽测试精度的平面传输线结构，属于微波毫米波段磁性材料参数测试领域，包括依次串联的第一级标准特性阻抗接地共面波导、第一级非标准微带线、中间级非标准特性阻抗接地共面波导、第二级非标准微带线和第二级标准特性阻抗接地共面波导；第一、二级标准特性阻抗接地共面波导和由第一级非标准微带线、中间级非标准特性阻抗接地共面波导和第二级非标准微带线组成的传输线的特性阻抗均为50Ω；中间级非标准特性阻抗接地共面波导的信号线宽度和槽间距均为工艺极限值；第一、二级非标准微带线的长度均为四分之一中心频率波长。通过多级传输线变换，实现工艺极限值信号线宽度和槽间距的接地共面波导，提高测试精度。

技术领域

本发明属于微波毫米波段磁性材料参数测试领域，具体涉及一种提高铁磁共振线宽测试精度的平面传输线结构。

背景技术

在无线微波通信迅速发展的大背景下，通信系统各部分核心器件的工作频率逐渐步入微波段与毫米波段，据此提出了小型化、低功耗、高稳定性、高精度以及低成本的要求，传统的器件不再适用。随着巨磁阻效应的发现，磁性材料器件凭借尺寸小、精度高以及速度快的特点，逐渐突显出了巨大的应用潜力，因其占用体积小、可用频率高、各向异性强、损耗低的特性，在微波通信器件如环形器、隔离器中已得到大量应用，大大减小通信基站的尺寸，加快5G时代的发展。近些年来，磁性薄膜由于其垂直各向异性与磁矩的可翻转性，在高速磁存储领域展现了极大的可行性，有望成为下一代主流存储技术。但随着工作频率的提高，不仅传统器件出现了更多寄生效应，大大增加了能量损耗，对新型磁性薄膜器件也提出了更严格的要求。除小型化、集成度高、响应迅速之外，磁性损耗也是一项极为重要的指标，其大小直接决定了器件能否成功嵌入收发系统实现正常工作。因此，对于应用在微波毫米波器件的磁性薄膜，能否准确地测试其磁性参数以及损耗大小，有着极为重要的决定作用。

目前多用铁磁共振线宽来衡量磁性材料的磁性损耗大小，测试方法多为腔体法或传输线法。腔体法适用于球状铁氧体材料测试，而磁性薄膜适用接地共面波导或微带线法测试。当工作频率达到毫米波段，微带线相比共面波导具有更大的辐射损耗，因此在高频段通常使用接地共面波导传输线微扰法测试。这种测试方法使用射频信号发生器或者矢量网络分析仪产生微波信号，为最小化传输线的损耗与反射，接地共面波导结构须按照50欧姆特性阻抗设计，其尺寸大小由衬底介电常数、厚度、导带宽度和槽间距决定。加大接地共面波导的信号线宽度，一方面会产生不必要的杂散信号，另一方面增大微波磁场与样品互相作用面积，对于生长均匀度较差、缺陷较多、各向异性较强的薄膜，很容易产生不规则的铁磁共振线宽外部展宽，无法准确测得真实线宽大小。但当信号线宽度减小到工艺极限值时，由于50欧姆特性阻抗的限制，槽间距往往已经超过工艺极限值，因此无法实现线宽为工艺极限值的接地共面波导。另一种光刻式接地共面波导结构，不仅接地效果较差，信号隔离度差，介质损耗大，还对待测试样品有更多限制。因此，利用接地共面波导法进行铁磁共振线宽测试，在精度方面还有很大的提升空间。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种提高铁磁共振线宽测试精度的平面传输线结构，通过多级传输线变换设计，实现工艺极限值信号线宽度和槽间距的接地共面波导，进而提高铁磁共振线宽测试精度。

一种提高铁磁共振线宽测试精度的平面传输线结构，其特征在于，包括依次串联的第一级标准特性阻抗接地共面波导、第一级非标准微带线、中间级非标准特性阻抗接地共面波导、第二级非标准微带线和第二级标准特性阻抗接地共面波导；第一级标准特性阻抗接地共面波导，第二级标准特性阻抗接地共面波导，和由第一级非标准微带线、中间级非标准特性阻抗接地共面波导和第二级非标准微带线串联而成的传输线的特性阻抗均为50Ω；其中，中间级非标准特性阻抗接地共面波导的信号线宽度和槽间距均为工艺极限值。

进一步地，所述第一级非标准微带线和第二级非标准微带线的特性阻抗 Z_MICROSRIP均与中间级非标准特性阻抗接地共面波导的特性阻抗Z_GCPW满足：