[发明专利]一种用于旋转行波振荡器的传输线模块及其设计方法

说明书

本发明公开了一种用于旋转行波振荡器的传输线模块及其设计方法，所述传输线模块包括衬底（1），所述衬底（1）的上表面设置有接地金属层，即金属地（2），所述金属地（2）带有矩形槽（3），所述矩形槽（3）沿槽长所在方向贯穿金属地（2）的前后两侧，且矩形槽（3）的厚度与金属地（2）的厚度相同，所述矩形槽（3）内填充有与矩形槽（3）形状尺寸相同的硅介质板，所述硅介质板的上表面沿矩形槽（3）槽长所在方向设置有两根平行的传输线（4）。本发明的传输线模块与传统结构在品质因数上有了很大提高，解决了现有旋转行波振荡器相比LC振荡器谐振腔品质因数较差的问题。

技术领域

本发明涉及旋转行波振荡器，特别是涉及一种用于旋转行波振荡器的传输线模块及其设计方法。

背景技术

现有的旋转行波振荡器（RTWO）一般用作时钟网络的信号源或者用来提供多相位信号，而目前的旋转行波振荡器与传统的LC振荡器相比综合性能（FoM）差距较大，目前同频率下LC振荡器综合性能能比旋转行波振荡器高5dB。这主要由两个方面导致，一方面旋转行波振荡器需要采用多组反相器对来维持振荡，且目前没有较好的拓扑结构来减少反相器对引入的相位噪声。另一方面构成旋转行波振荡器的传输线的品质因数与同频率的电感相比通常低很多，这同样会恶化相位噪声，最终导致旋转行波振荡器较差的FoM值。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于旋转行波振荡器的传输线模块及其设计方法，传输线模块与传统结构在品质因数上有了很大提高，解决了现有旋转行波振荡器相比LC振荡器谐振腔品质因数较差的问题。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种用于旋转行波振荡器的传输线模块，包括衬底，所述衬底的上表面设置有接地金属层，即金属地，

所述金属地带有矩形槽，所述矩形槽沿槽长所在方向贯穿金属地的前后两侧，且矩形槽的厚度与金属地的厚度相同，所述矩形槽内填充有与矩形槽形状尺寸相同的硅介质板，所述硅介质板的上表面沿矩形槽槽长所在方向设置有两根平行的传输线。

一种用于旋转行波振荡器的传输线模块的设计方法，包括以下步骤：

S1.根据旋转行波振荡器所需的频率f，确定整个传输线一个波长的长度λ=u/f，其中u是波在传输线介质中的传播速度；将整个传输线的总长度设定为一个波长的长度λ附近变动；

S2.设整个传输线围成莫比乌斯环形状, 根据旋转行波振荡器所需的相位数K，将整个传输线总长度除以相数K，得到每段长度为l=λ/K的传输线模块；

S3.对于任一段传输线模块，设其中每一条传输线宽度为W_T，两条传输线之间的间距为S_T，金属地上开设的矩形槽宽度，即开设矩形槽后，分割得到的两块金属地之间的间距为S_M；

S4.初始化S_M为零，初始化传输线间距S_T为S_T0，初始化传输线宽度W_T为W_T0，其中S_T0、W_T0为预先设定的初始参数，分别表征传输线间距的最小值和传输线宽度的最大值；

设定步进值∆S_M，传输线间距S_T保持S_T0不变，传输线宽度W_T保持W_T0不变，从0开始逐步增加S_M的值，每次增加一个步进值∆S_M；然后对不同S_M下的传输线模块进行电磁场仿真得到传输线模块的RLGC参数，并计算不同S_M下的传输线品质因数Q_lump；