用于微波等离子体激励的微带环缝谐振器的设计.pdfVIP

2005’全国微波毫米波会议论文集 用于微波等离子体激励的微带环缝谐振器 的设计 张少君 廖斌 (华东师范大学信息学院电子系，上海，200062) 摘要：本文介绍了一种新型的微带环缝谐振器(MSRR)的设计方法。它具有平面化、小型化 的特点，且结构简单。谐振器的电路尺寸为波长的1／2，调整缝隙的宽度和偏转角度使谐振 器和馈电端相匹配。这种谐振器主要应用于低压小功率微波等离子体源中。研究表明，实验 结果与仿真结果基本吻合。 关键词：微带环缝谐振器，微波等离子体，无载品质因数 一．引言 随着MEMS技术的发展，出现了各种小型化的基于线性微带谐振器技术的微波等离子体 源。11。这种等离子体源结构简单，携带方便，容易激励，已经被广泛应用于微化学分析系统、 小型材料表面处理等。本文讨论的就是一种用于激励微波等离子体的微带环缝谐振器 (MSRR)。MSRR不同于传统的环形谐振器，其环周长仅为工作波长的一半，且谐振在第一个 奇模上。和其它的微波器件一样，其工作频率决定于谐振器的尺寸大小。衡量这种MSRR的 两个重要参量是品质因数和回波损耗。本文将根据准静态理论进行分析，利用相关的软件仿 真和优化。研究表明，实验结果与仿真结果基本吻合。 二．理论基础 微带谐振器一般由一段终端开路或者短路的微带线构成。为了分析下文中的微带环缝谐 振器，这里我们先讨论半波长的开路端微带线谐振器。 2．1开路微带谐振器 在图1中，当线长为半波长N倍时，这种谐振器可以等效为并联谐振电路幢。，如图2所 示。 图1半波长开路端谐振器 图2半波长开路端谐振器等效电路 假设传输线有耗，则其输入阻抗为： ztn2z。ctg c口+，∥，，=z。专；i磁 当谐振时，w=wO，，=名／2。如果w=wO+AW，那么 基金项目：国家自然科学基金资助项目(批准号 1405 2005‘全国微波毫米波会议论文集 觑：—nz(wO—+Aw)：丌+竺坐 ∞ 。 w0 w0 则 tg肛g害≈丽zAw ∞ 由于口很小，有tgal≈al，则式(1)简化为 ZO 。． @ 耐+／(丽zAw) 并联谐振电路的输入阻抗近似式为： R 1 Zin≈——=—— G 7R’+2必wc l+2JQ(瓮o)‘1 由式(4)(5)可以看出： R=ZO／(a1)，C=万／(2wOZo)，L=I／(Cw02) ∞ Q=wo 0 所以 RC=万／(2a1)=∥／2口 2．2微带环形缝隙谐振器 若忽略损耗，则微带线可以近似看成是无耗传输线乜1。此时有 V(d)=2Vl+COS∥d @