一種平面小功率微波微等離子體線性陣列源制造技術

本實用新型專利技術公開了一種平面小功率微波微等離子體線性陣列源，包括微帶傳輸線陣列、耦合條、接地導帶和饋電導帶；其中，微帶傳輸線陣列與接地板連接，其一端開路，與接地導帶形成縫隙；微波功率通過中央饋電導帶輸入，饋電導帶兩側的陣元分別用耦合條連接，饋電導帶不與耦合條連通。工作時通過雙饋電點輸入小功率微波，在縫隙處激勵起平面微波微等離子體線性陣列。本實用新型專利技術具有成本低、輸入功率小和微等離子體雙線性陣列均勻激勵等優點。

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及微波等離子體源的
，尤其涉及一種基于微帶傳輸線的 2. 45GHz平面小功率微波微等離子體線性陣列源。
技術介紹
小功率微波微等離子體技術是一項近幾年發展起來的集微電子技術、微波技術和 等離子體技術于一體的高新技術，它是隨著MEMS技術的發展而發展起來的。微等離子體包 括直流微等離子體、射頻微等離子體和微波微等離子體。當放電空間進一步減小到納米尺 寸時，就成為納等離子體。由于微電子機械系統（MEMS)具有低損耗、高隔離、體積小、制造 成本低、易與IC、MMIC電路集成等特點，通過MEMS工藝可以實現微波等離子體的小功率封 裝和有源集成。因此將微波等離子體結合MEMS工藝可使等離子體的結構和特性發生巨大 的改變。 微波等離子體可廣泛應用于新材料、微電子和化學等高科技領域，隨著微波等離 子體的小型化發展，電路尺寸要求在毫米級、微米級甚至納米級。平面小功率微波微等離子 體線性陣列源就是采用MEMS工藝加工一個微帶傳輸線線性陣列，通過不超過200毫瓦的小 功率微波在每個單元激勵起5毫米甚至0. 2毫米尺寸的微等離子體。由于此項技術在低成 本的滾動條式低溫薄膜沉積和大面積低溫材料（如生物制品等）的表面處理等領域具有良 好的應用前景，因而受到越來越廣泛的關注。 目前，射頻等離子體陣列源主要采用四分之一波長微帶傳輸線結構，當諧振頻率 為300MHZ-1. 5GHz、輸入功率為20W時，通過單點饋電，在傳輸線陣列和接地導帶之間的縫 隙處激勵起等離子體。由于這種結構的陣列源，其諧振頻率會隨著單元數和耦合模式的變 化而變化，導致功率源成本高，而且激勵的等離子體分布也不均勻。
技術實現思路
本技術克服了現有技術陣列源的缺陷，較好實現了小功率平面微波微等離子 體線性陣列源的低成本、小功率輸入和微等離子體雙線性陣列均勻激勵。 本技術根據微波諧振器的親合模理論（Coupled-modetheory，CMT)，四分之 一波長微帶傳輸線陣列、耦合條、接地導帶和饋電導帶等共同組成的微帶諧振器有很多諧 振模式，不同模式對應不同的諧振頻率，而諧振頻率可以通過數值仿真或實驗測試獲得。第 一個諧振模式為諧振頻率最低的模式，第二個諧振模式為下一個最大諧振頻率的模式，本 技術指中選取諧振頻率為2. 45GHz，即四分之一波長微帶傳輸線陣列以及每個微帶傳 輸線陣列單元的諧振頻率都為2. 45GHz。根據CMT模型，兩個微帶傳輸線陣列單元之間的耦 合系數只與單元電路幾何結構有關，而與頻率無關。微帶諧振器陣列的場分布取決于兩個 微帶傳輸線陣列單元之間耦合系數的差值。 本技術提出的平面小功率微波微等離子體線性陣列源，包括：微帶傳輸線陣 列、耦合條、接地導帶和饋電導帶；其中，所述微帶傳輸線陣列包括多個平行排列的微帶傳 輸線單元，所述微帶傳輸線單元通過所述耦合條連接；所述微帶傳輸線單元包括兩個四分 之一波長微帶傳輸線，兩個所述四分之一波長微帶傳輸線的一端通過第一接地點與接地板 連接，另一端等效開路，貼近所述接地導帶，并與所述接地導帶之間具有縫隙；所述饋電導 帶設置于所述微帶傳輸線陣列的中央，并與所述微帶傳輸線單元平行排列；所述饋電導帶 包括第一饋電導帶和第二饋電導帶，所述第一饋電導帶和所述第二饋電導帶的一端通過第 二接地點與接地板連接，另一端貼近所述接地導帶，并與所述接地導帶之間具有縫隙；所述 第一饋電導帶上設置有第一饋電點，所述第二饋電導帶上設置有第二饋電點；通過雙饋電 點輸入小功率微波，在縫隙處激勵起平面微波微等離子體雙線性陣列；所述接地導帶上設 置有第三接地點，所述第三接地點與接地板連接。 本技術提出的平面小功率微波微等離子體線性陣列源中，所述微帶傳輸線單 元的長度為四分之一波導波長的奇數倍，寬度為l_2mm。 本技術提出的平面小功率微波微等離子體線性陣列源中，所述縫隙寬度范圍 為 10-200um〇 本技術提出的平面小功率微波微等離子體線性陣列源中，所述微帶傳輸線陣 列的諧振頻率為2. 45GHz，所述微帶傳輸線單元諧振頻率也為2. 45GHz。 本技術提出的平面小功率微波微等離子體線性陣列源中，所述微帶傳輸線單 元的數量為6-100個；所述微帶傳輸線單元之間的間距為0. 1-lmm。 本技術提出的平面小功率微波微等離子體線性陣列源中，所述微帶傳輸線單 元之間的間距相等，或隨離所述饋電導帶的距離增大而線性或指數減小。 本技術提出的平面小功率微波微等離子體線性陣列源中，所述耦合條的寬度 為 1~10mm〇 本技術提出的平面小功率微波微等離子體線性陣列源中，所述第一饋電點和 所述第二饋電點的位置與所述耦合條處于同一條直線上；所述饋電導帶的寬度等于或大于 所述微帶傳輸線單元的寬度。 本技術提出的平面小功率微波微等離子體線性陣列源中，所述微帶傳輸線陣 列、所述耦合條、所述接地導帶和所述饋電導帶的高導電率的金屬材料為金或銅；所述微帶 傳輸線陣列、所述耦合條、所述接地導帶和所述饋電導帶的耐高溫、耐腐蝕的低損耗介質基 片為藍寶石、高阻硅、多孔硅、紅寶石或高頻陶瓷。 本技術提出的平面小功率微波微等離子體線性陣列源中，所述接地導帶的寬 度為10-50mm;所述第三接地點的位置與所述微帶傳輸線單元相對應，并遠離所述縫隙。 本技術中，第一饋電點和第二饋電點輸入端使用SMA接頭。 本技術采用單頻諧振、雙饋電方式，激勵起雙線性微波微等離子體陣列。 本技術提供的平面小功率微波微等離子體線性陣列源是一種激勵微波微等 離子體的裝置，具有成本低、輸入功率小和微等離子體雙線性陣列均勻激勵等優點。基于四 分之一波長傳輸線的2. 45GHz平面微帶線性陣列源使微波功率源和電路成本降低；使用耦 合條和陣列單元間距漸變可提高耦合系數，減小輸入功率；而在饋電導帶上采用雙饋電可 使縫隙處的微等離子體激勵均勻，增大微等離子體線性陣列源的尺寸。【附圖說明】 圖1為本技術平面小功率微波微等離子體線性陣列源的俯視結構示意圖。 圖2為本技術平面小功率微波微等離子體線性陣列源的局部放大示意圖。 圖3為本技術平面小功率微波微等離子體線性陣列源的縱剖截面示意圖。 圖4a為基于四分之一波長微帶諧振器的微波微等離子體線性陣列源單元的等效 電路圖。 圖4b為四分之一波長微帶傳輸線上電壓幅度變化曲線。【具體實施方式】 結合以下具體實施例和附圖，對技術作進一步的詳細說明。實施本技術 的過程、條件、實驗方法等，除以下專門提及的內容之外，均為本領域的普遍知識和公知常 識，本技術沒有特別限制內容。 本技術提出了一種平面小功率微波微等離子體線性陣列源，包括：微帶傳輸 線陣列1、耦合條10、接地導帶20和饋電導帶30。 本技術中，微帶傳輸線陣列1包括多個平行排列的微帶傳輸線單元11，多個 微帶傳輸線單元11通過耦合條10連接。微帶傳輸線單元11包括兩個四分之一波長微帶 傳輸線111，兩個四分之一波長微帶傳輸線111的一端通過同一個第一接地點2與接地板7 連接，另一端貼近接地導帶20,并與接地導帶20之間具有縫隙3。 本技術中，饋電導帶30設置于微帶傳輸線陣列1的中央，并與微帶傳輸本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種平面小功率微波微等離子體線性陣列源，其特征在于，包括：微帶傳輸線陣列(1)、耦合條(10)、接地導帶(20)和饋電導帶(30)；其中，所述微帶傳輸線陣列(1)包括多個平行排列的微帶傳輸線單元(11)，所述微帶傳輸線單元(11)通過所述耦合條(10)連接；所述微帶傳輸線單元(11)包括兩個四分之一波長微帶傳輸線(111)，兩個所述四分之一波長微帶傳輸線(111)的一端通過第一接地點(2)與接地板(7)連接，另一端貼近所述接地導帶(20)，并與所述接地導帶(20)之間具有縫隙(3)；所述饋電導帶(30)設置于所述微帶傳輸線陣列(1)的中央，并與所述微帶傳輸線單元(11)平行排列；所述饋電導帶(30)包括第一饋電導帶(301)和第二饋電導帶(302)，所述第一饋電導帶(301)和所述第二饋電導帶(302)的一端通過第二接地點(33)與接地板(7)連接，另一端貼近所述接地導帶(20)，并與所述接地導帶(20)之間具有縫隙(3)；所述第一饋電導帶(301)上設置有第一饋電點(31)，所述第二饋電導帶(302)上設置有第二饋電點(32)；所述接地導帶(20)上設置有第三接地點(22)，所述第三接地點(22)與所述接地板(7)連接。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：廖斌，權威，
申請(專利權)人：華東師范大學，
類型：新型
國別省市：上海;31