公共接地点2连接，并以中心公共接地点2为圆心成圆环形辐射状分布。馈 电导带4a，4b的宽度大于或等于阵列单元11的宽度。每条馈电导带4a，4b上设置有至少 一个馈电点41，用于馈入微波功率。本实施例中，馈电点41通过SMA同轴接头9馈入微波 功率，馈电点41与耦合环3位于同一圆周上，本实用新型对馈电点41的位置不作限制。
[0027] 微带传输线同心阵列1、親合环3、馈电导带4a，4b和接地导带5由金或铜制成，具 有很高的导电率。
[0028] 参见图2,接地导带5包括至少两个接地导块51，每个接地导块51相对于阵列单 元11和馈电导带4a，4b的另一端设置，经过四分之三波导波长微带传输线等效开路，每个 阵列单元11及馈电导带4a，4b与接地导块51之间形成缝隙6。接地导块51距离边缘1mm 处设置有接地口 52,该接地口 52与地连接。缝隙6的宽度为0. 1_，谐振频率为2. 45GHz。
[0029] 本实用新型较佳实施例中，在微带传输线同心阵列1、耦合环3、馈电导带4a，4b和 接地导带5底部设置有基片7。作为示例，图3仅示出馈电导带4a，4b上设有基片7。基片 7由蓝宝石、高阻硅、多孔硅、红宝石或高频陶瓷（例如，氧化铝陶瓷）制成，具有耐高温、耐 腐蚀和低损耗等优点，相对介电常数为9. 8,厚度为0. 63mm。接地板8设置在基片7的底部， 接地板8与接地导块51和中心公共接地点2连接，并与SMA同轴接头9的外导体连接。
[0030] 工作时，微波功率通过SMA同轴接头9从馈电点41馈入到平面微波微等离子体圆 环形阵列源的馈电导带4a，4b中，馈电导带4a，4b和每个阵列单元11的一端与中心公共接 地点2连接，中心公共接地点2与接地板8连接。馈电导带4a，4b和每个阵列单元11的另 一端经过四分之三波导波长微带传输线等效开路，调节接地导带5中的接地口 52,使缝隙6 的电压最大（等效为电压波腹点）。通过耦合环3使输入功率更好地耦合到每个阵列单元 11，从而激励起较大尺寸的微等离子体阵列，实现成本低、输入功率小和微等离子体圆环形 阵列均匀激励等。
[0031] 根据传输线理论，基于四分之一波长微带谐振器的微波微等离子体线性阵列源单 元，其等效电路如图4(a)所示，图4(b)显示的是四分之一波长微带传输线上电压幅度变化 曲线，横坐标单位为毫米（mm)，纵坐标单位为伏特（V)，其中x= 0(Umax)表示缝隙处，U= 0 表示公共接地点。
[0032] 通过选择馈电点位置可使输入阻抗Zin为50Q，因此不需要阻抗匹配网络，微波功 率便可直接馈入微带线。输入阻抗zin等效为从馈电端看过去左右两部分微带线的阻抗值 冗:与z2的并联，其表达式如以下公式表示：
[0033]
[0034] 其中，Zin表示输入阻抗，Z。表示微带线的特性阻抗，Zp表示放电缝隙处微等离子 体的阻抗，k是传播波数，1:和1 2分别是馈电端左右两部分微带线的长度，Zi表示从馈电端 看过去左边部分微带线的阻抗值，Z2表示从馈电端看过去右边部分微带线的阻抗值。
[0035] 本实用新型平面小功率微波微等离子体圆环形阵列源的谐振频率和缝隙处电磁 场分布、耦合条位置和尺寸、缝隙的宽度、接地导带尺寸等有关。当四分之一波长微带谐振 器工作于2. 45GHz时，缝隙处微带线一端为电压最大值，这样在缝隙处就形成高电场，缝隙 处的气体将被电离而形成微等离子体。与现有技术相比，本实施例平面小功率微波微等离 子体圆环形阵列源具有成本低、输入功率小和微等离子体圆环形阵列均匀激励等优点。
[0036] 本实用新型的保护内容不局限于以上实施例。在不背离实用新型构思的精神和范 围下，本领域技术人员能够想到的变化和优点都被包括在本实用新型中，并且以所附的权 利要求书为保护范围。
【主权项】
1. 一种平面小功率微波微等离子体圆环形阵列源，其特征在于，包括：微带传输线同 心阵列（1)、中心公共接地点（2)、耦合环（3)、馈电导体（4)和接地导带（5);其中， 所述微带传输线同心阵列（1)包括至少两条阵列单元（11);所述阵列单元（11)设置 在所述馈电导体（4)的两侧；位于所述馈电导体每一侧的所述阵列单元（11)中的每条通过 所述親合环（3)连接； 所述馈电导体（4)包括至少两根馈电导带（4a，4b)，所述馈电导带（4a，4b)在各自的一 端互相连接，每根所述馈电导带（4a，4b)上设置有至少一个馈电点（41); 所述中心公共接地点（2)设置在两根馈电导带（4a，4b)的连接处； 每条所述阵列单元（11)的一端与所述中心公共接地点（2)连接； 所述馈电导带（4a，4b)与所述阵列单元（11)以中心公共接地点（2)为圆心成圆环形 福射状分布； 所述接地导带（5)包括至少两个接地导块（51)，每个所述接地导块（51)设置于所述阵 列单元（11)和所述馈电导带（4a，4b)的远离所述中心公共接地点⑵的另一端，每个所述 接地导块（51)与所述阵列单元（11)或所述馈电导带（4a，4b)的另一端端面之间形成缝隙 (6);所述接地导块（51)的边缘接地。2. 如权利要求1所述的平面小功率微波微等离子体圆环形阵列源，其特征在于，每条 所述阵列单元（11)的长度为四分之一波导波长的奇数倍，宽度范围为1mm~2mm，数量为 6~50个。3. 如权利要求1所述的平面小功率微波微等离子体圆环形阵列源，其特征在于，所述 缝隙（6)的宽度范围为10 y m~200 y m，谐振频率为2. 45GHz。4. 如权利要求1所述的平面小功率微波微等离子体圆环形阵列源，其特征在于，所述 親合环⑶的宽度范围为1mm~IOmm05. 如权利要求1所述的平面小功率微波微等离子体圆环形阵列源，其特征在于，所述 馈电导带（4a，4b)的宽度大于或等于所述阵列单元（11)的宽度。6. 如权利要求1所述的平面小功率微波微等离子体圆环形阵列源，其特征在于，所述 接地导块（51)的长度大于所述阵列单元（11)的宽度，长度范围为2mm~4_，宽度范围为 4mm ~20mm〇7. 如权利要求1所述的平面小功率微波微等离子体圆环形阵列源，其特征在于，所述 微带传输线同心阵列（1)、所述耦合环（3)、所述馈电导带（4a，4b)和所述接地导带（5)由 金或铜制成。8. 如权利要求1所述的平面小功率微波微等离子体圆环形阵列源，其特征在于，进一 步包括设置在所述微带传输线同心阵列（1)、所述耦合环（3)、所述馈电导带（4a，4b)和所 述接地导带（5)底部的基片（7)。9. 如权利要求8所述的平面小功率微波微等离子体圆环形阵列源，其特征在于，所述 基片（7)由蓝宝石、高阻硅、多孔硅、红宝石或高频陶瓷制成。10. 如权利要求8所述的平面小功率微波微等离子体圆环形阵列源，其特征在于，所述 基片（7)的底部设置有接地板（8)，所述接地板（8)与所述中心公共接地点（2)和所述接地 导带（5)连接。
【专利摘要】本实用新型公开了一种平面小功率微波微等离子体圆环形阵列源，微带传输线同心阵列、中心公共接地点、耦合环、馈电导体和接地导带；微带传输线同心阵列包括至少两条阵列单元；阵列单元设置在馈电导体的两侧，每条通过耦合环连接；馈电导体包括至少两根馈电导带，每根馈电导带上设置有至少一个馈电点；中心公共接地点设置在两根馈电导带的连接处；每条阵列单元的一端与中心公共接地点连接；馈电导带与阵列单元以中心公共接地点为圆心成圆环形辐射状分布；接地导带包括至少两个接地导块，每个接地导块设置于阵列单元和馈电导带的另一端，之间形成缝隙；接地导块的边缘接地。本实用新型具有成本低、输入功率小和微等离子体圆环形阵列均匀激励等优点。
【IPC分类】H05H1/46
【公开号】CN204733453
【申请号】CN201520263097
【发明人】廖斌, 权威
【申请人】华东师范大学
【公开日】2015年10月28日
【申请日】2015年4月27日