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EP1271686A1 - Ringresonator - Verfahren zum Trennen orthogonaler Resonanzmoden und Verfahren zum Abgleich eines Ringresonators - Google Patents

Ringresonator - Verfahren zum Trennen orthogonaler Resonanzmoden und Verfahren zum Abgleich eines Ringresonators Download PDF

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Publication number
EP1271686A1
EP1271686A1 EP01115903A EP01115903A EP1271686A1 EP 1271686 A1 EP1271686 A1 EP 1271686A1 EP 01115903 A EP01115903 A EP 01115903A EP 01115903 A EP01115903 A EP 01115903A EP 1271686 A1 EP1271686 A1 EP 1271686A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
ring resonator
recess
recesses
resonance modes
ring
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP01115903A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Martin Josef Schallner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Telent GmbH
Original Assignee
Marconi Communications GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Marconi Communications GmbH filed Critical Marconi Communications GmbH
Priority to EP01115903A priority Critical patent/EP1271686A1/de
Priority to PCT/EP2002/006011 priority patent/WO2003003502A1/de
Publication of EP1271686A1 publication Critical patent/EP1271686A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00—Auxiliary devices
    • H01P1/20—Frequency-selective devices, e.g. filters
    • H01P1/201—Filters for transverse electromagnetic waves
    • H01P1/203—Strip line filters
    • H01P1/2039—Galvanic coupling between Input/Output
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P7/00—Resonators of the waveguide type
    • H01P7/08—Strip line resonators

Definitions

  • the invention relates to a ring resonator for use in microwave systems, in which orthogonal Form resonance modes and the geometric features influence at least one of the orthogonal resonance modes.
  • the invention further relates to a method for Separating orthogonal resonance modes in a ring resonator, in the at least one of the orthogonal resonance modes is influenced by geometric features.
  • the invention relates to a method for comparison a ring resonator.
  • Planar ring resonators are becoming more numerous Applications, for example as a notch filter, Bandpass filters and oscillators. Compared to other known resonators, they are particularly simple Way to manufacture, for example using Thin film techniques on alumina ceramics. Farther they have compared to other planar resonators generally a high quality Q.
  • the invention builds on the generic ring resonator in that the geometric features at least comprise a recess that the resonator in radial Direction partially interrupts, so the frequency of affects at least one of the orthogonal resonance modes becomes.
  • the geometric features at least comprise a recess that the resonator in radial Direction partially interrupts, so the frequency of affects at least one of the orthogonal resonance modes becomes.
  • the ring resonator according to the invention is particularly advantageous Way further developed by the arrangement the at least one recess depending on the Position selected by at least one coupling line is that the position of the at least one recess in the range of a current maximum to be influenced Resonance mode is.
  • the recesses too can be called notches, are due to the geometric Positions or near the geometric Positions at which the current maximum of one of the resonance modes occurs. In this way the resonance frequency this mode shifted to lower frequencies. Due to the orthogonality of the two resonance modes there is minimal interference in the ring resonator each other's fashion. So it can be a satisfactory separation of the resonance frequencies to reach.
  • Ring resonator In a particularly advantageous embodiment of the Ring resonator according to the invention is provided that two diametrically opposite recesses are provided are. If the ring resonator is one Resonantor of length ⁇ , so be diametrical by two opposite recesses the current maxima one Fashion fully captured. With a 2 ⁇ ring are at two diametrically opposite recesses two of four possible positions recorded with a 3 ⁇ ring two out of six possible positions and so on.
  • the at least one recess arranged on the inner radius of the ring resonator is. Because the current through the ring structure in general is concentrated on the inner radius of the ring resonator, is a recess on the inner radius of the ring edge particularly efficient. Therefore, with a recess on inner radius a frequency shift of a mode can be reached, which is larger than with a recess thereof Size at the outer radius of the ring resonator.
  • the least a recess on the outer radius of the ring resonator is arranged. In this way, the Frequency shift targeted by positioning influence the recess.
  • the recesses it is also possible to effect to influence the recesses by shaping.
  • the recesses can essentially have rectangular boundaries.
  • the border has a rounded shape without Corners.
  • the invention is based on the generic method for Separation of orthogonal resonance modes in a ring resonator in that the geometric features at least comprise a recess that the resonator in radial Direction partially interrupts, so the frequency of at least one of the orthogonal resonance modes being affected.
  • the resonance frequency in a ring resonator for example not required for oscillator applications, to completely suppress the unwanted resonance mode. Rather, it is sufficient to use the two orthogonal ones Modes in terms of their resonance frequencies to separate a certain amount. On this way a clear operation at the desired one Resonance frequency based on only one resonance mode to be provided.
  • the method according to the invention is particularly advantageous Way further developed by the arrangement the at least one recess depending on the position chosen by at least one coupling line is that the position of the at least one recess in the range of a current maximum to be influenced Resonance mode is.
  • the recesses also called notches can be called, are due to the geometric Positions or near the geometric positions, at which the current maximum of one of the resonance modes occurs. In this way the resonance frequency this mode shifted to lower frequencies. Due to the orthogonality of the two resonance modes in there is minimal interference with the ring resonator each other's fashion. It can therefore be a satisfactory Achieve separation of the resonance frequencies.
  • the method according to the invention provides that the two recesses arranged diametrically opposite one another become. If the ring resonator is one Resonantor of length ⁇ , so be diametrical by two opposite recesses the current maxima one Fashion fully captured. With a 2 ⁇ ring are at two diametrically opposite recesses two of four possible positions recorded with a 3 ⁇ ring two out of six possible positions and so on.
  • the method can also be carried out in such a way that four recesses are diametrically opposed in pairs to be ordered. For a ring with a length of 2 ⁇ are all positions with maximum current can be occupied by recesses. It is also conceivable that more than four recesses are provided, in particular for ring resonators which have a length which is a multiple of the wavelength.
  • the at least one recess is arranged on the inner radius of the ring resonator.
  • the current through the ring structure generally on the inside Radius of the ring resonator is concentrated is one Special recess on the inner radius of the ring edge efficient. Therefore, with a recess on the inside Radius a frequency shift of a mode can be reached, which is larger than with a recess of the same size on the outer radius of the ring resonator.
  • the at least one Recess arranged on the outer radius of the ring resonator becomes. In this way, the limit shift can be targeted by positioning the recess influence.
  • the recesses can essentially have rectangular boundaries.
  • the border has a rounded shape without Corners.
  • the invention further relates to a method for manufacturing a coordinated ring resonator, in which one Laser at least one recess in the ring resonator is introduced, which the ring resonator in radial Direction partially interrupted.
  • Adjustment procedure during the operation of the ring resonator is carried out. It can thus be introduced during the insertion be observed in the recess in which Way the resonance frequency of the mode in question shifts, so that ultimately a desired frequency splitting can be made available.
  • the invention is based on the finding that it is for a reliable function of ring resonators where a clear resonance frequency is required it is not necessary to completely remove the unwanted fashion to suppress. It is therefore not necessary to have one Gap in the ring resonator, and so the mentioned Disadvantages in connection with radiation losses to accept. Rather, frequency splitting succeeds of the two orthogonal modes by the inventive Provision of recesses respectively Notches in the ring resonator.
  • FIG. 1 shows a ring resonator 10 with an adjacent one Coupling line 28.
  • ring resonator 10 In the arrangement shown consists of ring resonator 10 and coupling line 28 an essentially inductive coupling.
  • Such Inductively coupled arrangement is used in the following Explanations of preferred embodiments of the invention Ring resonators are used as examples.
  • Figure 2 shows a first arrangement of coupling line 28 and ring resonator 10 with two recesses 12.
  • the recesses 12 can be a resonance mode in the Ring resonator 10 shifted in frequency become.
  • the ring resonator 10 has a length of ⁇ , see above have the recesses 12 for one of the modes (mode A) the two possible positions that the current maxima correspond.
  • mode A the two possible positions that the current maxima correspond.
  • the two recesses 12 take two out of four possible Positions for mode A.
  • the recesses 12 take two of six possible positions.
  • For rings of one length the same applies correspondingly to further multiples of the wavelength ⁇ .
  • Figure 3 shows a second arrangement of coupling line 28 and ring resonator 10 with two recesses 14.
  • the ring resonator 10 with the recesses 14 with respect the coupling line 28 arranged so that a Frequency shift of those orthogonal to mode A from FIG. 2 Mode B takes place.
  • the recesses 14 are on two of two possible positions for shifting the resonance frequency Mode B.
  • the recesses 14 are on two of four possible positions for shifting the resonance frequency mode B.
  • For a ring of length 3 ⁇ two out of six possible positions for the recesses 14 with a shift in the resonance frequency of the mode B shown. With larger multiples of the wavelength ⁇ the same applies accordingly.
  • Figure 4 shows a first arrangement of coupling line 28 and ring resonator 10 with four recesses 16.
  • the relative arrangement of ring resonator 10 and Coupling line 28 chosen so that the four recesses 16 are located in positions in the ring resonator 10, so for mode A with a ring resonator 10 of length 2 ⁇ there is a frequency shift, wherein at the stated length of the ring resonator 10 all four possible positions for the recesses 16 are exhausted are.
  • ring resonators 10 with a larger one Length are shown by the positions of the recesses 16 did not record all possible positions.
  • Figure 5 shows a second arrangement of coupling line 28 and ring resonator 10 with four recesses 18.
  • the relative arrangement of ring resonator 10 and Coupling line 28 chosen so that the four recesses 18 are located in positions in the ring resonator 10, so for mode B with a ring resonator 10 of length 2 ⁇ there is a frequency shift, wherein at the stated length of the ring resonator 10 all four possible positions for the recesses 18 are exhausted are.
  • ring resonators 10 with a larger one Length are shown by the positions of the recesses 18 did not record all possible positions.
  • Figure 6 shows a ring resonator 10 with different positioned and shaped recesses 20, 22, 24 and 26.
  • the recess 20 is on the inner radius 30 of the Ring resonator 10 arranged.
  • Such an arrangement leads to a large frequency shift because of the current concentrated on the inner radius 30 of the ring resonator 10 is.
  • recess 26 on the outer radius 32 of the ring resonator 10 which are in their Form of the recesses 20, 22 and 24 differs.
  • the recess 26 In contrast to the recesses 20, 22, 24, which are essentially have a rectangular shape, the recess 26 a rounded shape.
  • a recess with a rounded Shape like the recess 26, does not have to be on the outside Radius 32 of the ring resonator 10 lie. Rather, it can also on the inner radius 30 and between the inner radius 30 and the outer radius 32 of the ring resonator 10 may be arranged.
  • Figure 7 shows an arrangement of ring resonator 10 and two coupling lines 34.
  • an essentially capacitive Coupling between the ring resonator 10 and the coupling lines 34 is present.
  • the related to the Figures 2 to 6 explained features of the present Invention can be applied equally to that shown in Figure 7 Coupling structure can be used.
  • Figure 8 shows a further arrangement of ring resonator 10 and two coupling lines 36. Also for one such an arrangement with two coupling lines 36 which in Coupling essentially inductively with the ring resonator 10, The principles of the present explained above apply Invention.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Ringresonator (10) zur Verwendung bei Mikrowellensystemen, in dem sich orthogonale Resonanzmoden ausbilden und bei dem geometrische Merkmale wenigstens eine der orthogonalen Resonanzmoden beeinflussen, wobei die geometrischen Merkmale wenigstens eine Ausnehmung (12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26) umfassen, die den Ringresonator (10) in radialer Richtung teilweise unterbricht, so dass die Frequenz von wenigstens einer der orthogonalen Resonanzmoden beeinflusst wird. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Trennen orthogonaler Resonanzmoden in einem Ringresonator (10). Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Abstimmen eines Ringresonators (10). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen Ringresonator zur Verwendung bei Mikrowellensystemen, in dem sich orthogonale Resonanzmoden ausbilden und bei dem geometrische Merkmale wenigstens eine der orthogonalen Resonanzmoden beeinflussen. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Trennen orthogonaler Resonanzmoden in einem Ringresonator, bei dem wenigstens eine der orthogonalen Resonanzmoden durch geometrische Merkmale beeinflusst wird. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Abgleich eines Ringresonators.
Stand der Technik
Planare Ringresonatoren werden im Rahmen zahlreicher Anwendungen genutzt, beispielsweise als Kerbfilter, Bandpassfilter und Oszillatoren. Im Vergleich zu anderen bekannten Resonatoren sind sie in besonders einfacher Weise herzustellen, beispielsweise unter Verwendung von Dünnschichttechniken auf Aluminiumoxid-Keramiken. Weiterhin haben sie im Vergleich zu anderen planaren Resonatoren im Allgemeinen eine hohe Güte Q.
Aufgrund der symmetrischen Struktur des Ringresonators und der unterschiedlichen Kopplungsmechanismen der Mikrowellen gibt es stets zwei orthogonale Resonanzmoden. Diese unterscheiden sich im Allgemeinen geringfügig in ihrer Frequenz. Für einige Anwendungen, beispielsweise für Filter, werden beide Resonanzmoden gezielt ausgenutzt. Bei anderen Anwendungen ist es jedoch erforderlich, eine Mode zu unterdrücken. Dies gilt insbesondere für Oszillatoranwendungen, wo die Oszillatorresonanzfrequenz eindeutig festzulegen ist.
Es wurde bereits vorgeschlagen, die Ringresonatoren durch geometrische Merkmale im Hinblick auf ihre Resonanzmoden zu beeinflussen, indem nämlich eine Lücke in den Ringresonator eingebracht wird. Dies ist beispielsweise beschrieben in Lu, Shih-Lin and Ferendeci, A.M.: "Varactor tuned ring resonator microwave oscillator", Electronics Letters, Vol. 32, Nr. 1, 1996, Seiten 46-48. Nachteilig an dieser Lösung ist jedoch, dass sie zu einer Vergrößerung von Strahlungsverlusten führt, wodurch die Güte des Resonators abnimmt. Ein anderer Nachteil dieser Lösung besteht darin, dass zusätzlich zu harmonischen Resonanzmoden (zum Beispiel 2 λ, 3 λ, 4 λ, ...) weiterhin Resonanzmoden bei Bruchteilen (zum Beispiel 1,5 λ, 2,5 λ, 3,5 λ,...) auftreten können.
Vorteile der Erfindung
Die Erfindung baut auf dem gattungsgemäßen Ringresonator dadurch auf, dass die geometrischen Merkmale wenigstens eine Ausnehmung umfassen, die den Resonator in radialer Richtung teilweise unterbricht, so dass die Frequenz von wenigstens einer der orthogonalen Resonanzmoden beeinflusst wird. Zum Bereitstellen einer eindeutigen Resonanzfrequenz in einem Ringresonator ist es daher beispielsweise für Oszillatoranwendungen nicht erforderlich, die unerwünschte Resonanzmode vollständig zu unterdrücken. Vielmehr ist es ausreichend, die beiden orthogonalen Moden im Hinblick auf ihre Resonanzfrequenzen um einen gewissen Betrag voneinander zu trennen. Auf diese Weise kann ein eindeutiger Betrieb bei der gewünschten Resonanzfrequenz basierend auf nur einer Resonanzmode bereitgestellt werden.
Der erfindungsgemäße Ringresonator ist in besonders vorteilhafter Weise dadurch weitergebildet, dass die Anordnung der wenigstens einen Ausnehmung in Abhängigkeit der Position von wenigstens einer Kopplungsleitung so gewählt wird, dass die Position der wenigstens einen Ausnehmung im Bereich eines Strommaximums der zu beeinflussenden Resonanzmode liegt. Die Ausnehmungen, die auch als Kerben bezeichnet werden können, liegen an den geometrischen Positionen oder in der Nähe der geometrischen Positionen, an denen das Strommaximum einer der Resonanzmoden auftritt. Auf diese Weise wird die Resonanzfrequenz dieser Mode zu niedrigeren Frequenzen verschoben. Aufgrund der Orthogonalität der beiden Resonanzmoden in dem Ringresonator besteht eine minimale Beeinflussung der jeweils anderen Mode. Es lässt sich somit eine zufriedenstellende Trennung der Resonanzfrequenzen erreichen.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ringresonators ist vorgesehen, dass zwei diametral gegenüberliegende Ausnehmungen vorgesehen sind. Handelt es sich bei dem Ringresonator um einen Resonantor der Länge λ, so werden durch zwei diametral gegenüberliegende Ausnehmungen die Strommaxima einer Mode vollständig erfasst. Bei einem 2λ-Ring sind bei zwei diametral gegenüberliegenden Ausnehmungen zwei von vier möglichen Positionen erfasst, bei einem 3λ-Ring zwei von sechs möglichen Positionen und so weiter.
Ebenfalls kann vorgesehen sein, dass vier Ausnehmungen vorgesehen sind, welche sich paarweise diametral gegenüberliegen. Bei einem Ring mit einer Länge von 2 λ sind somit alle Positionen mit maximalen Strom durch Ausnehmungen besetzbar. Ebenfalls ist es denkbar, dass mehr als vier Ausnehmungen vorgesehen sind, insbesondere bei Ringresonatoren, die eine Länge haben, welche ein Mehrfaches der Wellenlänge beträgt.
Besonders nützlich ist es, dass die wenigstens eine Ausnehmung am inneren Radius des Ringresonators angeordnet ist. Da der Strom durch die Ringstruktur im Allgemeinen am inneren Radius des Ringresonators konzentriert ist, ist eine Ausnehmung am inneren Radius des Ringrandes besonders effizient. Daher ist mit einer Ausnehmung am inneren Radius eine Frequenzverschiebung einer Mode erreichbar, die größer ist als mit einer Ausnehmung derselben Größe am äußeren Radius des Ringresonators.
Gleichwohl kann ebenfalls nützlich sein, dass die wenigstens eine Ausnehmung am äußeren Radius des Ringresonators angeordnet ist. Auf diese Weise lässt sich die Frequenzverschiebung gezielt durch die Positionierung der Ausnehmung beeinflussen.
Aus dem gleichen Grund kann es nützlich sein, den erfindungsgemäßen Ringresonator in der Weise weiterzubilden, dass die wenigstens eine Ausnehmung zwischen dem inneren Radius und dem äußeren Radius des Ringresonators angeordnet ist. Neben den unterschiedlichen Positionierungen der Ausnehmungen ist es ebenfalls möglich, die Wirkung der Ausnehmungen durch eine Formgebung zu beeinflussen. Beispielsweise können die Ausnehmungen im Wesentlichen rechteckige Begrenzungen aufweisen. Allerdings ist auch denkbar, dass die Begrenzung eine abgerundete Form ohne Ecken beschreibt.
Die Erfindung baut auf dem gattungsgemäßen Verfahren zum Trennen orthogonaler Resonanzmoden in einem Ringresonator dadurch auf, dass die geometrischen Merkmale wenigstens eine Ausnehmung umfassen, die den Resonator in radialer Richtung teilweise unterbricht, so dass die Frequenz von wenigstens einer der orthogonalen Resonanzmoden beeinflusst wird. Zum Bereitstellen einer eindeutigen Resonanzfrequenz in einem Ringresonator ist es daher beispielsweise für Oszillatoranwendungen nicht erforderlich, die unerwünschte Resonanzmode vollständig zu unterdrücken. Vielmehr ist es ausreichend, die beiden orthogonalen Moden im Hinblick auf ihre Resonanzfrequenzen um einen gewissen Betrag voneinander zu trennen. Auf diese Weise kann ein eindeutiger Betrieb bei der gewünschten Resonanzfrequenz basierend auf nur einer Resonanzmode bereitgestellt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist in besonders vorteilhafter Weise dadurch weitergebildet, dass die Anordnung der wenigstens einen Ausnehmung in Abhängigkeit der Position von wenigstens einer Kopplungsleitung so gewählt wird, dass die Position der wenigstens einen Ausnehmung im Bereich eines Strommaximums der zu beeinflussenden Resonanzmode liegt. Die Ausnehmungen, die auch als Kerben bezeichnet werden können, liegen an den geometrischen Positionen oder in der Nähe der geometrischen Positionen, an denen das Strommaximum einer der Resonanzmoden auftritt. Auf diese Weise wird die Resonanzfrequenz dieser Mode zu niedrigeren Frequenzen verschoben. Aufgrund der Orthogonalität der beiden Resonanzmoden in dem Ringresonator besteht eine minimale Beeinflussung der jeweils anderen Mode. Es lässt sich somit eine zufriedenstellende Trennung der Resonanzfrequenzen erreichen.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die zwei Ausnehmungen diametral gegenüberliegend angeordnet werden. Handelt es sich bei dem Ringresonator um einen Resonantor der Länge λ, so werden durch zwei diametral gegenüberliegende Ausnehmungen die Strommaxima einer Mode vollständig erfasst. Bei einem 2λ-Ring sind bei zwei diametral gegenüberliegenden Ausnehmungen zwei von vier möglichen Positionen erfasst, bei einem 3λ-Ring zwei von sechs möglichen Positionen und so weiter.
Ebenfalls kann das Verfahren so durchgeführt werden, dass vier Ausnehmungen paarweise diametral gegenüberliegend angeordnet werden. Bei einem Ring mit einer Länge von 2 λ sind somit alle Positionen mit maximalen Strom durch Ausnehmungen besetzbar. Ebenfalls ist es denkbar, dass mehr als vier Ausnehmungen vorgesehen sind, insbesondere bei Ringresonatoren, die eine Länge haben, welche ein Mehrfaches der Wellenlänge beträgt.
Besonders nützlich ist es, dass im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens die wenigstens eine Ausnehmung am inneren Radius des Ringresonators angeordnet wird. Da der Strom durch die Ringstruktur im Allgemeinen am inneren Radius des Ringresonators konzentriert ist, ist eine Ausnehmung am inneren Radius des Ringrandes besonders effizient. Daher ist mit einer Ausnehmung am inneren Radius eine Frequenzverschiebung einer Mode erreichbar, die größer ist als mit einer Ausnehmung derselben Größe am äußeren Radius des Ringresonators.
Gleichwohl kann im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens ebenfalls nützlich sein, dass die wenigstens eine Ausnehmung am äußeren Radius des Ringresonators angeordnet wird. Auf diese Weise lässt sich die Begrenzverschiebung gezielt durch die Positionierung der Ausnehmung beeinflussen.
Aus dem gleichen Grund kann es nützlich sein, das erfindungsgemäße Verfahren in der Weise weiterzubilden, dass die wenigstens eine Ausnehmung zwischen dem inneren Radius und dem äußeren Radius des Ringresonators angeordnet wird. Neben den unterschiedlichen Positionierungen der Ausnehmungen ist es ebenfalls möglich, die Wirkung der Ausnehmungen durch eine Formgebung zu beeinflussen.
Beispielsweise können die Ausnehmungen im Wesentlichen rechteckige Begrenzungen aufweisen. Allerdings ist auch denkbar, dass die Begrenzung eine abgerundete Form ohne Ecken beschreibt.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen eines abgestimmten Ringresonators, bei dem von einem Laser wenigstens eine Ausnehmung in den Ringresonator eingebracht wird, die den Ringresonator in radialer Richtung teilweise unterbricht. Durch die Verwendung eines Lasers während des Abgleichprozesses des Ringresonators zum Einbringen der Ausnehmungen lassen sich besonders präzise Strukturen verwirklichen, wodurch auch ein Ringresoantor mit einer präzisen Abstimmung bereitgestellt werden kann.
Insbesondere ist es nützlich, dass das erfindungsgemäße Abgleichverfahren während des Betriebs des Ringresonators durchgeführt wird. Es kann somit während des Einbringens der Ausnehmung beobachtet werden, in welcher Weise sich die Resonanzfrequenz der betreffenden Mode verschiebt, so dass letztlich eine wunschgemäße Frequenzaufspaltung zur Verfügung gestellt werden kann.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass es für eine zuverlässige Funktion von Ringresonatoren, bei denen eine eindeutige Resonanzfrequenz erforderlich ist, nicht erforderlich ist, die unerwünschte Mode vollständig zu unterdrücken. Es ist daher nicht notwendig, eine Lücke in den Ringresonator einzubringen, und so die erwähnten Nachteile im Zusammenhang mit Strahlungsverlusten in Kauf zu nehmen. Vielmehr gelingt eine Frequenzaufspaltung der beiden orthogonalen Moden durch die erfindungsgemäße Bereitstellung von Ausnehmungen beziehungsweise Kerben im Ringresonator.
Zeichnungen
Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsformen beispielhaft erläutert.
Dabei zeigt:
Figur 1
einen Ringresonator mit einer benachbarten Kopplungsleitung;
Figur 2
eine erste Anordnung von Kopplungsleitung und Ringresonator mit zwei Ausnehmungen;
Figur 3
eine zweite Anordnung von Kopplungsleitung und Ringresonator mit zwei Ausnehmungen;
Figur 4
eine erste Anordnung von Kopplungsleitung und Ringresonator mit vier Ausnehmungen;
Figur 5
eine zweite Anordnung von Kopplungsleitung und Ringresonator mit vier Ausnehmungen;
Figur 6
einen Ringresonator mit unterschiedlich positionierten und geformten Ausnehmungen;
Figur 7
eine Anordnung aus Ringresonator und zwei Kopplungsleitungen; und
Figur 8
eine weitere Anordnung aus Ringresonator und zwei Kopplungsleitungen.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Figur 1 zeigt einen Ringresonator 10 mit einer benachbarten Kopplungsleitung 28. Bei der dargestellten Anordnung aus Ringresonator 10 und Kopplungsleitung 28 liegt eine im Wesentlichen induktive Kopplung vor. Eine solche induktiv gekoppelte Anordnung wird in den nachfolgenden Erläuterungen von bevorzugten Ausführungsformen erfindungsgemäßer Ringresonatoren beispielhaft herangezogen.
Figur 2 zeigt eine erste Anordnung von Kopplungsleitung 28 und Ringresonator 10 mit zwei Ausnehmungen 12. Durch die Ausnehmungen 12 kann eine Resonanzmode in dem Ringresonator 10 bezüglich ihrer Frequenz verschoben werden. Hat der Ringresonator 10 eine Länge von λ, so haben die Ausnehmungen 12 für eine der Moden (Mode A) die beiden möglichen Positionen, die den Strommaxima entsprechen. Bei einem Resonanzring 10 der Länge 2 λ nehmen die beiden Ausnehmungen 12 zwei von vier möglichen Positionen für die Mode A ein. Für einen Resonanzring 10 der Länge 3 λ nehmen die Ausnehmungen 12 zwei von sechs möglichen Positionen ein. Für Ringe einer Länge von weiteren Mehrfachen der Wellenlänge λ gilt entsprechendes.
Figur 3 zeigt eine zweite Anordnung von Kopplungsleitung 28 und Ringresonator 10 mit zwei Ausnehmungen 14. Hier ist der Ringresonator 10 mit den Ausnehmungen 14 bezüglich der Kopplungsleitung 28 so angeordnet, dass eine Frequenzverschiebung der zur Mode A aus Figur 2 orthogonalen Mode B erfolgt. Für einen Ringresonator 10 der Länge λ befinden sich die Ausnehmungen 14 an zwei von zwei möglichen Positionen zur Verschiebung der Resonanzfrequenz der Mode B. Für einen Ringresonator 10 der Länge 2 λ befinden sich die Ausnehmungen 14 an zwei von vier möglichen Positionen zur Verschiebung der Resonanzfrequenz der Mode B. Bei einem Ring der Länge 3 λ sind zwei von sechs möglichen Positionen für die Ausnehmungen 14 bei einer Verschiebung der Resonanzfrequenz der Mode B dargestellt. Bei größeren Vielfachen der Wellenlänge λ gilt entsprechendes.
Figur 4 zeigt eine erste Anordnung von Kopplungsleitung 28 und Ringresonator 10 mit vier Ausnehmungen 16. Hier ist die relative Anordnung von Ringresonator 10 und Kopplungsleitung 28 so gewählt, dass sich die vier Ausnehmungen 16 in dem Ringresonator 10 an Positionen befinden, so dass für die Mode A bei einem Ringresonator 10 der Länge 2 λ eine Frequenzverschiebung erfolgt, wobei bei der genannten Länge des Ringresonator 10 alle vier möglichen Positionen für die Ausnehmungen 16 ausgeschöpft sind. Bei Ringresonatoren 10 mit einer größeren Länge sind durch die gezeigten Positionen der Ausnehmungen 16 nicht alle möglichen Positionen erfasst.
Figur 5 zeigt eine zweite Anordnung von Kopplungsleitung 28 und Ringresonator 10 mit vier Ausnehmungen 18. Hier ist die relative Anordnung von Ringresonator 10 und Kopplungsleitung 28 so gewählt, dass sich die vier Ausnehmungen 18 in dem Ringresonator 10 an Positionen befinden, so dass für die Mode B bei einem Ringresonator 10 der Länge 2 λ eine Frequenzverschiebung erfolgt, wobei bei der genannten Länge des Ringresonator 10 alle vier möglichen Positionen für die Ausnehmungen 18 ausgeschöpft sind. Bei Ringresonatoren 10 mit einer größeren Länge sind durch die gezeigten Positionen der Ausnehmungen 18 nicht alle möglichen Positionen erfasst.
Figur 6 zeigt einen Ringresonator 10 mit unterschiedlich positionierten und geformten Ausnehmungen 20, 22, 24 und 26. Die Ausnehmung 20 ist am inneren Radius 30 des Ringresonators 10 angeordnet. Eine solche Anordnung führt zu einer großen Frequenzverschiebung, da der Strom auf den inneren Radius 30 des Ringresonators 10 konzentriert ist. Es ist aber auch möglich zum Zwecke einer geringeren Frequenzverschiebung, eine Ausnehmung 22 vorzusehen, die am äußeren Radius 32 des Ringresonators 10 angeordnet ist. Ebenso ist es möglich, eine Ausnehmung 24 zwischen dem inneren Radius 30 des Ringresonators 10 und dem äußeren Radius 32 des Ringresonators 10 anzuordnen. Weiterhin ist eine Ausnehmung 26 am äußeren Radius 32 des Ringresonators 10 dargestellt, die sich in ihrer Form von den Ausnehmungen 20, 22 und 24 unterscheidet. Im Gegensatz zu den Ausnehmungen 20, 22, 24, die im Wesentlichen rechteckige Gestalt haben, hat die Ausnehmung 26 eine abgerundete Form. Eine Ausnehmung mit abgerundeter Form so wie die Ausnehmung 26, muss nicht am äußeren Radius 32 des Ringresonators 10 liegen. Sie kann vielmehr ebenfalls am inneren Radius 30 sowie zwischen dem inneren Radius 30 und dem äußeren Radius 32 des Ringresonators 10 angeordnet sein.
Figur 7 zeigt eine Anordnung aus Ringresonator 10 und zwei Kopplungsleitungen 34. Hier ist eine Ausführungsform dargestellt, bei der eine im Wesentlichen kapazitive Kopplung zwischen dem Ringresonator 10 und den Kopplungsleitungen 34 vorliegt. Die im Zusammenhang mit den Figuren 2 bis 6 erläuterten Merkmale der vorliegenden Erfindung können gleichermaßen für die in Figur 7 dargestellte Kopplungsstruktur verwendet werden.
Figur 8 zeigt eine weitere Anordnung aus Ringresonator 10 und zwei Kopplungsleitungen 36. Ebenfalls für eine solche Anordnung mit zwei Kopplungsleitungen 36, die im Wesentlichen induktiv mit dem Ringresonator 10 koppeln, gelten die vorstehend erläuterten Prinzipien der vorliegenden Erfindung.
Die vorhergehende Beschreibung der Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden Erfindung dient nur zu illustrativen Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung. Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung sowie ihre Äquivalente zu verlassen.

Claims (16)

  1. Ringresonator (10) zur Verwendung bei Mikrowellensystemen,
    in dem sich orthogonale Resonanzmoden ausbilden und
    bei dem geometrische Merkmale wenigstens eine der orthogonalen Resonanzmoden beeinflussen,
    dadurch gekennzeichnet, dass die geometrischen Merkmale wenigstens eine Ausnehmung (12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26) umfassen, die den Ringresonator (10) in radialer Richtung teilweise unterbricht, so dass die Frequenz von wenigstens einer der orthogonalen Resonanzmoden beeinflusst wird.
  2. Ringresonator (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung der wenigstens einen Ausnehmung (12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26) in Abhängigkeit der Position von wenigstens einer Kopplungsleitung (28) so gewählt wird, dass die Position der wenigstens einen Ausnehmung (12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26) im Bereich eines Strommaximums der zu beeinflussenden Resonanzmoden liegt.
  3. Ringresonator (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwei diametral gegenüberliegende Ausnehmungen (12, 14) vorgesehen sind.
  4. Ringesonator (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vier Ausnehmungen (16, 18) vorgesehen sind, welche sich paarweise diametral gegenüberliegen.
  5. Ringresonator (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Ausnehmung (12, 14, 16, 18, 20) am inneren Radius (30) des Ringresonators (10) angeordnet ist.
  6. Ringresonator (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Ausnehmung (22, 26) am äußeren Radius (32) des Ringresonators (10) angeordnet ist.
  7. Ringresonator (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Ausnehmung (24) zwischen dem inneren Radius (30) und dem äußeren Radius (32) des Ringresonators (10) angeordnet ist.
  8. Verfahren zum Trennen orthogonaler Resonanzmoden in einem Ringresonator (10)
    bei dem wenigstens eine der orthogonalen Resonanzmoden durch geometrische Merkmale beeinflusst wird,
    dadurch gekennzeichnet, dass die geometrischen Merkmale wenigstens eine Ausnehmung (12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26) umfassen, die den Ringresonator (10) in radialer Richtung teilweise unterbricht, so dass die Frequenz von wenigstens einer der orthogonalen Resonanzmoden beeinflusst wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung der wenigstens einen Ausnehmung (12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26) in Abhängigkeit der Position von wenigstens einer Kopplungsleitung (28) so gewählt wird, dass die Position der wenigstens einen Ausnehmung (12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26) im Bereich eines Strommaximums der zu beeinflussenden Resonanzmoden liegt.
  10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Ausnehmungen (12, 14) diametral gegenüberliegend angeordnet werden.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass vier Ausnehmungen (16, 18) paarweise diametral gegenüberliegend angeordnet werden.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Ausnehmung (12, 14, 16, 18, 20) am inneren Radius (30) des Ringresonators (10) angeordnet wird.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Ausnehmung (22, 26) am äußeren Radius (32) des Ringresonators (10) angeordnet wird.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Ausnehmung (24) zwischen dem inneren Radius (30) und dem äußeren Radius (32) des Ringresonators (10) angeordnet wird.
  15. Verfahren zum Abgleich eines Ringresonators (10), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass von einem Laser wenigstens eine Ausnehmung (12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26) in den Ringresonator (10) eingebracht wird, die den Ringresonator (10) in radialer Richtung teilweise unterbricht.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das erfindungsgemäße Abgleichverfahren während des Betriebs des Ringresonators (10) durchgeführt wird.
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