一種x波段疊層片式微帶鐵氧體環行器的製作方法

2023-05-03 08:51:26 2

專利名稱：一種x波段疊層片式微帶鐵氧體環行器的製作方法
技術領域：
本發明屬於微波器件技術領域，涉及一種X波段疊層片式微帶鐵氧體環行器。
背景技術：
微波環行器屬於多埠微波無源器件，是微波收發系統的重要組成部分。隨著微波系統向小型化和高集成度方向發展，微帶鐵氧體環行器成為當前微波環行器的主流產品，在通信系統中應用廣泛，工作頻率主要位於S、C、X、Ku等波段。X波段(8 12GHz)微帶鐵氧體環形器在雷達系統中具有重要作用，可以和微帶介質腔穩頻振蕩器及微帶混頻器共同組成X波段都卜勒雷達的集成前端，具有小型、輕便等優點，更適合用於便攜設備和飛行器。對於X波段微帶鐵氧體環行器，在設計上通常採用雙Y結電路實現阻抗內補償以拓 展器件帶寬，同時採用多節傳輸線匹配以減小匹配電路尺寸，實現小型化。在高頻段工作的微帶鐵氧體環形器(>5GHz)，由於傳輸的電磁波為準TEM波及受到微帶結構和尺寸等的影響，普遍存在輻射損耗強和存在高次波型等問題；此外，基片的高飽和磁化強度增加了磁化難度，容易產生磁化不均勻現象。在對X波段微帶鐵氧體環行器進行設計時，除了考慮諧振結構和匹配電路外，還應該重視鐵氧體基片的結構和性能，這對高性能器件的研製和發展具有重要意義。

發明內容
本發明提供一種X波段微帶鐵氧體環行器，基片採用具有不同飽和磁化強度的旋磁材料構成疊層片式結構，形成梯度飽和磁化強度，在8 12GHz範圍內，通過優化設計，可以獲得聞隔尚度、聞反射、低損耗等優良性能。本發明的目的通過下述技術方案實現一種X波段疊層片式微帶鐵氧體環行器，如圖1和圖2所示，包括金屬接地層1、鐵氧體基片族2、圓盤結3、小Y臂4、大Y臂5。圓盤結3、小Y臂4及大Y臂5構成環行器的內導體電路。為了對鐵氧體基片族2進行磁化，可以在內導體電路的上面依次安裝陶瓷墊片和永磁體。上述方案中，所述鐵氧體基片族2由多張分立的旋磁鐵氧體單元片通過疊層工藝構成，單元片的電磁性能可以獨立調節，便於構建不同梯度的性能參數。上述方案中，所述鐵氧體基片族2包含的旋磁鐵氧體單元片的平面形狀可以根據環行器的具體要求設置為矩形、六邊形、圓形及其它形狀，厚度則由環行器的具體要求和工藝條件決定。上述方案中，所述小Y臂4為三支單節開路微帶線，支節之間的夾角為120°，以圓盤結3的圓心為中心形成對稱分布。上述方案中，所述大Y臂5為三支三節高低阻抗匹配微帶線，中間的匹配節採用圓弧形狀，靠近埠的匹配節可以根據埠位置進行適當彎折，支節之間的夾角為120°，與小Y臂支節微帶線形成60°夾角，以圓盤結3的圓心為中心形成對稱分布。上述方案中，所述小Y臂4、大Y臂5與圓盤結3共同構成雙Y結結構，厚度由器件工作頻率的趨膚深度決定。本發明在雙Y結微帶鐵氧體環行器的基礎之上，改變鐵氧體基片的結構形式，採用疊層片式結構，構建梯度電磁參數，有利於改善器件的阻抗匹配，降低損耗，提高隔離度。器件的插入損耗可以降低到O.1dB以下，隔離度提高到50dB以上，駐波比降低到1. 05以下，同時，器件的阻抗匹配電路尺寸較小，有利於與微波電路進行集成，適應了微帶鐵氧體環行器的小型化發展要求。


圖1是本發明所述一種X波段疊層片式微帶鐵氧體環行器的結構示意圖。圖2是本發明所述一種X波段疊層片式微帶鐵氧體環行器的平面圖。
圖3是本發明所述一種X波段疊層片式微帶鐵氧體環行器的側視圖。圖4是本發明所述一種X波段疊層片式微帶鐵氧體環行器的散射參數與頻率之間的關係。圖5是本發明所述一種X波段疊層片式微帶鐵氧體環行器的駐波比與頻率之間的關係。
具體實施例方式下面結合附圖和一種實施方式，對本發明作進一步的詳細說明，不能認定本發明的具體實施方式
僅限於此。一種X波段疊層片式微帶鐵氧體環行器，如圖1和圖2所示，包括金屬接地層1、鐵氧體基片族2、圓盤結3、小Y臂4、大Y臂5。圓盤結3的半徑為1.1mm ;小Y臂4的支節長度為O. 8mm,寬度為O. 7mm ;大Y臂第一匹配節(靠近圓盤結3)的長度和寬度為O. 6mm和
O.5mm，中間匹配節為圓弧，內、外弧的半徑差為1. Omm,寬度為1. 4mm ;第三匹配節(靠近埠)的長度和寬度為1.1mm和O. 7_。所述鐵氧體基片族2，如圖3所示，由六張長度、寬度、厚度分別為6.6、5. 6、0.1mm的分立矩形旋磁鐵氧體單元片通過疊層工藝構成，單元片從上至下依次為2-1至2-6，其飽和磁化強度依次為2400、2400、2400、2800、2800、2800Gs，相對介電常數為15. 5，損耗角正切為2X 10_4，鐵磁共振線寬為200e。所述環行器在X波段(8 12GHz)範圍內的最高隔離度為58dB，最高反射45dB，最大插入損耗為O. 02dB，最大駐波比為1. 02，帶寬達到1.4GHz (Sll>20dB, S21>20dB)，器件的散射參數和駐波比分別如圖4和如圖5所示。所述環行器的鐵氧體基片族可以採用流延工藝和疊片成型工藝製作，導體電路可以採用目前已經非常成熟的微帶工藝技術進行製作。以上內容是結合具體的優選實施方式對本發明所作的詳細說明。改變旋磁鐵氧體單元片2-1至2-6的飽和磁化強度梯度，適當調整內導體電路尺寸，同樣可以獲得高性能器件。如，將旋磁鐵氧體單元片2-1至2-6的飽和磁化強度構建為2400、2800、3200、3200、2800、2400Gs，則可以獲得高反射、低損耗器件，最高反射達到52dB，最大插入損耗為O. OldB,同時可以獲得的最高隔離度達到34dB。在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出多種類似的實施方式，都應當視為屬於本發明由所提交的權利要求書確定的專利保護範圍。
權利要求
1.一種X波段疊層片式微帶鐵氧體環行器，包括金屬接地層1、鐵氧體基片族2、圓盤結3、小Y臂4、大Y臂5 ;鐵氧體基片族2由多張分立的旋磁鐵氧體單元片構成；圓盤結3、 小Y臂4及大Y臂5構成環行器的內導體電路。
2.根據權利要求1所述的一種X波段疊層片式微帶鐵氧體環行器，其特徵在於，所述鐵氧體基片族2包含的旋磁鐵氧體單元片的數目可以調節，每張單元片的電磁性能可以獨立調節，便於構建不同梯度的性能參數。
3.根據權利要求1所述的一種X波段疊層片式微帶鐵氧體環行器，其特徵在於，所述鐵氧體基片族2包含的旋磁鐵氧體單元片的平面形狀可以根據環行器的具體要求設置為矩形、六邊形、圓形及其它形狀。
4.根據權利要求1所述的一種X波段疊層片式微帶鐵氧體環行器，其特徵在於，改變鐵氧體基片族2包含旋磁鐵氧體單元片的電磁性能，適當調整內導體電路尺寸，可以獲得高隔離度、低損耗、低駐波比的高性能器件。
全文摘要
本發明公開了一種X波段疊層片式微帶鐵氧體環行器，屬於微波鐵氧體器件領域。該環行器包括金屬接地層、鐵氧體基片族、圓盤結、小Y臂、大Y臂。本發明在雙Y結結構基礎之上，改變鐵氧體基片的結構形式，採用疊層片式結構，構建梯度電磁參數，達到了改善阻抗匹配、降低損耗及提高隔離度等目的。器件的插入損耗可以降低到0.1dB以下，隔離度提高到50dB以上，駐波比降低到1.05以下，同時，器件的阻抗匹配電路尺寸較小，有利於與微波電路進行集成，適應了微帶鐵氧體環行器的小型化發展要求。
文檔編號H01P1/387GK103022609SQ20131000010
公開日2013年4月3日 申請日期2013年1月1日 優先權日2013年1月1日
發明者彭龍 申請人:彭龍