一種帶磁屏蔽罩的單結微帶隔離器的製造方法
2023-04-25 12:07:06 1
一種帶磁屏蔽罩的單結微帶隔離器的製造方法
【專利摘要】一種帶磁屏蔽罩的單結微帶隔離器，屬於磁性材料與器件【技術領域】。包括軟磁合金底板，位於軟磁合金底板上的鐵氧體基板（上表面具有結環行微帶電路，下表面具有接地金屬層），環結行微帶電路幾何中心上方具有永磁體，永磁體上具有磁屏蔽罩，永磁體與環行結微帶電路間具有第一介質基片，永磁體與磁屏蔽罩間具有第二介質基片；所述磁屏蔽罩由軟磁平板材料邊緣向下折彎所形成，其最小罩內水平尺寸大於永磁體的直徑但小於鐵氧體基板的邊長、邊緣底部不與鐵氧體基板相接觸。本實用新型提供的帶磁屏蔽罩的單結微帶隔離器，具有良好的磁屏蔽功能，同時結構簡單、性能穩定、便於生產和調試，微帶隔離器能夠滿足日益小型化和高集成的應用需求。
【專利說明】一種帶磁屏蔽罩的單結微帶隔離器
【技術領域】
[0001]本實用新型屬於磁性材料與器件【技術領域】，涉及微帶隔離器，尤其是帶磁屏蔽罩的單結微帶隔離器。
【背景技術】
[0002]微帶隔離器作為一種廣泛應用於航空航天電子、通訊系統以及偵察對抗領域的重要組件，目前在雷達、電子戰、導航和制導、通訊基站中大量使用。新的設計理念和先進的工藝技術促進微波系統飛速發展，這就要求微帶隔離器的尺寸更小，集成度更高。系統集成要求環隔離器結構小巧同時性能穩定，同時微帶隔離器市場需求量的不斷增加也對批量生產速度和研發周期提出更高要求。
[0003]圖1和圖2所示是一種由微帶隔離器與負載所構成的微帶隔離器，製作於鐵氧體基片I表面的結環行微帶電路5的三個輸入/輸出埠中的其中一個埠與接地端之間連接有一個負載電阻6 (負載電阻6可設置在鐵氧體基片I上，也可焊接在軟磁合金底板2上)。整個微帶隔離器包括軟磁合金底板2，位於軟磁合金底板2上方的鐵氧體基片I,鐵氧體基片I下表面具有金屬接地層，上表面具有結環行微帶電路5，提供偏置磁場的永磁體3與結環行微帶電路5之間通過第一介質基片4實現電隔離。
[0004]通常，加在微帶隔離器上的偏置磁場的永磁體一般是暴露在鐵氧體基片上方空間，永磁體產生的磁力線除了部分與產品的鐵氧體基片和基片下的底板形成閉合的迴路以夕卜，大多數磁力線向四周發散，造成漏磁，這樣造成的影響主要有:一是漏磁造成磁場利用率低下，由永磁體產生的磁場只有部分磁場作用到結環行微帶電路的鐵氧體基片上，使得鐵氧體基片未能充分磁化而影響到產品的性能；二是發散的漏磁場會會對周圍磁場敏感的元器件有幹擾，從而影響到微波電路性能；三是產品周圍有鐵磁性物質存在時(如鐵合金或微波吸收材料)，會影響到微帶隔離器的偏置磁場的方向及大小，改變原有的磁化狀態，從而影響器件的性能參數，進而影響到電路的性能。
[0005]隨著微波系統向小型化、多功能化的發展，微波組件及模塊尺寸要求更小，在緊湊的電路中，為了防止微帶隔離器與周圍電路及外界間相互之間的磁幹擾，通常採用磁屏蔽罩對環行器的偏置磁場進行屏蔽。
[0006]圖3所示為不具有磁屏蔽罩的單結微帶隔離器的剖面結構示意圖。由於產生偏置磁場的永磁體3置於鐵氧體基片I的上方，永磁體3上表面的磁極暴露在空中，永磁體3上表面的磁極僅有約一半的磁力線與軟磁合金底板2形成閉合磁迴路,而一半的磁力線向四周發散，形成漏磁現象。如圖4所示是不具有磁屏蔽罩單結微帶隔離器的磁場仿真圖，圖中以白色、灰色、黑色等漸變色來反映磁場的強弱，顏色越白表示磁場強度越大；顏色越黑表示磁場強度越弱。從圖中可以看出在基片上方半徑為5_的區域內，還有很強的漏磁(灰色區域)，仿真顯示通過基片的磁場利用率僅為50?60%之間，而漏磁佔了 40?50%,因而對產品本身和周邊電路的性能有較大的影響。
[0007]現有另一種具有全磁屏蔽功能的單結微帶隔離器結構如圖5所示，同樣包括軟磁合金底板2，位於軟磁合金底板2上方的鐵氧體基片I (鐵氧體基片I上表面具有結環行微帶電路，下表面具有金屬接地層)，提供偏置磁場的永磁體3，永磁體3位於結環行微帶電路幾何中心的上方，永磁體3上方具有採用軟磁材料實現的磁屏蔽罩9，永磁體3與結環行微帶電路之間通過第一介質基片4實現電隔離，永磁體3與磁屏蔽罩9之間通過第二介質基片8實現電隔離。
[0008]圖5所示的帶全磁屏蔽罩的單結微帶隔離器，其磁屏蔽罩9是帽形結構。該磁屏蔽罩9將永磁體3完全罩在內部，其帽型邊沿與軟磁合金底板2完全接觸，磁屏蔽罩9與軟磁合金底板2形成一個全封閉的磁屏蔽罩,軟磁合金底板2、永磁體3和磁屏蔽罩9之間形成完全閉合的磁迴路。圖7是帶全磁屏蔽單結微帶隔離器的磁場仿真圖，從圖中可以看出在屏蔽罩以外的區域全是黑色，表示屏蔽罩外的區域漏磁很小，漏磁僅有I?2%，磁場利用率接近100%。該單結微帶隔離器全磁屏蔽功能十分良好，避免了器件與外界之間的磁場相互幹擾。
[0009]但這種微帶隔離器結構較為複雜，不利於產品的裝配生產，也不利於進一步縮小產品的體積，如果採用帽子形的結構，在製作時需要預留窗口以便於引入或引出結環行微帶電路的輸入輸出埠信號，磁屏蔽罩9封裝後不便於結環行微帶電路的調試，另外磁屏蔽罩9通常採用衝壓成型，封裝後內部存在一定的機械應力，嚴重時很容易造成鐵氧體基片I的破碎。
【發明內容】
[0010]本實用新型提供的帶磁屏蔽罩的單結微帶隔離器，具有良好的磁屏蔽功能，同時結構簡單、性能穩定、便於生產和調試，能夠滿足微帶鐵氧體器件日益小型化和高集成化的應用需求，適用於產品的大批量生產的要求。
[0011]本實用新型的目的通過下述技術方案實現:
[0012]一種帶磁屏蔽罩的單結微帶隔離器，其結構如圖7所示，包括軟磁合金底板2，位於軟磁合金底板2上方的鐵氧體基片I和提供偏置磁場的永磁體3 ;鐵氧體基片I下表面具有接地金屬層，上其表面具有結環行微帶電路，結環行微帶電路的三個輸入/輸出埠中的其中一個埠與接地端之間連接有一個負載電阻(負載電阻6可設置在鐵氧體基片I上，也可焊接在軟磁合金底板2上);提供偏置磁場的永磁體3位於結環行微帶電路幾何中心的上方，永磁體3上方具有採用軟磁平板材料製成的磁屏蔽罩9，永磁體3與結環行微帶電路之間通過第一介質基片4實現電隔離,永磁體3與磁屏蔽罩9之間通過第二介質基片8實現電隔離。與圖5所示帶磁屏蔽罩的單結隔離器所不同的是，本實用新型提供的帶磁屏蔽罩的單結隔離器，其磁屏蔽罩9是由軟磁平板材料邊緣向下折彎所形成、且磁屏蔽罩9的折彎邊緣底部不與鐵氧體基片I相接觸而是留有間隙，並且磁屏蔽罩9的最小罩內水平尺寸大於永磁體3的直徑但小於鐵氧體基片I的邊長。
[0013]上述技術方案中，軟磁合金底板2與鐵氧體基片I之間相互固定，第一介質基片4兩面分別與鐵氧體基片I和永磁體3固定，第二介質基片8兩面分別與永磁體3和磁屏蔽
罩9固定。
[0014]本實用新型提供的帶磁屏蔽罩的單結微帶隔離器，由永磁體3與第二介質基片8、磁屏蔽罩9、空氣、鐵氧體基片1、軟磁合金底板2和第一介質基片4形成閉合磁迴路。圖8是帶磁屏蔽罩微帶隔離器磁場仿真圖，從圖中可以看出，在磁屏蔽罩9與鐵氧體基片I之間形成的間隙(間隙距離為0.0mm?2.0mm)範圍約1_的區域有漏磁產生，磁場強度的發布主要處於這一設計需要的迴路之中。在屏蔽罩上方及四周顏色為黑色表示漏磁很弱。通過仿真和測試均表明，漏磁小於5%，95%以上磁場沿這一迴路傳輸，磁場利用率較高，其屏蔽效果接近圖6中帶全磁屏蔽罩的單結微帶隔離器。
[0015]圖8仿真顯示，有效磁化作用範圍主要集中在永磁體附近，因此永磁體附近作用區域是需要實現磁屏蔽、防止與外界相互幹擾的核心區域。因此本實用新型提供的帶磁屏蔽罩的單結微帶隔離器，其磁屏蔽罩9的罩內尺寸僅大於永磁體3的直徑但小於鐵氧體基片I的邊長(實際製作時可遠小於鐵氧體基片I的邊長)，這樣既屏蔽了永磁體核心作用區域，同時又有利於減小整個隔離器所佔據的空間，達到減小體積的效果。
[0016]另外，本實用新型提供的帶磁屏蔽罩的單結微帶隔離器，其磁屏蔽罩由軟磁合金底板2和磁屏蔽罩9形成一個不完全封閉的磁屏蔽結構。磁屏蔽罩9的邊緣底部不與鐵氧體基片I相接觸而是留有間隙，能夠保證磁合金底板2、永磁體3和磁屏蔽罩9之間形成閉合的磁迴路。雖然相較於圖6所示的技術方案，本實用新型提供的帶磁屏蔽罩的單結微帶隔離器沒有杜絕漏磁現象，但本實用新型的磁屏蔽功能已非常接近了圖6中的帶全磁屏蔽罩的單結微帶隔離器的效果，磁場利用率達到95%以上，能夠滿足絕大多數應用場合的要求。使用MAXWELL軟體做出大量仿真和比對後發現，本實用新型屏蔽方案漏磁能夠得到有效控制，磁力線在設計要求的磁路中進行傳輸，所生產不到5%的漏磁在很小的範圍內，不構成對產品本身和周圍電路的影響。
[0017]與圖5所示帶全磁屏蔽罩的單結微帶隔離器相比，本實用新型將磁屏蔽罩9置於基片的上方，未將基片包裹屏蔽罩內部，這樣使產品尺寸更小，在產品的小型化上更有優勢。
[0018]本實用新型將磁屏蔽罩9的邊緣底部設計成不與鐵氧體基片I相接觸而是留有間隙，最大的好處在於便於器件與外界電路的連接，同時便於在組裝過程中對結環行微帶線電路進行調試，器件封裝後，也不存在機械應力，避免了完全封閉所帶來的機械應力所造成的鐵氧體基片破碎的技術問題。
[0019]綜上所述，本實用新型提供的帶磁屏蔽罩的單結微帶隔離器，具有良好的磁屏蔽功能，同時結構簡單、性能穩定、便於生產和調試，能夠滿足微帶器件日益小型化和高集成的應用需求和能夠實現多波段應用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1是通用型、內置負載不具有磁屏蔽罩的單結隔離器立體結構示意圖(負載設置在鐵氧體基片上)。
[0021]圖2是通用型、外置負載不具有磁屏蔽罩的單結隔離器立體結構示意圖(負載焊接在軟磁合金底板上)。
[0022]圖3是不具有磁屏蔽罩的單結微帶隔離器剖面結構示意圖。
[0023]圖4是不具有磁屏蔽罩的單結微帶隔離器的磁場仿真圖。
[0024]圖5是帶全磁屏蔽罩的單結微帶隔離器剖面結構示意圖。
[0025]圖6是帶全磁屏蔽罩的單結微帶隔離器的磁場仿真圖。[0026]圖7是本實用新型提供的帶屏蔽罩的單結微帶隔離器剖面結構示意圖。
[0027]圖8是本實用新型提供的帶屏蔽罩單結微帶隔離器的磁場仿真圖。
[0028]圖1、圖2、圖3、圖5和圖7中，附圖標記所對應的名稱為:
[0029]I是鐵氧體基片，2是軟磁合金底板，3是永磁體，4是第一介質基片，5是結環行微帶電路，6是負載電阻，8是第二介質基片，9是磁屏蔽罩。
【具體實施方式】
[0030]下面結合實施例對本實用新型作出詳細說明。
[0031]一種帶磁屏蔽罩的單結微帶隔離器，其結構如圖7所示，包括軟磁合金底板2，位於軟磁合金底板2上方的鐵氧體基片I和提供偏置磁場的永磁體3 ;鐵氧體基片I下表面具有接地金屬層，上其表面具有結環行微帶電路，結環行微帶電路的三個輸入/輸出埠中的其中一個埠與接地端之間連接有一個負載電阻(負載電阻6可設置在鐵氧體基片I上，也可焊接在軟磁合金底板2上);提供偏置磁場的永磁體3位於結環行微帶電路幾何中心的上方，永磁體3上方具有採用軟磁平板材料製成的磁屏蔽罩9，永磁體3與結環行微帶電路之間通過第一介質基片4實現電隔離,永磁體3與磁屏蔽罩9之間通過第二介質基片8實現電隔離。與圖5所示帶磁屏蔽罩的單結隔離器所不同的是，本實用新型提供的帶磁屏蔽罩的單結隔離器，其磁屏蔽罩9是由軟磁平板材料邊緣向下折彎所形成、且磁屏蔽罩9的折彎邊緣底部不與鐵氧體基片I相接觸而是留有間隙，並且磁屏蔽罩9的最小罩內水平尺寸大於永磁體3的直徑但小於鐵氧體基片I的邊長。
[0032]上述技術方案中，軟磁合金底板2與鐵氧體基片I之間採用焊接固定，第一介質基片4兩面採用粘合劑分別與鐵氧體基片I和永磁體3粘接固定，第二介質基片8兩面採用粘合劑分別與永磁體3和磁屏蔽罩9粘接固定。
[0033]所述結環形微帶電路是圓型Y結環形微帶電路、三角型Y結環形微帶電路、六角型Y結環形微帶電路或魚刺型Y結環形微帶電路。
[0034]第一、第二介質基片可採用聚碸、聚四氟乙烯、陶瓷或其它介質等材料製作。
[0035]所述磁屏蔽罩可採用工業純鐵、鐵鎳合金或其它具有軟磁性能的合金材料製作，其垂直投影形狀可以是矩形、圓形或橢圓形。對於垂直投影形狀為矩形的磁屏蔽罩，可由矩形軟磁平板材料的兩個對邊、或任意三邊或四邊向下折彎所形成；對於垂直投影形狀為為圓形或橢圓形的磁屏蔽罩，可採用軟磁合金圓片直接衝壓而成。
【權利要求】
1.一種帶磁屏蔽罩的單結微帶隔離器，其結構包括軟磁合金底板(2),位於軟磁合金底板(2)上方的鐵氧體基片(I)和提供偏置磁場的永磁體(3);鐵氧體基片(I)下表面具有接地金屬層，上其表面具有結環行微帶電路，結環行微帶電路的三個輸入/輸出埠中的其中一個埠與接地端之間連接有一個負載電阻；提供偏置磁場的永磁體(3)位於結環行微帶電路幾何中心的上方,永磁體(3 )上方具有採用軟磁材料實現的磁屏蔽罩(9 )，永磁體(3)與結環行微帶電路之間通過第一介質基片(4)實現電隔離，永磁體(3)與磁屏蔽罩(9)之間通過第二介質基片(8)實現電隔離；其特徵在於，磁屏蔽罩(9)是由軟磁平板材料邊緣向下折彎所形成、且磁屏蔽罩(9)的折彎邊緣底部不與鐵氧體基片(I)相接觸而是留有間隙，並且磁屏蔽罩(9)的最小罩內水平尺寸大於永磁體(3)的直徑但小於鐵氧體基片(I)的邊長。
2.如權利要求1所述的帶磁屏蔽罩的單結微帶隔離器，其特徵在於，所述負載電阻設置在鐵氧體基片(I)上或焊接在軟磁合金底板(2 )上。
3.如權利要求1所述的帶磁屏蔽罩的單結微帶隔離器，其特徵在於，磁屏蔽罩(9)的邊緣底部與鐵氧體基片(I)之間的間隙為0.0mm?2.0mm。
4.如權利要求1、2或3所述的帶磁屏蔽罩的單結微帶隔離器，其特徵在於，所述軟磁合金底板(2)與鐵氧體基板(I)之間相互固定，第一介質基片(4)兩面分別與鐵氧體基板(I)和永磁體(3)固定,第二介質基片(8)兩面分別與永磁體(3)和磁屏蔽罩(9)固定。
5.如權利要求1、2或3所述的帶磁屏蔽罩的單結微帶隔離器，其特徵在於，所述結環形微帶電路為圓型Y結環形微帶電路、三角型Y結環形微帶電路、六角型Y結環形微帶電路或魚刺型Y結環形微帶電路。
6.如權利要求1、2或3所述的帶磁屏蔽罩的單結微帶隔離器，其特徵在於，第一、第二介質基片採用聚碸、聚四氟乙烯或陶瓷介質材料製作。
7.如權利要求1、2或3所述的帶磁屏蔽罩的單結微帶隔離器，其特徵在於，磁屏蔽罩(9)採用工業純鐵、鐵鎳合金或其它軟磁合金材料製作，其垂直投影形狀是矩形、圓形或橢圓形。
8.如權利要求7所述的帶磁屏蔽罩的單結微帶隔離器，其特徵在於，若所述磁屏蔽罩(9)的垂直投影形狀是矩形，則由矩形軟磁平板材料的兩個對邊、或任意三邊或四邊向下折彎所形成，或由矩形軟磁平板材料直接衝壓而成。
9.如權利要求7所述的帶磁屏蔽罩的單結微帶隔離器，其特徵在於，若所述磁屏蔽罩(9)的垂直投影形狀是圓形或橢圓形，則採用軟磁合金圓片直接衝壓而成。
【文檔編號】H01P1/36GK203721864SQ201320838208
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2013年12月18日 優先權日:2013年12月18日
【發明者】許江 申請人:成都致力微波科技有限公司