專利名稱：一種x波段疊層片式微帶鐵氧體環(huán)行器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于微波器件技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種X波段疊層片式微帶鐵氧體環(huán)行器。
背景技術(shù)：
微波環(huán)行器屬于多端口微波無源器件，是微波收發(fā)系統(tǒng)的重要組成部分。隨著微波系統(tǒng)向小型化和高集成度方向發(fā)展，微帶鐵氧體環(huán)行器成為當(dāng)前微波環(huán)行器的主流產(chǎn)品，在通信系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛，工作頻率主要位于S、C、X、Ku等波段。X波段(8 12GHz)微帶鐵氧體環(huán)形器在雷達(dá)系統(tǒng)中具有重要作用，可以和微帶介質(zhì)腔穩(wěn)頻振蕩器及微帶混頻器共同組成X波段多普勒雷達(dá)的集成前端，具有小型、輕便等優(yōu)點(diǎn)，更適合用于便攜設(shè)備和飛行器。對(duì)于X波段微帶鐵氧體環(huán)行器，在設(shè)計(jì)上通常采用雙Y結(jié)電路實(shí)現(xiàn)阻抗內(nèi)補(bǔ)償以拓 展器件帶寬，同時(shí)采用多節(jié)傳輸線匹配以減小匹配電路尺寸，實(shí)現(xiàn)小型化。在高頻段工作的微帶鐵氧體環(huán)形器(>5GHz)，由于傳輸?shù)碾姶挪闇?zhǔn)TEM波及受到微帶結(jié)構(gòu)和尺寸等的影響，普遍存在輻射損耗強(qiáng)和存在高次波型等問題；此外，基片的高飽和磁化強(qiáng)度增加了磁化難度，容易產(chǎn)生磁化不均勻現(xiàn)象。在對(duì)X波段微帶鐵氧體環(huán)行器進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，除了考慮諧振結(jié)構(gòu)和匹配電路外，還應(yīng)該重視鐵氧體基片的結(jié)構(gòu)和性能，這對(duì)高性能器件的研制和發(fā)展具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種X波段微帶鐵氧體環(huán)行器，基片采用具有不同飽和磁化強(qiáng)度的旋磁材料構(gòu)成疊層片式結(jié)構(gòu)，形成梯度飽和磁化強(qiáng)度，在8 12GHz范圍內(nèi)，通過優(yōu)化設(shè)計(jì)，可以獲得聞隔尚度、聞反射、低損耗等優(yōu)良性能。本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種X波段疊層片式微帶鐵氧體環(huán)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(jié)3、小Y臂4、大Y臂5。圓盤結(jié)3、小Y臂4及大Y臂5構(gòu)成環(huán)行器的內(nèi)導(dǎo)體電路。為了對(duì)鐵氧體基片族2進(jìn)行磁化，可以在內(nèi)導(dǎo)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(gòu)成，單元片的電磁性能可以獨(dú)立調(diào)節(jié)，便于構(gòu)建不同梯度的性能參數(shù)。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(jù)環(huán)行器的具體要求設(shè)置為矩形、六邊形、圓形及其它形狀，厚度則由環(huán)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(jié)開路微帶線，支節(jié)之間的夾角為120°，以圓盤結(jié)3的圓心為中心形成對(duì)稱分布。上述方案中，所述大Y臂5為三支三節(jié)高低阻抗匹配微帶線，中間的匹配節(jié)采用圓弧形狀，靠近端口的匹配節(jié)可以根據(jù)端口位置進(jìn)行適當(dāng)彎折，支節(jié)之間的夾角為120°，與小Y臂支節(jié)微帶線形成60°夾角，以圓盤結(jié)3的圓心為中心形成對(duì)稱分布。上述方案中，所述小Y臂4、大Y臂5與圓盤結(jié)3共同構(gòu)成雙Y結(jié)結(jié)構(gòu)，厚度由器件工作頻率的趨膚深度決定。本發(fā)明在雙Y結(jié)微帶鐵氧體環(huán)行器的基礎(chǔ)之上，改變鐵氧體基片的結(jié)構(gòu)形式，采用疊層片式結(jié)構(gòu)，構(gòu)建梯度電磁參數(shù)，有利于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(shí)，器件的阻抗匹配電路尺寸較小，有利于與微波電路進(jìn)行集成，適應(yīng)了微帶鐵氧體環(huán)行器的小型化發(fā)展要求。


圖1是本發(fā)明所述一種X波段疊層片式微帶鐵氧體環(huán)行器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明所述一種X波段疊層片式微帶鐵氧體環(huán)行器的平面圖。
圖3是本發(fā)明所述一種X波段疊層片式微帶鐵氧體環(huán)行器的側(cè)視圖。圖4是本發(fā)明所述一種X波段疊層片式微帶鐵氧體環(huán)行器的散射參數(shù)與頻率之間的關(guān)系。圖5是本發(fā)明所述一種X波段疊層片式微帶鐵氧體環(huán)行器的駐波比與頻率之間的關(guān)系。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和一種實(shí)施方式，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施方式
僅限于此。一種X波段疊層片式微帶鐵氧體環(huán)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(jié)3、小Y臂4、大Y臂5。圓盤結(jié)3的半徑為1.1mm ;小Y臂4的支節(jié)長度為O. 8mm,寬度為O. 7mm ;大Y臂第一匹配節(jié)(靠近圓盤結(jié)3)的長度和寬度為O. 6mm和
O.5mm，中間匹配節(jié)為圓弧，內(nèi)、外弧的半徑差為1. Omm,寬度為1. 4mm ;第三匹配節(jié)(靠近端口)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(gòu)成，單元片從上至下依次為2-1至2-6，其飽和磁化強(qiáng)度依次為2400、2400、2400、2800、2800、2800Gs，相對(duì)介電常數(shù)為15. 5，損耗角正切為2X 10_4，鐵磁共振線寬為200e。所述環(huán)行器在X波段(8 12GHz)范圍內(nèi)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(dá)到1.4GHz (Sll>20dB, S21>20dB)，器件的散射參數(shù)和駐波比分別如圖4和如圖5所示。所述環(huán)行器的鐵氧體基片族可以采用流延工藝和疊片成型工藝制作，導(dǎo)體電路可以采用目前已經(jīng)非常成熟的微帶工藝技術(shù)進(jìn)行制作。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的詳細(xì)說明。改變旋磁鐵氧體單元片2-1至2-6的飽和磁化強(qiáng)度梯度，適當(dāng)調(diào)整內(nèi)導(dǎo)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(qiáng)度構(gòu)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(dá)到52dB，最大插入損耗為O. OldB,同時(shí)可以獲得的最高隔離度達(dá)到34dB。在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出多種類似的實(shí)施方式，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明由所提交的權(quán)利要求書確定的專利保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種X波段疊層片式微帶鐵氧體環(huán)行器，包括金屬接地層1、鐵氧體基片族2、圓盤結(jié)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(gòu)成；圓盤結(jié)3、 小Y臂4及大Y臂5構(gòu)成環(huán)行器的內(nèi)導(dǎo)體電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種X波段疊層片式微帶鐵氧體環(huán)行器，其特征在于，所述鐵氧體基片族2包含的旋磁鐵氧體單元片的數(shù)目可以調(diào)節(jié)，每張單元片的電磁性能可以獨(dú)立調(diào)節(jié)，便于構(gòu)建不同梯度的性能參數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種X波段疊層片式微帶鐵氧體環(huán)行器，其特征在于，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(jù)環(huán)行器的具體要求設(shè)置為矩形、六邊形、圓形及其它形狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種X波段疊層片式微帶鐵氧體環(huán)行器，其特征在于，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(dāng)調(diào)整內(nèi)導(dǎo)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(fā)明公開了一種X波段疊層片式微帶鐵氧體環(huán)行器，屬于微波鐵氧體器件領(lǐng)域。該環(huán)行器包括金屬接地層、鐵氧體基片族、圓盤結(jié)、小Y臂、大Y臂。本發(fā)明在雙Y結(jié)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)之上，改變鐵氧體基片的結(jié)構(gòu)形式，采用疊層片式結(jié)構(gòu)，構(gòu)建梯度電磁參數(shù)，達(dá)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(shí)，器件的阻抗匹配電路尺寸較小，有利于與微波電路進(jìn)行集成，適應(yīng)了微帶鐵氧體環(huán)行器的小型化發(fā)展要求。
文檔編號(hào)H01P1/387GK103022609SQ20131000010
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2013年1月1日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月1日
發(fā)明者彭龍 申請(qǐng)人:彭龍