[实用新型]一种新型多结带线微波环行结隔离器

说明书

技术领域

本实用新型涉及微波环行结隔离器，尤其涉及一种层叠连接的多结带线微波环行结隔离器。

背景技术

微波铁氧体结型环行器作为一种通用的微波器件，用作环行器、隔离器或开关，其三端口微波铁氧体环行器也称为Y型结环行器，是一种最常见的结型环行器，具有三端口非互易特征，提供正向信号导通、反向信号隔离(阻断)的功能。

典型的单环行结隔离器包括一片微波带状线电路称为中心导体，被夹在加有偏置磁场的铁氧体材料中间以产生所需的非互易功能并使输入信号环行，信号的环行方向顺时针或逆时针导通和阻断取决于产生偏磁的磁路系统。

单结环行器，如图1a所示，环行器的隔离度直接与隔离端口的回损相关，传统的三端结型环行器微带电路的设计，利用每个端口1/4波长的阻抗变换线达到阻抗匹配，实现典型的20dB的回损。当用作隔离器时，结型环行器的第三端口，被连接入一个电阻负载，以抑制来自二端口的反射信号，如图1b。因而，如前所述的环行器或隔离器，其带线导体电路通常被设计成端口阻抗与传输线阻抗匹配或电阻负载匹配。

随着现代无线通信系统和子系统的发展，对输入输出信号之间的隔离度提出了更高的要求，单结环行器/隔离器隔离度的局限性日益凸显。在许多射频功率系统的应用中，如通信网络设备的发射单元，-20dB的典型隔离度不足以满足正向高频功率信号与反射信号(反向信号)的隔离。典型单结环行器/隔离器的电器技术指标为：插损-0.25dB，隔离度：-20dB，回损：-20dB，带宽3～5％。因此，单结环行器/隔离器常采用有序串接的边对边或端对端的共面相联结构形式，以达到较高的总体隔离度，其总体隔离度相当于每个单结环行器/隔离器的总和，图2a所示的是众所周知的两个单结隔离器以串联结构组成双结隔离器，通常如图2b所示，一个双结隔离器20，其部件包括：一个壳体42、带有两个并排相通的圆柱腔44、单个的带状线46采用串行连接的并列共面结构、铁氧体元件14，由磁铁16加上偏磁场，电气接地由组装其中的极片18提供。从图2b可见，双结隔离器在外形尺寸上至少双倍于单结隔离器，安置在内的两个边对边圆柱腔结构也增加了壳体结构复杂性。此外，对于双结隔离器以带状线电路46联接的各个圆柱腔中的铁氧体元件14需要各自的磁铁提供所需偏磁场，因而，如图2b所示这样一个传统的双结隔离器，必须在各个的圆柱腔中建立单独的磁路系统为各自的铁氧体元件提供所需的偏磁场，对于这样一个双节微波铁氧体隔离器，每个单节仍是典型的-20dB隔离，但整个隔离器输入输出口的反向信号的隔离度现在就将有至少-40dB。

取决于对隔离度的要求，两个、三个或更多单结环行器/隔离器可有序串接在一起。然而，随着串联环行器/隔离器数目的增加，此类微波铁氧体环行器/隔离器的外形尺寸、元器件数量总体重量和组装的复杂性也上升，必然增加成本。目前，一个典型的双结环行器/隔离器的成本至少是单结器件的2倍。此外，单结环行器/隔离器串接时，虽改进了隔离性能，但却有增大器件插入损耗的不足。例如，与单结环行器/隔离器-0.25dB相比，双结器件的典型插损为-0.5dB。因此，正向微波功率信号经过环行器/隔离器会有12％功率因素损耗，使总承受功率和输出效率降低。产生插损的原因除了是环行器/隔离器信号通路的带状电路所致以外，另一个的主要插损是圆柱腔中的导体损耗。为了得到高隔离度的性能，采用串接的带状线电路。如图2b，对于串接结构的传统双结环行器/隔离器件20，双个圆柱腔44的空间用于组装各个元件(带状线电路、铁氧体元件、磁铁、电气接地片)，以适合双结环行器/隔离器工作的需要，显然导致了总插损的增加。

通常所需壳体的外形和体积与成本是成正比的，众所周知，按惯例，微波铁氧体结型环行器/隔离器器件，其外形封装对于总的成本总在20％～50％，所以，小巧合理的外形封装和体积，高隔离度性能将是追求的目标。