[发明专利]小型化基片集成波导环行器

说明书

技术领域

本发明涉及微波技术。

背景技术

微波铁氧体环行器是一种应用十分广泛的非互易微波器件，它可以在雷达中做天线收发转换开关，分离输入与输出信号、入射波与反射波，也可以在微波传输系统和测量系统中做隔离器等。此外环形器还可在移动通信中作为基站和移动台中的天线共用装置，在发射和接收系统中作为功率放大器、开关放大器的输入和输出模块以及在测量系统中起去耦作用。

随着现代移动通信的高速发展，微波铁氧体环行器将拥有更广阔的应用前景，但对器件小型化与集成化的要求也变得越来越重要。传统的波导结环行器虽然发展成熟，但存在着体积较大，不利于一体化集成等劣势，因此从应用和发展层面上看，设计易于集成的小型化环行器是十分有必要的。

基片集成波导结构是近几年提出的一种平面导波技术，其不仅有传统矩形波导的性能，更重要的是它具有体积小与集成度高等优点，目前已广泛应用于滤波器、功分器等器件的设计中，但对于微波铁氧体器件却应用较少。将基片集成波导理论应用于环行器的设计，可以解决传统波导环行器尺寸大，不利于集成等问题。

中国专利200620074755.7公开了一种小型化衬底集成波导铁氧体结环形器，可以作为本发明的参考背景技术。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种集合了矩形波导与微带电路优点为一体的小型化基片集成波导环行器，在具备较好性能的同时，具有更小的体积和重量，更高的集成度。

本发明解决所述技术问题采用的技术方案是，小型化基片集成波导环行器，在双面覆有金属层的介质基板上，设置有环形器中心结部分和位于输出端口的微带转换连接部分，所述中心结部分包括三个互成120°角的基片集成波导结构及中心铁氧体柱，微带转换连接部分包括设置于第一端口的线性渐变微带线和沿轴对称设置于第二端口和第三端口的两个复合渐变微带线，线性渐变微带线设置于对称轴上，复合渐变微带线包括圆弧渐变部分和线性渐变部分，中心结部分通过线性渐变微带线和复合渐变微带线分别连接到50欧姆微带线接口，两个复合渐变微带线位于波导结构内。

在基板上设置由金属化通孔形成的三个基片集成波导结构。通孔直径为0.8mm，相邻两金属通孔的间距为1.2mm，中心结放置有铁氧体圆柱，铁氧体圆柱的半径为1.5mm，高度与基板等高，相对介电常数为14.5，饱和磁化强度为4000高斯。

与复合渐变微带线连接的50欧姆微带线端口方向垂直于器件的外沿。

本发明的有益效果是，与传统的环行器相比，所设计的小型化基片集成波导环行器具有波导及微带电路的双重优点。其具有高Q值、体积小、重量轻等优势。与微带线转换连接部分可以在双面覆铜基板的上层刻蚀出，从而提高了器件本身的一体化。两个端口处采用内嵌型线性与圆弧相结合的复合渐变微带，在缩小了器件横向尺寸的同时，也有利于匹配。同时由于三个50欧姆微带线端口都与器件外壁垂直，使整个器件更利于集成。本发明的环行器的制作工艺简单，易于批量生产和加工。本发明通过采用新型匹配模式及优化材料和结构参数的选取，进一步缩小了环行器的体积，更好的实现了器件的小型化与集成化。

附图说明

图1是本发明的结构示意图(俯视)。

图2是本发明的立体状态示意图。

图3是本发明的中心结部分示意图。

图4是本发明的线性渐变部分示意图。

图5是本发明的复合渐变部分示意图。

图6是本发明的产品照片。

图中标号：1～3分别为3个端口，4通孔，5中心铁氧体圆柱，6、7、8为三个波导，9线性渐变微带线，1050欧姆微带线端口，20线性渐变微带线，21复合渐变微带线，2101复合渐变微带线的圆弧部分，2102复合渐变微带线的线性部分。

具体实施方式

本发明中，金属化通孔形成波导结构，两个复合渐变微带线设置于波导内，增强了器件的匹配性能，并且有利于器件整体的微型化和集成化。

本发明包括环行器中心结部分(图3所示)及微带转换连接部分(图4、5所示)。整个环行器的基板为双面覆铜高频介质板Taconic CER-10，相对介电常数为10，损耗角正切为0.0035，厚度为0.762mm。