[发明专利]一种带磁屏蔽罩的双级微带环行器及其构成的组件

说明书

技术领域

本发明属于磁性材料与器件技术领域，涉及微带环行器和微带隔离器，尤其是带磁屏蔽罩的双级微带环行器及其构成的组件。 

背景技术

微带环行器、微带隔离器及其构成的组件作为一种广泛应用于航空航天电子、通讯系统以及侦察对抗领域的重要组件，目前在雷达、电子战、导航和制导、通讯基站中大量使用。新的设计理念和先进的工艺技术促进微波系统飞速发展，微波系统的集成要求微带环行器构成的组件集成度更高、尺寸更小、性能更稳定。同时微带产品市场需求量不断地增加也对批量生产速度和研发周期提出更高要求。 

双级微带环行器是指由两个单结微带环行器组成的组件。图1所示是一种不具有磁屏蔽的双级微带环行器示意图，包括软磁合金底板2、位于软磁合金底板2上方的铁氧体基片1和提供偏置磁场的两个个永磁体31和32；铁氧体基片1下表面具有金属接地层，上表面具有双结环行微带电路5，提供偏置磁场的两个永磁体31和32与双结环行微带电路5之间分别通过一个下介质基片4实现电隔离。 

双级微带环行器构成的组件包括微带环行器与隔离器组件和双级微带隔离器。 

微带环行器与隔离器组件是指由一个微带环行器与一个微带隔离器组成的组件，也可认为是由两个双级微带环行器和一个负载电子组成的组件。如图2、图3所示是一种不具有磁屏蔽功能的微带环行器与隔离器组件示意图，制作于铁氧体基片1表面的双结环行微带电路5的四个输入/输出端口中的其中一个端口与接地端之间连接有一个负载电阻6（负载电阻6可设置在铁氧体基片1上，也可焊接在软磁合金底板2上）。整个微带环行器与隔离器组件包括软磁合金底板2，位于软磁合金底板2上方的铁氧体基片1，铁氧体基片1下表面具有金属接地层，上表面具有双结环行微带电路5，提供偏置磁场的两个个永磁体31和32与双结环行微带电路5之间分别通过一个下介质基片4实现电隔离。 

双级微带隔离器是指由两个单结微带隔离器组成的组件，也可认为由两个双级微带环行器和二个负载电阻组成的组件。如图4所示是一种不具有磁屏蔽功能的双级微带隔离器组件示意图，制作于铁氧体基片1表面的双结环行微带电路5中每个结环行微带电路的其中一个端口与接地端之间连接有一个负载电阻6（负载电阻6可设置在铁氧体基片1上，也可焊接 在软磁合金底板2上）。整个微带隔离器包括软磁合金底板2，位于软磁合金底板2上方的铁氧体基片1，铁氧体基片1下表面具有金属接地层，上表面具有双结环行微带电路5，提供偏置磁场的两个永磁体31和32与双结环行微带电路5之间分别通过一个下介质基片41和42实现电隔离。 

不具有磁屏蔽的双级微带环行器及其构成的组件中，两个提供偏置磁场的永磁体一般是暴露在铁氧体基片上方空间，如图5所示，两个永磁体31和32产生的磁力线除了部分与产品的铁氧体基片1和基片下的软磁合金底板2形成闭合的回路以外，还有很大部分磁力线向四周发散，造成大量的磁场泄露-漏磁，这样造成的影响主要有：一是漏磁造成磁场利用率低下，由永磁体产生的磁场只有部分磁场作用到结环行微带电路的铁氧体基片上，使得铁氧体基片未能充分磁化而影响到产品的性能；二是发散的漏磁场会对周围磁场敏感的元器件产生干扰，从而影响到微波电路性能；三是产品周围有铁磁性物质存在时（如铁合金或微波吸收材料），会影响到组件产品的偏置磁场的方向及大小，改变原有的磁化状态，从而影响器件的性能参数，进而影响到电路的性能。 

双级微带环行器及其构成的组件基片中，提供偏置磁场的永磁体由于技术要求不同，磁场方向有两种不同的状态：两个磁体磁力线方向相反（如图6所示）和两个磁体磁力线方向相同（如图7所示）。图6所示是两个磁场方向相反的磁体磁力线发布图，图中以磁力线箭头和线的大小和密集度程度表示磁场传输的方向及强度，两个永磁体31和32除了与软磁合金底板2形成闭合的回路以外，两个永磁体之间还有部分形成了回路，磁场发布复杂，另外在两个永磁体的上方约5mm范围内有较强的漏磁场，在两个永磁体的侧面约3mm范围内也有较强的漏磁。仿真和试验均显示通过基片的磁场利用率仅为50%左右，漏磁占约50%，因而对产品本身和周边电路的性能有较大的影响。图7所示是两个磁场方向相同的磁体磁力线发布图，除了与软磁合金底板2形成闭合的回路以外，在两个永磁体的上方约5mm范围、侧面约3mm范围内有较强的漏磁场外，两个永磁体之间相互排斥，磁场分布也较复杂。以上两种不同的磁场分布状态磁场利用率低，产生的漏磁影响了周围的磁场分布以外，由于两个永磁体之间的相互干扰而影响到结环行的磁化状态，影响了产品的性能。