[发明专利]超宽带双环高功率铁氧体移相器

说明书

技术领域

本发明涉及移相器领域，具体涉及一种超宽带双环高功率铁氧体移相器。

背景技术

铁氧体器件广泛用于各种雷达系统中，其中波导类微波铁氧体器件占据了半壁江山。无源相控阵雷达及子阵有源相控阵雷达体系都需要使用大量的这类器件。波导类铁氧体器件在天馈线中能对通过的微波信号实现幅度或相位的控制，但必须通过一定的介质匹配器实现铁氧体波导与空波导的匹配。随着雷达技术的发展，宽带工作已成为发展的趋势，而波导类微波铁氧体器件一贯以来采用的常规匹配方式已经逐渐成为影响系统带宽的瓶颈。

为了适应铁氧体移相器工作带宽向宽频带发展的趋势，开展超宽带移相器的研究显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的是提供一种超宽频带、损耗小、功率容量大的双环高功率铁氧体移相器。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种超宽带双环高功率铁氧体移相器，该移相器包括介质片、铁氧体和波导，介质片的上表面和下表面依次分别设有2层铁氧体，2层铁氧体内穿有激励导线，所述波导的内腔中设有一级匹配介质和二级匹配介质，所述介质片的两端和所述铁氧体的两端均依次与一级匹配介质和二级匹配介质相连；其中一级匹配介质的介电常数大于二级匹配介质的介电常数。

本发明技术方案所述的一级匹配介质的介电常数为7～11，二级匹配介质的介电常数为3.5～4.5；优选一级匹配介质的介电常数为10.5～11，二级匹配介质(6)的介电常数为3.5～4。

其中，一级匹配介质的制备方法依照中国专利申请号为：03129113.9的专利公开的内容制备得到；二级匹配介质的制备方法依照中国专利申请号为：201310723586.X的专利公开的内容制备得到。

本发明技术方案所述的波导为铜金属波导。

本发明技术方案所述的铁氧体为铁氧体矩形环。

本发明技术方案所述的介质片(1)为陶瓷介质片，陶瓷介质片的介电常数为6.7。

本发明技术方案所述的超宽带双环高功率铁氧体移相器，属于线极化非互易式铁氧体移相器。该移相器采用一种新型的两级匹配方法，分别采用介电常数为3.5～4.5的低损耗介质材料与介电常数为7～11的介质材料进行匹配，该匹配的方式不同于常规的部分介质填充波导匹配，本发明的二级匹配均是全介质填充波导匹配方法。

通过本发明技术方案所述的两级匹配方法获得了铁氧体加载(介电常数为14)波导与空气波导之间超过30％的匹配带宽。本发明技术方案所述的铁氧体材料采用高矩形比高功率石榴石材料，本移相器最终选用的铁氧体材料指标如下：4πM_s＝650Gs、矩形比≥0.82、ΔH_k＝10Oe，IL≤0.8。

现有技术领域，由于铁氧体材料的介电常数在15左右，常规的单级匹配通常会选用介电常数6左右的介质来部分填充波导实现匹配，通常单级匹配能覆盖8％的带宽。但随着雷达带宽要求的升级，仅仅调整介质尺寸不改变介电常数，即使做两级匹配甚至更多级匹配，也无法大幅度增加铁氧体器件的带宽(很多类型的器件带宽最多只能做到20％)，同时多级匹配还会带来器件尺寸加大，可靠性差等问题。

为此，发明人进行了一系列实验研究，采用介电常数为3.5～4.5的低损耗介质材料与介电常数为7～11的介质材料进行匹配。通过选择所述这样的一级匹配介质的介电常数和二级匹配介质的介电常数的组合，使得本发明技术方案的移相器的频带带宽≥33％。

这种采取低介低损耗介质材料进行宽带匹配的设计方法，可以运用于其他波段，将大大提高现有波导类铁氧体器件的匹配带宽，尤其有利于各种子阵有源雷达的宽带实现各种领域将会有重要的应用。

本发明的有益效果：

本发明技术方案通过介电常数为3.5～4.5的低损耗介质材料与介电常数为7～11的介质材料进行匹配，获得了频带带宽达到33％，损耗小于1dB，驻波系数小于1.5，相移大于420°，同时该双环铁氧体移相器由于采用了双铁氧体环中间加载陶瓷介质的结构形式，具有高功率承受能力、插耗低、频带宽、加工批生产成品率高的优点。

附图说明

图1为超宽带双环高功率铁氧体移相器结构示意图。

1-介质片，2-铁氧体，3-波导，4-激励导线，5-一级匹配介质，6-二级匹配介质。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围不限于此：