[发明专利]上下复合式结构微带环行器

说明书

本发明公开了一种上下复合式结构微带环行器，属于微波元器件领域，从上至下依次包括永磁体（5）、介质片（4）和底板（2），其特征在于：所述介质片（4）和底板（2）之间设置有低磁矩铁氧体基板（10），所述低磁矩铁氧体基板（10）上表面设置微带电路（3），所述底板（2）上嵌设有高磁矩铁氧体基板（11），所述高磁矩铁氧体基板（11）与低磁矩铁氧体基板（10）相邻；本发明有效的降低了高磁矩铁氧体材料不饱和磁化带来的低场损耗，提高了微带环行器的归一化磁矩P，拓展了环行器的工作带宽，工作带宽为7GHz‑13GHz，传输损耗≤0.4 dB，端口驻波≤1.4，隔离≥15。

技术领域

本发明涉及微波元器件领域，尤其涉及一种上下复合式结构微带环行器。

背景技术

环行器是微波工程中一类重要的基础性器件，其广泛应用于民用通讯、微波测量、雷达、通信、电子对抗、航空航天等各种民用、军用设备中。环形器在设备中主要用来实现天线收发共用，级间隔离等问题。微带环形器由于其体积小、重量轻、易于集成的特点，在当代雷达通讯系统发展中具有相当重要的地位，当前最大应用主要是有源相控阵TR模块，随着有源相控阵雷达的发展，对频带更宽、功率容量更大的微带环行器有着紧迫的需求。

传统的微带环形器如图1所示，以铁氧体材料为微带基板即铁氧体基板1，通过溅射设备使铁氧体基板1上下两面金属化，上表面为微带电路，下表面为地，下表面与底板进行焊接，底板同铁氧体下表面形成共地。铁氧体基板1在永磁体的磁化作用下实现信号的环行传输：端口A7传输至端口B8，端口B8传输至端口C9，端口C9传输至端口A7。

图中1介质片4的作用是调节磁场强度及减小永磁体对环行微带电路的影响，补偿片6的作用是调整环行器温度下的性能参数。

传统的功率分配器其技术问题及缺陷主要体现在以下方面：

1.对于低场工作模式下的微带环形器，其旋磁铁氧体基片饱和磁化强度的选择直接影响环行器工作带宽。

旋磁铁氧体材料的饱和磁化强度4πMs同工作频率f的关系如下公式：

4πMs＝P·2πf/γ

γ为电子自旋的回旋磁比，等于2.21×10⁵rad·m/(S·A)

P为归一化饱和磁矩，无量纲，低场工作模式，P一般取值范围在0.3～0.7；

在取值范围内P值越大，环行器可实现的带宽越宽。也就是说采用高磁矩的铁氧体基片对实现器件的宽带有益。

根据微带环行器的传输理论，只需要微带电路中心结下方的铁氧体饱和磁化后，即可最优的实现环行性能，而中心结以外的铁氧体基片只是作为微带基板介质，其磁化后反而不易于器件的性能实现。

但在实际产品工作中，铁氧体基板作为一个整体基片，外加磁场不可能精准的对其中心结区域进行饱和磁化，而不对中心结以外的铁氧体进行磁化。中心结以外区域铁氧体基片的不饱和磁化带来的

低场损耗直接影响产品的工作带宽，特别当归一化磁矩P值越大，材料选取饱和磁化强度越高，带来的低场损耗越大。

传统的微带环行器结构由于结构的限制，无法通过采用高饱和磁化强度的铁氧体材料来拓展带宽。带宽只能实现40%左右，如8GHz-12GHz微带环形器。

发明内容

本发明的目的就在于提供一种上下复合式结构微带环行器，以解决上述问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是这样的：一种上下复合式结构微带环行器，从上至下依次包括永磁体、介质片和底板，所述介质片和底板之间设置有低磁矩铁氧体基板，所述低磁矩铁氧体基板上表面设置微带电路，所述底板上嵌设有高磁矩铁氧体基板，所述高磁矩铁氧体基板与低磁矩铁氧体基板相邻。