[發明專利]一種帶磁屏蔽罩的單結微帶環行器和微帶隔離器

有效

• 申請號: 201310698544.5
• 申請日: 2013-12-18
• 公開（公告）號: CN103647125A
• 公開（公告）日: 2014-03-19
• 發明（設計）人: 許江
• 申請（專利權）人: 成都致力微波科技有限公司
• 主分類號: H01P1/387
• 分類號: H01P1/387;H01P1/36
• 代理公司: 成都宏順專利代理事務所(普通合伙) 51227
• 代理人: 李順德;王睿

技術領域

本發明屬于磁性材料與器件技術領域，涉及微帶環行器，尤其是帶磁屏蔽罩的單結微帶環行器和微帶隔離器。

背景技術

微帶環行器及微帶隔離器作為一種廣泛應用于航空航天電子、通訊系統以及偵察對抗領域的重要組件，目前在雷達、電子戰、導航和制導、通訊基站中大量使用。新的設計理念和先進的工藝技術促進微波系統飛速發展，這就要求微帶環行器和微帶隔離器的尺寸更小，集成度更高。系統集成要求環行器、隔離器結構小巧同時性能穩定，同時微帶環行器和微帶隔離器市場需求量的不斷增加也對批量生產速度和研發周期提出更高要求。

圖1所示是通用的、不具有磁屏蔽結構的單結環行器示意圖，包括軟磁合金底板2，位于軟磁合金底板2上方的鐵氧體基片1（鐵氧體基片1下表面具有金屬接地層，上表面具有結環行微帶電路5），提供偏置磁場的永磁體3與結環行微帶電路5之間通過第一介質基片4實現電隔離。

圖2和圖3所示是一種由微帶環行器與負載所構成的微帶隔離器，制作于鐵氧體基片1表面的結環行微帶電路5的三個輸入/輸出端口中的其中一個端口與接地端之間連接有一個負載電阻6（負載電阻6可設置在鐵氧體基片1上，也可焊接在軟磁合金底板2上）。整個微帶隔離器包括軟磁合金底板2，位于軟磁合金底板2上方的鐵氧體基片1，鐵氧體基片1下表面具有金屬接地層，上表面具有結環行微帶電路5，提供偏置磁場的永磁體3與結環行微帶電路5之間通過第一介質基片4實現電隔離。

通常，加在微帶環行器（或微帶隔離器）上的偏置磁場的永磁體一般是暴露在鐵氧體基片上方空間，永磁體產生的磁力線除了部分與產品的鐵氧體基片和基片下的底板形成閉合的回路以外，大多數磁力線向四周發散，造成漏磁，這樣造成的影響主要有：一是漏磁造成磁場利用率低下，由永磁體產生的磁場只有部分磁場作用到結環行微帶電路的鐵氧體基片上，使得鐵氧體基片未能充分磁化而影響到產品的性能；二是發散的漏磁場會對周圍磁場敏感的元器件有干擾，從而影響到微波電路性能；三是產品周圍有鐵磁性物質存在時（如鐵合金或微波吸收材料），會影響到微帶環行器（或微帶隔離器）的偏置磁場的方向及大小，改變原有的磁化狀態，從而影響器件的性能參數，進而影響到電路的性能。

隨著微波系統向小型化、多功能化的發展，微波組件及模塊尺寸要求更小，在緊湊的電路中，為了防止微帶環行器（或微帶隔離器）與周圍電路及外界間相互之間的磁干擾，通常采用磁屏蔽罩對環行器的偏置磁場進行屏蔽。

圖4所示的不具有磁屏蔽罩的單結微帶環行器（或微帶隔離器），產生偏置磁場的永磁體3置于基片的上方，永磁體3上表面的磁極暴露在空中，永磁體3上表面的磁極僅有約一半的磁力線與軟磁合金底板2形成閉合的回路時，而一半的的磁力線向四周發散的狀態形成漏磁現象。如圖5所示是不具有磁屏蔽罩單結微帶環行器（或微帶隔離器）的磁場仿真圖，圖中以白色、灰色、黑色等漸變色來反映磁場的強弱，顏色越白表示磁場強度越大；顏色越黑表示磁場強度越弱。從圖中可以看出在基片上方半徑為5mm的區域內，還有很強的漏磁（灰色區域）,仿真顯示通過基片的磁場利用率僅為50～60%之間，而漏磁占了40～50%，因而對產品本身和周邊電路的性能有較大的影響。

現有另一種具有全磁屏蔽功能的單結微帶環行器（或微帶隔離器）結構如圖6所示，同樣包括軟磁合金底板2，位于軟磁合金底板2上方的鐵氧體基片1（鐵氧體基片1表面具有結環行微帶電路，下表面具有金屬接地層），提供偏置磁場的永磁體3，永磁體3位于結環行微帶電路幾何中心的上方，永磁體3上方具有采用軟磁材料實現的磁屏蔽罩9，永磁體3與結環行微帶電路之間通過第一介質基片4實現電隔離，永磁體3與磁屏蔽罩9之間通過第二介質基片8實現電隔離。

圖6所示的帶磁屏蔽罩的單結微帶環行器（或微帶隔離器），其磁屏蔽罩9是帽形結構。該磁屏蔽罩9將永磁體3完全罩在內部，其邊緣與軟磁合金底板2完全接觸，磁屏蔽罩9與軟磁合金底板2形成一個全封閉的磁屏蔽罩，軟磁合金底板2、永磁體3和磁屏蔽罩9之間形成完全閉合的磁回路。圖7是帶全磁屏蔽單結微帶環行器（或微帶隔離器）的磁場仿真圖，從圖中可以看出在屏蔽罩以外的區域全是黑色，表示屏蔽罩外的區域漏磁很小，漏磁僅有1～2%，磁場利用率接近100%。該單結微帶環行器（或微帶隔離器）全磁屏蔽功能十分良好，避免了器件與外界之間的磁場相互干擾。