[發明專利]超寬帶雙環高功率鐵氧體移相器

在審

• 申請號: 201410649426.X
• 申請日: 2014-11-14
• 公開（公告）號: CN104393376A
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發明（設計）人: 胡嵐;蔡群峰;蔡先雷
• 申請（專利權）人: 南京國睿微波器件有限公司
• 主分類號: H01P1/195
• 分類號: H01P1/195
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 徐冬濤

技術領域

本發明涉及移相器領域，具體涉及一種超寬帶雙環高功率鐵氧體移相器。

背景技術

鐵氧體器件廣泛用于各種雷達系統中，其中波導類微波鐵氧體器件占據了半壁江山。無源相控陣雷達及子陣有源相控陣雷達體系都需要使用大量的這類器件。波導類鐵氧體器件在天饋線中能對通過的微波信號實現幅度或相位的控制，但必須通過一定的介質匹配器實現鐵氧體波導與空波導的匹配。隨著雷達技術的發展，寬帶工作已成為發展的趨勢，而波導類微波鐵氧體器件一貫以來采用的常規匹配方式已經逐漸成為影響系統帶寬的瓶頸。

為了適應鐵氧體移相器工作帶寬向寬頻帶發展的趨勢，開展超寬帶移相器的研究顯得尤為重要。

發明內容

本發明的目的是提供一種超寬頻帶、損耗小、功率容量大的雙環高功率鐵氧體移相器。

本發明的目的可以通過以下技術方案實現：

一種超寬帶雙環高功率鐵氧體移相器，該移相器包括介質片、鐵氧體和波導，介質片的上表面和下表面依次分別設有2層鐵氧體，2層鐵氧體內穿有激勵導線，所述波導的內腔中設有一級匹配介質和二級匹配介質，所述介質片的兩端和所述鐵氧體的兩端均依次與一級匹配介質和二級匹配介質相連；其中一級匹配介質的介電常數大于二級匹配介質的介電常數。

本發明技術方案所述的一級匹配介質的介電常數為7～11，二級匹配介質的介電常數為3.5～4.5；優選一級匹配介質的介電常數為10.5～11，二級匹配介質(6)的介電常數為3.5～4。

其中，一級匹配介質的制備方法依照中國專利申請號為：03129113.9的專利公開的內容制備得到；二級匹配介質的制備方法依照中國專利申請號為：201310723586.X的專利公開的內容制備得到。

本發明技術方案所述的波導為銅金屬波導。

本發明技術方案所述的鐵氧體為鐵氧體矩形環。

本發明技術方案所述的介質片(1)為陶瓷介質片，陶瓷介質片的介電常數為6.7。

本發明技術方案所述的超寬帶雙環高功率鐵氧體移相器，屬于線極化非互易式鐵氧體移相器。該移相器采用一種新型的兩級匹配方法，分別采用介電常數為3.5～4.5的低損耗介質材料與介電常數為7～11的介質材料進行匹配，該匹配的方式不同于常規的部分介質填充波導匹配，本發明的二級匹配均是全介質填充波導匹配方法。

通過本發明技術方案所述的兩級匹配方法獲得了鐵氧體加載(介電常數為14)波導與空氣波導之間超過30％的匹配帶寬。本發明技術方案所述的鐵氧體材料采用高矩形比高功率石榴石材料，本移相器最終選用的鐵氧體材料指標如下：4πM_s＝650Gs、矩形比≥0.82、ΔH_k＝10Oe，IL≤0.8。

現有技術領域，由于鐵氧體材料的介電常數在15左右，常規的單級匹配通常會選用介電常數6左右的介質來部分填充波導實現匹配，通常單級匹配能覆蓋8％的帶寬。但隨著雷達帶寬要求的升級，僅僅調整介質尺寸不改變介電常數，即使做兩級匹配甚至更多級匹配，也無法大幅度增加鐵氧體器件的帶寬(很多類型的器件帶寬最多只能做到20％)，同時多級匹配還會帶來器件尺寸加大，可靠性差等問題。

為此，發明人進行了一系列實驗研究，采用介電常數為3.5～4.5的低損耗介質材料與介電常數為7～11的介質材料進行匹配。通過選擇所述這樣的一級匹配介質的介電常數和二級匹配介質的介電常數的組合，使得本發明技術方案的移相器的頻帶帶寬≥33％。

這種采取低介低損耗介質材料進行寬帶匹配的設計方法，可以運用于其他波段，將大大提高現有波導類鐵氧體器件的匹配帶寬，尤其有利于各種子陣有源雷達的寬帶實現各種領域將會有重要的應用。

本發明的有益效果：

本發明技術方案通過介電常數為3.5～4.5的低損耗介質材料與介電常數為7～11的介質材料進行匹配，獲得了頻帶帶寬達到33％，損耗小于1dB，駐波系數小于1.5，相移大于420°，同時該雙環鐵氧體移相器由于采用了雙鐵氧體環中間加載陶瓷介質的結構形式，具有高功率承受能力、插耗低、頻帶寬、加工批生產成品率高的優點。

附圖說明

圖1為超寬帶雙環高功率鐵氧體移相器結構示意圖。

1-介質片，2-鐵氧體，3-波導，4-激勵導線，5-一級匹配介質，6-二級匹配介質。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明作進一步說明，但本發明的保護范圍不限于此：