[發明專利]可重用微波環行器

有效

• 申請號: 201510109848.2
• 申請日: 2015-03-12
• 公開（公告）號: CN104752798B
• 公開（公告）日: 2017-10-24
• 發明（設計）人: 董剛;王源清;楊銀堂
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H01P1/39
• 分類號: H01P1/39;H01P1/38
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心61205
• 代理人: 王品華,朱紅星

技術領域

本發明屬于微波通信技術領域，涉及一種可重用微波環行器,可用于相控陣雷達、衛星通訊、移動通訊和微波系統。

背景技術

環行器作為一種各向異性元器件，是微波領域的一種重要器件，具有微波頻率單向傳輸的特性，環行器利用鐵氧體的非互易特性制成，可以實現信號的發送接收雙工，在微波通訊領域廣泛應用，例如，在收發設備共用一副天線的雷達系統中常用環形器作雙工器。

近年來隨著高密度封裝技術的不斷發展，對電子系統集成度的需求越來越高，其中低溫共燒陶瓷LTCC技術應用最為廣泛，低溫共燒陶瓷LTCC技術是通過在陶瓷基板上內置無源元件和貼裝有源器件，實現將無源和有源集成的方法，是電子系統集成化、小型化、微型化的有效途徑，而且已經成為目前電子系統集成化技術發展的一種趨勢。環行器屬于非互易性元件，其結構中必須采用鐵氧體基板，而鐵氧體基板不能與一般的高密度封裝技術中采用的LTCC基板集成在一起，因此無法直接使用LTCC技術實現環行器的集成。

為了實現環行器的集成化、小型化，國內外研究人員做了許多探索，并提出了采用非對稱結構、磁屏蔽罩等方法制作的環行器，如中國專利申請，授權日為2014年5月14日、授權號為CN 203596403 U的實用新型“一種帶磁屏蔽罩的單結微帶環行器”，其結構如圖1所示，該實用新型包括軟磁合金接地板1，位于軟磁合金接地板1上的鐵氧體材料介質基板2上表面具有中心導體3，中心導體3的幾何中心上方具有恒磁體6，恒磁體6上具有用于磁屏蔽的頂蓋5，恒磁體6與中心導體3之間具有起絕緣作用的第一介質基片，恒磁體6與頂蓋5之間具有用于絕緣的第二介質基片；所述頂蓋5由軟磁平板材料邊緣向下折彎所形成，其內部所含腔體的水平尺寸大于恒磁體6的直徑但小于介質基板2的邊長，邊緣底部不與介質基板2相接觸。該實用新型的中心導體3上下結構由于采用了非對稱結構，降低了環行器集成的工藝難度，減小了環行器的體積，但這種環行器具有兩個明顯缺陷：第一，環行器需要使用鐵氧體材料制成的介質基板2作為環行器的基板，不能直接制作在LTCC基板上，需要對LTCC基板進行開腔處理或和鐵氧體基板復合才能實現集成，所以增大了加工工藝難度；第二，該環行器的基板采用鐵氧體材料，環行器性能受基板厚度影響，在與其他電路的不同厚度基板集成時，需要重新設計環行器，移植性較差。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術中存在的不足，提出了一種可重用微波環行器，用于解決現有環行器加工工藝復雜和在不同電路之間移植性差的問題。

本發明通過以下技術方案來實現：

一種可重用微波環行器，包括接地板1、介質基板2、中心導體3、鐵氧體4、頂蓋5和恒磁體6，所述介質基板2的上下表面上分別印制有中心導體3和接地板1，其特征在于：所述介質基板2上設置有六個第一金屬通孔21和三個第二金屬通孔22，且分別與頂蓋5和中心導體3連接，所述頂蓋5的頂端固定有恒磁體6，其下方設置有腔體，腔體內安裝有鐵氧體4，該頂蓋5設置在中心導體3的上方。

所述介質基板2采用LTCC材料，所述三個第二金屬通孔22和六個第一金屬通孔21均勻分布于以介質基板2中心為圓心、半徑分別為R1和R2的虛擬圓上，其中R1>R2，且第一金屬通孔21和相鄰的兩個第二金屬通孔22之間相差30°。

所述中心導體3是由中心圓結31和雙Y形結構復合而成，其中小Y32的臂采用矩形帶線，大Y33的臂是由四段大小不同的矩形帶線組成，其寬度為W2。

所述鐵氧體4采用介電常數為15.5、飽和磁化強度為2800Gs介質材料，其形狀為圓柱體。

所述頂蓋5采用形狀為圓柱形的非鐵磁性金屬材料，其腔體的大小與鐵氧體4相同，在腔體的側壁上均勻設置有六個的矩形槽，用于使雙Y型結構伸出頂蓋5外，該矩形槽的寬度為Wb，其中Wb>W2。

本發明與現有技術相比，具有如下優點：

1.本發明由于采用了直接在LTCC介質基板上表面印制中心導體，并將鐵氧體通過頂蓋固定在中心導體上的非對稱的結構，避免了基板開腔和使用復合材料的基板，與現有技術相比工藝簡單。

2.本發明由于采用了復合結構的中心導體和非對稱結構，改變了環行器中電磁場的分布，使能量主要分布于鐵氧體中，在中心圓結下方LTCC基板中的分布較少，對LTCC基板的厚度要求降低，解決了環行器性能受LTCC基板限制的問題，可以在不同LTCC基板上采用相同的設計，與現有技術相比其可移植性好。

附圖說明

圖1為現有環行器的整體結構示意圖；