[發(fā)明專利]三孔接地小型化準SIW環(huán)行器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810182514.1
• 申請日: 2018-03-06
• 公開（公告）號: CN108306084B
• 公開（公告）日: 2023-09-12
• 發(fā)明（設計）人: 燕宣余;高春燕;閆歡;韓曉川
• 申請（專利權）人: 西南應用磁學研究所
• 主分類號: H01P1/383
• 分類號: H01P1/383;H01P1/387
• 代理公司: 成都市熠圖知識產(chǎn)權代理有限公司 51290
• 代理人: 楊金濤

本發(fā)明公開了一種三孔接地小型化準SIW環(huán)行器，屬于微波元器件領域，包括硅基腔體（1）、旋磁基片（2）、永磁體（3）、接地通孔（5）、蓋板（6）和環(huán)行器底板（7），其中，所述旋磁基片（2）嵌于硅基腔體（1）內(nèi)，所述環(huán)行器底板（7）位于硅基腔體（1）底部，蓋板（6）位于硅基腔體（1）正上方，所述永磁體（3）位于蓋板（6）上方，所述接地通孔（5）在硅基腔體（1）上對稱分布，所述硅基腔體（1）表面設置有電路，所述電路與硅基腔體（1）采用匹配孔（4）進行過渡；本發(fā)明的環(huán)行器，器件尺寸大大減小，實現(xiàn)了在17.8—26.6?GHz頻段內(nèi)的環(huán)行性能，本發(fā)明的環(huán)行器功率容量量級較微帶結(jié)構提升了一個數(shù)量級。

技術領域

本發(fā)明涉及微波元器件領域，尤其涉及一種三孔接地小型化準SIW環(huán)行器。

背景技術

基片型環(huán)行器是微波工程中一類重要的基礎性器件，是T/R組件的必備元件，其廣泛應用于民用通訊、微波測量、雷達、通信、電子對抗、航空航天等各種民用、軍用設備中，在設備中主要起到信號定向傳輸、收發(fā)雙工、隔離信號、保護前級系統(tǒng)的作用。

傳統(tǒng)的SIW環(huán)行器電磁波的傳輸模式類似于波導，是在一個類似波導腔內(nèi)傳播。金屬化通孔是SIW環(huán)行器的必備結(jié)構。金屬化通孔主要起到模擬波導壁的作用，將電磁波約束在波導壁內(nèi)，在介質(zhì)內(nèi)進行傳播。

傳統(tǒng)SIW器件，尤其是環(huán)行器、隔離器，都是采用襯底介質(zhì)加旋磁基片的結(jié)構，旋磁基片的開孔破壞了介質(zhì)表面電路的完整性，對于高頻微波器件，電路的不完整對電磁波的傳輸影響明顯，限制了器件性能的提升。

傳統(tǒng)SIW環(huán)行器結(jié)構類型如圖1-3所示，其原理均是通過兩排金屬化過孔(方孔或圓孔)構造波導腔體寬邊結(jié)構，介質(zhì)基片厚度構造波導窄邊結(jié)構，實現(xiàn)電磁波的SIW傳輸結(jié)構。圖1為采用兩排交錯金屬化圓孔構造波導壁寬邊結(jié)構，圖2為采用單排金屬化過孔構造波導寬邊結(jié)構，圖3是在單排金屬化過孔構造波導結(jié)構基礎上，在中心結(jié)區(qū)放置三個金屬化孔用以提高環(huán)行器性能；

傳統(tǒng)的基片型環(huán)行器技術問題及缺陷主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

1.傳統(tǒng)的SIW器件無論表面電路如何變化，匹配結(jié)構如何設計，金屬化通孔是其必備結(jié)構。金屬化通孔在基片內(nèi)構成一個類似的波導腔供電磁波傳輸，受微波波長的限制，金屬化通孔的間距縮小空間有限，導致器件尺寸較大。通常，K波段SIW環(huán)行器平面尺寸在7mm*7mm以上，寬帶結(jié)構尺寸更大；

2.金屬化通孔由于過孔多，在工藝上增加了加工成本和工藝風險；

3.傳統(tǒng)的微帶器件由于電磁波在表面電路上傳播，器件的功率容量小。通常，K波段微帶環(huán)行器功率容量在幾W左右；

4.傳統(tǒng)SIW器件及開孔型微帶器件，鐵氧體孔破壞了表面電路的完整性，影響器件性能，且小型化導致中心結(jié)小，孔外電路尺寸小，通常小于1mm，永磁體焊接難以實現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就在于提供一種三孔接地小型化準SIW環(huán)行器，以解決上述問題。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是這樣的：一種三孔接地小型化準SIW環(huán)行器，包括硅基腔體、旋磁基片、永磁體、接地通孔、蓋板和環(huán)行器底板，其中，所述旋磁基片嵌于硅基腔體內(nèi)，所述環(huán)行器底板位于硅基腔體底部，蓋板位于硅基腔體正上方，所述永磁體位于蓋板上方，所述接地通孔在硅基腔體上對稱分布，所述硅基腔體表面設置有電路，所述電路與硅基腔體采用匹配孔進行過渡；所述接地通孔為三個。

本發(fā)明結(jié)合傳統(tǒng)SIW?環(huán)行器的結(jié)構形式和工藝手段實現(xiàn)，采用硅作為襯底材料，結(jié)合MEMS工藝對環(huán)行器腔體進行立體加工。在原理性分析和設計階段，創(chuàng)造性地引入了準SIW技術，用金屬化接地通孔代替?zhèn)鹘y(tǒng)金屬化通孔，取消了介質(zhì)腔體內(nèi)的金屬化波導壁，改變了電磁波的傳輸模式，使準SIW環(huán)行器既能實現(xiàn)傳統(tǒng)SIW環(huán)行器的性能又大幅降低了器件尺寸。