[發明專利]一種寬帶高頻法拉第隔離器

有效

• 申請號: 202011223619.0
• 申請日: 2020-11-05
• 公開（公告）號: CN112103602B
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 蔣運石;鮮聰;任仕晶;王斌;孔偉
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第九研究所
• 主分類號: H01P1/375
• 分類號: H01P1/375
• 代理公司: 綿陽市博圖知識產權代理事務所(普通合伙) 51235
• 代理人: 黎仲

本發明公開了一種寬帶高頻法拉第隔離器，屬于微波/毫米波器件技術領域，包括圓波導、矩形波導和扭波導組成的同軸腔體；圓波導腔體內設置同軸鐵氧體；鐵氧體兩側有匹配陶瓷；兩側匹配陶瓷中間設置電阻層；圓波導的內側覆蓋一層高損耗的吸收體；永磁體在圓波導的外側；用有機玻璃或樹脂類作為鐵氧體、陶瓷的支撐。本發明利用法拉第旋轉效應，實現鐵氧體隔離器的全頻段高隔離。相對于傳統鐵氧體隔離器，如波導、帶線和微帶隔離器，其優勢在于能實現器件的全頻段高隔離，應用頻率更高，且頻率不受鐵氧體材料有限飽和磁化強度的限制。

技術領域

本發明涉及一種隔離器，尤其涉及一種寬帶高頻法拉第隔離器。

背景技術

鐵氧體隔離器是現代微波/毫米波系統中廣泛應用的無源器件之一，其主要有兩個端口，在正向傳輸方向上具有很小的損耗，而在反向傳輸時具有很大的損耗，這使其具有單向傳輸的特點。在系統中主要用作源和信號的隔離、功率放大器和負載的隔離、提高功率合成電路的隔離等，起隔離反射信號和保護源的作用。

傳統的鐵氧體隔離器帶寬較窄，隔離度較低，且器件應用頻率受鐵氧體飽和磁化強度的限制，難以滿足一些系統對器件帶寬、隔離和應用頻率的要求。法拉第隔離器具有隔離度高、帶寬大的優點，即使在很高的頻率其帶寬也能達到45%，可滿足一些特殊的系統對隔離器高寬帶、高隔離、高頻率的要求。目前，國內法拉第隔離器的需求全部依賴進口。

發明內容

本發明的目的就在于提供一種解決上述問題，解決傳統的鐵氧體隔離器在高頻段相對帶寬較窄，隔離度較低，在一些特定的系統中難以滿足系統對隔離度和帶寬的要求的一種寬帶高頻法拉第隔離器。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是這樣的：一種寬帶高頻法拉第隔離器，包括腔體和永磁體，所述腔體由依次同軸設置的矩形波導、圓波導和扭波導構成，其中矩形波導為輸入端，扭波導為輸出端；所述扭波導為45°扭波導，其兩端相對旋轉45°；

所述圓波導采用過模設計，其尺寸大于工作頻率下標準圓波導尺寸，內壁覆蓋有吸收體，所述吸收體用于對高次模進行吸收；

所述圓波導內同軸設置一鐵氧體，所述鐵氧體兩端分別同軸設有匹配陶瓷，所述匹配陶瓷呈圓柱形，分別從圓波導兩端伸出，且伸出的部分收縮呈圓錐形；

兩匹配陶瓷內沿其長度方向分別設有一電阻層，兩電阻層平面互成45°角，且靠近矩形波導的電阻層與矩形波導寬邊平行，靠近扭波導的電阻層，與扭波導連接圓波導的一端的寬邊平行；

所述永磁體位于圓波導外壁，且永磁體產生的磁場方向沿電磁波的傳輸方向。

作為優選：所述圓波導內設有支撐鐵氧體和匹配陶瓷的支撐體，所述支撐體為位于圓波導兩端的環形體，匹配陶瓷兩端從支撐體中部穿過且通過支撐體支撐定位，所述支撐體采用有機玻璃或樹脂材料制成。

作為優選：所述吸收體在應用頻段上，其磁損耗和電損耗的損耗角正切值大于0.1，且吸收體厚度為0.1-0.3mm。

作為優選：所述圓波導、矩形波導和扭波導表面鍍金處理。

作為優選：所述寬帶高頻法拉第隔離器的頻段覆蓋整個毫米波段。

本發明中：用圓波導、矩形波導和扭波導組成的同軸腔體，其中矩形波導為輸入端，扭波導為輸出端，主要起電磁波傳輸的作用；且為了減小損耗，對圓波導、矩形波導和扭波導表面進行鍍金處理。

圓波導腔體內設置同軸鐵氧體；鐵氧體兩側用匹配陶瓷實現不同波導之間電磁波的過渡；匹配陶瓷的介電常數與鐵氧體相近，形狀為圓柱且一端收縮成圓錐，能實現更加良好的匹配。