CN101577357A - 一种带状线型铁氧体移相器 - Google Patents

Abstract

一种带状线型铁氧体移相器，属于微波通讯器件技术领域。包括：矩形立方体旋磁铁氧体材料(1)，其内部开有前后贯通的空腔，以形成闭合磁回路，其外表面印刷有银电极；矩形介质基板(2)，其表面具有两条相互平行的磁化电流导线(3)和一条移相用弯曲式微带线；矩形介质基板内嵌于旋磁铁氧体材料的空腔中，矩形介质基板周围与旋磁铁氧体材料之间填充绝缘胶。器件工作时，通过磁化电流导线施加磁化电流使旋磁铁氧体磁化，去掉磁化电流后旋磁铁氧体工作于剩磁状态；在移相用弯曲式微带线的两个端电极之间连接微波信号，就会产生非互易的差相移。本发明可显著缩小铁氧体移相器的体积和质量，有利于实现移相器与其它有源/无源器件或组件的集成。

Description

一种带状线型铁氧体移相器

技术领域

本发明属于微波通讯器件技术领域，涉及一种小型化带状线型铁氧体移相器。

背景技术

相对于PIN二极管、MMIC等形式的移相器，铁氧体移相器在***损耗以及平均功率方面具有很大的优势。目前常见的铁氧体移相器从结构上区分主要有两大类：其一是采用在波导内加载铁氧体空心矩形棒的形式；其二是采用在铁氧体基片上印刷微带线的结构形式。前一种结构中由于波导尺寸参数要由传输电磁波的波长来确定，很难压缩，导致移相器的体积和重量都较大。而后一种结构形式中虽然铁氧体基片和微带部分的体积和重量不大，但为了磁化铁氧体基片需要额外附加磁化电路和磁路，也导致了整个微带铁氧体移相器体积偏大。此外，微带型铁氧体移相器在移相度和插损方面的性能也较差。因此，如何在缩小铁氧体移相器的体积和重量的同时，又能保证其良好的移相性能，成为当前铁氧体移相器发展所面临的一大技术难题。

发明内容

本发明提供一种带状线型铁氧体移相器，该铁氧体移相器在兼顾常规铁氧体移相器在***损耗以及平均功率方面的优异性能的同时，能够显著缩小铁氧体移相器的体积。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种带状线型铁氧体移相器，如图1至图3所示，包括：

旋磁铁氧体材料1，所述旋磁铁氧体材料1的外形为一矩形立方体，其内部开有一个前后贯通的矩形立方体空腔。所述旋磁铁氧体材料1形成一个围绕其内部空腔的闭合磁回路；所述旋磁铁氧体材料1围绕其内部空腔的外表面印刷有银电极6作为接地电极。

矩形介质基板2，其形状与旋磁铁氧体材料1的内部空腔相适应。所述介质基板2表面具有两条相互平行的磁化电流导线3和一条移相用弯曲式微带线，磁化电流导线3平行于矩形介质基板2的长边；所述移相用弯曲式微带线由特性阻抗相等的三段微带线构成，两段相互平行的直线式微带线4的中间串接U型折叠弯曲式微带线5；所述两条磁化电流导线3与移相用弯曲式微带线的直线式微带线4相互平行并保持4倍以上直线式微带线4微带线宽的间距。

所述矩形介质基板2内嵌于所述旋磁铁氧体材料1的空腔中，矩形介质基板2周围与旋磁铁氧体材料1之间填充绝缘胶7。

所述旋磁铁氧体材料1的空腔两端适当漏出一部分矩形介质基板2，以方便引出磁化电流导线3和移相用弯曲式微带线的端电极。

需要说明的是：

上述技术方案中，所述矩形介质基板2可以是陶瓷基板，也可以是有机聚合物介质基板；所述磁化电流导线3和移相用弯曲式微带线可采用光刻工艺制作于矩形介质基板2表面，也可采用印刷工艺印刷于矩形介质基板2表面。

矩形介质基板2周围与旋磁铁氧体材料1之间填充绝缘胶的作用是保证微带线与铁氧体材料之间绝缘，同时将介质基板与旋磁铁氧体材料粘结成一个整体。

另外，旋磁铁氧体材料的外形尺寸及内部腔体的尺寸均可根据设计需要灵活变化，此外，为方便加工，所有的直角棱角也可进行适当的倒角。

所述移项用弯曲式微带线的宽度应通过仿真来确定，以确保在设计结构中其特性阻抗保持为50Ω，其中U型折叠弯曲式微带线5由若干相同的四分之一波长线弯曲连接而成，且直线式微带线4的长度也大于四分之一波长。

磁化电流导线3的线宽没有特别限制。选用旋磁铁氧体的材质及介质层的材质也没有特别限制，都可根据应用需求灵活变化。

本发明与现有的微带式铁氧体移相器相比，勿需再附加磁化电路和磁芯回路，体积和质量都可以显著的缩小，更利于实现移相器与其它有源/无源器件和组件的集成。此外，带状线的结构设计也比微带式铁氧体移相器损耗更低。

附图说明

图1是本发明提供的带状线型铁氧体移相器中旋磁矩形立方体截面示意图。

图2是本发明提供的带状线型铁氧体移相器中介质基板及表面微带电路结构示意图。

图3是本发明提供的带状线型铁氧体移相器的立体结构示意图。

具体实施方式

下面结合一个具体实施及附图，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

具体实施的内嵌介质层带状线型铁氧体移相器其中心频率约为9.2GHz，带宽大于300MHz，带宽内***损耗＜2dB，驻波比VSWR≤1.5，相移量超过270度。而该铁氧体移相器的长、宽和高仅约为24mm、15mm和5.5mm，明显小于常规的波导型和微带型的铁氧体移相器。

图1～图3为该内嵌介质层带状线型铁氧体移相器组成部分及整体的结构示意图。主要结构包括：

旋磁锂铁氧体材料1，其外体尺寸分别为长22mm，宽15mm，高5.5mm，内部开有一个前后贯通的矩形立方体空腔，空腔的尺寸分别为长22mm，宽10mm，高1.5mm。旋磁锂铁氧体材料1形成一个闭合磁回路。旋磁铁氧体材料1围绕其内部空腔的外表面印刷有银电极6作为接地电极。

矩形介质基板2采用有机聚合物介质基板或陶瓷介质基板，其尺寸分别为长24mm，宽10mm，高0.5mm。其上光刻电极图案如图2所示，包括有两条相互平行的磁化电流导线和一条移相用弯曲式微带线；移相用弯曲式微带线由两段相互平行的直线式微带线和中间串接的U型折叠弯曲式微带线构成。微带线的线宽要确保微带的特性阻抗为50Ω。磁化电流导线与移相用弯曲式微带线的直线式微带线相互平行且保持4倍以上直线式微带线宽的间距，磁化电流导线和移相用弯曲式微带线均平行于矩形介质层的长边。

将矩形介质基板2嵌入到旋磁锂铁氧体材料1的空腔后，使其长边分别从空腔两端露出相同的长度，在本具体实施例中两端分别露出了1mm，以方便移相器引入和引出磁化电流及微波信号。介质层的下表面贴紧铁氧体，上表面与铁氧体之间留出的1mm高的空隙中灌封绝缘封胶后固化。移相器完整的结构如图3所示。

如上所述，便可较好的实现本发明。该带状线型铁氧体移相器在工作时，旋磁锂铁氧体材料1围绕其内部空腔的外表面银电极6接地，通过两条磁化电流导线分别施加相同大小的脉冲磁化电流，可使闭合的旋磁铁氧体回路磁化，去掉磁化电流后可使旋磁铁氧体工作于指定的剩磁状态，并可通过调整脉冲磁化电流的大小改变铁氧体的剩磁状态。在移相用弯曲式微带线的两个端电极分别连接同轴或微带馈电，微波信号就会产生非互易的差相移。与常规的微带式铁氧体移相器，本发明去掉了额外的附加磁化电路和磁芯回路，体积和重量都可以明显的降低。同时采用带状线的结构设计也比微带式结构损耗更低。

Claims (7)

1、一种带状线型铁氧体移相器，包括：

旋磁铁氧体材料(1)，所述旋磁铁氧体材料(1)的外形为一矩形立方体，其内部开有一个前后贯通的矩形立方体空腔；所述旋磁铁氧体材料(1)形成一个围绕其内部空腔的闭合磁回路；所述旋磁铁氧体材料(1)围绕其内部空腔的外表面印刷有银电极(6)作为接地电极；

矩形介质基板(2)，其形状与旋磁铁氧体材料(1)的内部空腔相适应；所述介质基板(2)表面具有两条相互平行的磁化电流导线(3)和一条移相用弯曲式微带线，磁化电流导线(3)平行于矩形介质基板(2)的长边；所述移相用弯曲式微带线由特性阻抗相等的三段微带线构成，两段相互平行的直线式微带线(4)的中间串接U型折叠弯曲式微带线(5)；所述两条磁化电流导线(3)与移相用弯曲式微带线的直线式微带线(4)相互平行并保持4倍以上直线式微带线(4)微带线宽的间距；

所述矩形介质基板(2)内嵌于所述旋磁铁氧体材料(1)的空腔中，矩形介质基板(2)周围与旋磁铁氧体材料(1)之间填充绝缘胶(7)。

2、根据权利要求1所述的带状线型铁氧体移相器，其特征在于，所述旋磁铁氧体材料(1)的空腔两端适当漏出一部分矩形介质基板(2)，以方便引出磁化电流导线(3)和移相用弯曲式微带线的端电极。

3、根据权利要求1或2所述的带状线型铁氧体移相器，其特征在于，所述矩形介质基板(2)是陶瓷基板。

4、根据权利要求1或2所述的带状线型铁氧体移相器，其特征在于，所述矩形介质基板(2)有机聚合物介质基板。

5、根据权利要求1或2所述的带状线型铁氧体移相器，其特征在于，所述磁化电流导线(3)和移相用弯曲式微带线采用光刻工艺制作于矩形介质基板(2)表面。

6、根据权利要求1或2所述的带状线型铁氧体移相器，其特征在于，所述磁化电流导线(3)和移相用弯曲式微带线采用印刷工艺印刷于矩形介质基板(2)表面。

7、根据权利要求1-6所述的任一带状线型铁氧体移相器，其特征在于，所述移项用弯曲式微带线的宽度应确保其特性阻抗为50Ω，其中U型折叠弯曲式微带线(5)由若干相同的四分之一波长线弯曲连接而成，且直线式微带线(4)的长度也大于四分之一波长。

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