CN101621148B - 一种环行器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种环行器，包括一腔体，所述腔体中设置有中心导体、铁氧体基片以及设置在所述腔体的最外层的一盖板，所述中心导体的两侧均设置有所述铁氧体基片，所述中心导体具有相互间隔设置的大Y分支线和小Y分支线，至少一Y分支线的端口处设置有一段容性短传输线，从而等效成一L/C匹配网络。本发明环行器在双Y结环行器的基础上，在至少一Y分支线的端口延伸一段容性的短传输线，从而等效成准集中参数L/C型匹配网络代替现有技术中构成Y型传输线的Y分支线，从而使环行器小型化，在相同的性能下，其工作频率比现有的环行器的工作频率低，损耗小，其旋磁材料圆盘半径可缩小到现有环行器的旋磁材料圆盘的一半。

Description

一种环行器
技术领域
本发明涉及一种环行器，特别是涉及一种带线环行器。
背景技术
由中心导体构成的环行器结的形状决定了环行器的特性。请参阅图1，其为最早出现的圆盘结环行器的中心导体的示意图。根据圆盘结环行器的理论，中心导体的圆盘直径是与波长成正比（即所谓环行条件），工作频率越低，中心导体的圆盘直径越大。
请参阅图2，其为现有一般的双Y结环行器的中心导体的示意图，该双Y结环行器的中心导体也存在这种频率依赖关系，因为它是直接从圆盘结型中心导体演变过来的，双Y结环行器是用一个双回路的双Y结来代替有四分之一波长变换器的单回路的Y结来实现相同性能（包括带宽）下的小型化的。然而，在RF（射频）或低微波频率下，即使是双Y结环行器，其尺寸仍显得过大而不能接受，即便采用高场工作也无济于事。
所以，现有一般在低微波频率以下工作的环行器都是集中参数型，因为集中参数环行器可以做得很小，可是它又有很大的弱点，比如不仅带宽不易做宽，而且损耗也较大，某些应用上，例如通讯方面是不能允许的。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种环行器，尺寸较小、且损耗也较小。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种环行器，包括一腔体，所述腔体中设置有中心导体和铁氧体基片，所述中心导体的两面均设置有所述铁氧体基片，所述中心导体具有相互间隔设置的大Y分支线和小Y分支线，至少一Y分支线的端口处延伸有一容性短传输线；所述大Y分支线的端口延伸的容性短传输线与所述小Y分支线的端口延伸的容性短传输线之间的距离小于小Y分支线的端口延伸的容性短传输线的宽度。
其中，所述大Y和小Y分支线的所有端口处都设置有一容性短传输线。
其中，所述大Y分支线及小Y分支线与所述延伸的短传输线的结构为等效的L/C匹配网络结构，所述分支线等效为电感元件，所述延伸的短传输线等效为电容元件。
所述环行器的工作频率在300MHz至3GHz之间，所述大Y分支线及小Y分支线及延伸的短传输线的长度均在八分之一波长至十六分之一波长之间。
其中，所述中心导体呈三角形状。
其中，所述延伸的容性短传输线的宽度大于Y分支线的宽度。
其中，所述大Y分支线的端口延伸的所述容性短传输线的宽度大于所述小Y分支线的端口延伸的所述容性短传输线的宽度。
本发明的有益效果是：区别于现有环行器体积较大且损耗较大的情况，本发明环行器在双Y结环行器的基础上，在至少一Y分支线的端口延伸一段容性的短传输线，从而等效成准集中参数L/C型匹配网络代替现有技术中构成Y型传输线的Y分支线，从而使环行器小型化，在相同的性能下，其工作频率比现有的环行器的工作频率低，损耗小，其旋磁材料圆盘半径可缩小到现有环行器的旋磁材料圆盘的一半。
当环行器的大Y分支线、小Y分支线都进行上述同样的代替后，该环行器兼有集中参数型环行器的尺寸小和分布参数型环行器的损耗小、结构简单等优点。
附图说明
图1是现有技术圆盘结形环行器的中心导体的示意图；
图2是现有技术双Y结环行器的中心导体的示意图；
图3是本发明环行器的结构分解图；
图4是本发明环行器的中心导体的第一实施例的示意图；
图5是本发明环行器的中心导体的第二实施例的示意图；
图6是本发明环行器的中心导体的第三实施例的示意图。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。
请参阅图3，其为环行器的结构分解图，具有一腔体8，所述腔体8中设置有中心导体1，铁氧体基片2、介质套环3、异形镀银贴片4、永磁片5、镀银铁片6以及补偿片7。所述中心导体1的上、下两侧均设有所述介质套环3，所述介质套环3起到定位的作用，所述中心导体1的上侧的介质套环3中设有所述铁氧体基片2，且所述中心导体1的上侧的介质套环3的上方从下往上依次设置有所述异形镀银铁片4、永磁片5以及补偿片7。所述中心导体1的下侧的介质套环3中从上往下依次设置有所述铁氧体基片2、镀银铁片6以及永磁片5。所述盖板9置于所述腔体8的最上层。
所述异形镀银铁片4和镀银铁片6均可以起到一个平行、均匀磁场的作用，所述盖板9置于所述腔体8的最上层起到屏蔽磁场的作用。
请参阅图4，其为本发明环行器的中心导体的第一实施例，在一圆形铁氧体基片上呈等角度地凸伸有相互间隔设置的大约等于四分之一波长的大Y分支线30和小Y分支线31，所述大Y分支线30和所述小Y分支线31的相接处形成一双Y结。所述大Y分支线30和小Y分支线31均具有一端口。所述环行器的大Y分支线30的端口处横向延伸有一小段弧形的容性短传输线32，即所述容性短传输线32和所述大Y分支线30相互交叉，可以相互垂直或成其他夹角。通过延伸的容性短传输线32可改善该中心导体的双Y结的阻抗匹配。如此结构设计，在同等性能下，比如在频宽相同的情况下，其工作频率比现有的双Y结环行器的工作频率能下降30%。
请参阅图5，其为环行器的中心导体的第二实施例，大Y分支线和小Y分支线分别是感性短传输线13、14、15和16、17、18。所述感性短传输线13、14、15和16、17、18的端口处分别延伸有弧形的容性短传输线7、8、9和10、11、12。其中，容性短传输线7、8、9和10、11、12近似代表准集中的电容元件（分别以C和C’表示），而感性短传输线13、14、15和16、17、18代表准集中的电感元件（分别以L和L’表示），所述容性短传输线7、8、9和10、11、12以及感性短传输线13、14、15和16、17、18的长度a、b以及c均在八分之一波长到十六分之一波长之间，每一对L—C和L’—C’的总长度大约等于八分之一波长，而它们分别代表现有技术中如图2中的环行器的中心导体的大Y分支线1’、2’、3’和小Y分支线4’、5’、6’这些构成的双Y传输线。然而现有技术中的双Y传输线的长度近似等于四分之一波长，而本实施例中每一对构成L—C的短传输线的长度大约等于八分之一波长，极大减小了短传输线的长度。
为了获得足够大的L—C值和L’—C’值而又不使它们的尺寸过大。所述代表电容元件的大Y分支线的容性短传输线7、8、9和小Y分支线的容性短传输线10、11、12之间以及代表电感元件的感性传输线13、14、15和感性传输线16、17、18之间开了一条适当宽的缝隙，该缝隙能有效增大电感、获得适当的L/C比值且不会使电容受到大的损失。所述获得的适当的L/C比值是由等效电路理论算得的每个Y结的特性阻抗决定的。
请参阅图6，其为环行器的中心导体的第三实施例，该中心导体大致为三角形状，是为特定的应用场合而设计的。其基本特点与图5的中心导体相似，在此就不再赘叙。
本发明环行器中，由于只需要磁化双Y结的等效电感段，因而所述永磁片5的直径可缩小到现有双Y结环行器的永磁片的四分之一，永磁片5的厚度也相应的减少，从而本发明环行器比较轻薄。本发明环行器的工作频率在300MHz~3GHz之间，特别适合于超高频率下工作。
本实施例中，所述延伸的容性短传输线的长度大于Y分支线的宽度。所述大Y分支线的端口延伸的所述容性短传输线的长度a大于所述小Y分支线的端口延伸的所述容性短传输线的长度b。所述大Y分支线的端口延伸的容性短传输线与所述小Y分支线的端口延伸的容性短传输线之间的距离小于小Y分支线的端口延伸的容性短传输线的长度b。
区别于现有技术的环行器体积较大且损耗较大的情况。本发明环行器在双Y结环行器的基础上，在大Y分支线的端口延伸一段容性的短传输线，从而等效成准集中参数L/Ｃ型匹配网络以代替现有技术中构成Y型传输线的大Y分支线，从而使环行器小型化，且其旋磁材料圆盘半径可缩小到原来的一半，其永磁体圆盘半径可缩小到原来的四分之一，并且厚度还有相应缩小。
综上所述，本发明可以使环行器小型化，在相同的性能下，比如在频宽相同的情况下，其工作频率比现有的环行器的工作频率低，其旋磁材料圆盘半径可缩小到现有环行器的旋磁材料圆盘的一半。当环行器的大Y分支线、小Y分支线都进行同样的代替，即大Y分支线的端口和小Y分支线的端口均延伸有一段容性的短传输线，该环行器兼有集中参数型环形器的尺寸小和分布参数型环形器的损耗小、结构简单等优点。
本发明环行器特别适合RF和低微波频率下应用。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种环行器，包括一腔体，所述腔体中设置有中心导体和铁氧体基片，所述中心导体的两面均设置有所述铁氧体基片，所述中心导体具有相互间隔设置的大Y分支线和小Y分支线，其特征在于，至少一Y分支线的端口处延伸有一容性短传输线；所述大Y分支线的端口延伸的容性短传输线与相邻小Y分支线的端口延伸的容性短传输线之间的距离小于从小Y分支线的端口延伸的容性短传输线的长度。
2.根据权利要求1所述的一种环行器，其特征在于，所述大Y和小Y分支线的所有端口处都设置有一容性短传输线。
3.根据权利要求2所述的一种环行器，其特征在于，所述大Y分支线及小Y分支线与所述延伸的短传输线的结构为等效的L/C匹配网络结构，所述分支线等效为电感元件，所述延伸的短传输线等效为电容元件。
4.根据权利要求3所述的一种环行器，其特征在于，所述中心导体呈三角形状。
5.根据权利要求1至4任一项所述的一种环行器，其特征在于，所述环行器的工作频率在300MHz至3GHz之间，所述大Y分支线及小Y分支线及延伸的短传输线的长度均在八分之一波长至十六分之一波长之间。
6.根据权利要求1至4任一项所述的一种环行器，其特征在于，所述延伸的容性短传输线的长度大于Y分支线的长度。
7.根据权利要求1至4任一项所述的一种环行器，其特征在于，所述大Y分支线的端口延伸的容性短传输线的长度大于所述小Y分支线的端口延伸的容性短传输线的长度。
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