專利名稱：一種全x波段鐵氧體微帶環行器的制作方法
技術領域：
本發明屬于微波器件技術領域，涉及鐵氧體環行器。
背景技術：
早在二次世界大戰期前，微波鐵氧體器件就開始應用于軍事領域。如環行器、隔離器等解決了雷達的級間隔離、阻抗以及天線共用等一列實際問題，極大地提高了雷達系統的戰術性能。到了二十世紀九十年代，美俄等國實行了“軍轉民”科研生產方針，使得微波器件的應用迅速擴展到民用通訊、能源技術、工農醫等領域。鐵氧體環行器的應用領域及市場需求也隨之迅速擴大。鐵氧體環行器由于具有體積小，易與微波電路集成等優點，一直是近年環行器研究的主要對象。鐵氧體環行器的一個研究方向是為鐵氧體器件和材料探索新的生產工藝和新的技術途徑，進行新材料的研究和新型器件的開發。現常用的環行器有如單Y，雙Y，圓盤，三角，六角等多種組合方式形成的結構。在實現基本的環行性能前提下，如何拓展帶寬以及盡量縮減器件體積，是環行器研發中的重要課題之一。
發明內容
本發明提供一種全X波段鐵氧體微帶環行器，該環行器在整個X波段(8GHz 12GHz)內具有高隔離性能、低插入損耗和端口駐波的特點；同時體積較小，易于微波電路相集成。本發明技術方案如下一種全X波段鐵氧體微帶環行器，如圖1所示，包括矩形鐵氧體基板1和正六邊形金屬平面中心結2 ；正六邊形金屬平面中心結2位于矩形鐵氧體基板1表面中間位置。所述正六邊形金屬平面中心結2具有三個由四分之一波長微帶線構成的輸入輸出端，每個輸入輸出端的內側端口與正六邊形的一個邊相連，三個輸入輸出端的內側端口兩兩之間互成 120度夾角；在正六邊形中沒有連接輸入輸出端的另外三條邊的中心垂線位置開有一條細縫，三條細縫尺寸相同。如圖2所示，上述全X波段鐵氧體微帶環行器還可包括一個偏置磁化鐵氧體3 ；所述偏置磁化鐵氧體3為圓柱狀，位于矩形鐵氧體基板1下方并與正六邊形金屬平面中心結 2同心。上述全X波段鐵氧體微帶環行器中，如圖3所示，所述三個輸入輸出端均由內側四分之一波長微帶線、中間匹配微帶線和外側四分之一波長微帶線順序連接而成，三個輸入輸出端形成Y型結構。上述全X波段鐵氧體微帶環行器中，如圖4所示，所述三個輸入輸出端均由內側四分之一波長微帶線、Y型到T型過渡微帶線、中間匹配微帶線和外側四分之一波長微帶線順序連接而成，三個輸入輸出端形成T型結構。本發明的有益效果是
本發明在現有鐵氧體微帶環行器的正六邊形金屬中心結上開了三條120度旋轉對稱的細縫，形成了類似開路線的結構。在中心結上加載120度旋轉對稱的具有磁臂脊的細縫，相當于加入了一截開路線結構，能夠有效調節中心結的阻抗，使得與外部微帶線的過渡更為平滑，從而能偶有效增加環行器的工作帶寬；同時由于加載的細縫結構改變了中心諧振導體的邊界條件，使得中心導體的正負旋轉本征模的截止波數發生變化，能夠有效減小中心導體的尺寸，從而有利于器件的小型化。
圖1為本發明提供的全X波段鐵氧體微帶環行器的結構示意圖之一。圖2為本發明提供的全X波段鐵氧體微帶環行器的結構示意圖之二。圖2與圖1 相比，增加了偏置磁化鐵氧體3。圖3為本發明提供的全X波段鐵氧體微帶環行器中正六邊形金屬平面中心結的結構示意圖之一。圖4為本發明提供的全X波段鐵氧體微帶環行器中正六邊形金屬平面中心結的結構示意圖之二。圖4與圖3相比，其輸入輸出端在內側四分之一波長微帶線和中間匹配微帶線之間增加了 Y型到T型過渡微帶線。
具體實施例方式具體實施方式
一一種全X波段鐵氧體微帶環行器，如圖2所示，包括矩形鐵氧體基板1、正六邊形金屬平面中心結2和偏置磁化鐵氧體3 ；正六邊形金屬平面中心結2位于矩形鐵氧體基板 1表面中間位置，所述偏置磁化鐵氧體3為圓柱狀，位于矩形鐵氧體基板1下方并與正六邊形金屬平面中心結2同心。所述正六邊形金屬平面中心結2具有三個由四分之一波長微帶線構成的輸入輸出端，每個輸入輸出端的內側端口與正六邊形的一個邊相連，三個輸入輸出端的內側端口兩兩之間互成120度夾角；在正六邊形中沒有連接輸入輸出端的另外三條邊的中心垂線位置開有一條細縫，三條細縫尺寸相同。所述三個輸入輸出端均由內側四分之一波長微帶線、Y型到T型過渡微帶線、中間匹配微帶線和外側四分之一波長微帶線順序連接而成，三個輸入輸出端形成T型結構。器件主要尺寸及參數如下鐵氧體基板厚度為0. 8mm,正六邊形邊長為2. 12mm,三條細縫長度為1. 05mm、 寬度為0. 12mm，偏置磁化鐵氧體半徑為3. 4mm ；輸入輸出端中，內側四分之一波長微帶線長0. 97mm、寬0. 44mm，外側四分之一波長微帶線長0. 63mm、寬0. 12mm，中間匹配微帶線長 0. 91mm、寬1. 31mm。鐵氧體基板材料和偏置磁化鐵氧體材料的相對介電常數為14. 5，飽和
磁化強度為觀00高斯。上述環行器在頻率8GHz 12GHz (全X波段)范圍內，最小隔離度為_20dB，最大插入損耗為-0. 4dB，最大駐波為1. 2。
具體實施方式
二一種全X波段鐵氧體微帶環行器，如圖2所示，包括矩形鐵氧體基板1、正六邊形金屬平面中心結2和偏置磁化鐵氧體3 ；正六邊形金屬平面中心結2位于矩形鐵氧體基板1表面中間位置，所述偏置磁化鐵氧體3為圓柱狀，位于矩形鐵氧體基板1下方并與正六邊形金屬平面中心結2同心。所述正六邊形金屬平面中心結2具有三個由四分之一波長微帶線構成的輸入輸出端，每個輸入輸出端的內側端口與正六邊形的一個邊相連，三個輸入輸出端的內側端口兩兩之間互成120度夾角；在正六邊形中沒有連接輸入輸出端的另外三條邊的中心垂線位置開有一條細縫，三條細縫尺寸相同。所述三個輸入輸出端均由內側四分之一波長微帶線、Y型到T型過渡微帶線、中間匹配微帶線和外側四分之一波長微帶線順序連接而成，三個輸入輸出端形成T型結構。器件主要尺寸及參數如下鐵氧體基板厚度為0. 8mm,正六邊形邊長為2. 12mm,三條細縫長度為1. 05mm、 寬度為0. 24mm，偏置磁化鐵氧體半徑為3. 4mm ；輸入輸出端中，內側四分之一波長微帶線長0. 97mm、寬0. 44mm,外側四分之一波長微帶線長0. 63mm、寬0. 12mm,中間匹配微帶線長 0. 91mm、寬1. 31mm。鐵氧體基板材料和偏置磁化鐵氧體材料的相對介電常數為14. 5，飽和
磁化強度為觀00高斯。上述環行器在頻率8GHz 12GHz (全X波段)范圍內，最小隔離度為_18dB，最大插入損耗為0. 6dB，最大駐波為1.2。相比具體實施方式
一，由于加大了細縫的寬度，未過渡段匹配變差，總體的環行效果略有下降。
具體實施方式
三—種全X波段鐵氧體微帶環行器，如圖2所示，包括矩形鐵氧體基板1、正六邊形金屬平面中心結2和偏置磁化鐵氧體3 ；正六邊形金屬平面中心結2位于矩形鐵氧體基板 1表面中間位置，所述偏置磁化鐵氧體3為圓柱狀，位于矩形鐵氧體基板1下方并與正六邊形金屬平面中心結2同心。所述正六邊形金屬平面中心結2具有三個由四分之一波長微帶線構成的輸入輸出端，每個輸入輸出端的內側端口與正六邊形的一個邊相連，三個輸入輸出端的內側端口兩兩之間互成120度夾角；在正六邊形中沒有連接輸入輸出端的另外三條邊的中心垂線位置開有一條細縫，三條細縫尺寸相同。所述三個輸入輸出端均由內側四分之一波長微帶線、Y型到T型過渡微帶線、中間匹配微帶線和外側四分之一波長微帶線順序連接而成，三個輸入輸出端形成T型結構。器件主要尺寸及參數如下鐵氧體基板厚度為0. 8mm,正六邊形邊長為2. 12mm,三條細縫長度為1. 05mm、 寬度為0. 06mm,偏置磁化鐵氧體半徑為3. 4mm ；輸入輸出端中，內側四分之一波長微帶線長0. 97mm、寬0. 44mm，外側四分之一波長微帶線長0. 63mm、寬0. 12mm，中間匹配微帶線長 0. 91mm、寬1. 31mm。鐵氧體基板材料和偏置磁化鐵氧體材料的相對介電常數為14. 5，飽和
磁化強度為觀00高斯。上述環行器在頻率8GHz 12GHz (全X波段)范圍內，最小隔離度為_15dB，最大插入損耗為0. 6dB，最大駐波為2. 0。相比具體實施方式
一，由于減小了細縫的寬度，大幅影響中心阻抗，使得三個端口匹配同時變差，總體的環行效果明顯有所下降。對比實施方式一種全X波段鐵氧體微帶環行器，包括矩形鐵氧體基板1、正六邊形金屬平面中心結2和偏置磁化鐵氧體3 ；正六邊形金屬平面中心結2位于矩形鐵氧體基板1表面中間位置，所述偏置磁化鐵氧體3為圓柱狀，位于矩形鐵氧體基板1下方并與正六邊形金屬平面中心結2同心。所述正六邊形金屬平面中心結2具有三個由四分之一波長微帶線構成的輸入輸出端，每個輸入輸出端的內側端口與正六邊形的一個邊相連，三個輸入輸出端的內側端口兩兩之間互成120度夾角。所述三個輸入輸出端均由內側四分之一波長微帶線、Y型到 T型過渡微帶線、中間匹配微帶線和外側四分之一波長微帶線順序連接而成，三個輸入輸出端形成T型結構。器件主要尺寸及參數如下鐵氧體基板厚度為0.8mm，正六邊形邊長為2. 12mm，偏置磁化鐵氧體半徑為 3. 4mm ；輸入輸出端中，內側四分之一波長微帶線長0. 97mm、寬0. 44mm，外側四分之一波長微帶線長0. 63mm、寬0. 12mm，中間匹配微帶線長0. 91mm、寬1. 31mm。鐵氧體基板材料和偏置磁化鐵氧體材料的相對介電常數為14. 5，飽和磁化強度為觀00高斯。上述環行器在頻率9. IGHz 12GHz范圍內，最小隔離度為_20dB，最大插入損耗為0. 6dB，最大駐波為1.2。相比具體實施方式
一，對比實施方式未在中心結上開縫，中心結的阻抗產生變化，與外側微帶線的匹配變差，導致插損變大，且帶寬有所縮減。
權利要求
1.一種全X波段鐵氧體微帶環行器，包括矩形鐵氧體基板(1)和正六邊形金屬平面中心結O)；正六邊形金屬平面中心結(2)位于矩形鐵氧體基板(1)表面中間位置；其特征在于，所述正六邊形金屬平面中心結(2)具有三個由四分之一波長匹配微帶線構成的輸入輸出端，每個輸入輸出端的內側端口與正六邊形的一個邊相連，三個輸入輸出端的內側端口兩兩之間互成120度夾角；在正六邊形中沒有連接輸入輸出端的另外三條邊的中心垂線位置開有一條細縫，三條細縫尺寸相同。
2.根據權利要求1所述的全X波段鐵氧體微帶環行器，其特征在于，所述全X波段鐵氧體微帶環行器還包括一個偏置磁化鐵氧體(3)；所述偏置磁化鐵氧體( 為圓柱狀，位于矩形鐵氧體基板(1)下方并與正六邊形金屬平面中心結O)同心。
3.根據權利要求1或2所述的全X波段鐵氧體微帶環行器，其特征在于，所述三個輸入輸出端均由內側四分之一波長微帶線、中間匹配微帶線和外側四分之一波長微帶線順序連接而成，三個輸入輸出端形成Y型結構。
4.根據權利要求1或2所述的全X波段鐵氧體微帶環行器，其特征在于，所述三個輸入輸出端均由內側四分之一波長微帶線、Y型到T型過渡微帶線、中間匹配微帶線和外側四分之一波長微帶線順序連接而成，三個輸入輸出端形成T型結構。
全文摘要
一種全X波段鐵氧體微帶環行器，屬于微波器件技術領域。包括矩形鐵氧體基板和正六邊形金屬平面中心結；所述正六邊形金屬平面中心結具有三個由四分之一波長匹配微帶線構成的輸入輸出端，每個輸入輸出端的內側端口與正六邊形的一個邊相連，三個輸入輸出端的內側端口兩兩之間互成120度夾角；在正六邊形中沒有連接輸入輸出端的另外三條邊的中心垂線位置開有一條細縫，三條細縫尺寸相同。本發明在正六邊形中心結上加載細縫，相當于加入了一截開路線結構，能夠有效調節中心結的阻抗，使得與外部微帶線的過渡更為平滑，從而能偶有效增加環行器的工作帶寬；同時能夠有效減小中心導體的尺寸，有利于器件的小型化。
文檔編號H01P1/387GK102386469SQ201110227798
公開日2012年3月21日 申請日期2011年8月10日 優先權日2011年8月10日
發明者汪曉光, 王鑫, 鄧龍江, 陳良 申請人:電子科技大學