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复合 铁 氧体超宽带环行器

阅读：701发布：2022-03-07

专利汇可以提供复合铁氧体超宽带环行器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种制造简便、稳定性强的复合铁氧体超宽带环行器，包括高磁导率金属片、高饱和磁化强度铁氧体、三个低饱和磁化强度铁氧体、以及三个与其相连接的匹配电路介质，高饱和磁化强度铁氧体设置在高磁导率金属片中部，所有相连接的低饱和磁化强度铁氧体及匹配电路介质绕高饱和磁化强度铁氧体周向布置，高饱和磁化强度铁氧体、低饱和磁化强度铁氧体、匹配电路介质上设有微带电路或带线电路，高饱和磁化强度铁氧体上远离高磁导率金属片的一侧设有外偏置稳恒磁场源，高饱和磁化强度铁氧体上设有三个平直切割边，且互成120°；低饱和磁化强度铁氧体设有两个平直切割边；匹配电路介质设有一个平直切割边。，下面是复合铁氧体超宽带环行器专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种复合铁氧体超宽带环行器，其特征在于：包括作为拼接载板的高磁导率金属片、以及设置在高磁导率金属片上的高饱和磁化强度铁氧体、三个低饱和磁化强度铁氧体、以及数量与低饱和磁化强度铁氧体相等并与其相连接的匹配电路介质，高饱和磁化强度铁氧体设置在高磁导率金属片中部，所有相连接的低饱和磁化强度铁氧体及匹配电路介质绕高饱和磁化强度铁氧体周向布置，高饱和磁化强度铁氧体、低饱和磁化强度铁氧体、匹配电路介质上设有微带电路或带线电路，高饱和磁化强度铁氧体上远离高磁导率金属片的一侧设有外偏置稳恒磁场源，高饱和磁化强度铁氧体上设有三个用于和低饱和磁化强度铁氧体无缝拼接的平直切割边，且互成120°；低饱和磁化强度铁氧体设有两个分别用于与高饱和磁化强度铁氧体和匹配电路介质无缝拼接的平直切割边；匹配电路介质设有一个与低饱和磁化强度铁氧体对接的平直切割边；当高饱和磁化强度铁氧体、低饱和磁化强度铁氧体、匹配电路介质上设有微带电路时，相邻的微带电路采用金属搭接物相互搭接。
2.如权利要求1所述的一种复合铁氧体超宽带环行器，其特征在于：所述高饱和磁化强度铁氧体的饱和磁化强度的值为f上边频/P，单位：Gauss；f上边频为超宽带的上边频，单位MHz，P值为6.5～4.5之间。
3.如权利要求1所述的一种复合铁氧体超宽带环行器，其特征在于：所述低饱和磁化强度铁氧体2的饱和磁化强度的值为f下边频/P＇，单位：Gauss；
f下边频为超宽带的下边频，单位MHz，P＇值为3～4之间。
4.如权利要求2或3所述的一种复合铁氧体超宽带环行器，其特征在于：所述高磁导率金属片表面设有金属镀层。
5.如权利要求4所述的一种复合铁氧体超宽带环行器，其特征在于：所述金属镀层为镍或金的镀层。
6.如权利要求2或3所述的一种复合铁氧体超宽带环行器，其特征在于：所述外偏置稳恒磁场包括从下往上设置在高饱和磁化强度铁氧体上的第一永磁体和第二永磁体，其中第一永磁体与第二永磁体接触面的尺寸比第二永磁体小。
7.如权利要求6所述的一种复合铁氧体超宽带环行器，其特征在于：所述第一永磁体与高饱和磁化强度铁氧体间设有绝缘垫。

说明书全文

复合铁 氧体超宽带环行器

技术领域

[0001] 本发明属于微波器件领域，涉及一种非互易微波器件，具体来说涉及一种复合铁氧体超宽带环行器。

背景技术

[0002] 电磁压制、电磁干扰和抗干扰在现代战场的作用日益突出，要求相应的电子装备具备超带宽大功率性能，基于铁氧体的微带/带线环行器/隔离器因其良好的插损性能、高功率性能和大带宽性能而成为现代电子装备的优选元器件。

[0003] 目前，相对带宽小于70％(上边频减去下边频再除以中心频率)的大带宽铁氧体环行器普遍采用单一铁氧体材料基于波阻抗和耦合角连续跟踪 (continuous tracking)技术来实现。而对于相对带宽大于80％的超带宽铁氧体环行器，用单一铁氧体材料无法实现超带宽，目前的解决方案是基于周界模理论，采用饱和磁化强度从中心到外围梯度渐变的圆柱-圆环复合铁氧体嵌套结构，即中心为高饱和磁化强度的铁氧体圆柱，铁氧体圆柱外围再嵌套低饱和磁化强度的铁氧体圆环，圆环外再嵌套介质，电磁场在铁氧体圆柱和圆环的交界面上形成周界模，其构建示意图如图1所示(为直观起见，示意图中省略了导体和永磁体)。

[0004] 这种圆柱-圆环复合铁氧体结构的环行器/隔离器虽然能很好地实现超带宽，但由于电性能对嵌套结构之间的缝隙很敏感，因此对嵌套结构的精度要求很高，导致加工制作难度很高，批量生产时很难保障产品的一致性和稳定性，并且生产效率很低。同时，由于带孔介质和铁氧体圆环通常需要采用激光打孔，由于激光打孔的孔壁具有固有的锥度，基片越厚，锥度越显著，再加上铁氧体材料本身很脆，这给后期嵌套结构的装配带来很大困难，稍有不慎铁氧体圆柱/圆环的边沿就会崩边，进而恶化电性能。同时激光打孔的成本很高，且精度有限(直径公差很难做到30微米以内且有时圆度较差)，这些因素导致批量生产时一方面效率很低，另一方面产品一致性和稳定性较差。

发明内容

[0005] 本发明所要解决的技术问题是：提供一种制造简便、稳定性强的复合铁氧体超宽带环行器。

[0006] 为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种复合铁氧体超宽带环行器，包括作为拼接载板的高磁导率金属片、以及设置在高磁导率金属片上的高饱和磁化强度铁氧体、三个低饱和磁化强度铁氧体、以及数量与低饱和磁化强度铁氧体相等并与其相连接的匹配电路介质，高饱和磁化强度铁氧体设置在高磁导率金属片中部，所有相连接的低饱和磁化强度铁氧体及匹配电路介质绕高饱和磁化强度铁氧体周向布置，高饱和磁化强度铁氧体、低饱和磁化强度铁氧体、匹配电路介质上设有微带电路或带线电路，高饱和磁化强度铁氧体上远离高磁导率金属片的一侧设有外偏置稳恒磁场源，高饱和磁化强度铁氧体上设有三个用于和低饱和磁化强度铁氧体无缝拼接的平直切割边，且互成120°；低饱和磁化强度铁氧体设有两个分别用于与高饱和磁化强度铁氧体和匹配电路介质无缝拼接的平直切割边；匹配电路介质设有一个与低饱和磁化强度铁氧体对接的平直切割边；当高饱和磁化强度铁氧体、低饱和磁化强度铁氧体、匹配电路介质上设有微带电路时，相邻的微带电路采用金属搭接物相互搭接(金属搭接物可以是键合金丝、镀金铜丝、宽金带、镀金铜箔、导电膏、导电胶等等)。

[0007] 作为一种优选的方案，所述高饱和磁化强度铁氧体的饱和磁化强度的值为f 上边频/P，单位：Gauss；f上边频为超宽带的上边频，单位MHz，P值为6.5～4.5之间。

[0008] 作为一种优选的方案，所述低饱和磁化强度铁氧体的饱和磁化强度的值为f 下边频/P＇，单位：Gauss；f下边频为超宽带的下边频，单位MHz，P＇值为3～4 之间。

[0009] 作为一种优选的方案，所述高磁导率金属片表面设有金属镀层。一方面是为了防止生锈，另外一方面也是为了焊接或胶接需要。

[0010] 作为一种优选的方案，所述金属镀层为镍或金的镀层。

[0011] 作为一种优选的方案，所述外偏置稳恒磁场包括从下往上设置在高饱和磁化强度铁氧体上的第一永磁体和第二永磁体，其中第一永磁体与第二永磁体接触面的尺寸比第二永磁体小。

[0012] 作为一种优选的方案，所述第一永磁体与高饱和磁化强度铁氧体间设有绝缘垫。

[0013] 本发明的有益效果是：

[0014] 本方案中高、低饱和磁化强度的铁氧体和外围匹配电路介质均可采用划片机切割再无缝拼接，由于划片机切割固有的高精度和切割面平整度，使得高、低饱和磁化强度的铁氧体之间、铁氧体和匹配电路介质之间可容易地实现无缝拼接，拼接缝隙可轻易实现小于10微米，甚至基本无缝隙，有效保障了批量生产时产品性能的一致性和稳定性。另外，这种拼接结构的各部件均可用划片机切割而成，不仅精度比圆柱-圆环嵌套结构高，而且各部件在制作上要简单很多，装配也容易得多，且装配时不会像圆柱-圆环嵌套结构那样容易造成铁氧体边沿崩边，有效保障产品的成品率。附图说明

[0015] 附图1是圆柱-圆环复合铁氧体嵌套结构示意图。

[0016] 附图2是微带型复合铁氧体超宽带环行器电路部分示意图，

[0017] 附图3是微带型复合铁氧体超宽带环行器的外偏置稳恒磁场源结构示意图。

[0018] 附图4是实施例1的微带型复合铁氧体超宽带环行器电路的制作过程示意图。

[0019] 附图5是微带型复合铁氧体超宽带环行器电路部分示意图，

[0020] 图1至图5中：1.高饱和磁化强度铁氧体、2.低饱和磁化强度铁氧体、3. 匹配电路介质，4.微带电路，5.高磁导率金属片、6.金属搭接物，7.外偏置稳恒磁场源，71.第一永磁体，72.第二永磁体，8.绝缘垫。

具体实施方式

[0021] 下面结合附图，详细描述本发明的具体实施方案。

[0022] 实施例1，如图2-4所示，一种复合铁氧体超宽带环行器，包括作为拼接载板的高磁导率金属片5(材质为St12铁片)、以及设置在高磁导率金属片5上的高饱和磁化强度铁氧体1、三个低饱和磁化强度铁氧体2、以及数量与低饱和磁化强度铁氧体2相等并与其相连接的氧化铝匹配电路介质3(匹配电路介质3 都采用矩形)。

[0023] 高磁导率金属片5表面设有金属镀层。高饱和磁化强度铁氧体1设置在高磁导率金属片5中部，所述高饱和磁化强度铁氧体1的饱和磁化强度的值为f上边频/P，单位：Gauss；f上边频为超宽带的上边频，单位MHz，P值为6.5～4.5之间。本实施例中f上边频(MHz)取13000(MHz),P值取5.2，则高饱和磁化强度铁氧体1的饱和磁化强度取2500(Gauss)。P值变小。虽然频带扩宽，但低频段S参数会恶化；P值变高，低频段S参数会更好，但频带带宽变窄。所以P值的选取需要在带宽和S参数之间综合考虑。

[0024] 所述低饱和磁化强度铁氧体2的饱和磁化强度的值为f下边频/P＇，单位：Gauss； f下边频为超宽带的下边频，单位MHz，P＇值为3～4之间。本实施例中f下边频(MHz) 取5000(MHz),P＇值取3.57，则低饱和磁化强度铁氧体2的饱和磁化强度取 1400(Gauss)。P＇值变低，低频边往高频边移动，致使带宽变窄；P＇值变高，高频边往低频边移动，致使带宽变宽，但S参数恶化。所以P＇值的选取需要在带宽和S参数间综合考虑。所有相连接的低饱和磁化强度铁氧体2及匹配电路介质3绕高饱和磁化强度铁氧体1周向布置。

[0025] 高饱和磁化强度铁氧体1、低饱和磁化强度铁氧体2、匹配电路介质3上设有微带电路4，高饱和磁化强度铁氧体1上远离高磁导率金属片5的一侧设有外偏置稳恒磁场源7。高饱和磁化强度铁氧体1上设有三个用于和低饱和磁化强度铁氧体2无缝拼接的平直切割边，且互成120°；低饱和磁化强度铁氧体2设有两个分别用于与高饱和磁化强度铁氧体1和匹配电路介质3无缝拼接的平直切割边；匹配电路介质3设有一个与低饱和磁化强度铁氧体2对接的平直切割边；相邻的微带电路4采用金属搭接物6(直径25微米金丝)相互搭接。

[0026] 外偏置稳恒磁场包括从下往上设置在高饱和磁化强度铁氧体1上的第一永磁体71(材质为钐钴)和第二永磁体72(材质为钐钴)，其中第一永磁体71 与第二永磁体72接触面的尺寸比第二永磁体72小(这样使得外偏置稳恒磁场的中心部分比较厚，磁场比较大，外围部分比较薄，磁场比较弱)。第一永磁体71与高饱和磁化强度铁氧体1间设有绝缘垫8。

[0027] 下表是实施例1的部分结构及性能参数：

[0028]

[0029] 实施例2，如图3所示，其于实施例1的差别在于：匹配电路介质3为一个矩形及两个梯形。

[0030] 上述的实施例仅例示性说明本发明创造的原理及其功效，以及部分运用的实施例，而非用于限制本发明；应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

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