CN104681912B - 一种毫米波波导环形器三角形铁氧体的粘接方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于微波通讯器件领域，涉及一种毫米波波导环行器超小型三角形铁氧体的粘接方法。本发明包含以下部分：一，三角形铁氧体（2）的定位内腔（3）；二，套住波导腔内三角形匹配台（1），并同时套住定位内腔（3）的定位外腔（4）；三，在定位内腔（3）中调整腔深度并给三角形铁氧体（2）加压的聚四氟乙烯螺钉（5）。这种粘接方法不仅可以精确定位三角形铁氧体柱，还可以给铁氧体粘接面足够的压力，提高粘接性能，提高器件整体性能和可靠性。

Description

一种毫米波波导环形器三角形铁氧体的粘接方法

技术领域

本发明属于微波通讯器件领域，涉及一种毫米波波导环形器三角形铁氧体的粘接方法。

背景技术

波导环形器作为一类重要的非互易铁氧体器件，在高分辨率雷达、射电天文、高速数据通讯等毫米波系统中获得了广泛的应用，特别是近些年直升机雷达型号的发展对毫米波环形器的需求越来越迫切。波导环形器的重要参数之一是频带宽度，而微波铁氧体Y型波导环形器的工作频宽(隔离度大于20dB)通常只有2-5％，特别是进入毫米波段时，由于高饱和磁场强度材料和高有效外加偏磁场的获得都变得困难，波导环形器的带宽成为限制其应用的因素。

为了实现环形器的宽频带，采用两片对称放置的三角形铁氧体柱，并使用在铁氧体样品处加载三角形金属匹配台阶的方式，可以明显展宽带宽，通过使用HFSS高频仿真软件得到在14.2％的频带范围内达到驻波＜1.2，插损＜0.3dB，隔离＞23dB的良好技术指标。但是三角形铁氧体柱的体积很小，底面等边三角形的边长只有2.44毫米，厚度也仅有1.14毫米，这种超小型三角形铁氧体柱粘接在波导腔内相应的位置，要求精度高且需要足够的粘接力，以保证环形器的性能和可靠性。传统的粘接方式是采用肉眼定位、并在腔外加磁铁给铁氧体粘接面加压，或者在粘接部位做三角形定位浅槽、并将铁氧体片嵌入槽中定位粘接。这两种粘接方式都存在一些问题。

(1)采用肉眼定位会出现定位不准的现象，三角形铁氧体柱是环形器工作的核心，如果它的位置不准会导致环形器带宽变窄、性能变差。而且使用在腔外加磁铁给铁氧体粘接面加压的方式也会导致压力偏小，粘接力不够从而影响使用时的可靠性。

(2)在低频率段的环形器三角形铁氧体柱粘接多采用在粘接部位做三角形定位浅槽、并将铁氧体片嵌入槽中的方式，因为在毫米波以下的低频率段波导尺寸和铁氧体尺寸都相对较大，机加尺寸公差的影响相对较小。但在毫米波阶段，由于铁氧体尺寸过小，在波导腔中加工一个能将铁氧体柱嵌入的槽，且与铁氧体柱为间隙配合，因此这种小型三角形嵌入槽的加工难度也很大，如果此嵌入槽加工有问题，会导致整个环形器腔体报废。因此这种方法在毫米波频带很难实现。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有毫米波波导环形器三角形铁氧体粘接过程中存在的不足，提出一种提高超小型三角形铁氧体粘接精度、提高铁氧体粘接强度，从而提高环形器带宽、性能和可靠性的粘接方法。

本发明采取的技术方案为，一种毫米波波导环形器三角形铁氧体的粘接方法，包括以下步骤：

步骤1：加工定位内腔体(3)与定位外腔体(4)，定位内腔体(3)内型面分为螺纹段与光杆段，其光杆段尺寸与三角形铁氧体柱(2)尺寸可以间隙配合，定位内腔体(3)外型面与定位外腔体(4)内型面为间隙配合，且定位外腔体(4)内型面尺寸与波导腔内三角形金属匹配台(1)尺寸一致；

步骤2：将三角形铁氧体柱(2)放入定位内腔体(3)中的光杆段，用螺钉(5)调整三角形铁氧体柱(2)在定位内腔体(3)中的位置，使之可以从定位内腔体(3)光杆段露出；

步骤3：在露出的三角形铁氧体柱(2)底面涂覆胶液；

步骤4：在波导腔内三角形金属匹配台(1)上与三角形铁氧体柱(2)接触的地方同样涂覆胶液；

步骤5：将带有三角形铁氧体柱(2)的定位内腔体(3)放置在波导腔内三角形金属匹配台(1)上；

步骤6：使用定位外腔体(4)紧套住定位内腔体(3)与波导腔内三角形金属匹配台(1)；

步骤7：利用平口钳对三角形铁氧体柱(2)和波导腔内三角形金属匹配台(1)接触面进行加压；

步骤8：放入烘箱中，对胶液进行烘干。

进一步地，上述螺钉(5)为非金属材料。

进一步地，上述螺钉(5)材料为聚四氟乙烯。

本发明相比于现有技术具有如下有益效果：一、本发明采用内外两个三角形腔体定位铁氧体柱，外腔体内型面和波导腔上的三角形金属台阶尺寸一致，可以间隙配合，然后紧套住内腔体，内外两个腔体一起加工而成，保证两者同心，从而大大提高了三角形铁氧体柱的粘接定位精度；二、在内腔体中又设计了一个聚四氟乙烯的螺钉，可以通过聚四氟乙烯螺钉传递压力给三角形铁氧体柱粘接面加压，给粘接面足够的压力又不至于导致三角形铁氧体柱破损；三、采用螺钉作为内腔体光杆段高度的调节器，可以调节内腔体空腔的高度，从而实现不同高度铁氧体的粘接，而且可以保证定位内腔体和波导腔内三角形金属匹配台有一定的间隙，避免胶溢出时内腔体壁和匹配台相粘，从而保证烘干后容易取下粘接工装；四、采用内外三角形腔定位粘接铁氧体的方式可以提高粘接的一致性，从而大大降低了调试的难度，提高了产品的合格率。

附图说明

图1为使用本发明毫米波波导环形器三角形铁氧体柱粘接方法粘接铁氧体柱的俯视图；

图2为图1所示三角形铁氧体柱粘接过程图沿A-A的纵剖面图；

图3为图2的I区域局部放大图；

其中，1-波导腔内三角形金属匹配台、2-三角形铁氧体柱、3-定位内腔体、4-定位外腔体、5-螺钉。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。

请参见图1、图2、图3。本发明涉及一种毫米波波导环形器三角形铁氧体粘接方法，包含以下步骤：

步骤1：加工定位内腔体3与定位外腔体4，定位内腔体3内型面分为螺纹段与光杆段，其光杆段尺寸与三角形铁氧体柱2尺寸可以间隙配合，定位内腔体3外型面与定位外腔体4内型面为间隙配合，且其定位外腔体4内型面尺寸与波导腔内三角形金属匹配台1尺寸一致；

步骤2：将三角形铁氧体柱2放入定位内腔体3中的光杆段，用螺钉5调整三角形铁氧体柱2在定位内腔体3中的位置，使之可以从定位内腔体3光杆段露出；

步骤3：在露出的三角形铁氧体柱2底面涂覆胶液，以免粘接过程中溢出胶后将内腔和波导腔粘住。

步骤4：在波导腔内三角形金属匹配台1上与三角形铁氧体柱2接触的地方同样涂覆胶液；

步骤5：将带有三角形铁氧体柱2的定位内腔体3放置在波导腔内三角形金属匹配台1上；

步骤6：使用定位外腔体4紧套住定位内腔体3与波导腔内三角形金属匹配台1，调整位置使两者位置准确，从而保证铁三角形氧体柱2位置精确；

步骤7：利用平口钳对三角形铁氧体柱2和波导腔内三角形金属匹配台1接触面进行加压，平口钳活动面紧靠定位内腔的螺钉5，不断旋进平口钳的螺杆，给粘接面施加适当的压力；

步骤8：放入烘箱中，对胶液进行烘干。

进一步地，为了给波导腔内三角形金属匹配台1上与三角形铁氧体柱2接触面足够的压力又不至于导致三角形铁氧体柱2破损，上述螺钉5采用非金属材料，作为本发明的一个优选实施方式，上述螺钉5材料为聚四氟乙烯、橡胶等。

下面结合一个具体实施例，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。

具体实施的宽带毫米波波导环形器工作在Ka波段，中心频率35.5GHz，带宽大于14％，带内差损大于-0.3dB，驻波比VSWR小于1.2，隔离度小于-23dB。

本实施例所粘接的铁氧体毫米波环形器的结构主要包括：

毫米波环形器分为腔体和腔盖两部分，整个环形器的外形尺寸约为24×21×19.1mm，中心结处采用上下对称的三角形金属匹配台，该三角形边长约为7.5mm，厚度0.5mm。

三角形铁氧体柱2为对称加载，在腔体和腔盖上各粘一只，该三角形铁氧体柱的底边边长约为2.44mm，厚度1.14mm。

采用上述的粘接方法分别将三角形铁氧体柱准确粘接到腔体和腔盖上三角形金属匹配台的相应位置，烘干胶后把腔体、腔盖合到一起组成完整的器件。选择钐钴材料作为恒磁铁以提供旋磁铁氧体饱和所需的外场。

如上所述，使用该粘接方法制作出了性能指标良好的宽带毫米波环形器。该粘接方法采用内外两个三角形腔体定位铁氧体片，内腔体放置三角形铁氧体片，外腔体和波导腔上的三角形金属台阶定位，然后紧套住内腔，同时内腔体中放置聚四氟乙烯螺钉给铁氧体柱加压的方式，从而大大提高了三角形铁氧体柱的粘接精度和强度，具有提高器件粘接一致性、降低废品率、简化制作工序、优化器件性能等优点。

上述实施例不以任何形式限制本专利，凡是采取等同替换或等效变换的方式获得的针对小型三角形铁氧体粘接方法，均落在本专利的保护范围。

Claims (3)

1.一种毫米波波导环形器三角形铁氧体的粘接方法，其特征在于所述粘接方法包含以下步骤：

步骤1：加工定位内腔体(3)与定位外腔体(4)，定位内腔体(3)内型面分为螺纹段与光杆段，其光杆段尺寸与三角形铁氧体柱(2)尺寸可以间隙配合，定位内腔体(3)外型面与定位外腔体(4)内型面为间隙配合，且定位外腔体(4)内型面尺寸与波导腔内三角形金属匹配台(1)尺寸一致；

步骤2：将三角形铁氧体柱(2)放入定位内腔体(3)中的光杆段，用螺钉(5)调整三角形铁氧体柱(2)在定位内腔体(3)中的位置，使之可以从定位内腔体(3)光杆段露出；

步骤3：在露出的三角形铁氧体柱(2)底面涂覆胶液；

步骤4：在波导腔内三角形金属匹配台(1)上与三角形铁氧体柱(2)接触的地方同样涂覆胶液；

步骤5：将带有三角形铁氧体柱(2)的定位内腔体(3)放置在波导腔内三角形金属匹配台(1)上；

步骤6：使用定位外腔体(4)紧套住定位内腔体(3)与波导腔内三角形金属匹配台(1)；

步骤7：利用平口钳对三角形铁氧体柱(2)和波导腔内三角形金属匹配台(1)接触面进行加压；

步骤8：放入烘箱中，对胶液进行烘干。

2.根据权利要求1所述的毫米波波导环形器三角形铁氧体的粘接方法，其特征在于：螺钉(5)为非金属材料。

3.根据权利要求1或2所述的毫米波波导环形器三角形铁氧体的粘接方法，其特征在于：螺钉(5)材料为聚四氟乙烯。