CN108631033B - 小型化siw表贴式环行器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种小型化SIW表贴式环行器，属于微波元器件领域，包括介质腔体（1）、旋磁基片（2）、永磁体（3）、陶瓷片（4）、表面电路（5）、匹配孔（6）和接地孔（7），其中，所述旋磁基片（2）、匹配孔（6）嵌于介质腔体（1）内，且匹配孔（6）位于旋磁基片（2）正上方，所述接地孔（7）嵌于介质腔体（1）内，所述陶瓷片位于介质腔体（1）上方，所述永磁体（3）位于陶瓷片（4）正上方，所述表面电路（5）附于介质腔体（1）表面，所述环行器通过接地孔（7）将信号端口引至背面实现表贴式形式；本发明的表贴式环行器大大减小尺寸的同时保持高功率，可以实现在22.2‑29.6 GHz频段内，驻波和隔离均在20dB以上良好的环行性能。

Description

小型化SIW表贴式环行器
技术领域
本发明涉及微波元器件领域，尤其涉及一种小型化SIW表贴式环行器。
背景技术
SIW表贴式环行器是微波系统中一类重要的基础性器件，是T/R组件的必备元件，其广泛应用于通讯、微波测量、雷达、通信、电子对抗、航空航天等各种民用、军用设备中，在设备中主要起到信号定向传输、收发双工、隔离信号、保护前级系统等作用。
一方面，传统表贴式环行器均为带线结构表贴式环行器，其典型结构如图1所示，其通过在环行器壳体a侧部的三个凸台b上开有通孔，通过安装内部带有pin引脚c的端口pin绝缘子d，实现pin引脚与环行器中心导体e的电气连接。此结构表贴端口设置在环行器壳体a外部，环行器体积较大。同时，单独制作凸台开孔填充pin绝缘子d及pin引脚c，pin引脚与中心导体e间还需要进行焊接，因此，传统表贴式环行器体积较大且结构复杂、工艺难度大等缺点。
另一方面，传统的硅基SIW环行器，通常在基片上打通孔填充旋磁基片实现环行器环行性能，其结构如图2所示，这样会导致表面电路图形不完整问题。实现小型化硅基SIW环行器时，表面电路图形的不完整会存在环行器后装配中永磁体的焊接难度大的问题，虽然可以通过在电路表面加盖板形式解决，但盖板电路制作、盖板与底板间键合使SIW环行器存在体积较大、制作工艺复杂及基片间键合难度大等缺陷。
综上，传统的表贴式环行器及硅基SIW环行器存在的技术问题及缺陷主要体现在以下三个方面：
1.传统表贴式环行器均为带线结构环行器，其通过填充pin引脚将表面电路输出端口引至背面，具有体积较大、结构复杂、工艺难度大等缺点；
2.传统硅基环行器由于在硅基片上开孔导致表面电路不完整且在小型化方案中，焊接起磁偏置作用的永磁体时工艺难度大；
3.若采用硅基片上添加盖板形式虽能解决环行器表面电路完整性问题，但同样存在结构复杂，硅基片之间键合难度大等问题。
发明内容
本发明的目的就在于提供一种小型化SIW表贴式环行器，以解决上述传统表贴式环行器及SIW环行器中存在体积较大且结构复杂、工艺难度大、电路图形不完整的问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是这样的：
一种小型化SIW表贴式环行器，包括介质腔体、旋磁基片、永磁体、陶瓷片、表面电路、匹配孔和接地孔，其中，所述旋磁基片、匹配孔嵌于介质腔体内，且匹配孔位于旋磁基片正上方，所述接地孔嵌于介质腔体内，所述陶瓷片位于介质腔体上方，所述永磁体位于陶瓷片正上方，所述表面电路附于介质腔体表面，所述环行器通过接地孔将信号端口引至背面实现表贴式形式。
本发明的小型化SIW表贴式环行器是一种信号单向传输结构；
本发明所提出的一种小型化SIW环行器表贴式的设计方法，其实现方式在于对原有的SIW环行器，通过在硅（或陶瓷等）介质腔体上开接地孔的方式，将输出端口引出到原输出端口的背离面，通过合理的阻抗匹配，达到与原输出方式同样的微波特性，以实现环行器的表面贴装形式。
本发明的表贴式环行器由于采用了上述结构，在器件尺寸大大减小的同时，实现了在22.2-29.6 GHz频段内，驻波和隔离均在20dB以上良好的宽带环行性能。
作为优选的技术方案：所述旋磁基片为不完全填充结构，这种结构有效地解决了电路图形由于介质腔体开孔填充旋磁基片不完整的问题；其相对于采用盖板形式实现表面电路完整性，有效地降低了工艺复杂度、工艺成本及工艺可实现性。
本发明提出在介质腔体内，不完全填充的旋磁基片上部开一系列匹配孔，有效地实现环行器宽带高性能匹配作用。
也就是说，本发明的关键特征在于：优选采用旋磁基片不完全填充形式及接地孔结构使SIW环行器表面电路图形完整，实现器件的表贴式方案，达到减小器件尺寸的目的；通过金属化通孔与表面电路的匹配，实现器件性能的同时达到缩小尺寸保持功率的目标。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明的表贴式环行器平面尺寸为5*5mm2，而传统的表贴式环行器尺寸在7*7mm2以上，其尺寸大为减小；同时本发明的表贴式环行器功率容量较传统的微带结构环行器（仅几W），提升近一个数量级，可以实现在22.2-29.6GHz频段内，驻波和隔离均在20dB以上良好的环行性能。
附图说明
图1为传统表贴式环行器的结构示意图；
图2为硅基SIW环行器的结构示意图；
图3为本发明实施例的环行器的三维结构示意图；
图4为本发明实施例的环行器的侧视图
图5为本发明实施例的环行器的回波损耗仿真曲线
图6为本发明实施例的环行器的隔离度仿真曲线
图7为本发明实施例的环行器的插入损耗仿真曲线。
图中：1、介质腔体；2、旋磁基片；3、永磁体；4、陶瓷片；5、表面电路；6、匹配孔；7、接地孔。
a、环行器壳体；b、凸台；c、pin引脚；d、pin绝缘子；e、中心导体。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
实施例：
参见图3，一种小型化SIW表贴式环行器，包括介质腔体1、旋磁基片2、永磁体3、陶瓷片4、表面电路5、匹配孔6和接地孔7，其中，所述旋磁基片2、匹配孔6嵌于介质腔体1内，且匹配孔6位于旋磁基片2正上方，所述接地孔7嵌于介质腔体1内，所述陶瓷片4位于介质腔体1上方，所述永磁体3位于陶瓷片正上方，所述表面电路5附于介质腔体1表面，所述环行器通过接地孔7将信号端口引至背面实现表贴式形式。
本实施例提出采用旋磁基片2不完全填充介质腔体形式，如下图4所示；
本实施例所制得的环形器，其回波损耗仿真曲线如图5所示；其隔离度仿真曲线如图6所示；其插入损耗仿真曲线如图7所示；从图中可以看出，本实施例的环形器，可以实现在22.2-29.6 GHz频段内，驻波和隔离均在20dB以上良好的环行性能。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种小型化SIW表贴式环行器，其特征在于：包括介质腔体（1）、旋磁基片（2）、永磁体（3）、陶瓷片（4）、表面电路（5）、匹配孔（6）和接地孔（7），其中，所述旋磁基片（2）、匹配孔（6）嵌于介质腔体（1）内，且匹配孔（6）位于旋磁基片（2）正上方，所述接地孔（7）嵌于介质腔体（1）内，所述陶瓷片位于介质腔体（1）上方，所述永磁体（3）位于陶瓷片正上方，所述表面电路（5）附于介质腔体（1）表面，所述环行器通过接地孔（7）将信号端口引至背面实现表贴式形式；所述旋磁基片（2）为不完全填充结构。
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