CN108649305B - 一种异形铁氧体结构的siw场移式隔离器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及微波、铁氧体技术，具体涉及一种异形铁氧体结构的SIW场移式隔离器，为点频段SIW隔离器。本发明利用一排等间距铁氧体圆柱代替原有SIW场移式隔离器中的长方体铁氧体块，在保证器件性能的前提下，通过不连续的结构优化了器件的散热和小型化。铁氧体圆柱加入外磁场后，能够实现点频的高度隔离，应用于Ku波段。本发明解决了现有SIW场移式隔离器因铁氧体形态导致的散热和小型化不佳的问题。

Description

一种异形铁氧体结构的SIW场移式隔离器
技术领域
本发明涉及微波、铁氧体技术，具体涉及一种异形铁氧体结构的SIW场移式隔离器，为点频段SIW隔离器。
背景技术
隔离器是一种非互易的微波铁氧体器件，电磁波在隔离器中只能从一个方向中接近无损地传输，从相反方向则无法通过。隔离器的加入能实现微波各级各个匹配点相互隔离，保证单向传输，避免了相互之间的串扰，能够保护微波系统，降低设计复杂度。越是复杂的系统，抵御袭扰和变化的能力就越差，隔离器能够显著的提高微波系统各级电路的平稳，增大可靠性。
在大功率的系统中，隔离器能够使得磁控管的工作频率稳定在中心频率附近，从而避免微波系统中因为频率飘移而带来的其它误差影响。如今，在军事上应用广泛的无源和有源相控阵雷达中就大量使用隔离器和环行器，可见现代微波系统无法缺少隔离器。
而现有基片集成波导隔离器的铁氧体为一整体的长方体，其体积相对过大，铁氧体形态的散热状况制约了器件的功率容量和器件小型化。
发明内容
针对上述存在问题或不足，为解决现有SIW场移式隔离器因铁氧体形态导致的散热和小型化不佳的问题，本发明提供了一种异形铁氧体结构的SIW场移式隔离器，基于基片集成波导，易于散热，并实现了结构轻量化。
本发明的技术方案如下：
异形铁氧体结构的SIW场移式隔离器，包括SIW传输线、铁氧体圆柱、条形云母片和石墨片。
所述铁氧体圆柱为多个排成一排，平行设置于SIW传输线的一侧金属圆柱，铁氧体圆柱的圆心距离相应一侧金属圆柱中心线2mm～7mm，铁氧体圆柱的直径为d2(1mm～3mm)，相邻圆柱的间隙为s2(0.2mm～2mm)；铁氧体圆柱高度为基片集成波导高度的0.2～0.85倍，其一个圆面贴合在SIW传输线的下层金属层。
云母片和石墨片以其长度方向按入射波的传播方向放置，且云母片和石墨片以其面依次贴置在铁氧体圆柱靠近器件中心线一侧，云母片和石墨片的下边缘距离SIW传输线的下层金属层0.1mm～0.3mm。云母片和石墨片的大小相适应，高度均为基片集成波导高度的0.5～0.85倍。云母片厚度为0.2mm～1mm，石墨片厚度为0.1mm～0.2mm。
在SIW传输线入射端，第一个铁氧体圆柱边缘与云母片、石墨片和SIW传输线入射端的第一个金属圆柱中心对齐；在SIW传输线出射端，铁氧体圆柱的总长度比云母片长度短4mm～8mm，铁氧体圆柱的总长度比一侧金属圆柱的总长度短3mm～8mm。
其设计方法，包括以下步骤：
步骤1：根据SIW经验公式:
Figure BDA0001654324990000021
和中心频率确定初步的金属通孔直径d，相邻金属通孔孔间距s，两排金属化通孔之间的距离w。
步骤2：根据经验公式的
Figure BDA0001654324990000022
限制条件分别对步骤1得到的d、s、w参数，固定其中两个参数，扫描剩下的一个参数，进一步优化传输线的尺寸。
步骤3：在距离金属圆柱中心线为2mm～7mm处加入铁氧体圆柱体，铁氧体圆柱高度为基片集成波导高度的0.2～0.85倍，铁氧体圆柱的直径d2为1mm～3mm，相邻圆柱的间隙s2为0.2mm～2mm；固定s,d,s2,d2四个参数中一个参数，扫描其它参数得到d,s。
在SIW传输线入射端，第一个铁氧体圆柱边缘与云母片、石墨片和SIW传输线入射端的第一个金属圆柱中心对齐；在SIW传输线出射端，铁氧体圆柱的总长度比云母片长度短4mm～8mm，铁氧体圆柱的总长度比一侧金属圆柱的总长度短3mm～8mm。
步骤4：在铁氧体圆柱靠近SIW场移式隔离器中心线一侧加入高度为基片集成波导高度0.5～0.85倍的云母片和石墨片，使得隔离器获得稳定参数；云母片和石墨片距离SIW传输线的下层金属层0.1mm～0.3mm，云母片厚度为0.2mm～1mm，石墨片厚度为0.1mm～0.2mm。
本发明利用一排等间距铁氧体圆柱代替原有SIW场移式隔离器中的长方体铁氧体块，在保证器件性能的前提下，通过不连续的结构优化了器件的散热和小型化。铁氧体圆柱加入外磁场后，能够实现点频的高度隔离，应用于Ku波段。
综上所述，本发明解决了现有SIW场移式隔离器因铁氧体形态导致的散热和小型化不佳的问题。
附图说明
图1为实施例的SIW场移式隔离器45度斜视图；
图2为实施例的SIW场移式隔离器结构说明图；
图3为实施例的SIW场移式隔离器的S12与s21对比参数仿真结果；
图4为实施例的SIW场移式隔离器的S12参数仿真结果；
图5为实施例的SIW场移式隔离器的S21参数仿真结果；
图6为实施例的SIW场移式隔离器的S11参数仿真结果。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的详细说明。
步骤1：根据SIW经验公式:
Figure BDA0001654324990000031
根据中心频率13.15GHz确定初步的金属通孔直径d，相邻金属通孔孔间距s，两排金属化通孔之间的距离w。采用空气作为传输线介质。
步骤2：根据经验公式的
Figure BDA0001654324990000032
限制条件分别对步骤1得到的d、s、w参数，固定其中两个参数，扫描剩下的一个参数，进一步优化传输线的尺寸；
步骤3：在距离金属圆柱中心线为4.9mm处加入铁氧体圆柱体，铁氧体圆柱的直径为d2为2.5mm及圆柱间隙为s2为0.5mm，固定s,d,s2,d2四个参数中一个参数，扫描其它参数得到d为0.8mm,s为1mm。铁氧体圆柱高度并不是全高，高度为2.4mm。
步骤4：在铁氧体圆柱靠近SIW场移式隔离器中心线一侧加入高度为基片集成波导高度0.66倍的云母片和石墨片，使得隔离器获得稳定参数。云母片和石墨片距离下层金属层为0.2mm。云母片厚度为0.25mm，石墨片厚度为0.18mm。
在SIW传输线入射端，第一个铁氧体圆柱边缘与云母片、石墨片和SIW传输线入射端的第一个金属圆柱中心对齐；在SIW传输线出射端，铁氧体圆柱的总长度比云母片长度短5.2mm，铁氧体圆柱的总长度比一侧金属圆柱的总长度短3.5mm。
步骤5：使用时，依据目标要求调节偏磁场的大小，使得隔离器获得稳定参数；本实施例对铁氧体圆柱施加外偏磁场3750Oe。
可见，本发明通过对铁氧体形状创新，降低了场移式隔离器体积和铁氧体体积大小，易于散热，并在SIW结构传输线中实现场移式隔离器，使其便于集成。若加入匹配可以拓宽使用带宽。

Claims (2)

1.一种异形铁氧体结构的SIW场移式隔离器，包括SIW传输线、铁氧体圆柱、条形云母片和石墨片，其特征在于：
所述铁氧体圆柱为多个排成一排，平行设置于SIW传输线的一侧金属圆柱，铁氧体圆柱的圆心距离相应一侧金属圆柱中心线2mm～7mm，铁氧体圆柱的直径d2为1mm～3mm，相邻铁氧体圆柱的间隙s2为0.2mm～2mm；铁氧体圆柱高度为基片集成波导高度的0.2～0.85倍，其一个圆面贴合在SIW传输线的下层金属层；
云母片和石墨片以其长度方向按入射波的传播方向放置，且云母片和石墨片以其面依次贴置在铁氧体圆柱靠近器件中心线一侧，云母片和石墨片的下边缘距离SIW传输线的下层金属层0.1mm～0.3mm；云母片和石墨片的大小相适应，高度均为基片集成波导高度的0.5～0.85倍；云母片厚度为0.2mm～1mm，石墨片厚度为0.1mm～0.2mm；
在SIW传输线入射端，第一个铁氧体圆柱边缘与云母片、石墨片和SIW传输线入射端的第一个金属圆柱中心对齐；在SIW传输线出射端，铁氧体圆柱的总长度比云母片长度短4mm～8mm，铁氧体圆柱的总长度比一侧金属圆柱的总长度短3mm～8mm。
2.如权利要求1所述异形铁氧体结构的SIW场移式隔离器的设计方法，包括以下步骤：
步骤1：根据SIW经验公式:
Figure FDA0002788611110000011
和中心频率确定初步的金属圆柱直径d，相邻金属圆柱的间距s，两排金属圆柱之间的距离w,
Figure FDA0002788611110000012
步骤2：根据经验公式的
Figure FDA0002788611110000013
限制条件分别对步骤1得到的d、s、w参数，固定其中两个参数，扫描剩下的一个参数，进一步优化传输线的尺寸；
步骤3：在距离金属圆柱中心线为2mm～7mm处加入铁氧体圆柱体，铁氧体圆柱高度为基片集成波导高度的0.2～0.85倍，铁氧体圆柱的直径d2为1mm～3mm，相邻圆柱的间隙s2为0.2mm～2mm；固定s,d,s2,d2四个参数中一个参数，扫描其它参数得到d,s；
步骤4：在铁氧体圆柱靠近SIW场移式隔离器中心线一侧加入高度为基片集成波导高度0.5～0.85倍的云母片和石墨片；云母片和石墨片距离SIW传输线的下层金属层0.1mm～0.3mm，云母片厚度为0.2mm～1mm，石墨片厚度为0.1mm～0.2mm；
在SIW传输线入射端，第一个铁氧体圆柱边缘与云母片、石墨片和SIW传输线入射端的第一个金属圆柱中心对齐；在SIW传输线出射端，铁氧体圆柱的总长度比云母片长度短4mm～8mm，铁氧体圆柱的总长度比一侧金属圆柱的总长度短3mm～8mm。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5232823B2 (zh) * 1972-07-05 1977-08-24
JPS53105340A (en) * 1977-02-25 1978-09-13 Mitsubishi Electric Corp Isolator of electric field displacement type
CN106129563A (zh) * 2016-07-08 2016-11-16 中国人民解放军空军工程大学 一种基于波导加载铁氧体的可调微波隔离器
CN107240747A (zh) * 2017-05-18 2017-10-10 电子科技大学 一种siw传输线

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5232823B2 (zh) * 1972-07-05 1977-08-24
JPS53105340A (en) * 1977-02-25 1978-09-13 Mitsubishi Electric Corp Isolator of electric field displacement type
CN106129563A (zh) * 2016-07-08 2016-11-16 中国人民解放军空军工程大学 一种基于波导加载铁氧体的可调微波隔离器
CN107240747A (zh) * 2017-05-18 2017-10-10 电子科技大学 一种siw传输线

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Narrowband Substrate Integrated Waveguide Isolators;yu jian cheng等;《IEEE MICROWAVE AND WIRELESS COMPONENTS LETTERS》;20120813;698-700 *

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