CN108767412B - 一种基于ltcc的超宽带yig电调滤波器耦合谐振结构 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种基于LTCC的超宽带YIG电调滤波器耦合谐振结构，输入/输出端口采用共面波导的形式互联，并且通过渐变线与耦合环进行匹配连接，谐振腔通过一圈金属化通孔进行屏蔽；单个耦合环采用渐变Ω型结构，耦合环上下均采用带状线的形式，中间通过n级金属化通孔连接。本发明提出了一种基于LTCC的超宽带YIG电调滤波器耦合谐振结构，主要解决了耦合环加工装配一致性差、调试工作量大的技术问题，实现了YIG耦合谐振结构的小型化、工艺可控化，耦合谐振结构一次成型，容易实现超宽带耦合，无需后期调试，可生产性强。YIG耦合谐振结构的小型化，同时也大幅降低了YIG电调滤波器的体积、重量、功耗、和调谐速度。

Description

一种基于LTCC的超宽带YIG电调滤波器耦合谐振结构

技术领域

本发明涉及微波领域，特别涉及一种基于LTCC的超宽带YIG电调滤波器耦合谐振结构。

背景技术

YIG(Yttrium-Iron-Garnet)电调滤波器，是利用钇铁柘榴石材料的铁磁共振特性研制而成的一类微波器件，具有调谐频带宽、线性度好、带外抑制高、优良的选择性与频谱纯度等特点，较好的满足了各类仪器、系统的需求。随着微波毫米波技术的不断发展，超宽带YIG电调滤波器在电子对抗、航空航天、雷达侦查与反侦查、测试及武器装备系统等领域获得了广泛的应用，需求数量骤增，小型化、轻质量、低功耗的需求也越来越迫切。

YIG电调滤波器耦合谐振结构是YIG电调滤波器的核心组成部分，同时也是装配、调试最为复杂的部分。YIG电调滤波器耦合谐振结构通常由多阶谐振单元(YIG小球)组成，谐振单元之间的耦合通过耦合环实现，传统的耦合结构如图1所示，耦合环只能手工绕制后焊接或经机加工成型后焊接，传统YIG电调滤波器的固有特性决定了其加工装配中人为因素较多，严重影响了生产效率且很难实现小体积、轻质量的要求。

首先，YIG电调滤波器耦合环的制作主要有两种方式：一是通过人工绕制或模具手工压制成型的方式，这种方式制作的耦合环形状、尺寸精度低，一致性不好且尺寸较大；二是通过电腐蚀线切割成型的方式，这种方式制作的耦合环形状、尺寸精度相对较高，但是表面粗糙度不是很理想、成品率较低且成本较高。

其次，不论哪种方式制作出的耦合环都需要经过人工精细装配，难度大、一致性不好，要求操作人员具备的业务能力较高、经验较为丰富，装配完成后还需要进行大量耦合环的调试工作。

而且，输入\输出耦合环与同轴电缆内导体连接，耦合方式多采用耦合环在小球上下正交耦合或耦合环包裹小球正交耦合的方式，这种耦合方式尺寸无法大幅度缩小，导致磁极气隙大，很难实现小体积、轻质量、低功耗的要求。

发明内容

本发明提出了一种基于LTCC的超宽带YIG电调滤波器耦合谐振结构，解决了耦合环加工装配一致性差、调试工作量大的技术问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种基于LTCC的超宽带YIG电调滤波器耦合谐振结构，输入/输出端口采用共面波导的形式互联，并且通过渐变线与耦合环进行匹配连接，谐振腔通过一圈金属化通孔进行屏蔽；单个耦合环采用渐变Ω型结构，耦合环上下均采用带状线的形式，中间通过n级金属化通孔连接。

可选地，耦合环耦合结构为：

耦合环分别交叉的位于YIG小球的底部，YIG小球位于渐变Ω型耦合环的中间位置。

可选地，耦合环分别正交的位于YIG小球的底部。

可选地，耦合环分别非正交的位于YIG小球的底部。

可选地，耦合环耦合结构的空隙填充介质，上下两面形成用于屏蔽的金属层。

可选地，通过改变中间带状线的宽度或中间带状线距离上下两面金属层的距离来改变带状线的特性阻抗。

可选地，所述空隙填充介质为生瓷带介质。

可选地，所述n为1到5中的任意一个整数。

可选地，所述单个耦合环根据需要进行n级设计。

本发明的有益效果是：

(1)实现了YIG耦合谐振结构的小型化、工艺可控化，耦合谐振结构一次成型，容易实现超宽带耦合，无需后期调试，可生产性强。

(2)YIG耦合谐振结构的小型化，同时也大幅降低了YIG电调滤波器的体积、重量、功耗、和调谐速度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1a为传统的YIG电调滤波器耦合谐振结构示意图；

图1b为传统的机加工的耦合环结构示意图；

图1c为传统的手工绕制或模具成型的耦合环结构示意图；

图2a为本发明的一种基于LTCC的超宽带YIG电调滤波器耦合谐振结构示意图；

图2b为图2a中耦合环结构示意图；

图3为本发明的耦合环耦合结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

传统的耦合结构耦合环只能手工绕制后焊接或经机加工成型后焊接。手工绕制的耦合环难度大、一致性差、对操作人员的要求较高；机加工的耦合环，无论是形状还是尺寸精度，一定程度上优于手工绕制的耦合环，但是成品率较差，进行装配时耦合环容易变形、一致性差；耦合环分别位于小球的上下两侧，体积较大。以上两种耦合环均需在显微镜下完成装配，对于毫米波及以下尺寸的操作难度很大，且装配完成后调试工作量大。

本发明提出了一种基于LTCC(Low Temperature Corfired Ceramic，低温共烧陶瓷)的YIG电调滤波器耦合谐振结构如图2a所示，输入/输出端口采用共面波导的形式，通过渐变线与耦合环进行匹配连接；谐振腔10通过一圈金属化通孔进行屏蔽；单个耦合环采用渐变Ω型结构，耦合环上下均采用带状线的形式，可以通过改变中间带状线的宽度或中间带状线距离上下两面金属层30的距离来改变带状线的特性阻抗，使特性阻抗为50欧姆、75欧姆或其他设计所需的阻抗，方便匹配，中间通过n级金属化通孔连接，n的值通常可设计为1到5。

图2a中所示渐变Ω型结构为三级渐变，n的值为3，带状线通过三级金属化通孔进行连接，也可以根据需要进行n级设计。

将小球进行环形包裹，耦合度较大；耦合环距离小球的距离越近，耦合度越大。n的值越大越容易实现近圆环形的结构，耦合环与小球的耦合度也越大。因此，可以通过增加或减少金属化通孔的级数(n)或者调整金属化通孔的长度，方便的设计耦合环与小球之间的耦合度。

如图2b所示，耦合环耦合结构的空隙填充介质20为生瓷带介质，如DP951，DP943，Ferro-A6等，上下两面均有金属层30屏蔽，耦合环及谐振腔一次加工成型无需进行耦合环的单独加工及装配，避免了人为因素的影响，一致性、可靠性、可生产性大幅提高；

图3示出了本发明耦合环耦合结构的一个具体实施例，耦合环分别交叉(正交或非正交)的位于YIG小球的底部，YIG小球位于渐变Ω型耦合环的中间位置；与输入端口相连的耦合环a位于靠近小球1处，耦合环b位于耦合环a的下方，耦合环c位于靠近小球2处并通过带线e与耦合环b相连，耦合环d位于耦合环c的下方；小球4、小球3的耦合方式与小球1、小球2的耦合方式相同。

本发明提出了一种基于LTCC的超宽带YIG电调滤波器耦合谐振结构，主要解决了耦合环加工装配一致性差、调试工作量大的技术问题，实现了YIG耦合谐振结构的小型化、工艺可控化，耦合谐振结构一次成型，容易实现超宽带耦合，无需后期调试，可生产性强。YIG耦合谐振结构的小型化，同时也大幅降低了YIG电调滤波器的体积、重量、功耗、和调谐速度。

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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于LTCC的超宽带YIG电调滤波器耦合谐振结构，其特征在于，包括输入/输出端口、耦合环和YIG小球，所述输入/输出端口采用共面波导的形式互联，所述共面波导的形式包括中间带状线和两边的金属化通孔，并且中间带状线通过渐变线与耦合环进行匹配连接，所述共面波导两边的金属化通孔和耦合环外的一圈金属化通孔连接，所述耦合环外的一圈金属化通孔对所述耦合环进行屏蔽；

单个耦合环采用渐变Ω型结构，耦合环渐变Ω型结构的上、下部均采用带状线的形式，耦合环耦合环渐变Ω型结构中间部通过n级金属化通孔连接；

两个耦合环分别交叉的位于YIG小球的底部，YIG小球位于耦合环的中间位置，所述YIG小球分别与两个耦合环耦合；耦合谐振结构的空隙填充介质，耦合谐振结构的上下两面形成用于屏蔽的金属层；通过改变中间带状线的宽度或中间带状线距离上下两面金属层的距离来改变带状线的特性阻抗。

2.如权利要求1所述的一种基于LTCC的超宽带YIG电调滤波器耦合谐振结构，其特征在于，两个耦合环分别正交的位于YIG小球的底部。

3.如权利要求1所述的一种基于LTCC的超宽带YIG电调滤波器耦合谐振结构，其特征在于，两个耦合环分别非正交的位于YIG小球的底部。

4.如权利要求1所述的一种基于LTCC的超宽带YIG电调滤波器耦合谐振结构，其特征在于，所述空隙填充介质为生瓷带介质。

5.如权利要求1所述的一种基于LTCC的超宽带YIG电调滤波器耦合谐振结构，其特征在于，所述n为1到5中的任意一个整数。

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