CN110444846A - 一种抑制腔内环行器发生带内谐振的结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种抑制腔内环行器带内谐振的结构，包括环行器、金属腔体、导电材料和金属腔体盖板，环行器底部磁性金属材料固定在金属腔体底部上；导电材料通过导电胶粘接在金属腔体盖板内侧或金属腔体侧壁，导电材料厚度大于金属腔体盖板与磁钢之间的间隙，金属腔体盖板固定在金属腔体上，使得导电材料与环行器磁钢充分接触。优点：1）磁钢与封闭腔体之间填充导体，实现电互连，改变整体结构谐振频率，从而有效解决腔内环行器通带内插损突变的现象。2）适用于解决各类环行器置于腔体内发生的腔体谐振效应3）结构简单，操作工艺方便易实现。

Description

一种抑制腔内环行器发生带内谐振的结构

技术领域

本发明是一种抑制腔内环行器发生带内谐振的结构，属于微波射频器件技术领域。

背景技术

为了适应现代军事电子装备的小型化、轻量化、集成化的发展需要，研制便于集成的小型化宽频带的微波元器件一直是近些年来微波元件的发展方向。在此趋势下，各种小型化微波元器件相继问世，并投入批量生产，对整机系统的小型化起到了积极的推动作用。环行器主要用作有源相控阵上每个天线单元所需TR组件中的收发双工器。近年来，随着有源相控阵的发展，TR组件在各种装备中的应用越来越广泛。具有同频双工的微带环行器成为TR组件中不可缺少的单元，在整机中提供信道隔离，改善发射机的输出特性。环行器的实际应用环境往往在封闭金属腔内，由于封闭金属腔体的谐振效应，容易使环行器产生带内插损凹坑，从而导致性能恶化，当环行器通带越大，谐振点落入通带的可能性越高，所以宽带环行器更易出现该问题。如何有效解决环行器在封闭腔的腔体效应是本领域亟待解决的一个热点课题。

发明内容

本发明提出的是一种抑制腔内环行器发生带内谐振的结构，其目的在于针对环行器在封闭金属腔体内容易产生谐振效应，使环行器带内插损产生凹坑，从而导致性能恶化的缺点，提出一种腔体结构，有效解决腔内环行器（尤其宽带环行器）发生腔体效应，消除通带内插损突变，改善环行器的通带性能。

本发明的技术解决方案：

一种抑制腔内环行器发生带内谐振的结构，包括环行器、金属腔体4、导电材料5和金属腔体盖板6，所述环行器包括磁钢1、铁氧体2和底部磁性金属材料3，环行器底部的磁性金属材料3通过焊料烧结或导电胶固定在金属腔体4底部上；导电材料5通过导电胶粘接在金属腔体盖板6内侧或金属腔体4侧壁，导电材料厚度大于金属腔体盖板6与磁钢1之间的间隙，金属腔体盖板6固定在金属腔体4上，使得导电材料5与环行器磁钢1充分接触。

所述金属腔体4顶部开口，四周封闭或半封闭。

所述导电材料5，表面电阻大于10Ω，垂直电阻大于1Ω，压缩比大于10%。

所述环行器是铁氧体基环行器、硅基MEMS环行器或陶瓷异质集成环行器。

所述环行器可替换为隔离器或环隔组件。

所述环隔组件顶部磁钢1表面通过导电胶固定有一个支撑用导电材料7，所述导电材料7与导电材料5接触良好。

所述导电材料7电阻率小于0.1Ω·m，具有一定刚度。

本发明的有益效果：

1）在磁钢与封闭腔体之间填充金属导体，环行器磁钢与腔体实现电互连，改变整体结构谐振频率，从而有效解决环行器通带内插损突变的现象。

2）填充的金属导体材料选择灵活，只要具有良好导电性能和柔韧性，可以保证后续温度冲击、随机振动等可靠性要求。

3）适用于解决置于封闭或半封闭腔内各类环行器发生的腔体谐振效应。

4）避免了重新设计腔体结构，可以有效解决腔体谐振效应，结构简单，操作工艺方便易实现，适合批量生产，具有良好的应用前景。

附图说明

附图1是环行器的结构示意图。

附图2是导电材料和金属腔体盖板的结构示意图。

附图3是抑制腔内环行器发生带内谐振的结构示意图。

附图4是环隔组件的结构示意图。

附图5环隔组件与导电支撑材料结构示意图。

附图6是导电材料和金属腔体盖板的结构示意图。

附图7是抑制腔内环隔组件发生带内谐振的结构示意图。

图中1是磁钢、2是铁氧体、3是磁性金属材料、4是金属腔体、5是导电的弹性材料、6是金属腔体盖板、7是导电的刚性材料。

具体实施方式

使用具有良好导电性能和弹性性能的导电材料将环行器上的磁钢与腔体顶部盖板粘结，导电材料需要与磁钢、腔体顶部盖板充分接触。

所述在环行器磁钢与封闭腔体顶部盖板之间填充材料为各类导电性能良好的弹性体。考虑到环行器可靠性问题，填充的导体需要有柔韧性和可压缩性，保证在高低温和振动冲击下，均起到缓冲和保护器件的作用。

所述填充的良好导电性的金属导体需要与磁钢、腔体顶部盖板充分接触，以保证磁钢和顶部盖板良好导电性。由于封闭腔体存在谐振效应，环行器的通带损耗便会存在尖峰突变，导致环行器性能恶化。通过在磁钢、腔体顶部盖板填充良好导电性的金属导体，可有效消除通带内尖峰突变，有效改善环行器的通带性能。

填充材料连接金属腔体的部位可以是腔体顶部或侧壁。

所述环行器包括铁氧体基环行器、硅基MEMS环行器及LTCC异质集成环行器等各类宽带环行器。由于这些结构属于微带开放结构，放在封闭腔内，易产生腔体谐振效应，使得通带性能恶化。通过填充金属导体，均可有效消除带内腔体谐振效应。

所述环行器的装配的腔体无论是封闭腔体或半封闭腔，均存在腔体谐振效应，使得通带性能恶化。通过填充金属导体，均可有效消除带内腔体谐振效应。

下面结合附图对本发明技术方案进一步说明

实施例1

如附图1所示，环行器包含磁钢1、铁氧体2、磁性金属材料3，4为装配环行器的金属腔体，腔体为顶部开口，四周封闭或半封闭。该腔体中根据设计需要可放置有其它射频前端元器件和互连用传输线等。首先通过焊料烧结或导电胶把环行器固定在金属腔体4底部上，环行器底部磁性金属材料3与金属腔体4底座相连，完成环行器装配。

如附图2所示，采用导电胶在金属腔体盖板6内侧相应位置粘接一定厚度、面积和形状的导电材料5，导电材料5为具有较高导电性能和一定弹性性能的导电材料，导电材料大小可以借助电磁仿真软件设计获得，首先建立三维电磁场仿真模型，设计导电材料的大小和连接方式，以使腔体谐振频率在带内消除。导电材料面积过小，会引入电感，将严重影响使用效果。

如附图3所示，金属腔体盖板6固定在金属腔体4上，导电材料5与环行器磁钢1充分接触，形成新腔体结构，改变腔体谐振频率到带外。保证材料之间充分接触的条件是导电材料厚度稍大于金属腔体盖板6与环行器磁钢1之间的间隙。当腔盖固定完成后，由于导电材料自身的弹性和良好导电性能，使金属腔体4、金属腔体盖板6、导电材料5、环行器磁钢1充分接触。

安装过程中尽量减小金属腔体4、金属腔体盖板6、导电材料5、环行器磁钢1之间接触电阻，以保证相互之间电连接良好，形成整体结构，达到改变腔体谐振频率的目的。该方法配合传统吸波材料使用会更好。

实施例2

如附图4所示，环隔组件包含磁钢1、铁氧体2、磁性金属材料3，4为装配环行器的金属腔体，腔体为顶部开口，四周封闭或半封闭。该腔体中根据设计需要可放置有其它射频前端元器件和互连用传输线等。首先通过焊料烧结或导电胶把环隔组件固定在金属腔体4底部上，环隔组件底部磁性金属材料3与金属腔体4底座相连，完成环隔组件装配。

如附图5所示，在两个磁钢顶部正中间位置，放置一个支撑用导电材料7，该导体11具有一定刚度，作为后续支撑用。导电材料7采用导电胶固定在磁钢1顶端。

如附图6所示，采用导电胶在金属腔体盖板6内侧相应位置粘接一定厚度和面积的导电材料5，导电材料5为具有较高导电性能和一定弹性性能的导电材料，导电材料形状和大小可以借助电磁仿真软件设计获得，首先建立三维电磁场仿真模型，设计导电材料的大小和连接方式，以使腔体谐振频率在带内消除。导电材料面积过小，会引入电感，将严重影响使用效果。

如附图7所示，金属腔体盖板6固定在金属腔体4上，导电材料5与导电材料7充分接触，形成新腔体结构，改变腔体谐振频率到带外。保证材料之间充分接触的条件是导电材料5厚度稍大于金属腔体盖板6与导电材料7之间的间隙。当腔盖固定完成后，由于导电材料自身的弹性和良好导电性能，使金属腔体4、金属腔体盖板6、导电材料5、导电材料7、环隔组件磁钢1充分接触。

安装过程中尽量减小金属腔体4、金属腔体盖板6、导电材料5、导电材料7、环隔组件磁钢1之间接触电阻，以保证相互之间处于等电位。该方法配合传统吸波材料使用会更好。

Claims (7)

1.一种抑制腔内环行器发生带内谐振的结构，其特征是包括宽带环行器、金属腔体（4）、导电材料（5）和金属腔体盖板（6），所述宽带环行器包括磁钢（1）、铁氧体（2）、磁性金属材料（3），环行器磁性金属材料（3）通过焊料烧结或导电胶固定在金属腔体（4）底部上；导电材料（5）通过导电胶粘接在金属腔体盖板（6）内侧或金属腔体（4）侧壁，导电材料厚度大于金属腔体盖板（6）与磁钢（1）之间的间隙，金属腔体盖板（6）固定在金属腔体（4）上，使得导电材料（5）与环行器磁钢（1）充分接触。

2.根据权利要求1所述的一种抑制腔内环行器发生带内谐振的结构，其特征是所述金属腔体（4）顶部开口，四周封闭或半封闭。

3.根据权利要求1所述的一种抑制腔内环行器发生带内谐振的结构，其特征是所述导电材料（5），表面电阻大于10Ω，垂直电阻大于1Ω，压缩比大于10%。

4.根据权利要求1所述的一种抑制腔内环行器发生带内谐振的结构，其特征是所述环行器是铁氧体基环行器、硅基MEMS环行器或陶瓷异质集成环行器。

5.根据权利要求1所述的一种抑制腔内环行器发生带内谐振的结构，其特征是所述磁钢（1）表面通过导电胶固定有一个支撑用导电材料（7），所述支撑用导电材料（7）与导电材料（5）接触良好。

6.根据权利要求1所述的一种抑制腔内环行器发生带内谐振的结构，其特征是所述支撑用导电材料（7），电阻率小于0.1Ω·m。

7.根据权利要求1所述的一种抑制腔内环行器发生带内谐振的结构，其特征是所述环行器可替换为隔离器或环隔组件。