CN111370829A - 一种微带隔离器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种微带隔离器，属于微波元器件技术领域，包括旋磁铁氧体基片（2）、陶瓷垫片（3）和永磁体（4），所示旋磁铁氧体基片（2）全金属面与陶瓷垫片（3）连接，所述陶瓷垫片（3）与永磁体（4）连接，所述旋磁铁氧体基片（2）的另一面设置微带电路，所述微带电路中心为开缝六边形结（51），并设置外加匹配节（52）与所述开缝六边形结（51）匹配，并设置有矩形薄膜负载（53），所述矩形薄膜负载后接地；本发明解决了微带隔离器单面场高隔离度的问题，尤其是极限温度下隔离度能够达到带内23dB。
Description
技术领域
本发明涉及微波元器件技术领域，尤其涉及一种微带隔离器。
背景技术
现有的微带隔离器，其结构如图1所示，包括金属底板1、旋磁铁氧体基片2、陶瓷垫片3和永磁体4，其中，金属底板1与旋磁铁氧体基片2的全金属面采用焊接的方式连接，旋磁铁氧体基片2的电路面与陶瓷垫片3之间、陶瓷垫片3与永磁体4之间采用粘接的方式连接。
旋磁铁氧体基片2的电路面设置电路结构，其一般采用薄膜微带电路结构，其结构如图2所示。现有的微带隔离器又主要有两种电路结构，分别是:双Y结构电路匹配半圆形接地负载，如图3所示；多路加抗的平面Y谐振结构电路匹配半圆形接地负载，如图4所示。通过设计、计算环行器的基本参数、电磁场仿真软件的仿真优化以及结合实际产品的试验，得到性能优良的电路结构。图3的双Y结构电路的电性能仿真曲线如图5所示，多路加抗的平面Y谐振结构电路的电性能仿真曲线如图6所示。
目前，对于微带隔离器的电性能指标如下表1：
表1电性能指标
但是，上述现有结构的一般隔离器无法在该频段内实现-55℃～+85℃极限工作温度下隔离度不小于23dB的指标；
微带隔离器在极限温度下隔离度会发生“漂移”，这种漂移现象会导致隔离度在-55℃～+85℃极限工作温度下无法达到用户要求的不小于23dB。产品要实现在窄频段内同时兼顾驻波及高隔离度指标并确保产品温度稳定性(-55℃～+85℃)。这需要隔离器常温下至少有25dB的隔离度。
另外，目前一般隔离器的磁场是安装在电路正面，可根据实测情况先调试电路再粘接磁场。而背面场隔离器是先粘接然后再调试电路，大大增加了调试难度，必须先定位背后磁场的位置，在仿真电阻值变化的范围，解决磁场粘接后电路可调试的问题。
即，如图5和图6所示，现有的微带隔离器，无论是双Y结构电路还是多路加抗的平面Y谐振结构匹配半圆形接地负载，均无法达到频带内25dB的隔离度。虽然常温下指标能够达到，但在极限温度下隔离度会发生“漂移”，这种漂移现象会导致隔离度在-55℃～+85℃极限工作温度下无法达到不小于23dB的指标。
发明内容
本发明的目的就在于提供一种微带隔离器，以解决上述问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是这样的：一种微带隔离器，包括旋磁铁氧体基片、陶瓷垫片和永磁体，所示旋磁铁氧体基片全金属面与陶瓷垫片连接，所述陶瓷垫片与永磁体连接，所述旋磁铁氧体基片的另一面设置微带电路，所述微带电路中心为开缝六边形结，并设置外加匹配节与所述开缝六边形结匹配，并设置有矩形薄膜负载，所述矩形薄膜负载后接地。
与传统微带隔离器相比，本发明取消了金属底板，一方面可以减少加工工序，另外可以增加上表面与组件盖板之间的距离从而达到增强兼容性的目的；本发明通过外加匹配节来和开缝六边形结进行匹配，能够有效增加隔离度。
作为优选的技术方案：所示旋磁铁氧体基片全金属面与陶瓷垫片之间采用粘接方式连接。
作为优选的技术方案：所述陶瓷垫片与永磁体之间采用粘接方式连接。
作为优选的技术方案：所述矩形薄膜负载的薄膜电阻材料为氮化钽。
作为进一步优选的技术方案：所述电阻后面接1/4波长开路线等效于接地。
作为进一步优选的技术方案：所述电阻的方阻为35～45欧姆/平方单位。
为了解决现有技术存在的问题，本申请从以下角度入手：
1、电路设计
微带环行器所采用的电路结构是：通过外加匹配节来和开缝六边形结进行匹配；
采用Ansoft HFSS进行仿真和分析。利用Ansoft HFSS仿真软件进行建模，根据环行器的结构模型输入旋磁铁氧体基片和介质基片以及屏蔽盒，按照Ansoft HFSS分析步骤设置材料参数和边界条件，然后进行仿真分析；调整环行器电路直到仿真出满意的结果。
2、开路负载的设计
负载是隔离器中必不可少的部份。隔离器是由环行器加匹配负载而构成。常用的有体吸收、厚或薄膜匹配吸收和共振吸收等形式，该产品采用的是矩形薄膜匹配的吸收形式，其薄膜电阻材料是氮化钽。电阻后面接1/4波长开路线等效于接地。方阻为35～45欧姆/平方单位。
3、仿真结果
根据环行器电路设计和开路负载的设计可以得到仿真模型如图7所示，仿真结果如图8所示。
4.容差设计
隔离器要求在工作频带内满足极限温度下反向隔离不小于23dB，考虑到极限温度下器件的隔离度会发生漂移，因此设计时使电性能指标要求在常温下提高10％以上，即常温下隔离度需要达到25dB。
通过设计仿真可知，背面磁场微带隔离器，在磁场上边缘距离旋磁基片上边缘1.9mm处，此时控制开路负载的方阻范围为35～45欧姆/平方单位，能够调试出符合要求的隔离度不小于25dB。
本发明的微带环行器所采用的电路结构：通过外加匹配节来和开缝六边形结进行匹配，能够有效增加隔离度。
本发明的开路负载结构：矩形薄膜电阻后面接1/4波长开路线等效于接地(矩形薄膜电路开路负载匹配设计)，能够进一步有效增加隔离度。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明解决了微带隔离器单面场高隔离度的问题，尤其是在-55℃～+85℃的极限工作温度下隔离度能够达到带内23dB。
附图说明
图1为现有的微带隔离器结构图；
图2为现有的微带隔离器电路结构图；
图3为现有的微带隔离器双Y结构电路图；
图4为现有的微带隔离器多路加抗的平面Y谐振结构电路；
图5为现有的双Y结构电路的电性能仿真曲线图；
图6为现有的多路加抗的平面Y谐振结构电路的电性能仿真曲线图；
图7为本发明的微带隔离器电路仿真模型图；
图8为本发明的微带隔离器的电性能仿真曲线图；
图9为本发明实施例的微带隔离器结构图；
图10为本发明实施例的微带隔离器电路结构图。
图中：1、金属底板；2、旋磁铁氧体基片；3、陶瓷垫片；4、永磁体；51、开缝六边形结；52、外加匹配节；53、矩形薄膜负载；54、1/4波长开路线。
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9和10，一种微带隔离器，包括旋磁铁氧体基片2、陶瓷垫片3和永磁体4，所述旋磁铁氧体基片2全金属面与陶瓷垫片3之间采用粘接方式连接，所述陶瓷垫片3与永磁体4之间采用粘接方式连接，所述旋磁铁氧体基片2的另一面设置微带电路，所述微带电路中心为开缝六边形结51，并设置外加匹配节52与所述开缝六边形结51匹配，并设置有矩形薄膜负载53，所述矩形薄膜负载53的薄膜电阻材料为氮化钽；所述电阻后面接1/4波长开路线54等效于接地；所述电阻的方阻为35～45欧姆/平方单位。
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 (6)
1.一种微带隔离器，其特征在于：包括旋磁铁氧体基片（2）、陶瓷垫片（3）和永磁体（4），所示旋磁铁氧体基片（2）全金属面与陶瓷垫片（3）连接，所述陶瓷垫片（3）与永磁体（4）连接，所述旋磁铁氧体基片（2）的另一面设置微带电路，所述微带电路中心为开缝六边形结（51），并设置外加匹配节（52）与所述开缝六边形结（51）匹配，并设置有矩形薄膜负载（53），所述矩形薄膜负载（53）后接地。
2.根据权利要求1所述的一种微带隔离器，其特征在于：所示旋磁铁氧体基片（2）全金属面与陶瓷垫片（3）之间采用粘接方式连接。
3.根据权利要求1所述的一种微带隔离器，其特征在于：所述陶瓷垫片（3）与永磁体（4）之间采用粘接方式连接。
4.根据权利要求1所述的一种微带隔离器，其特征在于：所述矩形薄膜负载（53）的薄膜电阻材料为氮化钽。
5.根据权利要求4所述的一种微带隔离器，其特征在于：所述电阻后面接1/4波长开路线（54）等效于接地。
6.根据权利要求4所述的一种微带隔离器，其特征在于：所述电阻的方阻为35～45欧姆/平方单位。
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Publications (1)
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| CN111370829A true CN111370829A (zh) | 2020-07-03 |
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ID=71212350
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