CN111916881A - 一种永磁偏置yig磁路 - Google Patents
一种永磁偏置yig磁路 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111916881A CN111916881A CN202010950638.7A CN202010950638A CN111916881A CN 111916881 A CN111916881 A CN 111916881A CN 202010950638 A CN202010950638 A CN 202010950638A CN 111916881 A CN111916881 A CN 111916881A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- magnetic
- permanent magnet
- magnetic circuit
- yig
- temperature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 title claims abstract description 122
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 7
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 5
- 229910001004 magnetic alloy Inorganic materials 0.000 claims description 5
- KPLQYGBQNPPQGA-UHFFFAOYSA-N cobalt samarium Chemical compound [Co].[Sm] KPLQYGBQNPPQGA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910000938 samarium–cobalt magnet Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 abstract description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 13
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005350 ferromagnetic resonance Effects 0.000 description 1
- 238000007885 magnetic separation Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000013112 stability test Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
- H01P1/00—Auxiliary devices
- H01P1/20—Frequency-selective devices, e.g. filters
- H01P1/215—Frequency-selective devices, e.g. filters using ferromagnetic material
- H01P1/218—Frequency-selective devices, e.g. filters using ferromagnetic material the ferromagnetic material acting as a frequency selective coupling element, e.g. YIG-filters
Landscapes
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
- Non-Reversible Transmitting Devices (AREA)
Abstract
本发明公开了一种永磁偏置YIG磁路，属于磁性器件集成技术领域，包括磁路（1）、永磁体（2）和线圈（3），还包括均磁片（4）和至少一个旁路螺钉（5）；其中，所述磁路（1）和均磁片（4）均设置有凹槽，所述永磁体（2）的两个磁极面分部安装于所述两个凹槽内，所述旁路螺钉（5）活动安装在磁路（1）磁轭上，所述线圈（3）套在磁路（1）的极柱上；本发明解决了永磁体磁场精度差的问题，极大地提高了永磁偏置YIG器件预置准确度，并实现对工作气隙磁场的温度补偿，减小磁路引入永磁体后器件温度下频率漂移量。
Description
技术领域
本发明涉及磁性器件集成技术领域，尤其涉及一种永磁偏置YIG磁路。
背景技术
铁磁共振效应是YIG器件的工作原理，磁路单元普遍采用紧凑型结构，为谐振电路提供可调谐且稳定的磁场。主要特点是工作频率越高，磁路单元的体积、重量越大，工作频率越高，磁路单元功耗越大。
目前，永磁偏置结构是YIG器件用磁路减小体积、重量、功耗的有效方案，但是，现有的永磁偏置结构存在一些技术问题，从而影响该方案的实际应用。
现有技术中，典型的永磁偏置YIG器件结构如图1所示，包括磁路1、永磁体2、线圈3和谐振电路6等，其中，在磁路1的磁极上安装永磁体2，通过对永磁体2的厚度、磁能积等参数的设计，可预置谐振电路6的频率在器件工作频段的中心频率f0，线圈3再采用正负方向电流扫描就可实现工作频段的覆盖。该结构的典型特点是可大幅减小线圈3的电流调谐范围，从而可减小线圈3线径或匝数，最终达到减小磁路体积、重量、功耗的目的。
但是，YIG器件是磁场敏感器件，永磁体的磁能积的准确性与温度系数对于YIG器件的置频精度和频率稳定性是严重的问题，致使当前永磁偏置滤波器方案应用极少。工作气隙场的均匀性是旋磁器件正常工作的基本要求，由于永磁体极面磁场呈现梯度分布，不能满足谐振子较多的滤波器应用，现有技术中，通常还在永磁体上加一均磁片，以获得均匀的工作磁场。
现有技术问题及缺陷主要有：
1）永磁体充磁是脉冲式，磁能积的精度不能准确控制，对YIG器件而言，其精度误差影响从几十MHz到几百MHz，远远不能满足旋磁器件预置频率准确性的要求；
2）常规YIG器件中没有永磁体，频率温度稳定性通常是150-250KHz/℃，磁路引入永磁体后，由于永磁体温度系数大，典型的低温度系数稀土钴永磁材料温度系数见表1，若无其他补偿措施，采用不同永磁材料的器件温度稳定性大幅恶化到500-2000KHz/℃。比如中心频率5.6GHz的滤波器选用表1中XGS175/199/200牌号磁体材料时，工作隙场需要2000 Oe（160KA/m），永磁体磁通量在-55℃～85℃温度范围变化引起的磁场变化量为55 Oe（4.4KA/m），对应频率漂移约为150MHz，而传统YIG滤波器在C波段频率温漂在20MHz以内。又比如采用表1中 XGS239/160/350牌号永磁体材料设计的Ku波段永磁偏置滤波器，在-40℃-70℃温度范围实测频率温漂达到了400MHz以上，而传统YIG器件在X波段的频率温漂在30MHz以内。即现有技术方案的温度稳定性很差、温度漂移很大，不利于器件工作的稳定性。
发明内容
本发明的目的就在于提供一种永磁偏置YIG磁路，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：
一种永磁偏置YIG磁路，包括磁路、永磁体和线圈，还包括均磁片和至少一个旁路螺钉；其中，所述磁路的其中一个极柱端面边缘设置有分路边，形成第一凹槽，所述均磁片的其中一面边缘也设置有分路边，形成第二凹槽，所述永磁体的两个磁极面分部安装所述第一凹槽和第二凹槽内，所述旁路螺钉活动安装在磁路磁轭上，通过旋转所述旁路螺钉使旁路螺钉远离或接近永磁体，所述线圈套在磁路的极柱上。
作为优选的技术方案：所述磁路、均磁片和旁路螺钉均采用高Bs、高μ的软磁合金材料；所述永磁体采用低温度系数的钐钴永磁材料。
本发明的工作原理为：
（1）频率准确度实现原理：通过磁路、永磁体、均磁片、线圈、工作气隙等联合设计，可使工作气隙内YIG谐振电路直接工作在设定频率f 0 ±△f。旁路螺钉与永磁体形成一磁通分路，通过远离或接近永磁体，使工作气隙磁场在不小于±△f范围调节，从而实现准确置频至f 0 ；
（2）温度补偿原理：均磁片与极柱突出边缘形成磁分路，在温度下实现工作气隙场稳定是基于以下几个方面的特性：永磁体产生的总磁通量φ受温度影响，温度升高φ减小；按分流原理，通过工作气隙的磁通量φ主与分路磁通量φ分将按各自磁阻R主、R分大小呈反比例分配总磁通量φ；YIG器件磁路优选用软磁合金材料饱和磁通密度（Bs）是负温度特性，即高温时Bs下降；软磁合金材料在邻近或进入饱和区时，磁导率（μ）减小磁阻增加；反之，离开饱和区后μ增加磁阻减小；设计的磁分路在常温时刚好进入磁通密度饱和状态，当温度上升时，磁分路将进入深度饱和，R分相对于R主增加幅度大；当温度下降时，“磁分路边”将离开饱和区，R分相对于R主减小幅度大；全温范围内，主路设计在线性区，R主趋于不变。此时，当温度升高后，磁分路边磁通密度将进入深度饱和区，此时R分增加，致使φ分与φ主的分配关系发生变化，φ分分配量减小。由于R主不变，此时分路减少的磁通量将从主路流过，即温度升高时随着总磁通量φ的减小，φ主减少的量将通过分路补偿，实现主路φ主相对稳定；反之降温时，分路磁阻减小，总磁通量φ的增加部分将主要由分路流过，实现主路磁通量φ主相对稳定。
本发明的旁路螺钉数量可以设置一个或者多个，旁路螺钉的数量与磁场（频率）调谐范围成正比。
本发明提出的磁路极柱与均磁片边缘分路边尺寸需根据不同牌号软磁合金材料特性、工作频率、永磁体磁能积等联合设计，使磁分路常温处于饱和状态，利用磁分路的磁阻相对较大的温度变量，减小工作气隙磁场的变化量，实现温度补偿。
发明提出的线圈引出后连接具有正负电流输出的激励器，实现基于f 0 的正负频率调谐。
也就是说，本发明的发明点在于：设计了旁路螺钉，通过螺纹旋拧的方式使旁路螺钉接近或远离永磁体，可在一定范围调节工作气隙磁场大小，实现器件准确的预置频率；磁路极柱、均磁片边缘组成磁分路温度补偿结构，减小了永磁体温度系数大对频率稳定性的影响。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明解决了永磁体磁场精度差的问题，极大地提高了永磁偏置YIG器件预置准确度，并实现对工作气隙磁场的温度补偿，减小磁路引入永磁体后器件温度下频率漂移量；本发明的结构在C波段YIG带阻滤波器中能够实现准确置频，旁路螺钉频率调谐范围大于300MHz，线圈±100mA电流实现±300MHz的频率调谐，在-20-60℃温度范围内频率漂移不大于5MHz，在-55-85℃温度范围频率漂移不大于15MHz，频率温度稳定性已达到常规YIG器件（未加永磁体）水平，频率温度稳定性实验数据见表2。
附图说明
图1是传统永磁偏置YIG器件磁路结构剖视示意图；
图2是本发明实施例的C波段永磁偏置YIG器件磁路结构剖视示意图；
图3是本发明实施例的磁分路补偿结构示意图；
图4是本发明实施例的矩形磁极、永磁体、均磁片结构示意图；
图中：1、磁路；11、第一凹槽；2、永磁体；3、线圈；4、均磁片；41、第二凹槽；5、旁路螺钉；6、谐振电路。
图5是C波段带阻滤波器4.3GHz温度稳定性试验曲线。
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2，图3和图4，一种微型化C波段永磁偏置YIG带阻滤波器磁路，包括磁路1、永磁体2、线圈3、均磁片4和旁路螺钉5，本实施例中，磁路1的极柱为长矩形，在一个极柱端面的长边边缘设计磁分路边，形成矩形凹槽，即第一凹槽11，所述永磁体2为长矩形，磁极（S/N）面安装在磁路的极柱的第一凹槽11内，所述均磁片4为长矩形，在边缘设计磁分路边，形成矩形凹槽，即第二凹槽41，凹槽面扣在永磁体2的另一磁极（S/N）面上，所述旁路螺钉5在磁路1侧面磁轭处，螺钉顶端正对永磁体2侧面，旋转旁路螺钉5可接近或远离永磁体，所述线圈3套在磁路的极柱上，引出后连接具有正负电流输出功能的激励器；
本实施例的C波段永磁偏置YIG带阻滤波器磁路，应用在中心频率4.3GHz的带阻滤波设计中，永磁体采用温度系数为200ppm的XGS175/199/200牌号材料，在磁路1侧面磁轭处设计有三个旁路螺钉5，每个螺钉具有不小于100MHz的频率调节能力，三个旁路螺钉5频率调谐范围达到300MHz以上，线圈3的±100mA电流实现±300MHz频率调谐，-20-60℃频率漂移在5MHz内，在-55-85℃温度范围频率漂移不大于15MHz，其温度试验数据见表2，频率温度漂移曲线如图5所示。
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 (2)
1.一种永磁偏置YIG磁路，包括磁路（1）、永磁体（2）和线圈（3），其特征在于：还包括均磁片（4）和至少一个旁路螺钉（5）；其中，所述磁路（1）的其中一个极柱端面边缘设置有分路边，形成第一凹槽（11），所述均磁片（4）的其中一面边缘也设置有分路边，形成第二凹槽（41），所述永磁体（2）的两个磁极面分部安装于所述第一凹槽（11）和第二凹槽（41）内，所述旁路螺钉（5）活动安装在磁路（1）磁轭上，通过旋转所述旁路螺钉（5）使旁路螺钉（5）远离或接近永磁体（2），所述线圈（3）套在磁路（1）的极柱上。
2.根据权利要求1所述的一种永磁偏置YIG磁路，其特征在于：所述磁路（1）、均磁片（4）和旁路螺钉（5）均采用高Bs、高μ的软磁合金材料；所述永磁体（2）采用低温度系数的钐钴永磁材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010950638.7A CN111916881A (zh) | 2020-09-11 | 2020-09-11 | 一种永磁偏置yig磁路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010950638.7A CN111916881A (zh) | 2020-09-11 | 2020-09-11 | 一种永磁偏置yig磁路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111916881A true CN111916881A (zh) | 2020-11-10 |
Family
ID=73267099
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010950638.7A Pending CN111916881A (zh) | 2020-09-11 | 2020-09-11 | 一种永磁偏置yig磁路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111916881A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114696052A (zh) * | 2022-06-01 | 2022-07-01 | 西南应用磁学研究所(中国电子科技集团公司第九研究所) | 带磁路气隙场微调结构的磁调谐滤波器及调试方法 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05175728A (ja) * | 1991-09-04 | 1993-07-13 | Icom Inc | Ｙｉｇ同調発振器 |
| JPH09307312A (ja) * | 1996-05-15 | 1997-11-28 | Advantest Corp | 磁性体共振素子の支持構造 |
| US20040041647A1 (en) * | 2002-08-09 | 2004-03-04 | Alps Electric Co., Ltd. | Nonreciprocal circuit element having excellent signal transmission efficiency and communication apparatus using same |
| RU2594382C1 (ru) * | 2015-07-31 | 2016-08-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук | Регулируемая свч линия задержки на поверхностных магнитостатических волнах |
| CN107546456A (zh) * | 2017-08-30 | 2018-01-05 | 电子科技大学 | 一种基于液态晶体材料的小型化微波频率可重构耦合器 |
| CN108306083A (zh) * | 2018-02-01 | 2018-07-20 | 西南应用磁学研究所 | Yig谐振电路集成结构 |
| CN109719603A (zh) * | 2017-10-31 | 2019-05-07 | 中国电子科技集团公司第四十八研究所 | 一种yig小球抛光装置 |
| CN212461987U (zh) * | 2020-09-11 | 2021-02-02 | 中国电子科技集团公司第九研究所 | 一种永磁偏置yig磁路 |
-
2020
- 2020-09-11 CN CN202010950638.7A patent/CN111916881A/zh active Pending
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05175728A (ja) * | 1991-09-04 | 1993-07-13 | Icom Inc | Ｙｉｇ同調発振器 |
| JPH09307312A (ja) * | 1996-05-15 | 1997-11-28 | Advantest Corp | 磁性体共振素子の支持構造 |
| US20040041647A1 (en) * | 2002-08-09 | 2004-03-04 | Alps Electric Co., Ltd. | Nonreciprocal circuit element having excellent signal transmission efficiency and communication apparatus using same |
| RU2594382C1 (ru) * | 2015-07-31 | 2016-08-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук | Регулируемая свч линия задержки на поверхностных магнитостатических волнах |
| CN107546456A (zh) * | 2017-08-30 | 2018-01-05 | 电子科技大学 | 一种基于液态晶体材料的小型化微波频率可重构耦合器 |
| CN109719603A (zh) * | 2017-10-31 | 2019-05-07 | 中国电子科技集团公司第四十八研究所 | 一种yig小球抛光装置 |
| CN108306083A (zh) * | 2018-02-01 | 2018-07-20 | 西南应用磁学研究所 | Yig谐振电路集成结构 |
| CN212461987U (zh) * | 2020-09-11 | 2021-02-02 | 中国电子科技集团公司第九研究所 | 一种永磁偏置yig磁路 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114696052A (zh) * | 2022-06-01 | 2022-07-01 | 西南应用磁学研究所(中国电子科技集团公司第九研究所) | 带磁路气隙场微调结构的磁调谐滤波器及调试方法 |
| CN114696052B (zh) * | 2022-06-01 | 2022-09-13 | 西南应用磁学研究所(中国电子科技集团公司第九研究所) | 带磁路气隙场微调结构的磁调谐滤波器及调试方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN113540717B (zh) | 一种可调带通滤波器 | |
| CN104520721B (zh) | 穿芯式高精度闭环型霍尔电流传感器用同轴双环路磁芯线圈组件 | |
| US9966922B2 (en) | Magnetoresistive effect device | |
| US10074688B2 (en) | Magnetoresistive effect device with first and second magnetoresistive effect elements having opposite current flows relative to the ordering of the layers of the elements | |
| CN103281049A (zh) | 一种宽频带yig电调滤波器 | |
| CN103401047B (zh) | 与铁氧体薄膜材料共基底的微带线滤波器及其调节方法 | |
| Yang et al. | Low-loss magnetically tunable bandpass filters with YIG films | |
| US10439592B2 (en) | Magnetoresistance effect device and high frequency device | |
| CN212461987U (zh) | 一种永磁偏置yig磁路 | |
| CN103117439A (zh) | 发卡型磁电双可调微波滤波器及其调节方法 | |
| CN111916881A (zh) | 一种永磁偏置yig磁路 | |
| US2962636A (en) | Magnetic filter | |
| CN203103475U (zh) | 发卡型磁电双可调微波滤波器 | |
| CN111681859A (zh) | 一种旋磁滤波器低涡流磁路 | |
| CN203690462U (zh) | 非对称功能可选错位平行耦合磁电可调微波滤波器 | |
| CN103700913B (zh) | 非对称功能可选错位平行耦合磁电可调微波滤波器及方法 | |
| US4238729A (en) | Magnetic damping system having low induction magnet | |
| US3403298A (en) | Wire wound inductors/component substrate assemblies | |
| JP4586215B2 (ja) | 非可逆回路素子の相互変調積を制御する方法、フェリ磁性材料及びこれを用いた非可逆回路素子 | |
| KR950005157B1 (ko) | Yig 박막 마이크로파 장치 | |
| RU173136U1 (ru) | Сверхвысокочастотный ферритовый фильтр | |
| RU2356120C2 (ru) | Устройство намагничивания и термостабилизации свч ферритовых устройств | |
| Murakami et al. | A bandpass filter using YIG film grown by LPE | |
| CN212209165U (zh) | 一种旋磁滤波器低涡流磁路 | |
| CN215377152U (zh) | 一种异形压粉磁芯 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |