CN112886165B - 一种半开放腔体式微带环行器/隔离器组件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种半开放腔体式微带环行器/隔离器组件，属于微波元器件技术领域，包括微带环行器、隔离器裸片（1）、组件腔体（2）和腔体盖板（3），所述组件腔体（2）的正面的上部分为开放式，所述腔体盖板（3）的正面设置有用于部分遮挡所述组件腔体（2）开放部分的门帘（31）；本发明由于采用盖板形状变化，实现腔体的封闭形式的改变，代替传统的吸波材料的应用，使得产品的腔体效应抑制具有仿真可分析性，在生产上更可控，可有效的提高产品的生产效率与性能一致性；采用本结构实现的腔体效应抑制，因不引入外部材料的粘接等工艺，提高了产品的可靠度，具备相当高的结构强度，其环境适应能力及应用范围亦得到极大的强化和扩展。

Description

一种半开放腔体式微带环行器/隔离器组件
技术领域
本发明涉及微波元器件技术领域，尤其涉及一种半开放腔体式微带环行器/隔离器组件。
背景技术
小型化腔体式微带隔离器、环行器组件，应用于有源相控阵雷达TR组件中，是微波工程中的一类重要的基础性器件，其广泛应用于民用通讯、微波测量、雷达、通信、电子对抗、航空航天等各种民用、军用设备中，在系统中起收发双工，保护后级系统的作用。
小型化是所有电子设备的技术发展趋势，腔体式微带隔离器、环行器组件本身尺寸受系统要求限制，不可随意设置腔体外形尺寸。长久以来，对于腔体式微带隔离器、环行器组件由于腔体效应引起的谐振峰的消除，通常采用在腔体内部适当位置增加吸波材料的方式；具体结构如图1和图2所示，其结构包括微带隔离器/环行器裸片1、矩形腔体a（全开放式）和块状吸波材料b1或带状吸波材料b2，而传统的吸波材料一般是羰基铁。
上述传统的针对腔体式隔、环组件腔体效应抑制技术，其问题及缺陷主要体现在以下两个方面：
1.传统的吸波材料羰基铁成分中含有铁元素，其在腔体式微带环行器、隔离器中实现谐振峰吸收时不能与铁氧体基片近距离接触，避免产生较大的器件损耗，影响产品性能，只能将其置于磁路上方、相对远离铁氧体基片的位置，即便如此，同样会对产品的损耗带来一定的影响，须在产品性能及消除谐振峰问题上做出权衡，较难实现，同时粘接的羰基铁会对腔体高度尺寸限制带来挑战；同时，羰基铁等材料存在材料的介电常数、损耗正切等关键参数难以准确量化，且材料的均匀性、致密度也与生产厂商的工艺控制水平有很大的关系，因此难以在电磁场仿真软件中准确建模开展设计，产品往往只能通过手工调试而获得性能，因此器件的高一致性、生产效率各方面都难以满足需求；
2.通过改变腔体尺寸，通常是采用大幅增加腔体高度，改变矩形腔体长、宽尺寸的方式，使微带环行器在所处频率范围内出现的谐振峰移出带外，来实现谐振峰的抑制，对于有小型化要求的定制型产品来说，缺陷显而易见。
发明内容
本发明的目的就在于提供一种新型的半开放腔体式微带环行器、隔离器组件、隔离器组件，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：一种半开放腔体式微带环行器/隔离器组件，包括微带环行器/隔离器裸片、组件腔体和腔体盖板,所述组件腔体的正面为开放式，所述腔体盖板的正面设置有用于部分遮挡所述组件腔体开放部分的门帘。
作为优选的技术方案：所述门帘遮挡所述组件腔体开放部分面积的10％-80％；具体的遮挡面积由产品腔体尺寸及电性能指标要求而定；
通过调整门帘遮挡面积，可以消除微带组件置于小型化腔体中引起的谐振峰，此方法不增加腔体高度，不增加作为吸波用途的调试物。
本发明所提出的腔体效应方法，同样适用于基于矩形腔体的其它有消除谐振峰需求的微波元器件。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明的新型腔体效应抑制方法与传统的谐振峰抑制消除方法有本质上的区别，由于采用盖板形状变化，实现腔体的封闭形式的改变，代替传统的吸波材料的应用，使得产品的腔体效应抑制具有仿真可分析性，在生产上更可控，可有效的提高产品的生产效率与性能一致性；采用本结构实现的腔体效应抑制，因不引入外部材料的粘接等工艺，提高了产品的可靠度，具备相当高的结构强度，其环境适应能力及应用范围亦得到极大的强化和扩展。
附图说明
图1为传统块状吸波材料消峰结构示意图；
图2为传统带状吸波材料消峰结构示意图；
图3为产品无抑制仿真模型；
图4为采用本发明的腔体盖板结构的仿真模型；
图5为图3的仿真模型的仿真结果；
图6为图4的仿真模型的仿真结果；
图7为本发明的半开放腔体微带环行器/隔离器组件的结构示意图；
图8为未采用本发明的腔体结构前器件的实测曲线图；
图9为采用本发明的腔体结构后器件的实测曲线图。
图中：1、微带隔离器/环行器裸片；2、组件腔体；3、腔体盖板；31、门帘；a、矩形腔体；b1、块状吸波材料；b2、带状吸波材料；c、辐射边界；d、微带端口。
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7，一种半开放腔体式微带环行器、隔离器组件，包括微带环行器/隔离器裸片1、组件腔体2和腔体盖板3，所述组件腔体2的正面为开放式，所述腔体盖板3的正面设置有用于部分遮挡所述组件腔体2开放部分的门帘31；遮挡面积为10％-80％；具体的遮挡面积由产品腔体尺寸及电性能指标要求而定；
图7中所示，矩形腔体结构可视为两端短路的矩形波导结构，则空腔中场的横向分布如同矩形波导场结构，场的纵向分布如同圆柱形谐振纵向结构，腔体中可能存在TE和TM振荡模式。
由电磁场理论可知，腔体尺寸决定了其谐振特性，当器件的所在频段的波长不完全落在矩形组件腔体的截止波长以内，在器件的高频点形成谐振峰，使损耗急剧下降，影响边频性能。本发明通过对器件的仿真与试验相结合，从器件腔体不封闭的微带端口d入手，自上而下采用门帘形式部分遮挡不封闭的微带端口，其遮挡面积从10％到80％之间，具体遮挡面积因不同产品的需求而定，相应的辐射边界缩小，去除门帘遮挡部分，通过仿真及试验结合获得了较好的谐振峰抑制效果，本方法不改变器件矩形组件腔体的外形尺寸，只是改变了腔体微带端口的辐射面积，可通过试验调节，仿真验证，针对产品可有效实现腔体效应的抑制。
图3、图4是采用本发明的新型腔体效应抑制方法前、后所建立的仿真模型，图5、图6是其对应的仿真结果，从仿真结果可看出，器件在较宽的频带内均具有良好的损耗性能，基本将谐振峰移出所需频段，图5圆圈内所示为仿真情况下组件因谐振峰引起的损耗恶化现象，图6中此现象已得到改善。图8和图9分别是未采用本发明的腔体结构前后器件的实测曲线图和采用本发明的腔体结构前后器件的实测曲线图，从这两幅图对比可以看出：采用本方法后，腔体式微带环行器、隔离器组件所在频段的高频损耗，由原来的1.3dB减小为0.6dB以内，谐振峰引起的损耗恶化问题得以解决。
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)

1.一种半开放腔体式微带环行器/隔离器组件，包括微带环行器/隔离器裸片（1）、组件腔体（2）和腔体盖板（3），其特征在于：所述组件腔体（2）包括顶面、底面和四个侧面，所述腔体盖板（3）位于顶面，所述微带环行器/隔离器裸片（1）设置于底面上，所述组件腔体（2）的其中一个侧面为开放式侧面，组件腔体（2）的其余面均封闭，所述开放式侧面设置有上端与腔体盖板（3）相连的用于部分遮挡所述组件腔体（2）开放部分的门帘（31）。
2.根据权利要求1所述的一种半开放腔体式微带环行器/隔离器组件，其特征在于：所述门帘（31）遮挡所述组件腔体（2）开放部分面积的10％-80％。
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