CN114171869A

CN114171869A - 一种闭合磁路微带环行器

Info

Publication number: CN114171869A
Application number: CN202111384782.XA
Authority: CN
Inventors: 余杰; 杨建新; 张楠
Original assignee: Beijing Institute of Radio Measurement
Current assignee: Beijing Institute of Radio Measurement
Priority date: 2021-11-22
Filing date: 2021-11-22
Publication date: 2022-03-11

Abstract

本发明实施例公开了一种闭合磁路微带环行器，包括由下至上依次设置在导磁片上的铁氧体组件、介质片、永磁体以及导磁座；所述铁氧体组件包括介质微带片和铁氧体片；所述介质微带片包括有位于所述介质微带片中心的第一通孔以及三个均布于所述第一通孔外围的第二通孔；所述铁氧体片位于所述第一通孔内；所述导磁座罩设在永磁体上，所述导磁座的底部穿过所述第二通孔与所述导磁片结合固定；所述铁氧体组件的上表面配置有匹配电路。本发明实施例所提供的微带环行器能够降低环行器损耗、缩小环行器体积、提升工作带宽。

Description

一种闭合磁路微带环行器

技术领域

本发明涉及微带环行器领域。更具体地，涉及一种闭合磁路微带环行器。

背景技术

微带环行器是利用铁氧体在外加永磁体作用下产生的旋磁作用来实现信号的定向传输的,平面化、易集成的特点使得其在微波系统中广泛使用，并发挥着重要作用。铁氧体是否能充分、均匀磁化是实现环行器良好性能的关键。铁氧体磁化不充分、不均匀会使得环行器损耗增加。

目前微带环行器主要包括铁氧体微带片、稀土金属永磁体、绝缘支撑片及软磁合金板。铁氧体微带片底部与软磁合金板焊接，上方从下到上依次放置一定厚度的绝缘支撑片及稀土金属永磁体。传统微带环行器为全铁氧体基片，铁氧体尺寸远大于永磁体尺寸，铁氧体受较大的退磁场影响，难以均匀磁化。微波信号在不均匀、未充分磁化铁氧体中传输时将有较大损耗。另一种复合基片式的微带环行器，采用介质基片结合铁氧体组成铁氧体-介质基片，该结构中的铁氧体磁化比较均匀，但由于永磁体与铁氧体间未形成有效闭合磁路而存在较大磁阻，空间也会有较多漏磁，使得外加偏置磁场利用率低，铁氧体磁化效率低，这个问题在传统微带环行器中也存在。随着环行器工作频率的升高，不得不增加永磁体高度或减薄绝缘支撑片，来增强磁场、提高磁化效率。而永磁体高度的增加或绝缘支撑片的减薄，会直接导致环行器尺寸增大、带宽缩小、损耗增加以及粘接固化难度增大等问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种闭合磁路微带环行器，以解决目前微带环行器铁氧体磁化不均匀、效率低以及漏磁的问题。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种闭合磁路微带环行器，包括：

由下至上依次设置在导磁片上的铁氧体组件、介质片、永磁体以及导磁座；

所述铁氧体组件包括介质微带片和铁氧体片；

所述介质微带片包括有位于所述介质微带片中心的第一通孔以及三个均布于所述第一通孔外围的第二通孔；

所述铁氧体片位于所述第一通孔内；

所述导磁座罩设在永磁体上，所述导磁座的底部穿过所述第二通孔与所述导磁片结合固定；

所述铁氧体组件的上表面配置有匹配电路。

此外，优选地方案是，所述导磁座包括导磁板以及三个围绕所述导磁板的中心呈120°对称分布的导磁柱；

所述导磁板的底面与所述永磁体的上表面结合固定；

三个所述导磁柱分别与三个所述第二通孔对应配合设置，所述导磁柱穿过第二通孔与导磁片结合固定。

此外，优选地方案是，所述导磁柱由所述导磁板的下表面向下延伸形成。

此外，优选地方案是，所述导磁柱的材料为软磁金属或者金属永磁体。

此外，优选地方案是，所述匹配电路包括：多个微带传输线；所述多个微带传输线以中心对称的方式设置在所述铁氧体组件的上表面。

此外，优选地方案是，所述匹配电路包括：三个微带传输线；三个微带传输线以夹角为120°的中心对称的方式汇聚于所述介质微带片的中心。

此外，优选地方案是，所述永磁体的直径大于铁氧体片的直径。

此外，优选地方案是，三个所述第二通孔到相邻的微带传输线的距离相等。

此外，优选地方案是，所述介质片的厚度大于0.15mm。

此外，优选地方案是，所述铁氧体片通过玻璃封接的方式固定在所述介质微带片的第一通孔内。

本申请的有益效果如下：

针对现有技术中存在的技术问题，本申请实施例提供一种闭合磁路微带环行器，本发明所采用的永磁体的直径大于铁氧体片的直径，可以使铁氧体片磁化更加均匀。本发明利用导磁座的三个导磁柱连接导磁片及永磁体，永磁体、导磁座、导磁片、铁氧体片等形成有效闭合磁路，既提高了铁氧体片的磁化效率，也使得铁氧体片磁化更加均匀。本发明所采用的介质片厚度大于0.15mm，以使永磁体与电路间的实现电隔离，并保持一定的高度，减小辐射损耗。相比常规开放式磁路结构，本发明结构形成了良好的电磁屏蔽，减少漏磁，还可以达到缩小环行器尺寸、减小环行器损耗、扩展带宽等有益效果。，

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1示出本发明的所提供的微带环行器的整体结构示意图。

图2示出图1中微带环行器的分解结构示意图。

图3示出图1中微带环行器的导磁结构示意图。

图4示出本发明所提供的另一种微带环行器的整体结构示意图。

图5示出图4中微带环行器的分解结构示意图。

图6示出图4中微带环行器的导磁结构示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解的是，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

还需要说明的是，在本申请的描述中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

为克服现有技术存在的缺陷，本发明的实施例提供一种闭合磁路微带环行器，包括由上至下依次设置在导磁片1上的铁氧体组件2、介质片3、永磁体4以及导磁座5，所述铁氧体组件2包括介质微带片21以及与介质微带片21结合固定的铁氧体片22，所述介质微带片21包括有位于介质微带片21中心的第一通孔211以及三个均布于所述第一通孔211外围的第二通孔212。在本实施例中，所述铁氧体片22的形状为圆形，与第一通孔211的形状对应，铁氧体片22设置在第一通孔211内，所述铁氧体片22的底面及介质微带片21的底面与所述导磁片1焊接固定。

在一个具体地实施例中，所述铁氧体组件2的上表面为主电路层，下表面为接地层，所述主电路层上配置有匹配电路20。

在本实施例中，所述铁氧体片22的上方粘接固定介质片3，所述介质片3远离铁氧体22的一面粘接固定永磁体4，所述导磁座5罩设在永磁体4上且与永磁体4粘接固定，导磁座5的底部穿过介质微带片21的第二通孔212与导磁片1通过粘接或者焊接的方式固定。所述导磁座5连接永磁体4和导磁片1，使得永磁体4、导磁座5、导磁片1及铁氧体片22等形成有效闭合磁路，既提高了铁氧体片的磁化效率，也使得铁氧体片磁化更加均匀。

在一个实施例中，所述导磁座5由导磁板51和三个围绕所述导磁板51的中心呈120°对称分布的导磁柱52组成。所述导磁座5罩设在永磁体4上，导磁板51的底面与永磁体4的上表面结合固定，三个所述导磁柱52分布与介质微带片21上的三个第二通孔212对应配合设置，三个导磁柱52嵌入对应的第二通孔212内，与导磁片1结合固定，形成闭合磁路。

在本实施例中，所述导磁柱52与导磁板51一体成型，导磁柱52由导磁板51的下表面向下延伸形成。本实施例所提供的微带环行器的性能指标如下：

工作频率Ka，中心频率33GHz，插入损耗＜0.8dB，可实现26GHz-40GHz满带工作。

在其它的实施例中，所述导磁板51和导磁柱52分体设计，导磁座5包括导磁板51以及三个分立的导磁柱52，导磁板51为导磁金属平板或可嵌入永磁体4的凹座，置于永磁体4的上方并与永磁体4粘接固定。另外通过三个分立的导磁柱52连接至底部导磁片1。导磁柱52与导磁板51可采用粘接或焊接的方式固定。本实施例所提供的微带环行器的性能指标如下：

工作频率Ka，中心频率38.5GHz，插入损耗＜0.4dB，可实现37GHz-40GHz满带工作。

在一个具体地实施例中，所述导磁柱52的材料为软磁金属或者金属永磁体。

在一个实施例中，所述铁氧体片22放置在介质微带片21的第一通孔211内后，可通过玻璃封接的方式将铁氧体片22与介质微带片21结合固定，然后再在铁氧体组件2的上下表面制备连续的微带电路；或者，也可以在将铁氧体片22放置于第一通孔211内后，采用表面镀覆可焊金属的介质片进行盖封。

在本实施例中，所述铁氧体组件2的上表面为主电路层，所述主电路层上配置有匹配电路20，所述匹配电路20采用三个微带传输线，三个微带传输线以120°对称的方式设置在所述铁氧体组件2的上表面，所述微带环行器的三个端口通过上述的三个微带传输线汇聚到介质微带片21的中心。

在一个实施例中，介质微带片21上的三个所述第二通孔212到与其相邻的微带传输线的距离相等。

在一个具体地实施例中，所述铁氧体片22为圆形，为了使得铁氧体片的磁化更加均匀，所述永磁体4的直径应大于所述铁氧体片22的直径。

本发明所提供的实施例中采用的介质片3的厚度大于0.15mm，以使永磁体4与电路间实现电隔离，并保持一定的高度，减小辐射损耗。

在本实施例中，所述导磁片1由金属软磁材料制成。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims

1.一种闭合磁路微带环行器，其特征在于，包括：由下至上依次设置在导磁片上的铁氧体组件、介质片、永磁体以及导磁座；

所述铁氧体组件包括介质微带片和铁氧体片；

所述铁氧体片位于所述第一通孔内；

所述铁氧体组件的上表面配置有匹配电路。

2.根据权利要求1所述的微带环行器，其特征在于，所述导磁座包括导磁板以及三个围绕所述导磁板的中心呈120°对称分布的导磁柱；

所述导磁板的底面与所述永磁体的上表面结合固定；

3.根据权利要求2所述的微带环行器，其特征在于，所述导磁柱由所述导磁板的下表面向下延伸形成。

4.根据权利要求2所述的微带环行器，其特征在于，所述导磁柱的材料为软磁金属或者金属永磁体。

5.根据权利要求1所述的微带环行器，其特征在于，所述匹配电路包括：多个微带传输线；所述多个微带传输线以中心对称的方式设置在所述铁氧体组件的上表面。

6.根据权利要求5所述的微带环行器，其特征在于，所述匹配电路包括：三个微带传输线；三个微带传输线以夹角为120°的中心对称的方式汇聚于所述介质微带片的中心。

7.根据权利要求1所述的微带环行器，其特征在于，所述永磁体的直径大于铁氧体片的直径。

8.根据权利要求6所述的微带环行器，其特征在于，三个所述第二通孔到相邻的微带传输线的距离相等。

9.根据权利要求1所述的微带环行器，其特征在于，所述介质片的厚度大于0.15mm。

10.根据权利要求1所述的微带环行器，其特征在于，所述铁氧体片通过玻璃封接的方式固定在所述介质微带片的第一通孔内。