CN114976543A - 一种插指型yig谐振结构及谐振器 - Google Patents

一种插指型yig谐振结构及谐振器 Download PDF

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Abstract

一种插指型YIG谐振结构及谐振器，YIG谐振结构包括：一对间隔设置的基板，各基板表面均形成有一段欧姆微带线；GGG基片，设于一对基板之间间隔处，GGG基片表面形成有YIG薄膜，YIG薄膜表面通过刻蚀方式生长形成有一层插指状金属电极；金属跳块，设于基板一侧，与GGG基片位置对应；插值状金属电极的一侧通过第一键合线连接到金属跳块，另一侧的两端分别通过第二键合线连接到欧姆微带线。谐振器包括：谐振腔，处于外置磁场中；以及容纳于谐振腔内的插指型YIG谐振结构；外置磁场的两极垂直于YIG薄膜。利用形成于GGG基片表面的YIG薄膜并在YIG薄膜上刻蚀插指状金属电极，键合连接的金属条块和微带线实现谐振器，具有平面化，无需调节晶向，易于装配等特点。

Description

一种插指型YIG谐振结构及谐振器
技术领域
本申请涉及射频微波技术领域，尤其涉及一种插指型YIG谐振结构及谐振器。
背景技术
随着现代化电子技术得迅猛发展，对于通讯设备以及精密测试测量设备的需求越来越迫切。钇铁石榴石（YIG）材料是一种性能优异的磁性材料，其具有旋磁特性并且不具有导电性因而能够在微波器件领域得到良好的应用。YIG带通滤波器被用于接收机的前端，可作为预选滤波器，从接收到的信号中选出有用信号频率，并阻塞不需要的干扰信号频率；YIG滤波器的宽带可调谐性使得射频系统设计复杂性被大大降低，不仅简化了系统设计得难度还减小了整体得尺寸并节约了成本。另一方面，YIG振荡器同样可由一个器件实现宽带的振荡效果，对比于一般的VCO而言，YIG振荡器使用YIG材料作为谐振器具有极高的Q值从而能够实现良好的相位噪声水平。YIG振荡器同样也是一种性能优异的微波器件能够简化系统的设计难度，提高器件的性能。
YIG带通滤波器和YIG振荡器的基本单元都是YIG谐振器。YIG谐振器通过谐振器之间的耦合能够用于设计YIG滤波器，YIG谐振器同样可以与晶体管有源电路一起用于设计YIG振荡器。因此YIG器件的关键部分在于YIG谐振器的设计。
目前现有的YIG谐振器一般采用YIG小球结构，而小球结构在装配时需要反复调试确定其晶向以达到最好的性能，并且小球结构装配复杂度较高，受振动影响明显，在工程应用中需要较多的调试时间以及较高的工艺难度。
发明内容
为了解决上述现有技术的不足，本申请提供一种插指型YIG谐振结构及谐振器，利用形成于钆镓石榴石（GGG）基片表面的YIG薄膜并在YIG薄膜上刻蚀的插指状金属电极，配合键合连接的金属条块和微带线实现谐振器，具有平面化，无需调节晶向，易于装配等特点，大大降低了装配复杂度和调试时间。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术：
一种插指型YIG谐振结构，包括：
一对间隔设置的基板，各基板表面均形成有一段欧姆微带线；
GGG基片，设于一对基板之间间隔处，GGG基片表面形成有YIG薄膜，YIG薄膜表面通过刻蚀方式生长形成有一层插指状金属电极；
金属跳块，设于基板一侧，与GGG基片位置对应；
插值状金属电极的一侧通过第一键合线连接到金属跳块，另一侧的两端分别通过第二键合线连接到欧姆微带线。
插指状金属电极包括一对间隔设置的连接片，连接片朝向中间的一侧均间隔连接有朝向对侧的插指，两侧的插指交错间隔布置。靠近金属跳块一侧的连接片通过第一键合线连接到金属跳块，另一侧的连接片两端分别通过第二键合线连接到欧姆微带线。
一种具有插指型YIG谐振结构的谐振器，包括：
谐振腔，处于外置磁场中；以及
容纳于谐振腔内的插指型YIG谐振结构；
一段欧姆微带线的外端为输入端，另一段欧姆微带线的外端为输出端；外置磁场的两极垂直于YIG薄膜。
本发明有益效果在于：
利用形成于GGG基片表面的YIG薄膜，并在YIG薄膜上刻蚀的插指状金属电极，配合键合连接的金属条块和微带线实现YIG谐振子结构，具有平面化，无需调节晶向，易于装配等特点，大大降低了装配复杂度和调试时间；通过YIG薄膜和插指状金属电极的形状设置，通过插指的条数、长度、宽度、间隙等设置，可以实现不同的谐振子性能要求，并达到不同的全波电磁仿真结果要求；并通过配置金属谐振腔，并置于外置的偏置磁场中，形成谐振器，通过调节偏置磁场的大小可以实现调节谐振器的谐振频率。
附图说明
图1是本申请实施例的插指型YIG谐振结构立体图。
图2是本申请实施例的插指型YIG谐振结构局部视图。
图3是本申请实施例的谐振腔立体透视图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明的实施方式进行详细说明，但本发明所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
本申请实施例的一个方面，提供一种插指型YIG谐振结构，如图1所示，包括：一对间隔设置的基板2、GGG基片3、金属跳块4等，
基板2可以采用PCB基板或陶瓷基板。各基板2表面均形成有一段50欧姆微带线21，GGG基片3设于一对基板2之间间隔处；金属跳块4设于基板2一侧，并与GGG基片3位置对应。
GGG基片3表面形成有YIG薄膜31，YIG薄膜31表面通过刻蚀方式生长形成有一层插指状金属电极5；插值状金属电极5的一侧通过第一键合线61连接到金属跳块4，另一侧的两端分别通过第二键合线62连接到50欧姆微带线21内端。其中，第一键合线61和第二键合线62为金丝键合线，也可以选择其他导电键合线，比如铜丝等。
一段50欧姆微带线21外端为信号输入端，另一段50欧姆微带线21外端为信号输出端。金属跳块4连接地。
信号从信号输入端通过50欧姆微带线21进入到插值状金属电极5处，信号会在YIG薄膜31上经过插值状金属电极5换能转换为YIG薄膜31的静磁波，而后再次通过插值状金属电极5转化成微波能量形成谐振，而后从信号输出端输出。
在本实例中，具体的，如图2所示，插指状金属电极5包括一对间隔设置的连接片51，连接片51长度方向与50欧姆微带线21长度方向平行，连接片51朝向中间的一侧均间隔连接有朝向对侧的插指52，两侧的插指52交错间隔布置。靠近金属跳块4一侧的连接片51通过第一键合线61连接到金属跳块4，另一侧的连接片51两端分别通过第二键合线62连接到欧姆微带线21内端。此种结构形状的插指状金属电极5，可以实现微波能量到静磁波的多次转换，具有增强微波到静磁波耦合的好处，其中，通过两侧的插指52交错间隔布置，可以实现输入输出插指状电极对薄膜的反复耦合，通过一侧的连接片51与金属跳块4键合连接，实现连接片51的接地。
通过插指52的条数、长度、宽度、间隙设置，可以实现不同性能要求，并达到不同的全波电磁仿真结果要求。
本申请实施例的另一方面， 提供一种具有实施例所述的插指型YIG谐振结构的谐振器，如图1~图3所示，包括处于外置磁场/偏置磁场中的谐振腔1，以及容纳于谐振腔1内的插指型YIG谐振结构。谐振腔1为金属腔体，金属跳块4粘接于金属腔体内壁以进行接地。欧姆微带线21外端用于与谐振器外部的电路连接。外置磁场的两极垂直于YIG薄膜31。
在一些实施方式中，一段欧姆微带线21的外端为输入端，另一段欧姆微带线21的外端为输出端。
当调节外置磁场/偏置磁场的大小时，可以实现调节谐振器的谐振频率。
以上所述仅为本申请的优选实施例，并不用于限制本申请，显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种插指型YIG谐振结构，其特征在于，包括：
一对间隔设置的基板（2），各基板（2）表面均形成有一段欧姆微带线（21）；
GGG基片（3），设于一对基板（2）之间间隔处，GGG基片（3）表面形成有YIG薄膜（31），YIG薄膜（31）表面通过刻蚀方式生长形成有一层插指状金属电极（5）；
金属跳块（4），设于基板（2）一侧，与GGG基片（3）位置对应；
插值状金属电极（5）的一侧通过第一键合线（61）连接到金属跳块（4），另一侧的两端分别通过第二键合线（62）连接到欧姆微带线（21）。
2.根据权利要求1所述的插指型YIG谐振结构，其特征在于，插指状金属电极（5）包括一对间隔设置的连接片（51），连接片（51）朝向中间的一侧均间隔连接有朝向对侧的插指（52），两侧的插指（52）交错间隔布置。
3.根据权利要求2所述的插指型YIG谐振结构，其特征在于，靠近金属跳块（4）一侧的连接片（51）通过第一键合线（61）连接到金属跳块（4），另一侧的连接片（51）两端分别通过第二键合线（62）连接到欧姆微带线（21）。
4.根据权利要求1所述的插指型YIG谐振结构，其特征在于，基板（2）为PCB基板或陶瓷基板。
5.根据权利要求1所述的插指型YIG谐振结构，其特征在于，欧姆微带线（21）为50欧姆微带线。
6.根据权利要求1所述的插指型YIG谐振结构，其特征在于，金属跳块（4）连接地。
7.一种具有插指型YIG谐振结构的谐振器，其特征在于，包括：
谐振腔（1），处于外置磁场中；以及
容纳于谐振腔（1）内的如权利要求1~6中任意一项所述的插指型YIG谐振结构；
一段欧姆微带线（21）的外端为输入端，另一段欧姆微带线（21）的外端为输出端；
外置磁场的两极垂直于YIG薄膜（31）。
8.根据权利要求7所述的具有插指型YIG谐振结构的谐振器，其特征在于，谐振腔（1）为金属腔体。
9.根据权利要求8所述的具有插指型YIG谐振结构的谐振器，其特征在于，金属跳块（4）粘接于金属腔体内壁以进行接地。
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