CN114976545B - 环行器、隔离器、天线及无线通信设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种环行器，一种隔离器、一种配备该环行器和/或隔离器的天线、和一种无线通信设备。环行器包括衬底基板、波导腔、传输线、铁氧体、和永磁体。波导腔固设于衬底基板上，波导腔包括内部主体、以及包裹于内部主体外表面的金属层。内部主体的材质介电常数Dk≥30，金属层还开设有至少三个镂空区。传输线的数量与镂空区的数量相等，每一传输线的一端导通至一个镂空区，另一端导通至衬底基板，传输线用于向镂空区传输射频信号。波导腔背离衬底基板一侧还开设有收容孔，铁氧体固设于收容孔内，永磁体位于铁氧体背离衬底基板一侧。本申请环行器具有体积小、损耗低、带宽大、且互调性高的特点。

Description

环行器、隔离器、天线及无线通信设备

技术领域

本申请涉及电子设备领域，尤其涉及一种环行器、一种隔离器、一种天线、以及一种无线通信设备。

背景技术

无线通信设备在收发无线信号的过程中，需要利用到环行器和/或隔离器，以形成射频信号的单向传输特性。其中环行器可用于实现发射电路与接收电路的复用，以压缩天线体积；隔离器则用于隔离反向传输的射频信号，起到稳定和保护射频收发电路的作用。

环行器和隔离器需要具备较好的低互调，并同时需要实现低损耗、小型化、带宽大等性能，以满足无线通信设备的使用需求。

发明内容

本申请的目的在于提供一种低互调、体积较小、损耗低、带宽大的环行器。同时，本申请还涉及一种装配该环行器的隔离器、以及一种配备该环行器和/或隔离器的天线、以及一种装配该天线的无线通信设备。

第一方面，本申请涉及一种环行器，包括衬底基板、波导腔、传输线、铁氧体、和永磁体；波导腔固设于衬底基板上，波导腔包括内部主体、以及包裹于内部主体外表面的金属层，内部主体的材质介电常数Dk≥30，金属层还开设有至少三个镂空区；传输线的数量与镂空区的数量相等，每一传输线的一端导通至一个镂空区，另一端导通至衬底基板，传输线用于向镂空区传输射频信号；波导腔背离衬底基板一侧还开设有收容孔，铁氧体固设于收容孔内，永磁体位于铁氧体背离衬底基板一侧。

本申请环行器利用衬底基板固定波导腔，可以保证波导腔与传输线之间的相对位置。通过在波导腔上开设收容孔，可以收容铁氧体。铁氧体在永磁体的作用下，于波导腔内形成射频信号的单向传输通路。同时，通过在波导腔的外部设置金属层，可以对波导腔内传输的射频信号形成屏蔽效果，并通过提升波导腔内部主体材质的介电常数Dk，缩减环行器的尺寸。而通过在金属层处开设至少三个镂空区，配合传输线可以形成三个波导口，进而实现射频信号的输入和输出功能。本申请环行器通过立体化的波导腔结构，增大了功率容量，同时具有体积较小、损耗低、带宽大、且互调性高的特点。

在一种可能的实现方式中，波导腔的内部主体材质为陶瓷。

在一种可能的实现方式中，波导腔通过焊接固定于衬底基板上。

在一种可能的实现方式中，通过平面金属化工艺在波导腔的外部形成金属层。

上述波导腔的材质可以保证其介电常数满足需求，同时焊接和平面金属化的工艺，也能保证波导腔的连接可靠、以及降低其加工成本。

在一种可能的实现方式中，收容孔为轴对称结构，并具有中心轴线，且中心轴线的延伸方向垂直于衬底基板。

在一种可能的实现方式中，铁氧体也为轴对称结构，且铁氧体的截面圆外径与收容孔的截面圆内径相匹配。

在本实施例中，轴对称结构的铁氧体收容于收容孔内，铁氧体的中心轴线与收容孔的中心轴线重合。

在一种可能的实现方式中，收容孔可以为圆柱形、椭圆形、或多边形，对应铁氧体的截面也为圆形、椭圆形、或多边形。

在一种可能的实现方式中，各个镂空区与铁氧体之间的距离相等。

在本实施例中，波导腔中各个波导口相对于回转中心的距离均相等，可以保证射频信号在环行器内传输时保持对称。

在一种可能的实现方式中，波导腔包括多个凸出部，多个凸出部绕中心轴线的周向分布，且每个凸出部均朝背离中心轴线的方向延伸，镂空区设于各个凸出部远离中心轴线的一端，各个镂空区相对于中心轴线的电长度均相等。

在本实施例中，将镂空区设于凸出部远离中心轴线的一端，即在波导腔的远端侧壁位置形成了波导口，利于传输线通过波导口向波导腔传输射频信号。

在一种可能的实施例中，多个凸出部绕所述中心轴线的周向均匀分布。

在一种可能的实施例中，镂空区设于凸出部远离中心轴线一端的端面上，传输线导通至镂空区的一端，固定于凸出部背离衬底基板的一侧。

在一种可能的实施例中，凸出部包括靠近衬底基板的第一外表面，和背离衬底基板的第二外表面，镂空区设于所述第一外表面或第二外表面上。

在一种可能的实现方式中，传输线导通至镂空区的一端，与镂空区同位于第一外表面上，或与镂空区同位于第二外表面上。

在一种可能的实现方式中，传输线导通至衬底基板的一端，位于衬底基板背离波导腔的一侧。

在本实施例中，环行器可以通过衬底基板固定于电路板上，并通过衬底基板底部的传输线实现与电路板的信号传输功能。

在一种可能的实现方式中，收容孔为盲孔。

在一种可能的实现方式中，收容孔沿中心轴线的延伸方向贯穿波导腔。

在一种可能的实现方式中，铁氧体的数量为多个，多个铁氧体沿中心轴线的方向层叠并收容于收容孔内。

在一种可能的实现方式中，环行器还包括介质柱，介质柱位于铁氧体与永磁体之间，用于调整铁氧体与永磁体的间隔距离。

在一种可能的实现方式中，永磁体的主体材质为金属，或永磁体的外表面形成有金属表层。

在一种可能的实现方式中，环行器包括壳体，壳体与衬底基板固定连接，并与衬底基板合围形成收容空间，波导腔、铁氧体、永磁体、以及至少部分传输线均位于收容空间内。

在一种可能的实现方式中，壳体为金属壳体，用于对环行器形成电磁屏蔽。

第二方面，本申请提供一种天线，包括发射电路、接收电路、辐射器、以及本申请第一方面提供的环行器，发射电路、接收电路、辐射器分别与环行器的一路传输线导通，以分别形成发射电路至辐射器、以及辐射器至接收电路的单向传输功能。

第三方面，本申请提供一种隔离器，包括负载元件、和本申请第一方面提供的环行器，负载元件与至少一路传输线导通，用于实现隔离器的射频信号单向传输功能。

第四方面，本申请提供另一种天线，包括放大器、辐射器、以及本申请第三方面提供的隔离器，隔离器电性连接于放大器与辐射器之间，以隔离辐射器接收至放大器的反射信号。

第五方面，本申请提供一种无线通信设备，包括壳体、和本申请第二方面或第四方面提供的天线，天线安装于壳体，用于收发无线信号。

可以理解的，在本申请第二、第三、第四、以及第五方面，其提供的天线、隔离器、以及无线通信设备，都因为包含了本申请第一方面所提供的环行器，而同样具备了低互调、体积较小、损耗低、且带宽大的特点。

附图说明

图1是本申请一种实施例提供的无线通信设备的结构示意图；

图2是本申请一种实施例提供的无线通信设备中天线的原理框架示意图；

图3是本申请另一种实施例提供无线通信设备中天线的原理框架示意图；

图4是本申请一种实施例提供的天线中环行器的结构示意图；

图5是本申请一种实施例提供的天线中环行器的分解结构示意图；

图6是本申请一种实施例提供的环行器中衬底基板的结构示意图；

图7是本申请一种实施例提供的环行器中波导腔的结构示意图；

图8是本申请一种实施例提供的环行器中无源互调性原理示意图；

图9是现有技术中一种环行器的结构示意图；

图10是本申请一种实施例提供的环行器中波导腔与铁氧体的配合结构示意图；

图11是本申请另一种实施例提供的环行器中波导腔的结构示意图；

图12是本申请一种实施例提供的环行器的截面结构示意图；

图13是本申请另一种实施例提供的环行器的截面结构示意图；

图14是本申请另一种实施例提供的环行器设有壳体的结构示意图；

图15是本申请一种实施例提供的天线中隔离器的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”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。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”和“上方”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”和“下方”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

请参见图1所示本申请所提供的无线通信设备400，在图1的示意中，该无线通信设备 400为基站。无线通信设备400包括壳体410和天线300。其中天线300即为本申请上述第二方面或第四方面所提供的天线。天线300设置于壳体410之内，用于收发无线信号。其中壳体410形成有容纳腔，天线300收容于该容纳腔内，壳体410还可以密封设置，以对容纳腔内的天线300等组件形成密封防护。其中，无线通信设备400还可以包括主板420，主板420 也同样收容于该容纳腔内。天线300的射频电路部分搭载于主板420上，天线300的辐射部分则可以设于靠近容纳腔边缘的位置。

如图1所示，天线300的辐射部分可以设置于靠近容纳腔顶部的位置，也可以设置于靠近容纳腔侧边的位置。天线300的辐射部分可以实现对射频信号的收发功能，并经天线300 的射频电路部分将信号传入或传出无线通信设备400。可以理解的是，容纳腔内的天线300 还可以设于其他任意位置，只要能够满足相应发射和/或接收信号的功能即可，在此不对无线通信设备400内的天线300的分布位置进行具体的限定。

在图1的示意中，无线通信设备400为基站，在另一些实施例中，无线通信设备400还可以为手机、平板、电脑、智能电视、车辆等客户终端设备，也可以为路由器、基站等客户前置设备(Customer Premise Equipment，CPE)，或其他任意具备天线的无线通信设备400，在此不对无线通信设备400的种类进行具体的限定。

图2则示意了本申请提供的一种天线300(图2中示意为天线300a)的原理框架图。该天线 300a对应本申请第四方面所提供的天线。在图2的示意中，天线300a包括放大器310a、辐射器 320a、以及隔离器200。其中隔离器200即本申请第三方面所提供的隔离器。放大器310a和隔离器200可以视为天线300a的射频电路部分，辐射器320a则视为天线300a的辐射部分。隔离器 200电性连接于放大器310a与辐射器320a之间，射频信号经放大器310a的放大之后，再经隔离器200传输至辐射器320a处，实现射频信号的向外发射功能。

辐射器320a在向外发射射频信号的同时，还可能接收到外部射频干扰信号(即反射信号)，并传回放大器310a处。当外部射频干扰信号较大时，若直接传回放大器310a，可能损害放大器310a。而隔离器200电性连接于放大器310a与辐射器320a之间，可以基于隔离器200的单向传输特性，对反射信号形成屏蔽，以避免的辐射器320a接收到的外部射频干扰信号回传至放大器310a。

图3示意了本申请提供的另一种天线300(图3中示意为天线300b)的原理框架图。该天线 300b对应本申请第二方面所提供的天线。在图3的示意中，天线300b包括发射电路330b、接收电路340b、辐射器320b、以及环行器100。其中环行器100即本申请第一方面所提供的环行器。发射电路330b、接收电路340b、以及环行器100可以视为天线300b的射频电路部分，辐射器320b 则视为天线300b的辐射部分。其中环行器100包括三路传输线，发射电路330b、接收电路340b、以及辐射器320b分别与环行器100中的一路传输线导通。

环行器100具有单向传输的特性，在图3的示意中，其单向传输的方向为顺时针方向。由此，发射电路330b中的射频信号在经其导通的一路传输线传入环行器100之后，可以沿顺时针方向传输至其后端的辐射器320b处，实现射频信号的发射功能；而辐射器320b在接收到外界射频信号之后，可以经其导通的一路传输线传入环行器100中，并沿顺时针方向传输至其后端的接收电路340b处，实现射频信号的接收功能。

也即，环行器100通过沿其单向传输的方向依次与发射电路330b、辐射器320b、以及接收电路340b导通之后，可以实现天线300b中发射电路330b与接收电路340b的辐射部分复用效果。

可以理解的，在一些实施例中，本申请所提供的天线300，可以同时包括上述图2所提供的隔离器200，以及图3所提供的环行器100。

请参见图4所示，本申请第一方面提供的环行器100的结构示意图，并配合参见图5所示环行器100的分解结构示意图。

本申请提供的环行器100包括衬底基板10、波导腔20、传输线30、铁氧体40、和永磁体50。其中波导腔20固定于衬底基板10上，传输线30用于电性连接波导腔20与衬底基板10。铁氧体40和永磁体50则固定于波导腔20，其中铁氧体40位于波导腔20之内，永磁体 50同位于波导腔20远离衬底基板10一侧。

具体的，请配合参见图6所示的衬底基板10的结构示意，以及图7所示的波导腔20的结构示意。在图6所示的衬底基板10中，其大致呈平板的形状，并具有相背的第一平面11和第二平面12。第一平面11用于与波导腔20固定连接，第二平面12则可以搭载于电路板(如前述中无线通信设备400的主板420)上，以实现环行器100在电路板上的整体固定。衬底基板10的材料可以采用常规的电路板材料，或采用低温共烧陶瓷(Low TemperatureCofired Ceramic，LTCC)来制作，本申请对此不做特别限定。

第一平面11上还通过图案化的方式形成有部分传输线30的结构。在本实施例中，定义位于衬底基板10上的传输线30的部分为第一传输段31。第一传输段31还可以进一步通过过孔等形式延伸至第二平面12处(如图12所示)，以使得衬底基板10固定于电路板上时，能通过位于第二平面12处的第一传输段31与电路板上的线路导通，并实现环行器100中射频信号的输入和输出功能。在图6的示意中，第一传输段31还经衬底基板10的侧边结构外表面延伸至第二平面12处，也可以形成第一传输段31延伸至第二平面12处的效果。此时，与衬底基板10配合的电路板上则可以设置焊盘，用于与第一传输段31导通。

而在图7所示的波导腔20中，波导腔20包括相背的第一外表面21和第二外表面22。其中第一外表面21则用于与衬底基板10固定连接。具体的，第一外表面21可以与第一平面11贴合并固定。在一种实施例中，波导腔20与衬底基板10之间通过焊接固定。通过衬底基板10的结构，还可以承载焊接形成的应力，提升环行器100的结构稳定性。

波导腔20包括内部主体23a，内部主体23a的外表面包覆有金属层23。波导腔20的内部主体23a材质的介电常数Dk≥30。在一种实施例中，波导腔20的内部主体23a的材质可以为陶瓷。金属层23则可以通过平面金属化的方式，形成于内部主体23a的外表面。金属层23可以为波导腔20的内部主体23a提供电磁屏蔽防护，配合波导腔20内部主体23a材质的介电常数相对较高，可以保证射频信号在波导腔20内的高效传输，同时减小了环行器的整体尺寸。

进一步的，金属层23上还开设有三个镂空区24。三个镂空区24间隔设置，波导腔20的内部主体23a经镂空区24外露，以形成可供射频信号传输的波导口。配合图4的示意，传输线30远离衬底基板10的一端导通至镂空区24处，进而实现了射频信号在波导腔20上的传输通路。也即，传输线30还包括第二传输段32，第二传输段32与第一传输段31导通，第二传输段32自衬底基板10朝向波导腔20的镂空区24延伸，进而形成衬底基板10至镂空区24处的射频传输路径，传输线30得以实现射频信号传入或传出波导腔20的效果。

在图6的示意中，第一传输段31在第一平面11上形成焊盘的结构，第二传输段32的一端导通至镂空区24，另一端则焊接于该焊盘结构上。这样的设置便于环行器100的装配，并保证了传输线30相对于衬底基板10的位置精度和结构稳定性。

另一方面，传输线30通过搭接于镂空区24边缘的金属层23，以形成传输线30导通至镂空区24的结构。具体的，金属层23具有导电性，传输线30导通至镂空区24边缘的金属层23处，以形成传输线30导通至镂空区24的结构，并通过该镂空区24所形成的波导口，朝向波导腔20传输射频信号。

在本实施例中，传输线30的数量，与镂空区24的数量相等。每一路传输线30的第二传输段32均导通至一个镂空区24处，且第一传输段31导通至衬底基板10上，用于实现该处波导口的射频信号传输功能。在本申请环行器100中，出于功能需求，其形成有至少三个镂空区24。由此，本申请环行器100中也设有至少三路传输线30。可以理解的，在另一些实施例中，镂空区24的数量还可以为三个以上，环行器100中也对应设置三路以上的传输线30，以实现每个镂空区24处的射频信号传输功能。

在波导腔20的第二外表面22一侧，则开设有收容孔25。波导腔20的内部主体23a同样通过收容孔25内壁外露。也即，金属层23未覆盖收容孔25的内壁位置。铁氧体40收容于收容孔25 之内，永磁体50则位于铁氧体40背离衬底基板10一侧。永磁体50用于为铁氧体40提供磁源，铁氧体40则用于在波导腔20内形成单向传输的旋转磁场。

在一种实施例中，铁氧体40可以采用钇铁石榴石(Yttrium Iron Garnet，YIG)制备，该材料具有相对较小的射频信号传输损耗。而在一些实施例中，永磁体50的材质可以采用金属磁或铁氧体磁。进一步的，一些实施例中，永磁体50的外表面还可以采用电镀工艺等形成金属表层，以增强永磁体50的接地性能，进而减小射频信号的传输损耗。

对于环行器100而言，其无源互调性(Passive Inter-Modulation，PIM)是指：两个或两个以上不同信号作用于一非线性电路或元件时，互相调制产生新的频率信号输出。其中，无线通信系统中互调一般指三阶互调，即如图8所示，存在两个频率ω1、ω2时，将产生两个三阶互调信号，分别为2ω1-ω2和2ω2-ω1。

进一步的，在环行器100中，无源互调形成的射频信号为一干扰信号，其基于二次谐波分量和相邻几波混频交调分量形成复合效应，具体表达式为：

IMD3(dBc)＝D(dBc)+M(dBc)＝20lg D+20lg M 公式(1)；

其中，二次谐波分量D的表达式为：

交调分量M的表达式为：

在上述表达式中，归一化磁场归一化磁矩/>其中，ω为环行器100 的工作频率，ω0为外加恒定磁场(永磁体50)频率，ωm为铁氧体40的材料固有频率。

由此，环行器100在工作过程中，可以通过提高外加恒定磁场σ、降低铁氧体40材料饱和磁矩p的方法减少二次谐波分量和交调分量，同时通过多节滤波匹配电路滤除已产生的互调分量，来降低环行器100的互调性能。

而对于环行器100的带宽，基于下述表达式：

可见，环行器100的带宽也与外加恒定磁场σ、以及铁氧体40材料饱和磁矩p相关，且环行器100的带宽与其互调性能相互牵制。

图9示意了现有技术中一种环行器100a的外观结构示意。在图9所示的环行器100a中，其采用了基片集成(Substrate Integrated Waveguide，SIW)的环行器形式。其同样设有衬底基板10a、铁氧体40a、永磁体50a，且衬底基板10a上通过图案化形成有平面波导转换20a 和传输线30a，以及铁氧体40a和永磁体50a之间还设有介质柱60a。

在图9的现有技术环行器100a中，平面波导转换20a的中心设有镂空区25a，铁氧体40a 固定于该镂空区25a之内，介质柱60a和永磁体50a依次层叠于铁氧体40a之上。该环行器 100a同样应用于超高频X-Ku波段中，且由于工作频率较高，其波长相对较短，只能采用低外加磁场设计。现有技术环行器100a的器件尺寸在毫米级。但现有技术环行器100a的插损偏大，且器件容量有限。而本申请环行器100，通过立体的波导腔20来实现立体的波导转换，配合波导腔20的内部主体23a介电常数相对较高，可以降低环行器100的工作频率，并缩减环行器100的尺寸。传输线30也因此可以采用相对简单的金属连接线形式实现，利于制作并保证尺寸精度。进一步的，本申请环行器100还具有插损小、带宽较大(可达600MHz-5GHz)、且低互调的特点。

通过对实际样品进行测试，本申请环行器100在采用介电常数达200的材料制作波导腔 20的内部主体23a后，于1.8GHz-2.2GHz的频段内，其器件尺寸可以控制在1英寸(2.54cm) 范围内，此时环行器100互调性提升了10dBc以上。

需要提出的是，在现有技术环行器100a中，衬底基板10a的形状为矩形。而在本申请环行器100中，衬底基板10的形状则为圆形。在实际使用过程中，衬底基板10的形状并不影响其功能的实现，也即衬底基板10的形状可以基于使用场景任意设置，并不影响到本申请环行器100的功能实现。

请参见图10所示的波导腔20与铁氧体40的配合示意图。在图10的示意中，波导腔20 的收容孔25为圆柱形。收容孔25具有中心轴线A，且中心轴线A的延伸方向垂直于衬底基板10的第一平面11。与之相匹配的，铁氧体40也构造为圆柱形，其截面圆的外径与收容孔25的截面圆内径相匹配，以使得铁氧体40在收容于收容孔25之内时，其中心轴线能与收容孔25的中心轴线A相重合。

在另一些实施例中，收容孔25也可以为椭圆形或多边形等轴对称结构，其均具有几何中心轴线A。此时，铁氧体40的截面也构造为与收容孔25形状相匹配的椭圆形或多边形结构，并收容于收容孔25之内。

进一步的，还可以设置波导腔20的多个镂空区24相对于收容孔25的中心轴线A的距离均相等。具体的，在图7和图10所示的波导腔20中，波导腔20均呈轴对称的结构。波导腔20包括有多个凸出部26，且多个凸出部26沿收容孔25的中心轴线A的周向均匀分布。每个凸出部26均朝向背离中心轴线A的方向延伸，并形成为凸出部26上背离中心轴线A的延伸端261。该延伸端261的端面可以为平面，且该延伸端261的端面构造为波导腔20的镂空区 24。

可以理解的，通过设置各个凸出部26相背于中心轴线A的延伸距离均相等，可以使得各个凸出部26的延伸端261相对于中心轴线A的距离也相等。由此，形成于延伸端261端面上的各个镂空区24相对于收容孔25的中心轴线A的距离也均相等，相对应的，各个镂空区24相较于中心轴线A的电长度也相等。在本申请环行器100的波导腔20中，各个镂空区24相对于铁氧体40的中心轴线的位置，均位于同一回转半径上。波导腔20经由铁氧体40所形成的旋转磁场实现单向传输特性，射频信号基于同一半径距离进出波导腔20，可以保持传输过程中射频信号的对称。

另一种实施例请参见图11，在本实施例中，波导腔20整体呈“丁字形”。其中两个凸出部26沿同一直线方向相背延伸，另一凸出部26沿垂直于该直线的方向延伸。镂空区24则开设于各个凸出部26的延伸端261端面处。对于本申请环行器100而言，只要各个镂空区24相较于中心轴线A的电长度均相等，即可以保证到射频信号在波导腔20内的对称性，同样可以达到类似各个镂空区24开设于同一回转半径上的效果。另一方面，在图11的示意中，各个镂空区24相对于中心轴线A的周向分布呈非均布的状态，但因为各个镂空区24相对于中心轴线A的电长度相同，也不影响图11所示波导腔20的功能实现。

需要提出的是，在本申请环行器100的波导腔20中，镂空区24还可以开设于第一外表面21 或第二外表面22上。如图12所示的一种实施例中环行器100的截面图。在本实施例中，镂空区 24开设于第一外表面21上，且各个镂空区24相较于收容孔25的中心轴线A的距离均相等。此时，传输线30的第二传输段32与镂空区24同位于第一外表面21一侧。第二传输段32还可以整体构造于衬底基板10的第一平面11上，且第二传输段32导通至位于第一外表面21上的镂空区24处。射频信号可以经传输线30传导至镂空区24处，并从波导腔20的底部进入到波导腔20之内，再单向传输至其后端的镂空区24(图中未示)处，经由位于后端的传输线30传出波导腔20。

需要提出的是，在一些实施例中，传输线30的第二传输段32可以构造为焊盘结构，该焊盘的位置对应镂空区24设置，以导通镂空区24。第一传输段31则形成为与焊盘结构导通的过孔，以及位于第二平面12上的焊盘结构或传输线结构，以实现射频信号在第一平面11和第二平面12之间的传输功能，保证环行器100的正常工作。而在图13所示的实施例中，当镂空区24 设置于凸出部26的延伸端261端面时，传输线30的第二传输段32可以延伸至第二外表面22处，以向镂空区24传输射频信号。也即，传输线30导通至镂空区24的一端，固定于凸出部26背离衬底基板10的一侧。可以理解的，在一些实施例中，对于图13所示的波导腔20的结构而言，传输线30也可以整体构造于衬底基板10上，其第二传输段32固定于波导腔20的第一外表面21 处，也可以实现向镂空区24传输射频信号的功能。另一方面，当镂空区24开设于第二外表面 22上时，第二传输段32的结构也与图13所示的结构类似，其延伸至第二外表面22上，并与镂空区24位于波导腔20的同一侧，用于导通镂空区24。

在一些实施例中，收容孔25可以构造为盲孔的结构，铁氧体40可以直接承载于收容孔25 的底壁上。而在图12和图13所示的实施例中，收容孔25还设置为通孔结构，即收容孔25沿其中心轴线A的延伸方向贯穿波导腔20。此时铁氧体40可以完全贯通于波导腔20的内部主体23a，并承载于衬底基板10的第一平面上。铁氧体40与波导腔20的内部主体23a可相互配合的面积增大，用户可以基于实际使用场景和性能需求，对应调整收容于收容孔25内的铁氧体40的体积和位置，以调整本申请环行器100的性能。

需要提出的是，铁氧体40的数量可以为一个(如图12所示)，该一个铁氧体40收容于收容孔25之内，与波导腔20的内部主体23a形成配合；铁氧体40的数量也可以为多个(如图13 所示)，多个铁氧体40沿收容孔25的中心轴线A的延伸方向层叠设置于收容孔25之内，并共同作用于波导腔20的内部主体23a，形成旋转磁场。当铁氧体40为多个时，多个铁氧体40之间可以依次贴合，并通过粘胶的方式连接；多个铁氧体40之间也可以相互间隔固定，上述实施例均不影响本申请环行器100的功能实现。

在一种实施例中，本申请环行器100还可以包括介质柱60，介质柱60位于铁氧体40与永磁体50之间，用于调整铁氧体40与永磁体50之间的间隔距离，从而调整到永磁体50作用至铁氧体40处所形成的旋转磁场的大小。介质柱60可以采用绝缘材料制备。

在一种实施例中，环行器100还可以包括补温片(图中未示)，补温片用于补偿环行器100 在工作过程中可能出现的温度飘移现象。补温片可以设置于收容孔25之内，并位于铁氧体40 与衬底基板10之间；补温片也可以位于收容孔25之外，并位于铁氧体40与介质柱60之间，或位于铁氧体40与永磁体50之间，或位于介质柱60与永磁体50之间，以及，补温片还可以位于永磁体50背离铁氧体40一侧。

在一种实施例中，环行器100还可以包括匀磁片(图中未示)，匀磁片可以设置于铁氧体 40与永磁体50之间(包括位于铁氧体40与介质柱60之间、以及位于介质柱60与永磁体50之间)，也可以设置于铁氧体40背离永磁体50一侧，或设置于永磁体50背离铁氧体40一侧。匀磁片用于改善铁氧体40内部的磁化均匀度。

一种实施例请参见图14，本申请环行器100还可以包括壳体70。壳体70与衬底基板10固定连接，并与衬底基板10合围形成收容空间。该收容空间用于收容环行器100中的波导腔20、铁氧体40、永磁体50等结构，壳体70可以采用金属材质制作，进而对环行器100形成金属屏蔽功能。在图14的示意中，壳体70还设有多个缺口71，传输线30可以经缺口71伸出壳体70与衬底基板10合围形成的收容空间内，并继续延伸至衬底基板10的第二平面12处。

图15示意了本申请第三方面所提供的一种隔离器200的结构。本申请隔离器200包括负载元件210、和本申请上述提供的环行器100。负载元件210与环行器100中的一路传输线30导通，用于实现隔离器200内的射频信号的单向传输特性。可以理解的，在图15的示意中，环行器100 具有波导口a、波导口b、和波导口c。其中波导口a为环行器100的射频信号输入口，波导口b 为环行器100的射频信号输出口，波导口c处则通过传输线30与负载元件210导通。

当射频信号从波导口a进入环行器100之后，可以从波导口b传出环行器100。而当波导口b 处形成有射频信号(即图2相关描述中定义的射频干扰信号)时，该射频信号传输至波导口c 处，可以作用于负载元件210上，负载元件210通过发热等方式将该部分射频信号消耗，进而避免该部分射频信号传输至波导口a处，对波导口a处的电路形成损害。由此，本申请隔离器 200可以对射频干扰信号形成屏蔽效果，起到稳定和保护射频收发电路的作用。

可以理解的，在一些实施例中，环行器100中的波导口还可以设置为三个以上，配合隔离器200中的负载元件210为两个以上。环行器100中至少两路波导口处的传输线30用于与一个负载元件210导通，也即隔离器200中至少导通有两个负载元件210。多个负载元件210的设置，可以在隔离器200中形成更好的隔离效果，或在隔离器200中形成更多的射频信号单向传输通路，并同样可以获得如图15所示隔离器200所具有的有益效果。

以上描述，仅为本申请的具体实施例，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，例如减少或添加结构件，改变结构件的形状等，都应涵盖在本申请的保护范围之内；在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (11)

1.一种环行器，其特征在于，包括衬底基板、波导腔、传输线、铁氧体、和永磁体；

所述波导腔固设于所述衬底基板上，所述波导腔包括内部主体、以及包裹于所述内部主体外表面的金属层，所述内部主体的材质介电常数Dk≥30，所述金属层还开设有至少三个镂空区；

所述传输线的数量与所述镂空区的数量相等，每一所述传输线的一端导通至一个所述镂空区，另一端导通至所述衬底基板，所述传输线用于向所述镂空区传输射频信号；

所述波导腔背离所述衬底基板一侧还开设有收容孔，所述铁氧体固设于所述收容孔内，所述永磁体位于所述铁氧体背离所述衬底基板一侧；

所述收容孔为轴对称结构，并具有中心轴线，且所述中心轴线的延伸方向垂直于所述衬底基板，所述波导腔包括多个凸出部，多个所述凸出部绕所述中心轴线的周向分布，且每个所述凸出部均朝背离所述中心轴线的方向延伸，所述镂空区设于各个所述凸出部远离所述中心轴线的一端，所述镂空区设于所述凸出部远离所述中心轴线一端的端面上，所述传输线导通至所述镂空区的一端，固定于所述凸出部背离所述衬底基板的一侧，所述传输线导通至所述衬底基板的一端，位于所述衬底基板背离所述波导腔的一侧。

2.根据权利要求1所述的环行器，其特征在于，所述铁氧体的形状与所述收容孔的形状相匹配。

3.根据权利要求2所述的环行器，其特征在于，各个所述镂空区相对于所述中心轴线的电长度均相等。

4.根据权利要求3所述的环行器，其特征在于，多个所述凸出部绕所述中心轴线的周向均匀分布。

5.根据权利要求2-4任一项所述的环行器，其特征在于，所述收容孔沿所述中心轴线的延伸方向贯穿所述波导腔。

6.根据权利要求1-5任一项所述的环行器，其特征在于，所述环行器还包括介质柱，所述介质柱位于所述铁氧体与所述永磁体之间，用于调整所述铁氧体与所述永磁体之间的距离。

7.根据权利要求1-6任一项所述的环行器，其特征在于，所述环行器包括壳体，所述壳体与所述衬底基板固定连接，并与所述衬底基板合围形成收容空间，所述波导腔、所述铁氧体、所述永磁体、以及至少部分所述传输线均位于所述收容空间之内。

8.一种天线，其特征在于，包括发射电路、接收电路、辐射器、以及如权利要求1-7任一项所述的环行器，所述发射电路、所述接收电路、所述辐射器分别与所述环行器的一路所述传输线导通，以分别形成所述发射电路至所述辐射器、以及所述辐射器至所述接收电路的单向传输通路。

9.一种隔离器，其特征在于，包括负载元件、和如权利要求1-7任一项所述的环行器，所述负载元件与至少一路所述传输线导通，用于实现所述隔离器的射频信号单向传输功能。

10.一种天线，其特征在于，包括放大器、辐射器、以及如权利要求9所述的隔离器，所述隔离器电性连接于所述放大器与所述辐射器之间，以隔离所述辐射器接收至所述放大器的反射信号。

11.一种无线通信设备，其特征在于，包括壳体、和如权利要求8或10所述的天线，所述天线安装于所述壳体，用于收发射频信号。