CN115966878B - 一种双面耦合yig薄膜谐振器 - Google Patents

Abstract

一种双面耦合YIG薄膜谐振器，其中上YIG薄膜设置在GGG基体顶部，上基板设置在上YIG薄膜的顶面；上开口谐振环设置在上基板的底面，并围绕上YIG薄膜一周；上开口谐振环激励单元设置在上基板的顶面；下YIG薄膜设置在GGG基体底部，下基板设置在下YIG薄膜的底面；下开口谐振环设置在下基板的顶面，并围绕下YIG薄膜一周；下开口谐振环激励单元设置在下基板的底面。该双面耦合YIG薄膜谐振器能够提高YIG谐振器的有载品质因子和增强谐振点处的反射值。

Description

一种双面耦合YIG薄膜谐振器

技术领域

本申请涉及射频微波技术领域，尤其涉及一种双面耦合YIG薄膜谐振器。

背景技术

钆镓石榴石简称“GGG”，钇铁石榴石简称“YIG”。

YIG材料是一种微波旋磁材料，通过改变施加再YIG材料的偏置磁场可以改变YIG材料的电磁性能，从而实现超宽带可调的性能。使用YIG材料设计而成的YIG谐振器是一种性能优异的可调谐器件，具有优秀的超倍频程的调谐能力和极高的品质因子。基于YIG谐振器的特性，使用YIG谐振器设计而成的YIG调谐振荡器(简称：YTO)便具有超倍频程可调，低相位噪声的特性，被广泛应用于电子测量仪器当中，是高性能仪器仪表射频前端必不可少的关键器件。

YIG谐振器与外部电路的耦合强弱影响整体电路的有载品质因子。传统YIG谐振器与外部电路的耦合强度与有载品质因子成反比关系，有载品质因子显著影响YTO的性能；提高YIG谐振器的有载品质因子会降低YIG谐振器与外电路的耦合，使谐振点处反射值降低，间接影响YTO的工作频带，加大YTO的设计难度；降低YIG谐振器的有载品质因子会恶化YTO相位噪声性能，从而导致YTO性能无法良好的发挥。

如YIG小球谐振器，在YIG小球的圆周平面上缠绕金丝构成耦合环，使耦合环与YIG小球耦合和与外部电路连接。可通过调节耦合环与YIG小球的距离进行耦合环与YIG小球耦合强弱的控制。当耦合环与YIG小球的距离靠近时，将会提高外围电路与YIG小球的耦合，使谐振点处的反射值增强，但同时将会降低整体的有载品质因子。反之，如果耦合环远离YIG小球时，将会降低外围电路与YIG小球的耦合，耦合环和YIG小球整体结构的有载品质因子将会得到提高，然后却会降低谐振点处的反射值。两种性能之间相互制约，无法同时对其进行优化。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提出一种双面耦合YIG薄膜谐振器，该双面耦合YIG薄膜谐振器能够同时提高YIG谐振器的有载品质因子和增强谐振点处的反射值，进而能够改善YTO的性能，提高YTO的工作频带、降低YTO的设计难度。

本发明采用的技术方案如下：

一种双面耦合YIG薄膜谐振器，它包括上基板、上开口谐振环激励单元、上开口谐振环、上YIG薄膜、GGG基体、下基板、下开口谐振环激励单元、下开口谐振环和下YIG薄膜；

所述上YIG薄膜设置在GGG基体顶部，所述上基板的底面设置在上YIG薄膜的顶面；所述上开口谐振环设置在上基板的底面，位于上YIG薄膜外侧，并围绕上YIG薄膜一周；所述上开口谐振环激励单元设置在上基板的顶面；

所述下YIG薄膜设置在GGG基体底部，所述下基板的顶面设置在下YIG薄膜的底面；所述下开口谐振环设置在下基板的顶面，位于下YIG薄膜外侧，并围绕下YIG薄膜一周；所述下开口谐振环激励单元设置在下基板的底面。

进一步的，所述上开口谐振环激励单元为上共面波导，所述上共面波导包括设置在上基板顶面上的上共面波导中心导体和两个上共面波导接地导体；所述上共面波导中心导体位于上开口谐振环的上方；两个上共面波导接地导体分别对称设置在上共面波导中心导体的两侧，并与上共面波导中心导体间隔设置；

所述下开口谐振环激励单元为下共面波导，所述下共面波导包括设置在下基板底面上的下共面波导中心导体和两个下共面波导接地导体；所述下共面波导中心导体位于下开口谐振环的下方；两个下共面波导接地导体分别对称设置在下共面波导中心导体的两侧，并与下共面波导中心导体间隔设置。

进一步的，所述上共面波导中心导体和两个上共面波导接地导体呈板状，上共面波导中心导体和两个上共面波导接地导体在长度方向上的轴线彼此平行；

所述下共面波导中心导体和两个上共面波导接地导体呈板状，下共面波导中心导体和两个下共面波导接地导体在长度方向上的轴线彼此平行；

所述上共面波导中心导体和两个上共面波导接地导体在长度方向上的轴线与下共面波导中心导体和两个下共面波导接地导体在长度方向上的轴线彼此垂直。

进一步的，所述上共面波导中心导体、上开口谐振环、上YIG薄膜、GGG基体、下YIG薄膜、下开口谐振环和下共面波导中心导体的几何中心在竖直方向上重合。

进一步的，所述上开口谐振环的形状与上YIG薄膜的形状相匹配；所述下开口谐振环的形状与下YIG薄膜的形状相匹配。

进一步的，所述上YIG薄膜的形状与下YIG薄膜的形状和大小一致。

进一步的，所述GGG基体的顶面形状与上YIG薄膜的形状和大小一致；所述GGG基体的底面形状与下YIG薄膜的形状和大小一致。

进一步的，所述上YIG薄膜外侧设置有多个上开口谐振环，多个上开口谐振环在上基板的底面上形成上同心环；所述上YIG薄膜的几何中心与上同心环的几何中心在竖直方向上重合；所述下YIG薄膜外侧设置有多个下开口谐振环，多个下开口谐振环在下基板的顶面上形成下同心环；所述下YIG薄膜的几何中心与下同心环的几何中心在竖直方向上重合。

进一步的，所述上开口谐振环的数量与下开口谐振环的数量相等。

进一步的，所述上开口谐振环和下开口谐振环上下对齐。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果至少包括以下之一：

1、本发明的双面耦合YIG薄膜谐振器在使用时，上开口谐振环激励单元和下开口谐振环激励单元中的一个接入外部的负阻补偿电路，另一个接入后级电路；当加入垂直于上YIG薄膜和下YIG薄膜的外加偏置磁场后，上开口谐振环将会与上YIG薄膜耦合，下开口谐振环将会与下YIG薄膜耦合；当上开口谐振环激励单元产生第一电磁场，当上开口谐振环受到第一电磁场的作用，上开口谐振环上便会激励起射频电流，在外加偏置磁场作用下，上开口谐振环上的射频电流便能够激励上YIG薄膜产生静磁波谐振；下开口谐振环激励单元产生第二电磁场，当下开口谐振环受到第二电磁场的作用，下开口谐振环上便会激励起射频电流，在外加偏置磁场作用下，下开口谐振环上的射频电流便能够激励下YIG薄膜产生静磁波谐振；现有的谐振器为了提高谐振器与后级电路的耦合强度和谐振点处的反射值，则整个谐振器的有载品质因子会降低；而本发明中，上YIG薄膜与下YIG薄膜产生的静磁波能够进行耦合，本发明的谐振器在使用时接入的外部负阻补偿电路能够与上YIG薄膜与下YIG薄膜耦合，进而能够抵消谐振器中的能量损耗，进而能够提高整个谐振器的有载品质因子，进而使得整个谐振器在使用过程中有载品质因子、谐振点处的反射值和与外部电路的耦合强度均得到了提高；进而能够改善YTO的性能，提高YTO的工作频带、降低YTO的设计难度。

2、本发明的双面耦合YIG薄膜谐振器中，上开口谐振环激励单元和下开口谐振环激励单元采用共面波导结构，共面波导结构较其他类型的平面传输电路而言，其具有左右对称的接地平面，使得电磁场可以在更高的频率下维持准TEM模的模式，准TEM模具有线性的色散特性，频响特性更加优越，加之共面波导具有更小的辐射损耗，使得整体器件能够工作在更高的频段范围内。共面波导本身能够维持单一的准TEM模式，而不产生其他高次模式的特性，也可以使开口环上激励起的射频电流分布更加均匀，从而静磁波的高次模式不会被激起，使得整体器件的杂波抑制能力得到优化。

3、本发明的双面耦合YIG薄膜谐振器，通过使用双面YIG薄膜能够分离谐振器端和补偿端，利用一侧YIG薄膜接入负阻补偿电路，另外一侧作为谐振器进行使用，通过YIG薄膜进行静磁波耦合，隔绝了两侧电路的电气连接，使两侧电路相互独立，简化了外围电路设计难度，并且更加便于后续电路结构的布局。

4、本发明的双面耦合YIG薄膜谐振器，通过使用上开口谐振环和下开口谐振环直接对上YIG薄膜和下YIG薄膜进行激励，能够更好的抑制杂波，获得更为纯净的频谱谐振效果。

5、在本发明的双面耦合YIG薄膜谐振器中，平面结构的YIG薄膜相比于YIG小球而言，更利于电路装配，使用双面YIG薄膜结构贴合两侧基板即可完成装配，无需复杂的装配工艺，便于小型化和工程化。

附图说明

图1 为本发明的整体结构图；

图2 为本发明的立体图；

图3 为下基板上设置下开口谐振环的结构图；

图4 为GGG基体顶部设置上YIG薄膜，底部设置下YIG薄膜的结构图；

图5为负阻补偿电路的结构图；

图中，1-上开口谐振环激励单元，2-上基板，3-下基板，4-下开口谐振环激励单元，5-GGG基体，6-下YIG薄膜，7-下开口谐振环，8-上开口谐振环，9-上YIG薄膜，101-上共面波导中心导体，102-上共面波导接地导体，401-下共面波导中心导体，402-下共面波导接地导体，1001-输入匹配，1002-第一偏置网络，1003-晶体管，1004-第二偏置网络，1005-输出匹配，1006-50欧姆负载，1007-反馈网络。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施方式的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1~5所示，本发明公开了一种双面耦合YIG薄膜谐振器，它包括上基板2、上开口谐振环激励单元1、上开口谐振环8、上YIG薄膜9、GGG基体5、下基板3、下开口谐振环激励单元4、下开口谐振环7和下YIG薄膜6；

所述上YIG薄膜9设置在GGG基体5顶部，所述上基板2的底面设置在上YIG薄膜9的顶面；所述上开口谐振环8设置在上基板2的底面，位于上YIG薄膜9外侧，并围绕上YIG薄膜9一周；所述上开口谐振环激励单元1设置在上基板2的顶面；

所述下YIG薄膜6设置在GGG基体5底部，所述下基板3的顶面设置在下YIG薄膜6的底面；所述下开口谐振环7设置在下基板3的顶面，位于下YIG薄膜6外侧，并围绕下YIG薄膜6一周；所述下开口谐振环激励单元4设置在下基板3的底面。

由于上述结构，本发明的双面耦合YIG薄膜谐振器在使用时，上开口谐振环激励单元1和下开口谐振环激励单元4中的一个接入外部的负阻补偿电路，另一个接入后级电路；当加入垂直于上YIG薄膜9和下YIG薄膜6的外加偏置磁场后，上开口谐振环8将会与上YIG薄膜9耦合，下开口谐振环7将会与下YIG薄膜6耦合；当上开口谐振环激励单元1产生第一电磁场，当上开口谐振环8受到第一电磁场的作用，上开口谐振环8上便会激励起射频电流，在外加偏置磁场作用下，上开口谐振环8上的射频电流便能够激励上YIG薄膜9产生静磁波谐振；下开口谐振环激励单元4产生第二电磁场，当下开口谐振环7受到第二电磁场的作用，下开口谐振环7上便会激励起射频电流，在外加偏置磁场作用下，下开口谐振环7上的射频电流便能够激励下YIG薄膜6产生静磁波谐振；现有的谐振器为了提高谐振器与后级电路的耦合强度和谐振点处的反射值，则整个谐振器的有载品质因子会降低；而本发明中，上YIG薄膜9与下YIG薄膜6产生的静磁波能够进行耦合，本发明的谐振器在使用时接入的外部负阻补偿电路能够与上YIG薄膜9与下YIG薄膜6耦合，能够抵消谐振器中的能量损耗，进而能够提高整个谐振器的有载品质因子，进而使得整个谐振器在使用过程中有载品质因子、谐振点处的反射值和与外部电路的耦合强度均得到了提高；进而能够改善YTO的性能，提高YTO的工作频带、降低YTO的设计难度。

进一步的，所述上开口谐振环激励单元1为上共面波导，所述上共面波导包括设置在上基板2顶面上的上共面波导中心导体101和两个上共面波导接地导体102；所述上共面波导中心导体101位于上开口谐振环8的上方；两个上共面波导接地导体102分别对称设置在上共面波导中心导体101的两侧，并与上共面波导中心导体101间隔设置；

所述下开口谐振环激励单元4为下共面波导，所述下共面波导包括设置在下基板3底面上的下共面波导中心导体401和两个下共面波导接地导体402；所述下共面波导中心导体401位于下开口谐振环7的下方；两个下共面波导接地导体402分别对称设置在下共面波导中心导体401的两侧，并与下共面波导中心导体401间隔设置。

由于上共面波导中心导体101位于上开口谐振环8的上方，则上共面波导中心导体101接收外部输入信号产生第一电磁场时，上开口谐振环8能够充分的位于第一电磁场内，更有利于上开口谐振环8产生射频电流，对称的电流分布能更好的抑制上YIG薄膜9高次静磁模式的产生，从而获得更纯净的频谱谐振效果。下共面波导中心导体401位于下开口谐振环7的下方，下开口谐振环7也能够充分的位于下共面波导中心导体401产生的第二电磁场内，更有利于下开口谐振环7产生射频电流，对称的电流分布能更好的抑制下YIG薄膜6高次静磁模式的产生，从而获得更纯净的频谱谐振效果。

共面波导结构较其他类型的平面传输电路而言，其具有左右对称的接地平面，使得电磁场可以在更高的频率下维持准TEM模的模式，准TEM模具有线性的色散特性，频响特性更加优越，加之共面波导具有更小的辐射损耗，使得整体器件能够工作在更高的频段范围内。共面波导本身能够维持单一的准TEM模式，而不产生其他高次模式的特性，也可以使开口环上激励起的射频电流分布更加均匀，从而静磁波的高次模式不会被激起，使得整体器件的杂波抑制能力得到优化。

具体使用时，下共面波导中心导体401上设置有端口A1和端口B1，端口A1保持射频短路，端口B1连接负阻补偿电路。上共面波导中心导体101上设置有端口A2和端口B2，端口A2连接50欧姆匹配负载，端口B2作为使用端，留着与后级电路相连，或作为测试端口。同时，上共面波导中心导体101和下共面波导中心导体401与射频信号发生器的输出端相连，射频信号发生器的外壳与两个上共面波导接地导体102和两个下共面波导接地导体402相连。

负阻补偿电路可用图5中的电路，图5中，晶体管1003通过第一偏置网络1002和第二偏置网络1004给晶体管1003提供直流偏置，根据所需使用频带和所需要负阻值大小设计反馈网络1007和输入匹配1001和输出匹配1005，再将输出匹配1005和50欧姆负载1006连接，下共面波导中心导体401上的端口B1则与输入匹配1001的输入端相连，从输入匹配1001的输入端则能得到负阻。

当加入垂直于上YIG薄膜9和下YIG薄膜6的外加偏置磁场后，上开口谐振环8将会与上YIG薄膜9耦合，下开口谐振环7将会与下YIG薄膜6耦合；当上共面波导中心导体101接收到射频信号发生器的输出信号时，上共面波导中心导体101产生第一电磁场，当上开口谐振环8受到第一电磁场的作用，上开口谐振环8上便会激励起射频电流，在外加偏置磁场作用下，上开口谐振环8上的射频电流便能够激励上YIG薄膜9产生静磁波谐振。

当下共面波导中心导体401接收到射频信号发生器的输出信号时，下共面波导中心导体401产生第二电磁场，当下开口谐振环7受到第二电磁场的作用，下开口谐振环7上便会激励起射频电流，在外加偏置磁场作用下，下开口谐振环7上的射频电流便能够激励下YIG薄膜6产生静磁波谐振。

上YIG薄膜9与下YIG薄膜6产生的静磁波进行耦合，由于外部的负阻补偿电路接入了下共面波导中心导体401，则能够与上YIG薄膜9与下YIG薄膜6耦合，抵消了双面耦合YIG薄膜谐振器中的能量损耗，进而能够在提高双面耦合YIG薄膜谐振器与后级电路耦合强度、提高谐振点处的反射值的情况下，提高整个双面耦合YIG薄膜谐振器的有载品质因子。进而能够改善YTO的性能，提高YTO的工作频带、降低YTO的设计难度。

进一步的，所述上共面波导中心导体101和两个上共面波导接地导体102呈板状，上共面波导中心导体101和两个上共面波导接地导体102在长度方向上的轴线彼此平行；

所述下共面波导中心导体401和两个上共面波导接地导体102呈板状，下共面波导中心导体401和两个下共面波导接地导体402在长度方向上的轴线彼此平行；

所述上共面波导中心导体101和两个上共面波导接地导体102在长度方向上的轴线与下共面波导中心导体401和两个下共面波导接地导体402在长度方向上的轴线彼此垂直。

由于上共面波导中心导体101在长度方向上的轴线与下共面波导中心导体401在长度方向上的轴线彼此垂直，则上共面波导中心导体101和下共面波导中心导体401的接线端彼此错开，位于不同的方向上，则便于整个双面耦合YIG薄膜谐振器与外部电路连接。例如端口A1和端口B1位于前后两侧，端口A2和端口B2位于左右两侧。

进一步的，在水平方向上，所述上开口谐振环8的几何中心位于上共面波导中心导体101的底面区域内，即上开口谐振环8的几何中心不能位于上共面波导中心导体101的底面区域外。在水平方向上，所述下开口谐振环7的几何中心位于下共面波导中心导体401的顶面区域内，即下开口谐振环7的几何中心不能位于下共面波导中心导体401的顶面区域外。

由于上开口谐振环8的几何中心位于上共面波导中心导体101的底面区域内，这样能够保证上开口谐振环8充分的位于上共面波导中心导体101产生的第一电磁场内；下开口谐振环7的几何中心位于下共面波导中心导体401的顶面区域内，这样能够保证下开口谐振环7充分的位于下共面波导中心导体401产生的第二电磁场内。

最优的方式则为，所述上共面波导中心导体101、上开口谐振环8、上YIG薄膜9、GGG基体5、下YIG薄膜6、下开口谐振环7和下共面波导中心导体401的几何中心在竖直方向上重合。这样能够减少杂波的激励，使上YIG薄膜9和下YIG薄膜6产生的静磁波波形更加对称，从而能有效抑制上YIG薄膜9和下YIG薄膜6中的高次模式。

进一步的，所述上开口谐振环8的形状与上YIG薄膜9的形状相匹配；所述下开口谐振环7的形状与下YIG薄膜6的形状相匹配；所述上YIG薄膜9的形状与下YIG薄膜6的形状和大小一致；所述GGG基体5的顶面形状与上YIG薄膜9的形状和大小一致；所述GGG基体5的底面形状与下YIG薄膜6的形状一致。这样能够减少杂波的激励，使上YIG薄膜9和下YIG薄膜6产生的静磁波波形更加对称，从而能有效抑制上YIG薄膜9和下YIG薄膜6中的高次模式。

上YIG薄膜9和下YIG薄膜6可以设置成圆形、正方形等。在本发明中，如图4所示，GGG基体5为正方体，上YIG薄膜9和下YIG薄膜6为正方形，上开口谐振环8和下开口谐振环7均为方形环。

上YIG薄膜9外侧可以设置一个上开口谐振环8，也可以设置多个上开口谐振环8，例如设置成2个、3个或4个等；下YIG薄膜6外侧可以设置一个下开口谐振环7，也可以设置多个下开口谐振环7，例如设置成2个、3个或4个等；

当设置多个上开口谐振环8时，多个上开口谐振环8在上基板2的底面上形成上同心环；所述上YIG薄膜9的几何中心与上同心环的几何中心在竖直方向上重合；当设置多个下开口谐振环7时，多个下开口谐振环7在下基板3的顶面上形成下同心环；所述下YIG薄膜6的几何中心与下同心环的几何中心在竖直方向上重合；所述上开口谐振环8的数量与下开口谐振环7的数量相等，且所述上开口谐振环8和下开口谐振环7上下对齐。

所述上YIG薄膜9与上开口谐振环8间隔设置，在上同心环中，上同心环为等间隔同心环，各上开口谐振环8的开口位置可以任意设置。

所述下YIG薄膜6与下开口谐振环7间隔设置，在下同心环中，下同心环为等间隔同心环，各下开口谐振环7的开口位置可以任意设置。

为了保证开口谐振环被共面波导激励，开口谐振环尽可能要做的大一点，使开口谐振环充分覆盖共面波导中心导体较大的区域。当设置单个开口谐振环时，开口谐振环做的过大，则开口谐振环与YIG薄膜间的间隔就会扩大，进而影响开口谐振环对YIG薄膜的激励效果；为了减小YIG薄膜与开口谐振环间的间隔，则YIG薄膜的尺寸需要增大，若YIG薄膜的尺寸增大，则共面波导会直接激励YIG薄膜，则杂波会产生的较多。当设置多个开口谐振环，多个开口谐振环能够充分覆盖共面波导中心导体较大的区域，且YIG薄膜位于同心环的内环中心，YIG薄膜与内环的间隔较小，则没必要增大YIG薄膜的尺寸，进而避免产生较多的杂波。

如图3所示，最佳设置方式为，下开口谐振环7为两个矩形环，且内侧的下开口谐振环7和外侧的下开口谐振环7的开口处相差180°。则上开口谐振环8的数量、形状、安装位置和开口位置均与下开口谐振环7上下对齐。这样能够减少杂波的激励，使上YIG薄膜9和下YIG薄膜6产生的静磁波波形更加对称，从而能有效抑制上YIG薄膜9和下YIG薄膜6中的高次模式。

所述上YIG薄膜9液相外延生长在GGG基体5顶部；所述上YIG薄膜9的顶面使用非导电胶粘接在上基板2底面；所述下YIG薄膜6液相外延生长在GGG基体5底部；所述下YIG薄膜6的底面使用非导电胶粘接在下基板3顶面。

通过液相外延生长的方式来设置YIG薄膜，能够便于调节YIG薄膜的厚度，进而能够有效的调节YIG薄膜与共面波导之间的耦合能量强度，降低了超宽带谐振器的设计难度。

采用液相外延生长的YIG薄膜为单晶结构，其生长时可按照GGG基体5的晶向进行生长，完成生长后YIG单晶薄膜具有单一的固定晶向，装配时无需额外进行晶向的调节，便于装配和调试的实施。按照YIG的温度稳定轴晶向生长的YIG单晶薄膜，具有更好的温度性能，能够使最终器件的温漂特性得到改善。且YIG单晶结构具有良好的晶格，内部缺陷少，杂质分布均匀，应力小，因而YIG单晶薄膜具有更低的铁磁共振损耗，有利于降低器件的损耗，提高器件的品质因子。

在本发明中，所述上基板2和下基板3为PCB板。上基板2和下基板3的形状和大小可以相同或不相同，最优情况为相同。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种双面耦合YIG薄膜谐振器，其特征在于：它包括上基板（2）、上开口谐振环激励单元（1）、上开口谐振环（8）、上YIG薄膜（9）、GGG基体（5）、下基板（3）、下开口谐振环激励单元（4）、下开口谐振环（7）和下YIG薄膜（6）；

所述上YIG薄膜（9）设置在GGG基体（5）顶部，所述上基板（2）的底面设置在上YIG薄膜（9）的顶面；所述上开口谐振环（8）设置在上基板（2）的底面，位于上YIG薄膜（9）外侧，并围绕上YIG薄膜（9）一周；所述上开口谐振环激励单元（1）设置在上基板（2）的顶面；

所述下YIG薄膜（6）设置在GGG基体（5）底部，所述下基板（3）的顶面设置在下YIG薄膜（6）的底面；所述下开口谐振环（7）设置在下基板（3）的顶面，位于下YIG薄膜（6）外侧，并围绕下YIG薄膜（6）一周；所述下开口谐振环激励单元（4）设置在下基板（3）的底面；

所述上YIG薄膜（9）与下YIG薄膜（6）产生的静磁波能够耦合。

2.根据权利要求1所述的双面耦合YIG薄膜谐振器，其特征在于：

所述上开口谐振环激励单元（1）为上共面波导，所述上共面波导包括设置在上基板（2）顶面上的上共面波导中心导体（101）和两个上共面波导接地导体（102）；所述上共面波导中心导体（101）位于上开口谐振环（8）的上方；两个上共面波导接地导体（102）分别对称设置在上共面波导中心导体（101）的两侧，并与上共面波导中心导体（101）间隔设置；

所述下开口谐振环激励单元（4）为下共面波导，所述下共面波导包括设置在下基板（3）底面上的下共面波导中心导体（401）和两个下共面波导接地导体（402）；所述下共面波导中心导体（401）位于下开口谐振环（7）的下方；两个下共面波导接地导体（402）分别对称设置在下共面波导中心导体（401）的两侧，并与下共面波导中心导体（401）间隔设置。

3.根据权利要求2所述的双面耦合YIG薄膜谐振器，其特征在于：

所述上共面波导中心导体（101）和两个上共面波导接地导体（102）呈板状，上共面波导中心导体（101）和两个上共面波导接地导体（102）在长度方向上的轴线彼此平行；

所述下共面波导中心导体（401）和两个上共面波导接地导体（102）呈板状，下共面波导中心导体（401）和两个下共面波导接地导体（402）在长度方向上的轴线彼此平行；

所述上共面波导中心导体（101）和两个上共面波导接地导体（102）在长度方向上的轴线与下共面波导中心导体（401）和两个下共面波导接地导体（402）在长度方向上的轴线彼此垂直。

4.根据权利要求3所述的双面耦合YIG薄膜谐振器，其特征在于：所述上共面波导中心导体（101）、上开口谐振环（8）、上YIG薄膜（9）、GGG基体（5）、下YIG薄膜（6）、下开口谐振环（7）和下共面波导中心导体（401）的几何中心在竖直方向上重合。

5.根据权利要求1、2、3或4所述的双面耦合YIG薄膜谐振器，其特征在于：

所述上开口谐振环（8）的形状与上YIG薄膜（9）的形状相匹配；

所述下开口谐振环（7）的形状与下YIG薄膜（6）的形状相匹配。

6.根据权利要求5所述的双面耦合YIG薄膜谐振器，其特征在于：所述上YIG薄膜（9）的形状与下YIG薄膜（6）的形状和大小一致。

7.根据权利要求6所述的双面耦合YIG薄膜谐振器，其特征在于：

所述GGG基体（5）的顶面形状与上YIG薄膜（9）的形状和大小一致；

所述GGG基体（5）的底面形状与下YIG薄膜（6）的形状和大小一致。

8.根据权利要求1、2、3或4所述的双面耦合YIG薄膜谐振器，其特征在于：

所述上YIG薄膜（9）外侧设置有多个上开口谐振环（8），多个上开口谐振环（8）在上基板（2）的底面上形成上同心环；所述上YIG薄膜（9）的几何中心与上同心环的几何中心在竖直方向上重合；

所述下YIG薄膜（6）外侧设置有多个下开口谐振环（7），多个下开口谐振环（7）在下基板（3）的顶面上形成下同心环；所述下YIG薄膜（6）的几何中心与下同心环的几何中心在竖直方向上重合。

9.根据权利要求8所述的双面耦合YIG薄膜谐振器，其特征在于：所述上开口谐振环（8）的数量与下开口谐振环（7）的数量相等。

10.根据权利要求9所述的双面耦合YIG薄膜谐振器，其特征在于：所述上开口谐振环（8）和下开口谐振环（7）上下对齐。