CN203103475U - 发卡型磁电双可调微波滤波器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种发卡型磁电双可调微波滤波器。它包括氧化铝基底，电磁铁，微带线,磁电层合材料结构。磁电层合材料结构由上至下分别是压电相和铁磁相，压电相和铁磁相通过环氧树脂粘合；在压电相的上下两个表面面上分别镀有一层金属薄膜Ag作为电极。压电相采用了PZT，铁磁相采用了YIG材料。氧化铝基底上表面通过光刻腐蚀法作出金属微带线用做信号传输线，该金属微带线为发卡型，以基底长度的中心线为对称轴呈轴对称。本实用新型克服了传统滤波器在工作频段上的不可调性，以及无法精确调节工作频点等缺点，并且其具有器件小型化的优点和磁电双可调特性，克服了传统磁可调微波器件工作时损耗大，响应时间长等缺点，可广泛应用于无线通信中。

Description

发卡型磁电双可调微波滤波器

技术领域

本实用新型涉及一种小型化可调微波器件，特别涉及一种发卡型磁电双可调的微波滤波器。

背景技术                                                                     

一直以来，滤波器性能的优劣在很大程度上影响着无线通信系统的性能，同时，在大多数情况下滤波器的尺寸也是无线通信终端尺寸的重要决定因素。近年来，随着无线通信行业的迅猛发展与进步，业界对微波滤波器的小型化和多功能化有了更高的要求。

传统滤波器的工作频率比较单一，无法对其工作频段进行调节，亦无法对其工作频点进行精确调节。近年来，已有学者尝试使用铁氧体材料进行滤波器的设计，原理主要是利用铁氧体介质相对高的介电常数来有效地减小微波滤波器的尺寸；同时由于铁氧体介质在外加偏置磁场的条件下，会发生铁磁共振效应，因而对传输线中能量的变化产生了影响，从而影响了滤波器原有的性能，因此可以通过改变外加偏置磁场来调节微波滤波器的工作频率。但是，由于用于施加偏置磁场的线圈具有局限性，这种磁可调微带滤波器存在器件损耗大、响应时间长、工作时会产生巨大的噪声、误差偏大等缺点。总而言之，现有的滤波器普遍存在工作频段不可调或可调工作频带单一、损耗大，无法实现小范围内精确调节等不足。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种发卡型磁电双可调微波滤波器。 

  一种发卡型磁电双可调微波滤波器，包括磁电层合材料结构、氧化铝基底；磁电层合材料结构由上至下分别是压电相，铁磁相，压电相和铁磁相通过环氧树脂粘合，在压电相的上下两个表面上分别镀有一层金属薄膜；氧化铝基底的上表面设有通过光刻腐蚀法作出的金属微带线，该金属微带线用做信号传输线，金属微带线包括输入端口微带，输出端口微带，以及输入端口和输出端口中间的U形、倒U形和U形的金属微带，3个U形之间具有间隙，构成发卡型；磁电层合材料结构（1）位于氧化铝基底的中间，与金属微带线的倒U形的2臂以及另外两个U形的靠近倒U形的两臂相压合。

  所述的磁电层合材料结构的铁磁相为生长在GGG基底上的钇铁石榴石YIG薄膜，压电相为锆钛酸铅PZT。

  所述的金属薄膜为银薄膜。

  通过所述的金属薄膜施加外部电压。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

首先由于磁电层合材料存在高介电常数（                                                >10）和高磁导率（

>10）的优点，可以实现滤波器的小型化。再者，通过调节电磁铁上的电流的大小以及N、S极之间的距离可以改变施加在磁电层合材料上偏置磁场的强度，实现对微波滤波器工作频率的粗调。通过改变施加在压电相上下两个表面金属薄膜上的外部电压可以实现工作频率在几十兆赫兹内的精确调节。通过改变电压的正负方向，即可实现阻带峰的左右偏移，并且，对于不同的压电材料，由于其本身的特性，滤波器性能偏移的方向和偏移量也会存在差异。磁场调节和电场调节之间工作独立，不会相互干扰。本实用新型克服了传统微波器件工作频段不可调或可调工作频带单一，无法在小频段范围内精确调节等缺点，适合无线通信中的可调应用。同时，由于其磁电双可调特性，该设计克服了传统磁可调微波器件工作时损耗大，响应时间长等缺点，将在我国的移动通信，卫星通信，医疗仪器，武装遥控，安全系统及蓝牙技术等领域有很大的应用前景。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是发卡型磁电双可调微波滤波器的俯视图。

图2是发卡型磁电双可调微波滤波器的立体图。

图3是传统发卡型微带线滤波器的俯视图。

图4是传统发卡型微带线滤波器的性能图。

图5是发卡型磁电双可调微波滤波器中磁电层合材料结构的结构示意图。

图6是本实用新型的工作频点在2.6GHz-3.5GHz频段内的磁可调性示意图。

图7是本实用新型的工作频点在2.96GHz-3.10GHz频段内的电可调性示意图。

图中，1、磁电层合材料结构，2、金属微带线，3、氧化铝基底，4、电磁铁，11、金属薄膜，12、压电相，13、铁磁相，14、GGG基底。

具体实施方式

如图1、2所示，一种发卡型磁电双可调微波滤波器，包括磁电层合材料结构1、氧化铝基底3；如图5所示，磁电层合材料结构1由上至下分别是压电相12，铁磁相13，压电相12和铁磁相13通过环氧树脂粘合，在压电相12的上下两个表面上分别镀有一层金属薄膜11；氧化铝基底3的上表面设有通过光刻腐蚀法作出的金属微带线2，该金属微带线2用做信号传输线，金属微带线2包括输入端口微带，输出端口微带，以及输入端口和输出端口中间的U形、倒U形和U形的金属微带，3个U形之间具有间隙，构成发卡型；磁电层合材料结构1位于氧化铝基底3的中间，与金属微带线2的倒U形的2臂以及另外两个U形的靠近倒U形的两臂相压合。对磁电双可调滤波器施加磁场，在其上、下方分别放置电磁铁4的N、S极。

  所述的金属薄膜11为银薄膜。

  所述的压电相12为锆钛酸铅PZT，铁磁相12为钇铁石榴石YIG，生长在GGG基底14上。

  所述的金属薄膜11于施加外部电压。

  一种发卡型磁电双可调的微带滤波器的调节方法，当电磁铁4所述滤波器施加外部偏置磁场时，铁磁相13会发生铁磁共振效应，从而会在一定频率范围内或者某一频点下从传输信号的微带线中吸收能量，导致所述滤波器的工作性能发生改变；通过调节施加在电磁铁4的电流的大小以及N、S极之间的距离可以改变施加在滤波器上偏置磁场的强度，实现对不同的工作频率范围或者频点的G赫兹数量级的粗调；在压电相12上两个表面的金属薄膜11上施加外部电压，通过两个金属薄膜11之间的电容效应，磁电层合结构的压电相12上会产生均匀的电场，通过所述电场，会使压电相产生形变从而牵动铁磁相形变，即将其所产生的影响等效为对铁磁相施加一个磁场，那么改变外加电场的强度即可实现滤波器工作频率在兆赫兹数量级的精确调节；通过改变电压的正负方向，可以实现所述滤波器工作频率的左右偏移。

如图1所示，在氧化铝基底1的上表面，通过光刻腐蚀法制备发卡型金属微带线，其以基底长度方向的中心线相互对称。如图2和图5示的磁电层合结构1是通过环氧树脂将相同尺寸的铁磁相13和压电相12粘合到一起所得到；同时，在压电相的上下两个表面分别镀上一层金属薄膜11为施加外部电压的电极，其材料通常选用银。电磁铁4的N、S两极分别放置于滤波器的上下两方用于施加外部偏置磁场。

实施例

传统发卡型微带线滤波器如图3所示，尺寸较大，其性能图如图4所示，是一个2.955GHz-2.965GHz的单通带滤波器，且其通带范围不可改变。

我们这里的发卡型磁电双可调微波滤波器如图1、2所示，采用的氧化铝基底的尺寸为11.426mm×6.0mm×1.0mm。磁电层合结构中的铁磁层和压电层分别选择YIG和PZT两种材料。其中YIG层的尺寸为6.4mm×2.0mm×0.015mm，生长在尺寸为6.4mm×2.0mm×0.2mm的GGG层上，PZT的尺寸为6.4mm×2.0mm×0.5mm，两层之间通过环氧树脂粘合。同时，在PZT层的上下两个表面分别镀上一层银薄膜，银薄膜的尺寸为：6.4mm×2.0mm×0.005mm。在氧化铝基底的上表面，通过光刻腐蚀法制备呈发卡型的金属微带线，用做信号的传输线。

发卡型磁电双可调微波滤波器工作时，微波信号从图1中的输入端口输入，我们截取滤波器工作在3GHz频段时的性能曲线进行研究可知：如滤波器的磁可调性示意图6所示，通过施加不同强度的磁场，所述滤波器的性能曲线产生了漂移，其插入损耗最大可达到-23dB，阻带带宽约为25MHz，实现了在2.6GHz-3.5GHz范围内对滤波器工作频段的粗调；由于施加电场对滤波器进行电调所产生的影响可以等效为对其施加了磁场的效果，因此其性能随电场强度增减时的偏移趋势应与磁可调时大致相同，滤波器电可调性示意图如图7所示，通过改变外加电场的强度和方向，滤波器的性能曲线也产生了漂移，且其插入损耗最大亦可达到-23dB，实现了在2.95GHz-3.10GHz范围内对滤波器工作频段的精调。

Claims (4)

1.一种发卡型磁电双可调微波滤波器，其特征在于，它包括磁电层合材料结构（1），氧化铝基底（3）；磁电层合材料结构（1）由上至下分别是压电相（12），铁磁相（13），压电相（12）和铁磁相（13）通过环氧树脂粘合，在压电相（12）的上下两个表面上分别镀有一层金属薄膜（11）；氧化铝基底（3）的上表面设有通过光刻腐蚀法作出的金属微带线（2），该金属微带线（2）用做信号传输线，金属微带线（2）包括输入端口微带，输出端口微带，以及输入端口和输出端口中间的U形、倒U形和U形的金属微带，3个U形之间具有间隙，构成发卡型；磁电层合材料结构（1）位于氧化铝基底（3）的中间，与金属微带线（2）的倒U形的2臂以及另外两个U形的靠近倒U形的两臂相压合。

2.根据权利要求1所述的发卡型磁电双可调微波滤波器，其特征在于，所述的磁电层合材料结构（1）的铁磁相（13）为生长在GGG基底（14）上的钇铁石榴石YIG薄膜，压电相（12）为锆钛酸铅PZT。

3.根据权利要求1所述的发卡型磁电双可调微波滤波器，其特征在于，所述的金属薄膜（11）为银薄膜。

4.根据权利要求1所述的发卡型磁电双可调微波滤波器，其特征在于，通过所述的金属薄膜（11）施加外部电压。

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