CN203481352U - 一体化波导隔离器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一体化波导隔离器，包括一体化腔体结构和永磁体，一体化腔体结构的上下面均设有用于装配永磁体的圆柱形腔，圆柱形腔中装配永磁体，一体化腔体结构的侧面设有用于装配微波吸收负载的形腔，形腔中装配微波吸收负载；永磁体包含上密封介质片、上旋磁铁氧体、金属隔片、下旋磁铁氧体、下密封介质片和介质套，所述介质套设有圆柱形孔，圆柱形孔内依次装入下密封介质片、下旋磁铁氧体、金属隔片、上旋磁铁氧体和上密封介质片。采用一体化腔体结构和开槽式聚四氟乙烯介质套，具有低插损、高隔离、低驻波、易加工等特点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种工作在厘米波波宽频段、易装配、高性能的一体化结构的波导隔离器，广泛用于通信基站与干线光缆的信号传输的设备中。
背景技术
波导环行器作为一类重要的非互易铁氧体器件，在微波通信系统中获得了广泛的应用。波导环行器的重要参数之一是频带宽度，而一般微波铁氧体波导环行器的工作频宽（隔离度大于20dB）通常只有2～5％，当频率偏高时，由于高饱和磁场强度材料和高有效外加偏磁场的获得都变得困难，波导环行器的带宽成为限制其应用的因素。
实用新型内容
本实用新型的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种具有开槽式介质套的一体化波导隔离器。
本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：
一体化波导隔离器，包括一体化腔体结构和永磁体，特点：所述一体化腔体结构的上下面均设有用于装配永磁体的圆柱形腔，圆柱形腔中装配永磁体，一体化腔体结构的侧面设有用于装配微波吸收负载的形腔，形腔中装配微波吸收负载；所述永磁体包含上密封介质片、上旋磁铁氧体、金属隔片、下旋磁铁氧体、下密封介质片和介质套，所述介质套设有圆柱形孔，圆柱形孔内依次装入下密封介质片、下旋磁铁氧体、金属隔片、上旋磁铁氧体和上密封介质片。
进一步地，上述的一体化波导隔离器，所述介质套的材质为聚四氟乙烯。
更进一步地，上述的一体化波导隔离器，所述下密封介质片、下旋磁铁氧体、金属隔片、上旋磁铁氧体和上密封介质片以同轴心分布在介质套的圆柱形孔内。
再进一步地，上述的一体化波导隔离器，所述介质套的外缘设有2～3组等直径的圆形槽。
再进一步地，上述的一体化波导隔离器，所述永磁体通过过盈配合方式装入一体化腔体结构的圆柱形腔中并由胶水固定。
再进一步地，上述的一体化波导隔离器，所述上密封介质片和下密封介质片的材质为聚四氟乙烯。
再进一步地，上述的一体化波导隔离器，所述上密封介质片、上旋磁铁氧体、金属隔片、下旋磁铁氧体和下密封介质片为相同直径、不同厚度的圆柱体结构。
本实用新型技术方案实质性特点和进步主要体现在：
采用一体化腔体结构和开槽式聚四氟乙烯介质套，具有低插损、高隔离、低驻波、易加工等特点，波导隔离器采用WR42传输波导，当信号从隔离器的输入端口进入时信号经过铁氧体组件传输到输出端，反向输入时信号 由输出端传输到铁氧体组件后传到微波吸收材料。
附图说明
下面结合附图对本实用新型技术方案作进一步说明：
图1：本实用新型的分解结构示意图；
图2：永磁体的分解结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，一体化波导隔离器，包括一体化腔体结构2、上永磁体1和下永磁体4，一体化腔体结构的上下面均设有用于装配永磁体的圆柱形腔，上圆柱形腔中装配上永磁体1，下圆柱形腔中装配下永磁体4，一体化腔体结构的侧面设有用于装配微波吸收负载的形腔，形腔中装配微波吸收负载3。如图2所示，上永磁体1和下永磁体4均包含上密封介质片11、上旋磁铁氧体12、金属隔片13、下旋磁铁氧体15、下密封介质片16和介质套14，介质套14设有圆柱形孔，圆柱形孔内依次装入下密封介质片16、下旋磁铁氧体15、金属隔片13、上旋磁铁氧体12和上密封介质片11。下密封介质片16、下旋磁铁氧体15、金属隔片13、上旋磁铁氧体12和上密封介质片11以同轴心分布在介质套14的圆柱形孔内，介质套14的外缘设有2～3组等直径的圆形槽。信号从隔离器的输入端口，经过一个被开槽的介质套密封的铁氧体组件传输到波导隔离器的输出端，当微波信号从输出端反射时，信号结果经过铁氧体组件传输到微波吸收材料。
介质套14的材质为聚四氟乙烯，波导隔离器的频段得到扩展，一般可以达到15～20%的相对带宽，隔离器的回波损耗、插入损耗达到很高的标准。一般波导隔离器带宽只有5%左右，普遍匹配采用Y形、三角形或者圆形的匹配台阶，匹配台阶在设计上易于达到，但是在加工时候比较复杂，使得腔体需要拆分成上下两半进行加工，四分之一波长的金属台阶阻抗变换器在波导隔离器上运用时又可能造成尺寸太大。一般分体式腔体要求上下两半腔体在组装配合时间隙很小，否则易导致波导的泄露，所以对于腔体的加工提出了很高的要求。而本实用新型波导隔离器没有专门的匹配台阶，大大降低了加工难度，使得一体化结构得以实现。开槽式介质套、金属隔片、旋磁铁氧体、密封介质片的基本结构均为圆柱形，非常易于加工和装配。
上永磁体1和下永磁体4均通过过盈配合方式分别装入一体化腔体结构的圆柱形腔中并由胶水固定，以防止器件在高低温、振动冲击下产生性能变化。一体化腔体结构与目前分体式结构相比，没有采用螺钉进行紧固，从而简化了生产工艺，方便加工，降低了原材料的加工精度要求。
本实用新型隔离器与普通隔离器的明显区别之一就是其先组装一个铁氧体组件，其组件包含上密封介质片11、上旋磁铁氧体12、金属隔片13、下旋磁铁氧体15、下密封介质片16。开槽式介质套14是一种聚四氟乙烯材质，具有低成本、易加工、低插入损耗、高温度稳定性等特点。开槽式设计改善了铁氧体组件和外波导的阻抗匹配，扩展了频宽。开槽式介质套14是一种聚四氟乙烯材料，这种材料的低损耗特性广泛应用于各种频段的通信微波系统中，在微波通信中介质套14广泛用来扩展频段，对于这种扩展频段的效应，由于介质套14降低了波导的等效波阻抗，减小了阻抗对频率变化的敏感性，从而扩展了带宽，开槽式介质套14进一步降低了阻抗对于频率的依赖性，使其最终产品具有更高的带宽。
上永磁体1和下永磁体4通过紧配合的方式通过工装嵌入一体化腔体结构，其中具有弹性的密封介质片起到了公差调节和补偿作用，确保铁氧体组件可以装配到波导隔离器腔体内。一体化腔体结构上下面均设有一个可以装配永磁体的圆柱形腔，上永磁体1和下永磁体4用来激发铁氧体旋磁效应以达到单向性的一种磁激励。
上密封介质片11和下密封介质片16为圆柱状，分别位于组件的最高和最低端，主要作用为：
1）降低波导腔的填充系数，很多文献和试验证明，波导隔离器的铁氧体填充系数为0.7～0.9之间，过大或者过小的填充系数将降低波导隔离器的相对带宽，聚四氟乙烯介质片作为填充材料是非常合适，因为其损耗低，非常有利于微波工作频段；
2）作为尺寸公差的自动调节元素，因为聚四氟乙烯介质片具有一定的韧性，一般将铁氧体组件的总高度稍微高出波导隔离器内腔0.05～0.1毫米之间，这样在紧配合时，组件公差的微小变化足以可通过密封介质片的收缩程度来调节。
采用双面微波旋磁铁氧体结构，中间采用一层金属隔片，采用双面铁氧体结构的波导隔离器比传统的单面铁氧体结构的波导隔离器具有更宽的工作频段和更优秀的温度特性。
上旋磁铁氧体12和下旋磁铁氧体15采用一种高饱和磁场化强度（5000高斯）的铁氧体，铁氧体加工成圆柱状，上旋磁铁氧体12和下旋磁铁氧体15的尺寸、材质、性能皆一致。采用两片对称放置的铁氧体柱，由于铁氧体柱高度为波导全高时所构成的介质谐振腔，会出现谐振吸收，工作频带很窄，而将铁氧体分成两片，可避免对应于某个本征向量的谐振吸收，而各本征值之间的相位差为120度，从而使频段扩展，性能改善。
上密封介质片11、上旋磁铁氧体12、金属隔片13、下旋磁铁氧体15、下密封介质片16，其为相同直径，不同厚度的圆柱体结构，同轴心的安装于开槽式介质套14的内孔中，组成一个Y形结的铁氧体组件。此组件组装完成后通过工装将其装入一体化腔体。
微波吸收负载3采用一种高性能的微波吸收材料根据不同的频率加工成不同的形状，根据小反射理论，一般情况下劈尖形状的负载具有更好的吸收特性。
需要理解到的是：以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (7)
1.一体化波导隔离器，包括一体化腔体结构和永磁体，其特征在于：所述一体化腔体结构的上下面均设有用于装配永磁体的圆柱形腔，圆柱形腔中装配永磁体，一体化腔体结构的侧面设有用于装配微波吸收负载的形腔，形腔中装配微波吸收负载；所述永磁体包含上密封介质片、上旋磁铁氧体、金属隔片、下旋磁铁氧体、下密封介质片和介质套，所述介质套设有圆柱形孔，圆柱形孔内依次装入下密封介质片、下旋磁铁氧体、金属隔片、上旋磁铁氧体和上密封介质片。
2.根据权利要求1所述的一体化波导隔离器，其特征在于：所述介质套的材质为聚四氟乙烯。
3.根据权利要求1所述的一体化波导隔离器，其特征在于：所述下密封介质片、下旋磁铁氧体、金属隔片、上旋磁铁氧体和上密封介质片以同轴心分布在介质套的圆柱形孔内。
4.根据权利要求1所述的一体化波导隔离器，其特征在于：所述介质套的外缘设有2～3组等直径的圆形槽。
5.根据权利要求1所述的一体化波导隔离器，其特征在于：所述永磁体通过过盈配合方式装入一体化腔体结构的圆柱形腔中并由胶水固定。
6.根据权利要求1所述的一体化波导隔离器，其特征在于：所述上密封介质片和下密封介质片的材质为聚四氟乙烯。
7.根据权利要求1所述的一体化波导隔离器，其特征在于：所述上密封介质片、上旋磁铁氧体、金属隔片、下旋磁铁氧体和下密封介质片为相同直径、不同厚度的圆柱体结构。
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