铁氧体大功率环行器的制作方法

本实用新型涉及一种铁氧体大功率环行器。
背景技术：
：隔离器和环行器的突出特点是单向传输微波能量。使其信号只能从输入端口流进，从输出端口流出，环行器则控制电磁波沿某一环行方向传输信号。这种单向传输微波能量的特性，主要用于微波设备的级与级，级与系统之间使它们各自独立工作，互相“隔离”这种应用在电路上也被称为：“去耦”。环行器单向传输微波能量的原理是由于采用了铁氧体旋磁材料，这种材料在外加微波场与恒定直流磁场共同作用下，产生旋磁特性，这种特性使在铁氧体中传播的电磁波发生极化旋转(法拉第效应)，以及电磁波能量强烈吸收(铁磁共振)。目前常见分布参数结环行器和集总参数环行器。分布参数环行器也称结环行器，常见为同轴和微带、带线、波导等传输线构成，中心导体夹在铁氧体圆盘(或三角形柱)中间(三明治结构)铁氧体放置于两个接地面之间，接地平面外面，由永磁体提供直流磁偏场。其优点是承受功率较大，相对带宽较宽。缺点是功率较小，可靠性较差。技术实现要素：本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种工作可靠的铁氧体大功率环行器。本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：铁氧体大功率环行器，包括腔体和腔体内部设置的内导体、磁路环、接地板、铁氧体、特殊合金层、磁屏蔽合金层、大功率双环磁矩层和盖板；大功率双环磁矩层包括第一大功率双环磁矩层和第二大功率双环磁矩层；特殊合金层包括第一特殊合金层和第二特殊合金层；腔体与盖板固定连接，从腔体底部到盖板之间依次设置有第一大功率双环磁矩层、内导体、第二大功率双环磁矩层、接地板、第一特殊合金层、铁氧体、第二特殊合金层以及磁屏蔽层；其中，第一大功率双环磁矩层、内导体、第二大功率双环磁矩层和接地板设置在磁路环形成的环形回路之间；第一大功率双环磁矩层、内导体、第二大功率双环磁矩层和接地板形成一个组合结构，组合结构的一端与磁路环的一端平齐，组合结构的另一端与磁路环的另一端平齐；大功率双环磁矩层包括内圆和外环，内圆和外环固定在一起；内导体设置有三个端口，分别是第一端口、第二端口和第三端口。本实用新型通过磁路环和特殊合金材料提高环行器的磁屏蔽效果，使其磁泄漏更小。作为优选方式，大功率双环磁矩层采用不同饱和磁矩和不同介电常数的材料制成。作为优选方式，内圆的饱和磁矩为4πms1800GS，外环的饱和磁矩为4πms1000GS；内圆的介电常数为14ε0，外环的介电常数是20ε0。作为优选方式，腔体内设置有凹槽，凹槽的形状为圆柱体或者长方体。作为优选方式，腔体为长方体，腔体的四个角上设置螺纹孔，腔体与盖板通过螺栓连接。作为优选方式，内导体制成双Y结形。结型与微带相结合，具有短路适配状态下又能正常工作的小型化大功率环行器，突破了常规环行器的适用性。作为优选方式，双Y结形包括两个Y臂，分别是第一Y臂和第二Y臂，第一Y臂的三个端部上分别设置有端口，第一端口为T形或者Y形，第二端口为T形，第三端口为T形或者Y形，第一端口、第二端口和第三端口通过导电片连接至双Y结形的中部；双Y结形的中部还与第二Y臂连接，第二Y臂包括三个伸出端，伸出端与导电片或者端口之间进行交叉间隔设置；每个伸出端包括扇形部、长条和U形部，双Y结形的中部与扇形部连接，扇形部分别连接长条和U形部；所述的扇形部连接两个长条和一个U形部，U形部设置在两长条之间。作为优选方式，伸出端和端口局部设置在磁路环所围成的范围内，端口与磁路环接触。作为优选方式，内导体由模具浇筑而成或者由板材切割而成。作为优选方式，腔体的尺寸约为82mm*82mm*21mm，长、宽、高的允许误差在0.1mm以内。作为优选方式，腔体底部设置有温度调节板。温度调节板，可以对环形器的温度进行调节，使其温度性能更好。本实用新型的有益效果是：本实用新型结构合理，可靠性高。承受功率大大提高，弥补了集总参数环行器承受功率小和电性能指标差的短板。附图说明图1为现有环行器原理示意图；图2为本实用新型的外形结构示意图之一；图3为本实用新型的外形结构示意图之二；图4为本实用新型局部结构示意图；图5为本实用新型剖视图；图6为能量输出端口接一匹配负载时的示意图；图7为能量输出端口开路时的示意图；图8为能量输出端口短路时的示意图；图9为大功率双环磁矩层结构示意图；图中，1-内导体，2-温度调节板，3-磁路环，4-铁氧体，5-磁屏蔽层，6-特殊合金层,6.1-第一特殊合金层，6.2-第二特殊合金层，7-腔体,8-接地板,9-大功率双环磁矩层,9.1-第一大功率双环磁矩层，9.2-第二大功率双环磁矩层，10-盖板，11-内圆，12-外环。具体实施方式下面结合附图进一步详细描述本实用新型的技术方案，但本实用新型的保护范围不局限于以下所述。如图1所示，第一端口输入功率最大为1000W,另第二端口和第三端口接匹配负载，使能量正向通过时衰减很小，而反向通过时衰减很大，即起到了隔离的作用，使反射回去第一端口的功率很小，从而提高了功率源的效率，这是常规现有隔离器或者环形器的功能。如图4和图5所示，铁氧体4大功率环行器，包括腔体7和腔体7内部设置的内导体1、磁路环3、接地板8、铁氧体4、特殊合金层6、磁屏蔽合金层、大功率双环磁矩层9和盖板10；磁屏蔽层5以及特殊合金层6采用一种磁导率较大的金属材料(如坡莫合金或铁铝合金材料或Q235或TD-4)制成环或圆片把磁导率不同的两种介质放到磁场中，在磁场发生突变时，起到强烈的汇聚作用和磁场均衡作用，有较好的磁屏蔽效果。大功率双环磁矩层9包括第一大功率双环磁矩层9.1和第二大功率双环磁矩层9.2；特殊合金层6包括第一特殊合金层6.1和第二特殊合金层6.2；腔体7与盖板10固定连接，从腔体7底部到盖板10之间依次设置有第一大功率双环磁矩层9.1、内导体1、第二大功率双环磁矩层9.2、接地板8、第一特殊合金层6.1、铁氧体4、第二特殊合金层6.2以及磁屏蔽层5；其中，第一大功率双环磁矩层9.1、内导体1、第二大功率双环磁矩层9.2和接地板8设置在磁路环3形成的环形回路之间；第一大功率双环磁矩层9.1、内导体1、第二大功率双环磁矩层9.2和接地板8形成一个组合结构，组合结构的一端与磁路环3的一端平齐，组合结构的另一端与磁路环3的另一端平齐；如图9所示，大功率双环磁矩层9包括内圆11和外环12，内圆11和外环12固定在一起；内导体1设置有三个端口，分别是第一端口、第二端口和第三端口。在一个优选实施例中，大功率双环磁矩层9采用不同饱和磁矩和不同介电常数的材料制成。在一个优选实施例中，内圆11(尺寸φ38mm)的饱和磁矩为4πms1800GS，外环12(边缘尺寸φ68mm)的饱和磁矩为4πms1000GS；内圆11的介电常数为14ε0，外环12的介电常数是20ε0。在一个优选实施例中，腔体7内设置有凹槽，凹槽的形状为圆柱体或者长方体。在一个优选实施例中，如图2所示，腔体7为长方体，腔体7的四个角上设置螺纹孔或沉孔，腔体7与盖板10通过螺栓或螺丝连接。螺纹孔或沉孔的直径为8mm，深15mm，螺纹孔之间的距离为70mm。在一个优选实施例中，内导体1制成双Y结形。在一个优选实施例中，双Y结形包括两个Y臂，分别是第一Y臂和第二Y臂，第一Y臂的三个端部上分别设置有端口，第一端口为T形或者Y形，第二端口为T形，第三端口为T形或者Y形，第一端口、第二端口和第三端口通过导电片连接至双Y结形的中部；双Y结形的中部还与第二Y臂连接，第二Y臂包括三个伸出端，伸出端与导电片或者端口之间进行交叉间隔设置；每个伸出端包括扇形部、长条和U形部，双Y结形的中部与扇形部连接，扇形部分别连接长条和U形部；所述的扇形部连接两个长条和一个U形部，U形部设置在两长条之间。采用多枝节开路短截线结合双Y结环行器中的小Y结来压缩体积，对匹配电路的设计做到了更加的紧凑和有效，以满足频率匹配的要求。在一个优选实施例中，伸出端和端口局部设置在磁路环3所围成的范围内，端口与磁路环3接触。在一个优选实施例中，内导体1由模具浇筑而成或者由板材切割而成。在一个优选实施例中，如图2和图3所示，腔体7的尺寸约为82mm*82mm*21mm，前述的“约”可以理解为长、宽、高的允许误差在0.1mm以内。在一个优选实施例中，腔体7底部设置有温度调节板2，温度调节板2与电源和控制开关连接，优选地，温度调节板2至少能够调节两档温度，比如10°和19°，温度通过控制开关调节。如图6所示当在能量输出端口(第二端口)接一匹配负载，能量将在此处被有效吸收一部分，剩下一部分反射的能量会重新进入环行器输出端口，并被耦合到下一相邻端口(第三端口)此时第三端口也接匹配负载时，那么信号再被吸一部分，剩下一部分信号再经过整个环行器重新回到第一端口输出，这样的话回到第一端口的信号将大大减小，从而使功放的效率大大提高，保护了功放能有效的工作。如图7所示当在能量输出端口(第二端口)开路时，能量将在此处被辐射一小部分，剩下一大部分反射的能量会重新进入环行器输出端口，并被耦合到下一相邻端口(第三端口)此时第三端口也接匹配负载时，那么信号被吸一部分，剩下一部分信号再经过整个环行器重新回到第一端口输出，这样的话回到第一端口的信号也会有所减小，从而保护了功放能有效正常的工作。如图8所示当在能量输出端口(第二端口)接一短路器，能量将在此处产生反射，反射的能量会重新进入环行器输出端口，并被耦合到下一相邻端口(第三端口)。因此当一个信号进入第一端口而同时第二端口接短路时，能量将被耦合到第三端口，实现了环行器在短路时的抗烧毁能力，而且能够正常工作，使反射回去的功率减小，有效的保护了功放的效率不会受到太大影响。产品试验1)，直通通过功率实验:环行器第一端口接大功率源，输入功率1210W，第二端口接大功率负载，第三端口接大功率匹配负载，测试结果最大功率通过1500W。直通实验数据输入功率(W)电流(A)驻波81023.21.24100027.11.24110029.11.24121031.91.24表12)，开路功率实验:环行器第一端口接大功率源输入功率1210W，第二端口开路状态(接开路端子)，第三端口接大功率匹配负载，开路状态下最大功率可达1500W。开路实验数据输入功率(W)电流(A)驻波81024.51.14101228.81.12111330.11.12120833.61.11表23)，短路功率实验:环行器第一端口接大功率源输入功率1210W，第二端口接短路器(短路端子)，第三端口接大功率负载，最大可到1500W。短路实验数据输入功率(W)电流(A)驻波61324.71.3080927.51.3399433.31.33110033.31.33表3实施例公开的铁氧体4大功率环行器采用分布参数结构设计，其优点：1)、频率低，体积小，突破了行业内该结构的体积大，电性能指标差等难题；承受功率大大提高，从而弥补了集总参数环行器承受功率小和电性能指标差的短板。结环行器在高场区插损可做到0.2～0.4dB，电压驻波比1.15～1.3的指标下可以实现40％的相对带宽，在窄带器件的电性能指标会更好。2)、承受功率大，磁屏蔽好，温度性能极佳。3)、在大功率工作状态下，如果用户设备出现短路或适配情况时，环行器各项指标不会恶化，仍然能够正常工作，起到一个极好的保护作用，避免用户设备烧毁而造成较大损失。4)、材料的多磁矩复合型技术得到了有效利用：内圆11(φ38mm)加外环12(φ68mm)2种不同饱和磁矩(如4πms1000GS、4πms1800GS)及2种不同介电常数(如14ε0、20ε0)通过工艺烧结为一体，內圆直径和外圆直径与内导体1的內园和外圆相匹配，该材料的2种饱和磁矩能有效的改变波长和压缩体积，2种介电常数能有效结合防止在大功率状态下出现打火现象。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，应当指出的是，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。当前第1页1 2 3