专利名称：3mm波导隔离器环行器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种环行器，尤其是涉及一种3mm波段的隔离器环行器，属于 电子技术领域。
背景技术：
微波铁氧体技术在毫米波领域中，仍是一片空旷区，人力稀少，内容单一，目 前对8mm、6mm、3mm虽有研究和开发，8mm环行器、隔离器已开发出8mm，6mm波 段的环行器、隔离器少之又少，至于3mm环行器研究和开发更是罕见。3毫米环行器从 技术层面上来分析，其一，该波段处于微波上限频率，对铁氧体尺寸、精度要求非常苛 刻。因为3mm波段铁氧体中的传播波长小于1mm，所以铁氧体的尺寸误差小于0.01， 铁氧体在波导中安装位置误差也必须控制在小于0.03mm，这样的精度在工程实践中是 比较困难的，其二，以铁氧体材料选择角度分析，若3cm波段铁氧体材料的4 π Ms取为 2000-3000Gs(0.2-0.3T)，所以按比例3mm材料的合理选取应是20000_30000Gs (2-3T)但 对亚铁磁性材料而言，其最大411^/[8 = 500(^3(0.5幻，相对3mm波段应用时，其归一化 磁矩ρ只有0.16左右，相对正常使用的P = 0.64值差四倍，所以大大限制毫米波环行的 带宽。毫米波波段从28GHZ-100GHZ，其工作范围在70GHz以上，但目前仅占领其不 到1/3的频区。随着毫米技术的不断发展，微波遥感、测距、测速，微波成像技术，以 及航空航天电子设备小型化的需求，毫米波铁氧体器件的研发和开发已提到重要日程， 本实用新型针对3mm高功率环行器的问题，在理论上技术设计上，工程调试上和高功率 应用上做一系列的研究，初步开发这片处女地。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种3mm波段的隔离器环行器，以实现 电子设备的进一步小型化，并进一步提高环行器的稳定性、可靠性。为解决上述技术问题，本实用新型提供一种3mm波段的环行器，包括上腔体和 下腔体，其特征在于在所述腔体上开有Y型波导槽，在Y型波导槽的中心处设置圆柱 形铁氧体，所述铁氧体材料为Ms = 5000Gs、ε =12.5、Δ H = IOOOe的毫米波铁氧体。前述的3_波段的环行器，其特征在于所述铁氧体为一片，铁氧体的上端、 下端分别通过一块介质支架(聚四氟乙烯)与上腔体及下腔体贴合。前述的3mm波段的环行器，其特征在于所述铁氧体直径1.35mm，高 0.75mmo前述的3_波段的环行器，其特征在于所述铁氧体包括两片，第一铁氧体通 过一个匹配块与上腔体贴合，第二铁氧体通过一个匹配块与下腔体贴合，两片铁氧体之 间具有间隙。前述的3mm波段的环行器，其特征在于所述铁氧体直径为1.35mm，高0.75mm，所述匹配块为等边三角形，边长为22mm，高度为0.2mm。前述的3_波段的环行器，其特征在于所述铁氧体包括两块，分别贴合于上 腔体和下腔体两片铁氧体之间具有间隙。前述的3mm波段的环行器，其特征在于所述铁氧体直径为1.38mm，高 0.49mm。一种3mm波段的环行器的电磁场仿真设计方法，其特征在于，包括以下步骤1)建立仿真目标的三维几何模型，环行器下腔体结构、尺寸和铁氧体的结构尺 寸及坐标定位；2)设置模型中各个模型的材料性能参数，使仿真几何模型变成物理模型；3)对下腔体的边界条件和端口定义，理想的边界条件设为理想导电面(E面)边 界条件，环行器端口为三端口器件，对铁氧体材料的磁化状态，包括方向和大小进行合 理的设定；4)设置求解范围(指频点数)、网格剖分方法、有限元解法及精度要求；5)求解过程中不断观察解的精度、指标性能、S参数矩阵的特性，直到获得满
意结果；6)对数据进行后期处理；7)网络运算为微波器件性能参数的基本运算，获得器件的S参数性能曲线，8)场运算为仿真过程中完成的基本运算，获得器件中场强的精确分布数据， 完成场矢量的各种复杂运算，包括数值积分方法，铁氧体材料性能参数的核实，如公式 (2) (3) (6) (8) (9)和表格2、3的各种结果都是通过场运算获得的；9)场观察求解过程完成后直接观察电磁场分布和传播过程观察；10)若性能参数不满足期望值要求，通过人工方法或自动方法进入优化设计，以 改进建模中的优化参数(一般尺寸参数)，重新运行直到满意结果，具体优化方法为a)确定优化变量；b)确定优化目标；c)设置优化变量的初值及变量范围；d)计算优化参量；e)优化参量达到优化目标，则形成优化参数，优化结束，若优化参量未达到优 化目标，则重新进行计算，直至达到优化目标，得到优化参数，优化结束。本实用新型所达到的有益效果本实用新型通过(以上的结构或设计方法，)，提供一种3mm波段的环行器，实 现了电子设备的进一步小型化，并进一步提高了环行器的稳定性、可靠性。
图Ia为第一种环行器的铁氧体结构示意图；图Ib为第二种环行器的铁氧体结构示意图；图Ic为第三种环行器的铁氧体结构示意图；图2a为本实用新型的外型图；图2b为本实用新型的下腔体的Y型波导槽平面示意图；[0035]图3a为第一种环行器的仿真性能效果图；图3b为第二种环行器的仿真性能效果图；图3c为第三种环行器的仿真性能效果图；图4为本实用新型的环行器中电场分布示意图；图5为第二种环行器和第三种环行器的C^AF特性曲线比较；图6为当高功率IOW输入时下片铁氧体内的温度分布示意图；图7为上片铁氧体中当Pp = 1.5KW输入时的高频磁场幅度示意图；图8为本实用新型的环行器的电磁场仿真设计流程图。
具体实施方式
张量导磁率分量的比值κ / μ和旋磁耦合Q关系3mm铁氧体Y结环行器是一个分布电磁场问题，场理论的环行器条件为式 (la),用网络理论环行条件为式(lb)。
权利要求1.一种3mm波导隔离器环行器，包括上腔体(1)和下腔体(2)，其特征在于在所 述腔体(2)上开有Y型波导槽(3)，在Y型波导槽(3)的中心处设置圆柱形铁氧体(4)， 所述铁氧体材料为Ms = 5000GS、ε = 12.5、ΔΗ = IOOOe的毫米波铁氧体。
2.根据权利要求1所述的3mm波导隔离器环行器，其特征在于所述铁氧体为一 片，铁氧体的上端、下端分别通过一块介质支架(5)与上腔体(1)及下腔体(2)贴合。
3.根据权利要求2所述的3mm波导隔离器环行器，其特征在于所述铁氧体直径 1.35mm，高 0.75mm。
4.根据权利要求1所述的3mm波导隔离器环行器，其特征在于所述铁氧体包括两 片，第一铁氧体通过一个匹配块(6)与上腔体贴合，第二铁氧体通过一个匹配块(6)与下 腔体贴合，两片铁氧体之间具有间隙。
5.根据权利要求4所述的3mm波导隔离器环行器，其特征在于所述铁氧体直径为 1.35mm，高0.75mm，所述匹配块为等边三角形，边长为2.2mm，高度为0.2mm。
6.根据权利要求1所述的3_波导隔离器环行器，其特征在于所述铁氧体包括两 块，分别贴合于上腔体和下腔体两片铁氧体之间具有间隙。
7.根据权利要求6所述的3mm波导隔离器环行器，其特征在于所述铁氧体直径为 1.38mm，高 0.49mmo
专利摘要本实用新型公开了一种3mm波段的环行器，包括上腔体(1)和下腔体(2)，其特征在于在所述腔体(2)上开有Y型波导槽(3)，在Y型波导槽(3)的中心处设置圆柱形铁氧体(4)，所述铁氧体材料为Ms＝5000Gs、ε＝12.5、ΔH＝200Oe的毫米波铁氧体。本实用新型的3mm波段的环行器，实现了电子设备的进一步小型化，并进一步提高了环行器的稳定性、可靠性。
文档编号H01P1/39GK201797032SQ20102023383
公开日2011年4月13日 申请日期2010年6月22日 优先权日2010年6月22日
发明者王广顺 申请人:南京广顺电子技术研究所