专利名称：一种c波段静磁表面波4路信道器的制作方法
技术领域：
本发明属于射频及微波器件领域，其特别涉及静磁波理论及器件设计技术。
背景技术：
从上世纪80年代到现在，静磁波(MSW)器件的蓬勃发展令全世界瞩目，目前许多发达国家更是集中精力、物力研发制作MSW器件以用于军事防御。研制出的静磁波器件主要包括MSW延迟线、MSW多路信道器、MSff信噪比增强器以及用于GPS系统中的MSW谐振器与滤波器等。走在MSW技术前沿的国家包括美国、俄罗斯、乌克兰、英国、日本、意大利等，其中MSW器件研制水平最高的国家是美国与俄罗斯，他们已经实现了静磁波延迟线与滤波器的商品化。与国外发达国家相比，我国MSW器件的研制水平还远远落后着，处于初级研究阶段，其原因包括(I)生产设备及生产技术的落后导致无法实现高性能的YIG单晶薄膜的制备；(2)材料测试设备不够先进以及检测系统不够完善导致无法精确表征材料的特性；(3) 对于静磁波色散特性以及静磁波在薄膜材料中的传输特性的研究还不够深入，导致无法建立出一整套器件模型设计与仿真的系统，各类对静磁波器件的研究报告还停留在材料器件参数改变(包括换能器尺寸大小，材料厚度，基板厚度等)对器件最终性能的影响上；(4) 实用化器件的报道不多，使研究者习惯于纸上谈兵，难以从实际入手。尽管目前静磁波器件大多为无源器件，且多用于国防电子领域，理论技术较复杂， 更新较缓慢，同时，静磁波器件的发展趋势也必定向更高频段扩展，理论上可达100GHz。要让静磁波在毫米波段有所发挥，首先要保证制备出低损耗、高饱和磁化强度的铁氧体单晶薄膜材料，这也是今后在研究静磁波器件道路上必须要克服的难题。
发明内容
本发明要解决的技术问题主要是提供一种较低损耗与具有较大的工作带宽的 C(5-6GHz)波段静磁表面波4路信道器。本发明所要解决的技术问题是如何实现静磁表面波路信道器的4路输出，宽频化。C波段静磁表面波4路信道器是由功分器、换能器以及外腔体构成，并且在换能器上均需放置YIG薄膜以及加偏置磁场。本发明的静磁表面波(MSSW)的激励与传播过程是把YIG薄膜材料放置于换能器间，通过底部外加偏置磁场的作用便能使薄膜内部的自旋电子绕偏置磁场进动，同时自旋电子受到由换能器输入端输入的微波信号的作用，加之磁矩间的偶合作用，便能在薄膜表面形成MSSW，最后MSSW传至换能器输出端口时感应出电流并以电磁波的形式输出。本发明实现静磁表面波路信道器4路传输，是通过在输入端利用一个功率分配器将输入微波信号分为两路，再在两条支路上分别设计2个微带换能器实现信号的输出，这样一来便能实现4路信道的划分。本发明静磁表面波路信道器的中心频率是通过控制偏置磁场的大小来进行调节的，而各个信道的带宽也能通过改变磁场方向进行调谐。
图I是本发明所提供的静磁表面波4路信道器电路模型图，模型中的三角形代表的是YIG单晶薄膜，基板底部需要加上偏置磁场；图2是本发明所提供的功分器仿真的传输损耗图；图3是本发明所提供的换能器换能器端口匹配仿真结果图；图4是本发明所提供的不同磁场对应的辐射电阻图；图5是本发明所提供的外腔体的Auto CAD所画的图。图6是本发明所提供的信道器(信道3)测试图
具体实施例方式本发明的C波段静磁表面波4路信道器是由功分器、换能器以及外腔体构成，并且在换能器上均需放置YIG薄膜以及加偏置磁场。如图I所示是C波段静磁表面波4路信道器的电路模型。图中的功分器采用的是Wilkinson微带功分器，由于信道器设计频率范围为5 6GHz，其中心频率f0 = 5. 5GHz,由ADS软件可计算出支路微带长度I = λ/4 =
5.4mm,支路微带特征阻抗Z = ZO = 70. 7 Ω，对应的线宽d = O. 21mm。端口阻抗50 Ω对应的线宽为O. 48mm,隔离电阻R = 100 Ω，由此来确定功分器各参数。功分器采用单节的结构即能实现信号的等分。采用功率分配器将输入微波信号分为两路，然后再在两条支路上分别设计2个微带换能器实现信号的输出，便能实现4路信道的划分。本发明在4个换能器上均需要放置HG薄膜，采用的YIG薄膜材料是采用液相外延技术制备，其铁磁共振线宽为O. 50e,薄膜厚度为20 μ m,饱和磁化强度4 Ji Ms = 1750Gs 底部需加上偏置磁场。本发明的信道器各信道的中心频率可以通过改变偏置磁场的大小来调节，信道带宽也能通过改变磁场方向进行调谐。为了实现器件中心频率5 6GHz的调谐，偏置磁场H 的范围应为10500e 13500e。本发明在完成C波段静磁表面波信道器的主体部件功分器、偏置磁场、YIG薄膜以及微带换能器后，需要设计信道器的外腔体，从而实现整个器件的组装与架构。腔体内部需要设计台阶用以放置Al2O3基板；腔体底部则需要4个通孔使装有磁体的铜套得以穿过； 此外还要考虑到介质基板厚度以及微带导体的厚度以确定换能器输入与输出端口的具体位置，从而保证SMA端头与微带线中点连接精准，从而减小损耗；同时腔体上下还各需一个底板以使器件构成整体。
权利要求
1.一种C波段静磁表面波4路信道器，它是由功分器、换能器以及外腔体构成，并且在换能器上均需放置YIG薄膜以及加偏置磁场。
2.如权利要求I所述的静磁表面波4路信道器，其特征在于，所述的微波频段在C波段的静磁表面波4路信道器。
3.如权利要求I所述的C波段静磁表面波信道器，其特征在于，所述的Wilkinson微带功分器。
4.如权利要求I所述的C波段静磁表面波信道器，其特征在于，所述的采用液相外延技术制备的YIG薄膜材料。
5.如权利要求I所述的C波段静磁表面波信道器，其特征在于，所述的不同偏置磁场与其对应的辐射电阻。
全文摘要
一种C波段静磁表面波4路信道器，属于射频及微波器件技术领域，尤其涉及静磁表面波器件。发明了一种C波段(5～6GHz)静磁表面波4路信道器的制作，其是一种利用静磁表面波技术实现的带通滤波器组。本发明C波段静磁表面波信道器的内容包括功分器的设计、换能器的设计、偏置磁场的设计以及腔体的制作。本发明的C波段静磁表面波信道器实现了4路信道的划分，4路信道中心频率分别为5.05GHz、5.35GHz、5.7GHz、6GHz，并且每路信道3dB带宽达到120MHz，插损小于17dB。本发明实现了信道器的多路化，低损耗化，宽频化以及最后达到适用化的要求。
文档编号H01P5/12GK102610892SQ20121007882
公开日2012年7月25日 申请日期2012年3月23日 优先权日2012年3月23日
发明者刘颖力, 李元勋, 赵海, 钟文果, 陈大明 申请人:电子科技大学