本发明属于通信
技术领域：
，涉及一种微波铁氧体器件，具体涉及一种基片集成波导环行器。
背景技术：
：铁氧体环行器作为一种重要的微波铁氧体器件，目前广泛应用于雷达、微波通信和微波测量等领域，在实现微波信号发射和环行接收的同时，对反向传输的微波信号进行隔离，起到稳定和保护微波发射电路的作用。根据传输线形式的划分，目前常见的环行器有微带环行器、带线环行器和波导环行器。微带和带线环行器是一种平面结构器件，容易实现电路的集成，但是功率容量小；波导环行器具有功率容量大、q值高的优点，但其尺寸较大，不利于与其它微波平面电路的集成。这两种类型的环行器在高功率和平面化方面有着不可调和的矛盾。基片集成波导是一种新兴的传输线形式。基片集成波导传输线可以在平面化介质基片上实现电磁波在矩形波导中的传输特性，使得这种类型的器件兼具波导器件和微带器件的优点：高功率容量、高q值、低插损、低辐射、小型化和易集成等。将基片集成波导传输线用于铁氧体环行器的设计中，能够满足目前雷达和微波通信系统对铁氧体环行器高功率和平面化可集成的需求。但是，目前还鲜有实用的基片集成波导环行器报道。中国专利201110301619.2公开了一种小型化基片集成波导环行器，其采用双面覆铜微波介质板(taconiccer-10)作为基片材料，周期性的圆形金属化过孔构成基片集成波导传输线，在ku频段实现了一种性能较好的基片集成波导环行器。中国专利201410117802.0公开了基片集成波导三角形铁氧体环行器，其采用聚四氟乙烯作为介质基板，周期性的圆形金属化过孔构成基片集成波导传输线，介质基片上的铁氧体片为等边三角形，在29ghz～34ghz实现了低插入损耗、高隔离性能的基片集成波导环行器。但是他们均采用了周期性的圆形金属化过孔构成基片集成波导，器件尺寸相对较大，器件的辐射损耗以及整体的插入损耗仍然有可以提高的空间。技术实现要素：本发明的目的是提供一种基片集成波导环行器，以解决传统微带环行器损耗大、承受功率低以及传统波导环行器体积大、难以平面化集成的问题。本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种基片集成波导环行器，包括三个基片集成波导，三个所述基片集成波导通过在双面覆有金属层的介质基片上设置三对两两平行的第一通孔形成；所述介质基片的中心具有用于容纳铁氧体片的第二通孔；所述介质基片的上表面设置有三个匹配微带线，三个所述匹配微带线分别位于三个基片集成波导的端口处，并通过50欧姆微带线连接至器件端口处；其中，所述第一通孔为矩形金属化通孔。本发明的基片集成波导环行器，兼具波导与微带环行器的双重优点，具有低插损、高功率容量、小型化和易于平面化集成等优势。本发明采用矩形金属化通孔构成基片集成波导，相比于采用周期性的圆形金属化通孔构成的基片集成波导，能够进一步缩小器件的尺寸，使器件结构更为紧凑，并且矩形金属化通孔更易于加工。此外，周期性的圆形金属通孔会造成少量电磁波泄露，而采用矩形金属化通孔能够避免电磁波泄露，降低器件整体的插入损耗。进一步的，所述三个基片集成波导之间互成120°角。进一步的，所述匹配微带线由相互连接的线性渐变微带线和短节线构成，所述短节线与50欧姆微带线相连。本发明的匹配微带线由线性渐变微带线和短节线构成，相比于仅采用线性渐变微带线构成的匹配微带线，能够进一步扩展器件的工作带宽。进一步的，所述介质基片的上表面与金属盖板连接以覆盖嵌有铁氧体片的第二通孔，所述金属盖板上固定有永磁片。进一步的，所述介质基片的下表面与金属底座连接从而将介质基片、铁氧体片、金属盖板和永磁片固定于金属底座上。进一步的，所述介质基片由陶瓷材料或半导体材料制成。进一步的，所述陶瓷材料为氧化铝、钛酸镁或钛酸钡。进一步的，所述半导体材料为硅、锗或碳化硅。本发明采用氧化铝、钛酸镁、钛酸钡等陶瓷材料或硅、锗、碳化硅等半导体材料作为介质基片，相比于采用聚四氟乙烯等微波介质板作为介质材料具有更高的强度，同时也具有更灵活和更高精度的通孔成型加工方式。进一步的，所述第一通孔和第二通孔成型采用干/湿法刻蚀加工或激光微加工或机械钻孔微加工的方式实现。本发明可以采用多种方式将通孔加工成型，提高了加工方式的选择性。附图说明图1为本发明的一种基片集成波导环行器的分解图；图2为本发明的一种基片集成波导环行器的立体结构示意图。附图标记说明：1—金属底座；2—介质基片；3—铁氧体片；4—金属盖板；5—永磁片；6—匹配微带线；61—线性渐变微带线；62—短节线；7—第一通孔；8—第二通孔；9—基片集成波导；图1和图2中的虚线区域分别代表相应附图标记所代表的准确位置。具体实施方式以下将结合附图来详细说明本发明的实施方式，所举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“中心”、“内”、“外”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施的限制。一种基片集成波导环行器，如图1和2所示，包括三个基片集成波导，三个所述基片集成波导通过在双面覆有金属层的介质基片上设置三对两两平行的第一通孔形成；所述介质基片的中心具有用于容纳圆形铁氧体片的第二通孔；所述介质基片的上表面设置有三个匹配微带线，三个所述匹配微带线分别位于三个基片集成波导的端口处，并通过50欧姆微带线连接至器件端口处；其中，所述第一通孔为矩形金属化通孔。具体的，本发明的介质基片中心设置有圆形的第二通孔，圆形的铁氧体片嵌入第二通孔内，通过胶接与第二通孔的内壁固定。所述介质基片上还设置有六个第一通孔，所述第一通孔为矩形金属化通孔，六个矩形金属化通孔两两之间相互平行，两两之间相邻，相邻的两个矩形金属通孔可以相通也可以不相通。在本实施例中，相邻的两个矩形金属化通孔是相通的，且相邻的两个矩形金属通孔之间形成的朝向介质基片边缘的夹角为120°。两个相互平行的矩形金属化通孔以及通孔之间双面覆有金属层的介质基片共同构成了一个基片集成波导，三个所述基片集成波导之间互成120°角。三个所述基片集成波导的端口处分别设置有匹配微带线，所述匹配微带线采用光刻工艺和金属镀膜工艺在介质基片上表面形成，所述匹配微带线由相互连接的线性渐变微带线和短节线构成，所述基片集成波导依次通过线性渐变微带线和短节线连接到50欧姆微带线，并通过50欧姆微带线连接至器件端口处。本发明的基片集成波导环形器，兼具微带与波导环行器的双重优点，具有低插损、高功率容量、小型化和易于平面集成的优势。本发明采用矩形金属化通孔构成基片集成波导，相比于采用周期性的圆形金属化通孔构成的基片集成波导，能够进一步缩小器件的尺寸，使器件结构更为紧凑，并且矩形金属化通孔加工起来更加简便。此外，周期性的圆形金属通孔会造成少量电磁波泄露，而采用矩形金属化通孔能够避免电磁波泄露，降低器件整体的插入损耗。本发明的匹配微带线由线性渐变微带线和短节线构成，相比于仅采用线性渐变微带线构成的匹配微带线，能够进一步扩展器件的工作带宽。在本发明实施例中，所述金属盖板通过胶接或焊接固定于介质基片上用以覆盖嵌有铁氧体片的第二通孔，所述永磁片通过胶接固定于金属盖板上。所述介质基片的下表面与金属底座胶接或焊接从而将介质基片、铁氧体片、金属盖板和永磁片固定于金属底座上。在本发明中，所述介质基片由陶瓷材料或半导体材料制成，所述陶瓷材料可以但不限定为氧化铝、钛酸镁或钛酸钡；所述半导体材料可以但不限定为硅、锗或碳化硅。本发明采用氧化铝、钛酸镁、钛酸钡等陶瓷材料或硅、锗、碳化硅等半导体材料作为介质基片，相比于采用聚四氟乙烯等微波介质板作为介质材料具有更高的强度，同时也具有更灵活和更高精度的通孔成型工艺。例如，所述第一通孔和第二通孔成型可以采用干/湿法刻蚀加工或激光微加工或机械钻孔微加工的方式实现。如此，可以采用多种方式将通孔加工成型，提高了加工方式的选择性。具体的，当选用硅、锗、碳化硅等半导体材料作为介质基片时，能够通过干法/湿法腐蚀工艺实现通孔成型；当选用氧化铝、钛酸镁、钛酸钡等微波介质陶瓷作为介质基片时，能够通过激光微加工或机械钻孔微加工实现通孔成型。下面通过具体的实例说明本发明的基片集成波导环行器的实施效果，所述基片集成波导环行器的结构参数及材料参数如下：所述基片集成波导环行器工作于ku频段，中心频率为15ghz；所述介质基片由氧化铝陶瓷制成，介质基片厚度为0.5mm，介质的介电常数约为9.8；所述第一通孔和第二通孔采用机械钻孔微加工工艺在介质基片上制作而成；所述第二通孔为圆形，直径为2.6mm；所述铁氧体片呈圆形，直径2.55mm，采用锂系铁氧体材料制成，介电常数15.5，饱和磁化强度3600gs；所述永磁片采用钐钴永磁片。器件装配时，圆形铁氧体片通过硅橡胶被胶接于第二通孔的内壁，包含铁氧体片的介质基片通过铅锡焊料被焊接于金属底座上；所述金属盖板通过铅锡焊料被焊接于介质基片上，覆盖住第二通孔；所述钐钴永磁片通过胶接被固定于金属盖板上。本发明的基片集成波导环行器适用于表面贴装技术，并通过金丝、金带键合与外部微波电路连接。上述基片集成波导环行器的性能指标如下表：工作频率13ghz～17ghz插入损耗≤0.3db隔离度≥20db驻波系数≤1.25db温度范围-55℃～85℃从上表可知，本发明的基片集成波导环行器具有约27％的宽频工作带宽，采用矩形金属化通孔构成的基片集成波导使得器件的整体插入损耗低至0.3db。以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12