1.本实用新型属于环行器设计与制造技术领域,尤其涉及一种集总参数环行器。
背景技术:2.环行器是有数个端的非可逆器件,其包含由旋磁材料制成的旋磁体,由于旋磁材料在外加微波磁场与恒定直流磁场共同作用下,产生旋磁特性,使在旋磁体中传播的电磁波发生极化的旋转,从而实现单向传输高频信号能量,并广泛地应用于在微波通信领域中。而随着通信技术的发展,对环行器的要求越来越高,比如要求环行器的体积小,工序简单,同时能够适应高度集成化的要求。
3.目前,随着5g通信网络的设加快,亟需大量能够满足5g通信网络建设的模块化、小型化和经济性要求的集总参数环行器;并且,对于中心导体部分没有进行特殊设计,导致其可靠性较差。因此,有必要提出一种在表面贴装场景下且具有较低插入损耗并且对中心导体部分进行特殊设计的可靠性较强的集总参数环行器。
技术实现要素:4.鉴于以上所述现有技术的不足,本实用新型的目的在于:提供一一种在表面贴装场景下且具有较低插入损耗并且对中心导体部分进行特殊设计的可靠性较强的集总参数环行器。
5.为实现上述实用新型目的,本实用新型提供以下技术方案:
6.一种集总参数环行器,包括旋磁层,设置在旋磁层上表面且具有多个连接部的中心导体,同时,还包括基板,以及分别设置在中心导体上方和下方的上永磁体与下永磁体;
7.所述基板的上表面设置有第一接地金属层和多个均与所述第一接地金属层绝缘隔离的信号端,所述基板的下表面设置有多个分别与所述第一接地金属层、各个所述信号端相对应呈电性连接的焊接区域;
8.所述旋磁层的下表面设置有第二接地金属层和多个与所述连接部一一对应的连接端;其中,所述第一接地金属层与所述连接端绝缘隔离,相对应的所述连接部与所述连接端呈电性连接;
9.所述旋磁层设置在所述基板之上,且所述旋磁层的下表面与所述基板的上表面呈面对面设置;而且,所述第一接地金属层与所述第二接地金属层呈电性连接,所述连接端与所述信号端一一对应且呈电性连接;
10.所述中心导体采用双y结;
11.双y结中心导体包括两个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形或者y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结中心导体的中部;双y结中心导体的中部还与第二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;这种中心导体通常称为“双y结”,何为双y,三个信号传输端口构成一个y字形,
通常称为大y,即第一y臂,另外三个由每个大y分支反向延伸出去的一段也构成一个y字形,通常称为小y,即第二y臂;
12.所述集总参数环行器的长度与宽度尺寸设置为8
‑
14mm,环行器的高度尺寸小于5mm;
13.所述集总参数环行器的外形包括但不限于正方形。
14.本实用新型的集总参数环行器通过在中心导体的上方和下方分别设置一个永磁体,实现双面磁化,提高磁化效果,从而降低插入损耗。而且,由于还增设一块基板,能够起到缓冲外力的作用,减小外力对旋磁体的冲击。
15.根据一种具体的实施方式,本实用新型的集总参数环行器中,所述下永磁体设置在所述基板上表面开设的安装孔内。将下永磁体安装在基板的安装孔内,不仅能提高优化磁路,还可以实现集总参数环行器的小型化。
16.根据一种具体的实施方式,本实用新型的集总参数环行器还包括磁屏蔽罩;其中,所述磁屏蔽罩用于与所述基板相结合,以将所述上永磁体和所述下永磁体容纳于所述磁屏蔽罩内。通过设置磁屏蔽罩,能够使永磁体的磁路更密集,同时减少泄露磁场对周围元器件的干扰。
17.本实用新型进一步的目的在于:减小环行器在强温度冲击下出现旋磁体破裂的几率。
18.本实用新型的集总参数环行器中,优选地,所述基板为pcb板或陶瓷板。当外接的pcb板对集总参数环行器产生强温度冲击,由于基板材质的热膨胀系数介于外部电路板和旋磁材料之间,形变量较小,能够缓冲强温度冲击下的内部应力,从而降低环行器出现旋磁体破裂的几率。
19.根据一种具体的实施方式,本实用新型的集总参数环行器中,所述旋磁层设置有多个金属化过孔,所述连接部通过所述金属化过孔与相应的所述连接端电性连接。
20.根据一种具体的实施方式,本实用新型的集总参数环行器中,所述旋磁层的侧边设置有多个金属化凹槽或金属连接线;而且,每个所述连接部延伸至所述旋磁层上表面的边缘,并通过所述金属化凹槽或所述金属连接线与相应的所述连接端电性连接。
21.根据一种具体的实施方式,本实用新型的集总参数环行器还包括介质片和温度补偿片;其中,所述介质片设置在所述中心导体与所述永磁体之间,所述温度补偿片设置在所述介质片与所述永磁体之间。在中心导体和永磁体之间设置介质片,能够调节中心导体和永磁体之间的间隙,优化磁路;而在中心导体和永磁体之间设置温度补偿片,提高环行器的温度特性。
22.与现有技术相比,本实用新型的有益效果:
23.1、本实用新型的集总参数环行器不仅通过在中心导体的上方和下方分别设置一个永磁体,实现双面磁化,提高磁化效果,从而降低插入损耗。而且,还通过增设一块基板,能够起到缓冲外力的作用,减小外力对旋磁体的冲击。基板材质的热膨胀系数介于外部电路板和旋磁材料之间,如采用pcb板或陶瓷板,能够缓冲强温度冲击下的内部应力,从而降低环行器出现旋磁体破裂的几率。
24.2、本实用新型中的环行器在实现电信号顺时针或逆时针传输时,可实现电性能指标有电压驻波比≤1.2、正向损耗≤0.4db、反向损耗≥20db,具备高可靠性特点。
25.3、与传统环行器相比,本实用新型中的环行器体积减少15.8%
‑
36%,部件减少约25%,工序减少约25%,生产效率提高2倍以上,能耗降低约10%,成本降低50%以上。
26.4、本实用新型中的环行器结构更小、重量更轻、且能承受较大的功率。本实用新型中的环行器承受频率范围为3.4
‑
3.6ghz,但可以不局限于这个频率。
27.5、本实用新型中的环行器便于用户安装,提高了安装效率。
28.6、本实用新型中将环行器亦能解决环行器存在的结构大、重量大、承受功率小的问题,并且可在原来一种小型化微带环行器的基础上,进一步将环行器的结构缩小、重量减小、成本降低等,是在环行器结构微小化发展进程中的一次重大突破。
附图说明
29.图1为本实用新型集总参数环行器的结构分解示意图。
30.图2为本实用新型集总参数环行器的双y结中心导体结构示意图。
具体实施方式
31.以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用,本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用,在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。
32.如图1所示,本实用新型的一种集总参数环行器包括旋磁层20、设置在旋磁层20上表面的中心导体30,同时,还包括基板10,以及分别设置在中心导体30上方和下方的上永磁体40a与下永磁体40b。
33.基板10的上表面设置有第一接地金属层12、第一信号端11a,第二信号端11b和第三信号端11c,基板10的下表面设置有分别与第一接地金属层12、第一信号端11a,第二信号端11b和第三信号端11c相对应的焊接区域。其中,第一接地金属层12分别与第一信号端11a,第二信号端11b和第三信号端11c绝缘隔离,第一接地金属层12和第一信号端11a、第二信号端11b、第三信号端11c分别与其对应的焊接区域呈电性连接。
34.而且,旋磁层20的上表面设置的中心导体30具有第一连接部30a,第二连接部30b,第三连接部30c,旋磁层20的下表面设置有第二接地金属层22和与第一连接部30a,第二连接部30b,第三连接部30c一一对应的第一连接端21a,第二连接端21b,第三连接端21c。其中,第二接地金属层22分别与第一连接端21a,第二连接端21b和第三连接端21c绝缘隔离,相对应的第一连接端21a与第一连接部30a呈电性连接,第二连接端21b与第二连接部30b呈电性连接,第三连接端21c与第三连接部30c呈电性连接。
35.旋磁层20设置在基板10之上,且旋磁层20的下表面与基板10的上表面呈面对面设置,旋磁层20的第二接地金属层22与基板10的第一接地金属层12呈电性连接,第一连接端21a,第二连接端21b,第三连接端21c分别与第一信号端11a,第二信号端11b,第三信号端11c一一对应且呈电性连接;
36.如图2所示,所述中心导体采用双y结;
37.双y结中心导体2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形或者y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结中心导体的中部;双y结中心导体的中部还与第二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;这种中心导体通常称为“双y结”,何为双y,三个信号传输端口构成一个y字形,通常称为大y,即第一y臂,另外三个由每个大y分支反向延伸出去的一段也构成一个y字形,通常称为小y,即第二y臂;
38.所述集总参数环行器的长度与宽度尺寸设置为8
‑
14mm,环行器的高度尺寸小于5mm;
39.所述集总参数环行器的外形包括但不限于正方形。
40.具体的,本实用新型的集总参数环行器中,下永磁体40b设置在基板10上表面开设的安装孔13内。其中,下永磁体40b的厚度与安装孔13的深度相适配,该安装孔13为盲孔。由于安装孔13开设的位置正对中心导体30,且在装配时,保证上永磁体40a和下永磁体40b的中心有较好的重合度,从而提高优化磁路,同时,也避免增加环行器的厚度,实现集总参数环行器的小型化。
41.在实施时,本实用新型的旋磁层20下表面的连接端与其上表面设置的中心导体30的连接部呈电性连接的方式可采用:在旋磁层20设置有与相应数量的金属化过孔,连接部通过金属化过孔与旋磁层20下表面相应的连接端电性连接。或者,在旋磁层20的侧边设置有多个金属化凹槽或金属连接线;而且,每个连接部延伸至旋磁层20上表面的边缘,并通过金属化凹槽或金属连接线与旋磁层20下表面相应的连接端电性连接。
42.而且,基板10上设置的第一接地金属层12、第一信号端11a,第二信号端11b和第三信号端11c与其对应的焊接区域可以通过基板上设置的金属化过孔实现电性连接,也可通过在基板10侧边设置的金属化凹槽或金属连接线实现电性连接。
43.本实用新型的集总参数环行器在制作时,旋磁层和基板上的接地金属层和端口先采用印刷工艺,将银浆印刷成相应的图案,再进行银浆烧结。而旋磁层与基板的结合方式是通过在旋磁层接地面上刷一层焊膏,再将旋磁层与基板对位,然后放入高温烧结炉或者回流焊机中进行烧结。
44.同时,本领域技术人员可知环行器的端口数取决于中心导体的形状设计,即中心导体具有多个连接部,一般而言,环行器的端口数为三个或三个以上,具体端口数根据实际产品需求而定。
45.为了减小环行器在强温度冲击下出现旋磁体破裂的几率。本实用新型的集总参数环行器中,在实施时,基板10采用pcb板或陶瓷板。由于基板材质的热膨胀系数介于外部电路板和旋磁材料之间,能够缓冲强温度冲击下的内部应力,从而降低环行器出现旋磁体破裂的几率。
46.本实用新型的集总参数环行器还可以在中心导体30与上永磁体40a之间设置介质片50,能够调节中心导体和上永磁体之间的间隙,优化磁路。进一步地,为了提高环行器的温度特性,本实用新型的集总参数环行器还可以在介质片50与上永磁体40a之间设置温度补偿片,从而提高环行器的温度特性。本实用新型中,介质片和温度补偿片采用粘接的方式实现固定。
47.为了进一步地提高环行器的磁化特性,本实用新型的集总参数环行器还包括磁屏蔽罩;其中,磁屏蔽罩用于与所述基板相结合,以将上永磁体40a和下永磁体40b容纳于所述
磁屏蔽罩内。通过设置磁屏蔽罩,能够使永磁体的磁路更密集,同时减少泄露磁场对周围元器件的干扰。
48.本领域技术人员可以利用本实用新型的集总参数环行器并结合相应的元器件和电路模块,可构成具体应用的产品,如隔离器和t/r组件,此处不再赘述。