一种集成耦合功能的微带环形隔离组件的制作方法

1.本发明涉及微带环行隔离组件技术领域，尤其涉及一种集成耦合功能的微带环形隔离组件。


背景技术：

2.环行器最为关键的用途是实现微波信号的定向传输，该器件有三个微波端口，利用铁氧体旋磁材料的旋磁特性，在外加磁化场的作用下，微波信号在旋磁铁氧体内产生法拉第旋转效应，使得微波信号发生特定角度的旋转，从而实现定向传输。定向耦合器是用于各种系统的重要微波器件，被广泛用于幅度控制系统、平衡放大器、功率分配和合成器等很多微波器件及系统中。耦合器起到功率分配、采样、监测等功能。传统的环行隔离组件包括微带片、金属载片、介质片、永磁体和负载电阻，主要实现信号的定向传输。
3.微带环行隔离组件广泛应用于地面雷达、机载、弹载、星载等系统中。随着微波技术与武器系统的不断升级与发展，新的设计理念和先进的工艺技术促进微波系统飞速发展，随着微波电路高度集成化，微波组件正在向模块化、小型化、多功能化、集成化等方向发展。随着组件与系统的不断发展与升级，小型化、多功能集成化的需求变得迫切，因此环行器+耦合器等的集成化多功能设计与研究就显得非常有意义。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种集成耦合功能的微带环形隔离组件。
5.本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种集成耦合功能的微带环形隔离组件，包括：多个介质片、多个永磁体、耦合器微带电路、环行器微带电路、微带片、金属载片，所述微带片安装在所述金属载片上，所述耦合器微带电路、所述环行器微带电路以及多个所述介质片均安装在所述微带片上，多个所述永磁体一一对应安装在多个所述介质片上。
6.采用本发明技术方案的有益效果是：永磁体与环行器微带电路之间通过介质片实现电隔离。金属载片是环形隔离组件的基底，并形成静磁路的一部分，介质片也是静磁路的一部分，永磁体为环形隔离组件正常工作提供静磁场。将耦合器微带电路布置在微带环行隔离组件的微带片上，利用微带片介电特性，使微带片能作为耦合器微带电路的介质基板。在实现原本环行隔离功能的同时，在保证原有的微带环行隔离组件的尺寸不变的情况下，将一个环行隔离组件和耦合器集成在了同一块微带片上，实现了微带片小型化多功能和高集成化的应用需求。
7.进一步地，所述介质片以及所述永磁体的数量分别为两个，所述环行器微带电路为双结环行器微带电路，所述环行器微带电路具有两个结，两个所述介质片一一对应安装在两个结上，所述微带片上设有第一端口、第二端口、第三端口以及第四端口，所述第一端口、所述第二端口、所述第三端口以及所述第四端口分别与所述耦合器微带电路以及环行器微带电路连接。
8.采用上述进一步技术方案的有益效果是：永磁体与两个单结环行器微带电路(双结环行器微带电路)之间通过介质片实现电隔离。当第一端口为输入端口时，第二端口为直通端口，第三端口为耦合端口，进行正向传输功率的采样与监测，第四端口为隔离端口，用薄膜负载电阻作为负载吸收的手段，并通过基片打孔及侧面金属化进行接地。
9.进一步地，所述介质片以及所述永磁体均为圆形结构，所述环行器微带电路安装在所述微带片的一侧，两个所述介质片的圆心一一对应与所述环行器微带电路的两个结的几何中心重合，两个所述永磁体的圆心一一对应与两个所述介质片的圆心重合。
10.采用上述进一步技术方案的有益效果是：永磁体与两个单结环行器微带电路之间通过第一介质片和第二介质片实现电隔离，永磁体为其提供偏置磁场。
11.进一步地，所述第四端口连接有负载电阻。
12.采用上述进一步技术方案的有益效果是：负载电阻的设置，实现环行隔离功能。
13.进一步地，所述耦合器微带电路包括：主路以及支路，所述主路与所述第一端口连接，所述支路的中部邻近所述主路设置，所述支路的中部呈u型，所述支路的两侧为转弯结构，所述主路的两端一一对应与所述第一端口以及所述第二端口连接，所述支路的两端一一对应与所述第三端口以及所述第四端口连接。
14.采用上述进一步技术方案的有益效果是：所述耦合器微带电路的主路由环行器第一个端口直通微带与一个u型的支路传输电路组成，实现正向传输信号的采样与监测。耦合器微带电路的支路两端设计为转弯结构，便于提取端口功率。耦合器结构简单，性能良好，制作方便，该耦合器具有优异的幅度平坦特性。
15.进一步地，转弯结构的拐角处设有削角。
16.采用上述进一步技术方案的有益效果是：由于转弯处导带面积的增大会产生寄生不连续电容，増大副线端口驻波为消除寄生电容采用结构紧凑的削角方式减小副线端口驻波。
17.进一步地，所述介质片的一侧粘接在所述微带片上，所述永磁体粘接在所述介质片的另一侧。
18.采用上述进一步技术方案的有益效果是：便于介质片以及永磁体的安装以及维护。
19.进一步地，所述微带片的另一侧覆盖有金属薄膜，所述微带片的另一侧钎焊在所述金属载片上。
20.采用上述进一步技术方案的有益效果是：便于微带片与金属载片的安装以及维护。
21.进一步地，所述介质片的制作材料为陶瓷，所述永磁体的制作材料为钐钴，所述微带片的制作材料为铁氧体，所述金属载片的制作材料为导磁铁镍钴瓷封合金。
22.采用上述进一步技术方案的有益效果是：提高微带环形隔离组件的稳定性以及可靠性。
23.本发明附加的方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明实践了解到。
附图说明
24.图1为本发明实施例提供的微带环形隔离组件的结构示意图之一。
25.图2为本发明实施例提供的微带环形隔离组件的结构示意图之二。
26.图3为本发明实施例提供的微带环形隔离组件的结构示意图之三。
27.图4为本发明实施例提供的微带环形隔离组件的结构示意图之四。
28.图5为本发明实施例提供的微带环形隔离组件的结构示意图之五。
29.图6为本发明实施例提供的微带环形隔离组件的功率分配工作示意图。
30.附图标号说明：1、负载电阻；2、介质片；3、永磁体；4、微带片；5、金属载片；6、耦合器微带电路；7、环行器微带电路；8、第一端口；9、第二端口；10、第三端口；11、第四端口；12、主路；13、支路；14、转弯结构；15、削角；16、结；17、接地孔。
具体实施方式
31.以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
32.如图1至图6所示，本发明实施例提供了一种集成耦合功能的微带环形隔离组件，包括：多个介质片2、多个永磁体3、耦合器微带电路6、环行器微带电路7、微带片4、金属载片5，所述微带片4安装在所述金属载片5上，所述耦合器微带电路6、所述环行器微带电路7以及多个所述介质片2均安装在所述微带片4上，多个所述永磁体3一一对应安装在多个所述介质片2上。
33.采用本发明技术方案的有益效果是：永磁体与环行器微带电路之间通过介质片实现电隔离。金属载片是环形隔离组件的基底，并形成静磁路的一部分，介质片也是静磁路的一部分，永磁体为环形隔离组件正常工作提供静磁场。将耦合器微带电路布置在微带环行隔离组件的微带片上，利用微带片介电特性，使微带片能作为耦合器微带电路的介质基板。在实现原本环行隔离功能的同时，在保证原有的微带环行隔离组件的尺寸不变的情况下，将一个环行隔离组件和耦合器集成在了同一块微带片上，实现了微带片小型化多功能和高集成化的应用需求。
34.本发明提供了一种集成耦合功能的微带环形隔离组件，主要由制作了微带电路的铁氧体基片(微带片)、金属载片、介质片、永磁体和负载电阻组成。铁氧体基片上表面具有耦合器微带电路和双结环行器微带电路(环行器微带电路)，永磁体分别位于两个单结环行器微带电路几何中心的上方，永磁体与两个单结环行器微带电路之间通过介质基片(介质片)实现电隔离，每个单结环行器微带电路级联在一起，第四个端口中有一个端口与接地端之间连接有一个负载电阻，实现环行隔离功能。耦合电路(耦合器微带电路)第四个端口(第四端口)连接一个薄膜负载(负载电阻)，实现正向传输信号的采样与监测。
35.本发明在实现环行隔离功能的同时，在保证微带环行隔离组件的尺寸不变的情况下，将一个环行隔离组件和耦合器集成在了同一块铁氧体基片(微带片)上，实现了微带铁氧体器件(集成耦合功能的微带环形隔离组件)小型化多功能和高集成化的应用需求。
36.如图1至图6所示，进一步地，所述介质片2以及所述永磁体3的数量分别为两个，所述环行器微带电路7为双结环行器微带电路，所述环行器微带电路7具有两个结16，两个所述介质片2一一对应安装在两个结16上，所述微带片4上设有第一端口8、第二端口9、第三端
口10以及第四端口11，所述第一端口8、所述第二端口9、所述第三端口10以及所述第四端口11分别与所述耦合器微带电路6以及环行器微带电路7连接。
37.采用上述进一步技术方案的有益效果是：永磁体与两个单结环行器微带电路(双结环行器微带电路)之间通过介质片实现电隔离。当第一端口为输入端口时，第二端口为直通端口，第三端口为耦合端口，进行正向传输功率的采样与监测，第四端口为隔离端口，用薄膜负载电阻作为负载吸收的手段，并通过基片打孔及侧面金属化进行接地。
38.其中，图6中的1、2、3、4一一对应第一端口8、第二端口9、第三端口10以及第四端口11。
39.如图1至图6所示，进一步地，所述介质片2以及所述永磁体3均为圆形结构，所述环行器微带电路7安装在所述微带片4的一侧，两个所述介质片2的圆心一一对应与所述环行器微带电路7的两个结16的几何中心重合，两个所述永磁体3的圆心一一对应与两个所述介质片2的圆心重合。
40.采用上述进一步技术方案的有益效果是：永磁体与两个单结环行器微带电路之间通过第一介质片和第二介质片实现电隔离，永磁体为其提供偏置磁场。
41.永磁体通过粘接固定，分别位于两个单结环行器微带电路几何中心的上方，介质片可以分为第一介质片和第二介质片，永磁体与两个单结环行器微带电路之间通过第一介质片和第二介质片实现电隔离，永磁体为其提供偏置磁场。
42.如图1至图6所示，进一步地，所述第四端口11连接有负载电阻1。
43.采用上述进一步技术方案的有益效果是：负载电阻的设置，实现环行隔离功能。
44.其中，邻近负载电阻1位置处设有接地孔17。
45.如图1至图6所示，进一步地，所述耦合器微带电路6包括：主路12以及支路13，所述主路12与所述第一端口8连接，所述支路13的中部邻近所述主路12设置，所述支路13的中部呈u型，所述支路13的两侧为转弯结构14，所述主路12的两端一一对应与所述第一端口8以及所述第二端口9连接，所述支路13的两端一一对应与所述第三端口10以及所述第四端口11连接。
46.采用上述进一步技术方案的有益效果是：所述耦合器微带电路的主路由环行器第一个端口直通微带与一个u型的支路传输电路组成，实现正向传输信号的采样与监测。耦合器微带电路的支路两端设计为转弯结构，便于提取端口功率。耦合器结构简单，性能良好，制作方便，该耦合器具有优异的幅度平坦特性。
47.将耦合器微带电路布置在微带环行隔离组件的铁氧体基片(微带片)上，利用铁氧体基片(微带片)介电特性，使铁氧体基片能作为耦合器微带电路的介质基板。
48.如图1至图6所示，进一步地，转弯结构14的拐角处设有削角15。
49.采用上述进一步技术方案的有益效果是：由于转弯处导带面积的增大会产生寄生不连续电容，増大副线端口驻波为消除寄生电容采用结构紧凑的削角方式减小副线端口驻波。
50.如图1至图6所示，进一步地，所述介质片2的一侧粘接在所述微带片4上，所述永磁体3粘接在所述介质片2的另一侧。
51.采用上述进一步技术方案的有益效果是：便于介质片以及永磁体的安装以及维护。
52.如图1至图6所示，进一步地，所述微带片4的另一侧覆盖有金属薄膜，所述微带片4的另一侧钎焊在所述金属载片5上。
53.采用上述进一步技术方案的有益效果是：便于微带片与金属载片的安装以及维护。
54.其中，微带片材料为铁氧体基片，铁氧体基片上表面具有耦合器微带电路和双结环行器微带电路(环行器微带电路)，铁氧体基片下表面具有金属接地层(金属薄膜层)，所述双结环行器微带电路由两个单结环行器微带电路构成双结环行器微带电路级联在一起，有一个端口连接有一个负载电阻，实现环行隔离功能。所述耦合电路(耦合器微带电路)主路由环行器第一个端口直通微带与一个u型支路传输电路组成，实现正向传输信号的采样与监测。
55.进一步地，所述介质片2的制作材料为陶瓷，所述永磁体3的制作材料为钐钴，所述微带片4的制作材料为铁氧体，所述金属载片5的制作材料为导磁铁镍钴瓷封合金。
56.采用上述进一步技术方案的有益效果是：提高微带环形隔离组件的稳定性以及可靠性。
57.一种集成耦合功能的微带环形隔离组件，可以为集成耦合功能的小型化微带环行隔离组件，包括制作了微带电路的微带片4、金属载片5、介质片2、永磁体3、片式负载(片式电阻)和薄膜负载(负载电阻)。
58.金属载片5为导磁铁镍钴瓷封合金金属材料。微带片4为铁氧体基片，微带片4上表面为带图形的金属薄膜，下表面为全金属薄膜。微带片4钎焊在金属载片5上。介质片2为绝缘不导磁陶瓷介质材料。永磁体3为钐钴永磁材料，介质片和永磁体均为圆形。介质片置于微带片上，并粘接固定，永磁体置于介质片上，并粘接固定。具体地，介质片可以分为第一介质片和第二介质片，永磁体可以分为第一永磁体和第二永磁体，第一永磁体的圆心、第一介质片的圆心均与微带片的双结环行器微带电路其中一个结的几何中心重合。第二介质片置于微带片上，并粘接固定，第二永磁体置于第二介质片上，并粘接固定，第二永磁体的圆心、第二介质片的圆心均与双结微带片(微带片)的另一个结的几何中心重合。
59.金属载片5是双结铁氧体环行器的基底，并形成静磁路的一部分，第一介质片和第二介质片也是静磁路的一部分，第一永磁体和第二永磁体为环行器(集成耦合功能的微带环形隔离组件)正常工作提供静磁场。
60.微带片4可以为铁氧体基片，铁氧体基片上表面具有耦合器微带电路和双结环行器微带电路(环行器微带电路)，铁氧体基片下表面具有金属接地层(微带片的另一侧覆盖的金属薄膜)，所述双结环行器微带电路(环行器微带电路)由两个单结环行器微带电路构成双结环行器微带电路级联在一起，双结环行器微带电路port4(第四端口)连接有一个负载电阻，实现环行隔离功能，双结环行器微带电路采用主通路lc匹配+旁路多枝节匹配的形式，可以有效地利用器件的表面积，实现器件小型化。
61.耦合器电路(耦合器微带电路)的主路由环行器(集成耦合功能的微带环形隔离组件)的第一个端口(第一端口)直通微带(环行器微带电路)与一个u型支路(支路)传输电路组成，其中，耦合线长度为中心频率的1/4波长，耦合支路(支路)两端设计为转弯结构，便于提取端口功率。由于转弯处导带面积的增大会产生寄生不连续电容，増大副线端口驻波为消除寄生电容采用结构紧凑的削角方式减小副线端口驻波。当耦合器(耦合器微带电路)的
port1(第一端口)为输入端口时，耦合器的port2(第二端口)为直通端口，耦合器的port3(第三端口)为耦合端口，进行正向传输功率的采样与监测，耦合器的port4(第四端口)为隔离端口，用薄膜负载电阻(负载电阻)作为负载吸收的手段，并通过基片(微带片)打孔及侧面金属化(微带片的另一侧覆盖的金属薄膜)进行接地。以上所述这种结构的耦合器结构简单，性能良好，制作方便，该耦合器具有优异的幅度平坦特性。
62.图6示出了功率合成或分配的工作原理，即集成耦合功能的微带环形隔离组件具有耦合和环行隔离功能，实现原本环行隔离功能的同时，在保证原有的微带环行隔离组件的尺寸不变的情况下，将一个环行隔离组件和耦合器集成在了同一块铁氧体基片(微带片)上，实现了微带铁氧体器件(微带片)小型化多功能和高集成化的应用需求。
63.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。