一种带状线式铁氧体移相器制造技术

一种带状线式铁氧体移相器，属于微波通信器件领域。自下而上依次为第一铁氧体层、第一介质层、第二介质层和第二铁氧体层，铁氧体移相器中心开一通孔，以通孔为中心的四个方向上分别为激励线圈结构、第一单元结构、第二单元结构和第三单元结构，所述单元结构包括位于第一介质层和第二介质层之间的带状线结构以及贯穿铁氧体移相器的金属柱。本发明专利技术带状线式铁氧体移相器在兼顾插入损耗和平均功率方面的优异性能的同时，能显著减小铁氧体移相器的体积，实现与有源电路的集成；且无需考虑介质材料与铁氧体材料的匹配问题，大大减小了工艺难度；将三个移相器单元集成于一个移相器空间内，增加了集成度，提高了磁化线的利用率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于微波通信器件领域，具体涉及一种带状线式铁氧体移相器。
技术介绍
应用于微波通信领域的移相器主要有PIN、MMIC移相器，MEMS移相器和铁氧体移相器。其中，铁氧体移相器相对于PIN二极管、MMIC等形式的移相器，在插入损耗、功耗和功率容量方面有很大的优势。目前常见的微波铁氧体移相器主要有两类：一类是采用在传统波导(如矩形波导)加载铁氧体环的形式制作的，如典型Reggia-Spencer移相器等，这种传统波导型铁氧体移相器中波导尺寸由所传播的电磁波波长决定，很难压缩，导致移相器的体积和重量都较大，且很难与有源电路连接；另一类是基于平面耦合传输线制作的，如基于LTCC工艺的带状线式移相器，该类移相器需考虑铁氧体材料与介质材料的匹配问题，工艺难度大，且该类移相器在移相度和插损方面的性能也较差。因此，如何在缩小铁氧体移相器的体积和重量的同时，保证其良好的性能，成为当前铁氧体移相器发展所面临的一大技术难题。
技术实现思路
本专利技术提供了一种带状线式铁氧体移相器，该带状线式铁氧体移相器在兼顾插入损耗和平均功率方面的优异性能的同时，能显著减小铁氧体移相器的体积，实现与有源电路的集成。本专利技术的技术方案如下：一种带状线式铁氧体移相器，自下而上依次为第一铁氧体层、第一介质层、第二介质层和第二铁氧体层，所述铁氧体移相器中心开一通孔，以通孔为中心的四个方向上分别为激励线圈结构、第一单元结构、第二单元结构和第三单元结构，四个方向中的相邻两个方向垂直，所述第一单元结构、第二单元结构和第三单元结构的第二铁氧体层上表面和第一铁氧体层下表面设置金属导体地，所述单元结构包括位于第一介质层和第二介质层之间的带状线结构以及贯穿铁氧体移相器四层结构的金属柱，所述带状线结构包括第一输入带状线、第二匹配带状线、第三耦合带状线、第四匹配带状线和第五输出带状线，所述第一输入带状线与第二匹配带状线垂直，第二匹配带状线与第四匹配带状线垂直，第二匹配带状线与第四匹配带状线之间串接第三耦合带状线，第四匹配带状线与第五输出带状线相连且位于同一直线上，所述第一输入带状线和第五输出带状线为单元结构的输入、输出端口，带状线结构的两侧各设置一排平行于第一输入带状线的金属柱；所述激励线圈结构包括绕制于第一铁氧体层上的第一线圈和绕制于第二铁氧体层上的第二线圈、采用螺线管绕制方式，所述第一线圈与第二线圈的绕制方向相反，所述第一线圈的输出端与第二线圈的输入端相连，第一线圈的输入端和第二线圈的输出端分别为激励线圈结构的两个输入电极端口，用于施加电压脉冲。进一步地，所述通孔的形状为方形、矩形、圆形、三角形等。进一步地，所述金属柱为金属填充的圆柱体、长方体等，用于抑制高次模。进一步地，所述第二匹配带状线与中心通孔边缘的间距为0.7mm。进一步地，所述第一输入带状线与相邻金属柱之间的距离a为2.5mm，所述第五输出带状线与相邻金属柱之间的距离为2.5mm。进一步地，所述第一介质层和第二介质层采用PCB工艺、LTCC工艺等制得，所述第一铁氧体层和第二铁氧体层采用LTCC工艺、HTCC工艺等制得。进一步地，所述第一铁氧体层和第二铁氧体层材料选用具有旋磁性、低矫顽力、低微波损耗的尖晶石系铁氧体粉料，如LiZn铁氧体、YIG铁氧体，经混料、流延和叠层制得。进一步地，所述第一输入带状线和第五输出带状线的特性阻抗保持为50欧姆，第一线圈和第二线圈的导线宽度没有限制。进一步地，所述第一输入带状线、第二匹配带状线、第四匹配带状线和第五输出带状线的长度、宽度，以及第三耦合带状线的宽度、间隙和条数等尺寸，可根据移相器的工作频率和相移量确定。进一步地，所述第一线圈、第二线圈采用在铁氧体层上印刷金属导体，或者传统的漆包线绕制得到。进一步地，所述第三耦合带状线的长度为四分之一波长的奇数倍。本专利技术所述移相器的工作原理如下：将移相器每个单元结构的微波输入输出端分别接到微波电路中，在激励线圈结构的两个输入电极端口间施加电压脉冲；馈入正向电压脉冲时，第一铁氧体层和第二铁氧体层将被饱和磁化，去掉磁化电流后，铁氧体将工作在剩磁状态，此时各单元结构的输出端口得到一个参考相位；当馈入负向电压脉冲时，将改变铁氧体的剩磁状态，得到一个新的相位，从而得到一个非互易相位差。本专利技术的有益效果为：1、本专利技术提供的带状线式铁氧体移相器与传统矩形波导式铁氧体移相器相比，体积大大减小，同时可以通过带状线与有源电路连接，有利于实现移相器的小型化以及与其他微波有源电路的集成。2、本专利技术提供的带状线式铁氧体移相器无需考虑介质材料与铁氧体材料的匹配问题，大大减小了工艺难度；且得到的铁氧体移相器具有插入损耗低和平均功率容量大的优异性能。3、本专利技术提供的带状线式铁氧体移相器将三个移相器单元集成于一个移相器空间内，增加了集成度，提高了磁化线的利用率。附图说明图1为本专利技术带状线式铁氧体移相器的整体结构图，1为通孔，2为激励线圈结构；图2为本专利技术带状线式铁氧体移相器位于第一介质层和第二介质层之间的结构示意图；其中，3为单元结构；图3为本专利技术带状线结构与金属柱的俯视图；其中，4为金属柱，5为第一输入带状线，6为第二匹配带状线，7为第三耦合带状线，8为第四匹配带状线，9为第五输出带状线；图4为本专利技术带状线式铁氧体移相器激励线圈结构中的线圈绕线方式示意图；图5为本专利技术带状线式铁氧体移相器插入损耗仿真结果图；图6为本专利技术带状线式铁氧体移相器回波损耗仿真结果图；图7为本专利技术带状线式铁氧体移相器相移量仿真图。具体实施方式下面结合附图和实施例，详述本专利技术的技术方案。实施例图1、2为本专利技术实施例带状线式铁氧体移相器的结构示意图，包括自下而上的第一铁氧体层、第一介质层、第二介质层和第二铁氧体层，所述铁氧体移相器中心开一贯穿第一铁氧体层、第一介质层、第二介质层、第二铁氧体层四层结构的方形通孔1，方形通孔与铁氧体移相器具有相同的中心，以方形通孔1为中心的四个方向上分别为激励线圈结构2、第一单元结构、第二单元结构和第三单元结构，四个方向中的相邻两个方向垂直，所述第一单元结构、第二单元结构和第三单元结构的第二铁氧体层上表面和第一铁氧体层下表面设置金属导体地，所述单元结构3包括位于第一介质层和第二介质层之间的带状线结构以及贯穿铁氧体移相器四层结构的金属柱4，所述带状线结构包括第一输入带状线5、第二匹配带状线6、第三U型耦合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带状线式铁氧体移相器，自下而上依次为第一铁氧体层、第一介质层、第二介质层和第二铁氧体层，所述铁氧体移相器中心开一通孔，以通孔为中心的四个方向上分别为激励线圈结构、第一单元结构、第二单元结构和第三单元结构，四个方向中的相邻两个方向垂直，所述第一单元结构、第二单元结构和第三单元结构的第二铁氧体层上表面和第一铁氧体层下表面设置金属导体地，所述单元结构包括位于第一介质层和第二介质层之间的带状线结构以及贯穿铁氧体移相器四层结构的金属柱，所述带状线结构包括第一输入带状线、第二匹配带状线、第三耦合带状线、第四匹配带状线和第五输出带状线，所述第一输入带状线与第二匹配带状线垂直，第二匹配带状线与第四匹配带状线垂直，第二匹配带状线与第四匹配带状线之间串接第三耦合带状线，第四匹配带状线与第五输出带状线相连且位于同一直线上，所述第一输入带状线和第五输出带状线为单元结构的输入、输出端口，带状线结构的两侧各设置一排平行于第一输入带状线的金属柱；所述激励线圈结构包括绕制于第一铁氧体层上的第一线圈和绕制于第二铁氧体层上的第二线圈、采用螺线管绕制方式，所述第一线圈与第二线圈的绕制方向相反，所述第一线圈的输出端与第二线圈的输入端相连，第一线圈的输入端和第二线圈的输出端分别为激励线圈结构的两个输入电极端口。...

【技术特征摘要】
1.一种带状线式铁氧体移相器，自下而上依次为第一铁氧体层、第一介质层、
第二介质层和第二铁氧体层，所述铁氧体移相器中心开一通孔，以通孔为中心的四
个方向上分别为激励线圈结构、第一单元结构、第二单元结构和第三单元结构，四
个方向中的相邻两个方向垂直，所述第一单元结构、第二单元结构和第三单元结构
的第二铁氧体层上表面和第一铁氧体层下表面设置金属导体地，所述单元结构包括
位于第一介质层和第二介质层之间的带状线结构以及贯穿铁氧体移相器四层结构的
金属柱，所述带状线结构包括第一输入带状线、第二匹配带状线、第三耦合带状线、
第四匹配带状线和第五输出带状线，所述第一输入带状线与第二匹配带状线垂直，
第二匹配带状线与第四匹配带状线垂直，第二匹配带状线与第四匹配带状线之间串
接第三耦合带状线，第四匹配带状线与第五输出带状线相连且位于同一直线上，所
述第一输入带状线和第五输出带状线为单元结构的输入、输出端口，带状线结构的
两侧各设置一排平行于第一输入带状线的金属柱；所述激励线圈结构包括绕制于第
一铁氧体层上的第一线圈和绕制于第二铁氧体层上的第二线圈、采用螺线管绕制方
式，所述第一线圈与第二线圈的绕制方向相反，所述第一线圈的输出端与第二线圈
的输入端相连，第一线圈的输入端和第二线圈的输出端分别为激励线圈结构的两个
输...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨青慧，郑向闻，安照辉，李元勋，张怀武，董师伶，郁国良，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51