[发明专利]三孔接地小型化准SIW环行器

说明书

本发明公开了一种三孔接地小型化准SIW环行器，属于微波元器件领域，包括硅基腔体（1）、旋磁基片（2）、永磁体（3）、接地通孔（5）、盖板（6）和环行器底板（7），其中，所述旋磁基片（2）嵌于硅基腔体（1）内，所述环行器底板（7）位于硅基腔体（1）底部，盖板（6）位于硅基腔体（1）正上方，所述永磁体（3）位于盖板（6）上方，所述接地通孔（5）在硅基腔体（1）上对称分布，所述硅基腔体（1）表面设置有电路，所述电路与硅基腔体（1）采用匹配孔（4）进行过渡；本发明的环行器，器件尺寸大大减小，实现了在17.8—26.6 GHz频段内的环行性能，本发明的环行器功率容量量级较微带结构提升了一个数量级。

技术领域

本发明涉及微波元器件领域，尤其涉及一种三孔接地小型化准SIW环行器。

背景技术

基片型环行器是微波工程中一类重要的基础性器件，是T/R组件的必备元件，其广泛应用于民用通讯、微波测量、雷达、通信、电子对抗、航空航天等各种民用、军用设备中，在设备中主要起到信号定向传输、收发双工、隔离信号、保护前级系统的作用。

传统的SIW环行器电磁波的传输模式类似于波导，是在一个类似波导腔内传播。金属化通孔是SIW环行器的必备结构。金属化通孔主要起到模拟波导壁的作用，将电磁波约束在波导壁内，在介质内进行传播。

传统SIW器件，尤其是环行器、隔离器，都是采用衬底介质加旋磁基片的结构，旋磁基片的开孔破坏了介质表面电路的完整性，对于高频微波器件，电路的不完整对电磁波的传输影响明显，限制了器件性能的提升。

传统SIW环行器结构类型如图1-3所示，其原理均是通过两排金属化过孔(方孔或圆孔)构造波导腔体宽边结构，介质基片厚度构造波导窄边结构，实现电磁波的SIW传输结构。图1为采用两排交错金属化圆孔构造波导壁宽边结构，图2为采用单排金属化过孔构造波导宽边结构，图3是在单排金属化过孔构造波导结构基础上，在中心结区放置三个金属化孔用以提高环行器性能；

传统的基片型环行器技术问题及缺陷主要体现在以下几个方面：

1.传统的SIW器件无论表面电路如何变化，匹配结构如何设计，金属化通孔是其必备结构。金属化通孔在基片内构成一个类似的波导腔供电磁波传输，受微波波长的限制，金属化通孔的间距缩小空间有限，导致器件尺寸较大。通常，K波段SIW环行器平面尺寸在7mm*7mm以上，宽带结构尺寸更大；

2.金属化通孔由于过孔多，在工艺上增加了加工成本和工艺风险；

3.传统的微带器件由于电磁波在表面电路上传播，器件的功率容量小。通常，K波段微带环行器功率容量在几W左右；

4.传统SIW器件及开孔型微带器件，铁氧体孔破坏了表面电路的完整性，影响器件性能，且小型化导致中心结小，孔外电路尺寸小，通常小于1mm，永磁体焊接难以实现。

发明内容

本发明的目的就在于提供一种三孔接地小型化准SIW环行器，以解决上述问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是这样的：一种三孔接地小型化准SIW环行器，包括硅基腔体、旋磁基片、永磁体、接地通孔、盖板和环行器底板，其中，所述旋磁基片嵌于硅基腔体内，所述环行器底板位于硅基腔体底部，盖板位于硅基腔体正上方，所述永磁体位于盖板上方，所述接地通孔在硅基腔体上对称分布，所述硅基腔体表面设置有电路，所述电路与硅基腔体采用匹配孔进行过渡；所述接地通孔为三个。

本发明结合传统SIW 环行器的结构形式和工艺手段实现，采用硅作为衬底材料，结合MEMS工艺对环行器腔体进行立体加工。在原理性分析和设计阶段，创造性地引入了准SIW技术，用金属化接地通孔代替传统金属化通孔，取消了介质腔体内的金属化波导壁，改变了电磁波的传输模式，使准SIW环行器既能实现传统SIW环行器的性能又大幅降低了器件尺寸。