[发明专利]一种对称开槽双Y结微带铁氧体环行器

说明书

技术领域

本发明属于微波器件技术领域，涉及一种对称开槽双Y结微带铁氧体环行器。

背景技术

微带铁氧体环行器是一种具有小型化、轻量化、生产成本低、生产周期短、可靠性高及性能好等优点的微波无源器件，在通信系统中应用广泛，工作频率主要位于 S、C、X、Ku等波段。为了获得优良的器件性能，微带铁氧体环行器通常采用单Y结或双Y结的电路结构与中心结进行阻抗匹配。单Y结电路结构简单，使用四分之一波长传输线或两节传输线过渡构成三个大Y臂，可以实现良好的阻抗匹配。双Y结电路在单Y结的基础上增加了三个小Y臂，可行实现阻抗内补偿，有利于拓展器件的带宽。当采用低场设计时，单Y结和双Y结结构受到铁氧体基片介电常数的限制，器件的平面尺寸通常较大。与传统的单Y结和双Y结匹配电路相比，鱼刺型电路可以更好地利用铁氧体基片的面积，显著降低器件的平面尺寸，但其电路结构较为复杂，设计难度较高，并且难以实现大的带宽。实现微带铁氧体环行器的小型化、高频化、大带宽对微波集成系统的发展具有重要意义。

发明内容

本发明提供一种对称开槽双Y结微带铁氧体环行器，该环行器的带宽达到1.5 GHz，在3.45～4.95 GHz范围内具有高隔离度和低损耗，同时器件的平面尺寸较小，有利于与微波电路进行集成。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种对称开槽双Y结微带铁氧体环行器，如图1所示，包括圆柱体永磁1、金属接地层2、旋磁铁氧体基片3、双Y结电路4。金属接地层2和双Y结电路4分别位于旋磁铁氧体基片3的下表面和上表面的中心位置处，圆柱体永磁1置于金属接地层2和旋磁铁氧体基片3的下方，并且与双Y结电路4同心。

上述方案中，如图2所示，所述双Y结电路4由圆盘结5、三个由四分之一波长微带线6和五十欧姆微带线7构成的大Y臂电路、三个相同尺寸的微带线8构成的小Y臂电路及在大Y臂和小Y臂的夹角中央开的六个相同细槽9所构成。

上述方案中，所述旋磁铁氧体基片3的平面形状为矩形，其材料性能参数由环行器的性能指标及尺寸参数决定。

上述方案中，所述三个由四分之一波长微带线6和五十欧姆微带线7构成的大Y臂电路之间的夹角为120°。

上述方案中，所述三个相同尺寸的微带线8构成的小Y臂电路之间的夹角为120°，与大Y臂电路之间的夹角为60°。

上述方案中，所述三节五十欧姆微带线7可以分别与三个外接微波端口连接进行馈电，并且可以根据外接微波端口的位置进行适当弯折。

上述方案中，所述六个细槽9以圆盘结5的圆心为中心形成对称分布，细槽之间的夹角为60°，细槽与大Y臂电路和小Y臂电路之间的夹角都为30°，细槽的长度小于圆盘结5的半径。

本发明在双Y结微带铁氧体环行器的结构基础之上，在圆盘结上开出六个以圆盘结圆心为中心形成60°旋转对称分布的细槽，形成开路结构。在圆盘结上开槽可以降低圆盘结本征模的截止波数，显著降低圆盘结的半径，实现器件的小型化。同时，开槽处理可以改变圆盘结的阻抗，有利于整个器件获得良好的阻抗匹配，拓展工作带宽。与传统的双Y结微带铁氧体环行器相比，开槽后器件的平面尺寸可以降低到60%以下，工作带宽可以增加到1.8倍以上，适应了微带铁氧体环行器的小型化和大宽带发展要求。

 图1是本发明所述一种对称开槽双Y结微带铁氧体环行器的结构示意图。

图2是本发明所述一种对称开槽双Y结微带铁氧体环行器的平面图。

图3是本发明所述一种对称开槽双Y结微带铁氧体环行器的散射参数与频率之间的关系。

图4是本发明所述一种对称开槽双Y结微带铁氧体环行器的驻波比与频率之间的关系。

下面结合附图和一种实施方式，对本发明作进一步的详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此。

一种对称开槽双Y结微带铁氧体环行器，如图1所示，包括圆柱体永磁1、金属接地层2、旋磁铁氧体基片3、双Y结电路4。所述金属接地层2和双Y结电路4分别位于旋磁铁氧体基片3的下表面和上表面的中心位置处。所述圆柱体永磁1置于金属接地层2和旋磁铁氧体基片3的下方，并且与双Y结电路4同心。所述双Y结电路4由圆盘结5、三个由四分之一波长微带线6和五十欧姆微带线7构成的互成120°夹角的大Y臂电路、三个相同尺寸的微带线8构成的互成120°夹角的小Y臂电路及在大Y臂和小Y臂的夹角中央开的六个相同互成60°夹角的细槽9所构成，大Y臂电路与小Y臂电路及细槽之间的夹角分别为60°和30°。