一種超寬帶雙環高功率鐵氧體移相器，屬于移相器領域。該移相器包括介質片、鐵氧體和波導，介質片的上表面和下表面依次分別設有2層鐵氧體，2層鐵氧體內穿有激勵導線，所述波導的內腔中設有一級匹配介質和二級匹配介質；所述介質片的兩端和所述鐵氧體的兩端均依次與一級匹配介質和二級匹配介質相連。該移相器頻帶帶寬達到33％，損耗小于1dB，駐波系數小于1.5，相移大于420°，同時該雙環鐵氧體移相器由于采用了雙鐵氧體環中間加載陶瓷介質的結構形式，具有高功率承受能力、插耗低、頻帶寬、加工批生產成品率高的優點。
【技術實現步驟摘要】
【專利摘要】一種超寬帶雙環高功率鐵氧體移相器，屬于移相器領域。該移相器包括介質片、鐵氧體和波導，介質片的上表面和下表面依次分別設有2層鐵氧體，2層鐵氧體內穿有激勵導線，所述波導的內腔中設有一級匹配介質和二級匹配介質；所述介質片的兩端和所述鐵氧體的兩端均依次與一級匹配介質和二級匹配介質相連。該移相器頻帶帶寬達到33％，損耗小于1dB，駐波系數小于1.5，相移大于420°，同時該雙環鐵氧體移相器由于采用了雙鐵氧體環中間加載陶瓷介質的結構形式，具有高功率承受能力、插耗低、頻帶寬、加工批生產成品率高的優點。【專利說明】超寬帶雙環高功率鐵氧體移相器
本專利技術涉及移相器領域，具體涉及一種超寬帶雙環高功率鐵氧體移相器。
技術介紹
鐵氧體器件廣泛用于各種雷達系統中，其中波導類微波鐵氧體器件占據了半壁江 山。無源相控陣雷達及子陣有源相控陣雷達體系都需要使用大量的這類器件。波導類鐵氧 體器件在天饋線中能對通過的微波信號實現幅度或相位的控制，但必須通過一定的介質匹 配器實現鐵氧體波導與空波導的匹配。隨著雷達技術的發展，寬帶工作已成為發展的趨勢， 而波導類微波鐵氧體器件一貫以來采用的常規匹配方式已經逐漸成為影響系統帶寬的瓶 頸。 為了適應鐵氧體移相器工作帶寬向寬頻帶發展的趨勢，開展超寬帶移相器的研究 顯得尤為重要。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種超寬頻帶、損耗小、功率容量大的雙環1?功率鐵氧體移 相器。 本專利技術的目的可以通過以下技術方案實現： -種超寬帶雙環高功率鐵氧體移相器，該移相器包括介質片、鐵氧體和波導，介質 片的上表面和下表面依次分別設有2層鐵氧體，2層鐵氧體內穿有激勵導線，所述波導的內 腔中設有一級匹配介質和二級匹配介質，所述介質片的兩端和所述鐵氧體的兩端均依次與 一級匹配介質和二級匹配介質相連；其中一級匹配介質的介電常數大于二級匹配介質的介 電常數。 本專利技術技術方案所述的一級匹配介質的介電常數為7?11，二級匹配介質的介電 常數為3. 5?4. 5 ;優選一級匹配介質的介電常數為10. 5?11，二級匹配介質（6)的介電 常數為3. 5?4。 其中，一級匹配介質的制備方法依照中國專利申請號為：03129113.9的專利公開 的內容制備得到；二級匹配介質的制備方法依照中國專利申請號為 ：201310723586.X的專 利公開的內容制備得到。 本專利技術技術方案所述的波導為銅金屬波導。 本專利技術技術方案所述的鐵氧體為鐵氧體矩形環。 本專利技術技術方案所述的介質片（1)為陶瓷介質片，陶瓷介質片的介電常數為6. 7。 本專利技術技術方案所述的超寬帶雙環高功率鐵氧體移相器，屬于線極化非互易式鐵 氧體移相器。該移相器采用一種新型的兩級匹配方法，分別采用介電常數為3. 5?4. 5的 低損耗介質材料與介電常數為7?11的介質材料進行匹配，該匹配的方式不同于常規的部 分介質填充波導匹配，本專利技術的二級匹配均是全介質填充波導匹配方法。 通過本專利技術技術方案所述的兩級匹配方法獲得了鐵氧體加載（介電常數為14)波 導與空氣波導之間超過30%的匹配帶寬。本專利技術技術方案所述的鐵氧體材料采用高矩形 比高功率石榴石材料，本移相器最終選用的鐵氧體材料指標如下：4 JiMs = 650Gs、矩形比 彡 0· 82、AHk = lOOe，IL 彡 0· 8。 現有
，由于鐵氧體材料的介電常數在15左右，常規的單級匹配通常會選 用介電常數6左右的介質來部分填充波導實現匹配，通常單級匹配能覆蓋8%的帶寬。但隨 著雷達帶寬要求的升級，僅僅調整介質尺寸不改變介電常數，即使做兩級匹配甚至更多級 匹配，也無法大幅度增加鐵氧體器件的帶寬（很多類型的器件帶寬最多只能做到20% )，同 時多級匹配還會帶來器件尺寸加大，可靠性差等問題。 為此，專利技術人進行了一系列實驗研究，采用介電常數為3. 5?4. 5的低損耗介質材 料與介電常數為7?11的介質材料進行匹配。通過選擇所述這樣的一級匹配介質的介電常 數和二級匹配介質的介電常數的組合，使得本專利技術技術方案的移相器的頻帶帶寬> 33%。 這種采取低介低損耗介質材料進行寬帶匹配的設計方法，可以運用于其他波段， 將大大提高現有波導類鐵氧體器件的匹配帶寬，尤其有利于各種子陣有源雷達的寬帶實現 各種領域將會有重要的應用。 本專利技術的有益效果： 本專利技術技術方案通過介電常數為3. 5?4. 5的低損耗介質材料與介電常數為7? 11的介質材料進行匹配，獲得了頻帶帶寬達到33%，損耗小于ldB，駐波系數小于1. 5,相移 大于420°，同時該雙環鐵氧體移相器由于采用了雙鐵氧體環中間加載陶瓷介質的結構形 式，具有高功率承受能力、插耗低、頻帶寬、加工批生產成品率高的優點。 【專利附圖】【附圖說明】 圖1為超寬帶雙環高功率鐵氧體移相器結構示意圖。 1-介質片，2-鐵氧體，3-波導，4-激勵導線，5- -級匹配介質，6-二級匹配介質。 【具體實施方式】 下面結合實施例對本專利技術作進一步說明，但本專利技術的保護范圍不限于此： 如圖1所示，一種超寬帶雙環高功率鐵氧體移相器，該移相器包括介質片（1)、鐵 氧體（2)和波導（3)，介質片（1)的上表面和下表面依次分別設有2層鐵氧體（2)，2層鐵 氧體（2)內穿有激勵導線（4)，所述波導（3)的內腔中設有一級匹配介質（5)和二級匹配 介質￠)，其中一級匹配介質（5)的介電常數大于二級匹配介質￠)的介電常數；所述介質 片（1)的兩端和所述鐵氧體（2)的兩端均依次與一級匹配介質（5)和二級匹配介質（6)相 連。進一步優選所述的一級匹配介質（5)的介電常數為10. 9,二級匹配介質（6)的介電常 數為3. 85。本專利技術技術方案中的波導（3)為銅金屬波導；所述的鐵氧體（2)為鐵氧體矩形 環；所述的介質片（1)為陶瓷介質片，陶瓷介質片的介電常數為6. 7。 在工作的狀態下，激勵導線連接驅動電路，當電流通過時，產生橫向磁化場，磁力 線在鐵氧體環內形成回路。當高頻場通過相移段時，由于在鐵氧體中有正負圓極化波的存 在，正負圓極化波的磁導率不同，從而產生差相移。移相器在鎖式態下工作，它可以工作在 正負磁化態間的任意態。工作態控制由驅動電路來完成。在匹配段中，應盡量減小鐵氧體 相移段到空波導因阻抗突變引起的反射。采用兩級四分之一波長介質匹配，實現> 33%頻 率帶寬內匹配。 將本專利技術技術方案的5只移相器進行測試，結果分析：頻帶帶寬>33%，損耗小于 ldB，駐波系數小于1. 5,相移大于420°，同時該雙環鐵氧體移相器由于采用了雙鐵氧體環 中間加載陶瓷介質的結構形式，具有高功率承受能力、插耗低、頻帶寬、加工批生產成品率 1?的優點。 此外，本專利技術技術方案的專利技術人還進行了如下對比實驗，具體結果如表1所示： 表1不同匹配介質以及不同組合對頻帶帶寬的影響 【權利要求】1. 一種超寬帶雙環高功率鐵氧體移相器，該移相器包括介質片（1)、鐵氧體（2)和波導 (3)，介質片（1)的上表面和下表面依次分別設有2層鐵氧體（2)，2層鐵氧體（2)內穿有 激勵導線（4)，其特征在于：所述波導（3本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種超寬帶雙環高功率鐵氧體移相器，該移相器包括介質片(1)、鐵氧體(2)和波導(3)，介質片(1)的上表面和下表面依次分別設有2層鐵氧體(2)，2層鐵氧體(2)內穿有激勵導線(4)，其特征在于：所述波導(3)的內腔中設有一級匹配介質(5)和二級匹配介質(6)，所述介質片(1)的兩端和所述鐵氧體(2)的兩端均依次與一級匹配介質(5)和二級匹配介質(6)相連；其中一級匹配介質(5)的介電常數大于二級匹配介質(6)的介電常數。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：胡嵐，蔡群峰，蔡先雷，
申請(專利權)人：南京國睿微波器件有限公司，
類型：發明
國別省市：江蘇;32
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