一种基于铁氧体的可调微波隔离器制造技术

本发明专利技术公开了一种基于铁氧体的可调微波隔离器，包括一铁氧体平板，在所述铁氧体平板上设置有冂型框，所述冂型框与所述平板之间形成一腔体，在所述平板的外侧面设置有偏置磁场，所述偏置磁场产生的磁力线从所述平板侧面垂直入射或出射；在所述平板正上方两侧设置有隔离器端口。铁氧体平板材料在侧面偏置磁场的作用下，通过与电磁波的耦合，激发了磁表面等离子体激元，在铁氧体平板表面形成在较宽频率范围内存在的单向电磁边界态，因此该隔离器对不同方向入射的电磁波提供不同的响应，分别表现为导通与阻断特性。本发明专利技术的隔离器具有结构简单，易于集成等特性，同时还具有散热好、成本低廉、隔离度高、工作频段宽等优势。

An adjustable microwave isolator based on ferrite

The invention discloses an adjustable microwave isolator based on ferrite, including a ferrite plate, on which a frame is arranged, a cavity is formed between the frame and the plate, and a bias magnetic field is arranged on the outer side of the plate, and the magnetic force line generated by the bias magnetic field is from the plate. The isolator port is arranged on both sides directly above the flat plate. Under the action of side-biased magnetic field, the magnetic surface plasmon exciter is excited by coupling with electromagnetic wave, and a unidirectional electromagnetic boundary state is formed on the surface of the ferrite plate in a wide frequency range. Therefore, the isolator provides different responses to electromagnetic waves incident in different directions. Now it is a conduction and blocking characteristic. The isolator of the invention has the advantages of simple structure, easy integration, good heat dissipation, low cost, high isolation degree and wide working frequency band.

【技术实现步骤摘要】
一种基于铁氧体的可调微波隔离器
本专利技术属于微波器件
，尤其涉及一种基于铁氧体的可调微波隔离器。
技术介绍
随着微波通信、广电系统和电子对抗等技术的发展，对各类微波铁氧体器件的需求量愈来愈大，但同时对微波铁氧体器件的指标性能的要求也愈来愈高、尺寸要求愈来愈小、功率要求愈来愈大等，用传统的设计思路已经不能满足现代系统的要求。传统的铁氧体隔离器，如谐振隔离器，场位移隔离器，结构较复杂，隔离度不高，频带窄，因此使用范围受到限制。目前常用的铁氧体隔离器是一种实现微波信号单向传播的非互易二端口微波无源器件，它允许电磁波从一个端口单向传输到另一个端口，损耗很小；然而反向传输时电磁波不能通过，隔离度不够高。上诉问题，亟待解决。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术目的是提供一种基于铁氧体的可调微波隔离器，以解决上述
技术介绍
中提出的问题，设计合理，具有散热好，成本低廉，隔离度高等优点。为了实现上述目的，本专利技术是通过如下的技术方案来实现：一种基于铁氧体的可调微波隔离器，包括一平板，在所述平板上设置有冂型框，所述冂型框与所述平板之间形成一腔体，在所述平板的外侧面设置有偏置磁场，所述偏置磁场产生的磁力线从所述平板侧面垂直入射或出射；在所述平板正上方两侧对称设置有两个隔离器端口，隔离器端口位于截面正下方，隔离器端口下侧紧贴铁氧体平板，隔离器端口尺寸大小取决于输入信号源的尺寸大小。作为优选地，所述平板为铁氧体平板。作为优选地，所述腔体为金属腔体或者在所述腔体内表面设置有金属镀层。作为优选地，所述腔体内填充有介质，介质材料的相对介电常数为1~4.6之间。作为优选地，所述偏置磁场为由在所述平板的侧面设置的永磁体提供。作为优选地，所述平板为长方体，其长度大于四分之一工作波长。作为优选地，所述冂型框与所述平板之间形成的腔体的截面宽度为3毫米~30毫米，高度为0.5厘米~5厘米。作为优选地，所述的铁氧体平板的材料为钇铁石榴石铁氧体、镁锰铁氧体、锰锌铁氧体和镍锌铁氧体中至少一种。作为优选地，所述腔体的材料可以为铜、铝、不锈钢或铝合金，所述金属镀层由覆铜的结构性材料制成。本专利技术的有益效果是：1.本专利技术提出的微波隔离器，对外加磁场强度要求低，隔离度高，易于集成；2.结构简单设计，有利于器件的散热，进而减少隔离器热效应对器件工作效果的影响；3.可以通过改变外加磁场的大小，可以在隔离器外形不变的条件下实现工作频段可调；4.通过改变磁场方向，可以逆转导通与阻断的方向，功能转换灵活，有很好的应用前景。附图说明图1为本专利技术的整体结构示意图；图2为本专利技术的实施例1的截面示意图；图3为本专利技术的实施例2的截面示意图；图4为本专利技术的实施例3的截面示意图；图5为隔离器在外加偏置磁场大小为400高斯时的S参数仿真曲线；图6为隔离器在外加偏置磁场大小为600高斯时的S参数仿真曲线；图7为隔离器在外加偏置磁场大小为900高斯时的S参数仿真曲线。图中：1-平板；2-冂型框；3-腔体；4-恒定永磁体；5-金属镀层；6-隔离器端口。具体实施方式为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。实施例1：参见图1和图2所示，一种基于铁氧体的可调微波隔离器，包括一铁氧体平板1，铁氧体平板1的长度大于四分之一工作波长，在所述铁氧体平板1上设置有由金属制成的冂型框2，所述冂型框2与所述铁氧体平板1之间形成一腔体3，在所述铁氧体平板1的外侧面设置有偏置磁场，所述偏置磁场为在所述平板的两侧设置的恒定永磁体4，相邻磁极极性相反，即一边磁极为S极，另一边为N极，或者一边磁极为N极，另一边为S极，偏置磁场产生的磁力线从所述平板侧面垂直入射或出射；在所述铁氧体平板1正上方两侧对称设置有隔离器端口6。进一步优选地，所述铁氧体平板1和冂型框2构成波导壁，所述铁氧体平板1的材料为钇铁石榴石铁氧体、镁锰铁氧体、锰锌铁氧体或镍锌铁氧体的一种，优选为钇铁石榴石铁氧体，饱和磁化强度4Ms=1780Oe，相对介电常数为15，DeltaH=178Oe。设计波导端口宽度为W=4毫米，高度为2厘米。参照图5，外加偏置磁场大小为400高斯时，本专利技术的S参数仿真曲线如图5，表现出在较宽频段内良好的反向隔离特性。图6和图7分别示出不同外加偏置磁场时，本实施例中工作频段的漂移情况。如图6和图7所示，当外加偏置磁场大小从图6中600高斯增加到图7中900高斯时，微波隔离器的工作频段明显向高频漂移，表现出良好的工作频段可调特性。值得注意的是，当外加偏置磁场均匀变化时，隔离器的工作频段也按比例变化，通过计算可较容易的设计出不同工作频段需求的波导隔离器。本专利技术的工作原理是在波导中引入单向电磁边界态，设计出了一种工作频段可调节的微波隔离器。铁氧体平板在外加偏置磁场的作用下，通过与电磁波的耦合，在铁氧体平板表面激发磁表面等离子体激元，从而形成单向电磁边界态，选择在铁氧体材料的禁带范围内寻找单向边界态的工作频率，可以对单向模式有很好的约束效果。该隔离器对不同方向入射的电磁波提供不同的响应，分别表现为导通与阻断特性。改变偏置磁场的大小，可以使磁表面等离激元共振频率发生漂移，从而在不改变外形的条件下调节隔离器的工作频段，实现频率可调特性。由于该隔离器结构具有对称性，因此通过逆转永磁磁铁的磁场方向即可翻转导通与阻断的方向。实施例2：参见图1，图3，图5至图7，一种基于铁氧体的可调微波隔离器，包括一铁氧体平板1，铁氧体平板1的长度大于四分之一工作波长，在所述铁氧体平板1上设置有冂型框2，所述冂型框2内表面设置有由覆铜的结构性材料制成金属镀层5；在所述铁氧体平板1与所述冂型框2之间形成的腔体3内填充有介质材料，介质材料的相对介电常数为1~4.6之间；所述铁氧体平板1和冂型2框构成波导壁，设计波导端口宽度为W=3毫米，高度为0.5厘米，其它技术特征同实施例1。实施例3：参见图4，图5至图7，一种基于铁氧体的可调微波隔离器，包括一铁氧体平板1，铁氧体平板1的长度大于四分之一工作波长，在所述铁氧体平板1上设置有冂型框2，所述冂型框2与所述铁氧体平板1之间形成一腔体，在所述铁氧体平板1的外侧面设置有偏置磁场，所述偏置磁场为在所述铁氧体平板1的一侧设置的恒定永磁体4，偏置磁场产生的磁力线从所述平板侧面垂直入射或出射，其它技术特征同实施例1。以上显示和描述了本专利技术的基本原理和主要特征和本专利技术的优点,对于本领域技术人员而言，显然本专利技术不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本专利技术的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本专利技术。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本专利技术的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本专利技术内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于铁氧体的可调微波隔离器，其特征在于：包括一平板（1），在所述平板（1）上设置有冂型框（2），所述冂型框（2）与所述平板（1）之间形成一腔体（3），在所述平板（1）的外侧面设置有偏置磁场，所述偏置磁场产生的磁力线从所述平板（1）侧面垂直入射或出射；在所述平板（1）正上方两侧对称设置有隔离器端口（6）。

【技术特征摘要】
2017.11.12 CN 20171111037911.一种基于铁氧体的可调微波隔离器，其特征在于：包括一平板（1），在所述平板（1）上设置有冂型框（2），所述冂型框（2）与所述平板（1）之间形成一腔体（3），在所述平板（1）的外侧面设置有偏置磁场，所述偏置磁场产生的磁力线从所述平板（1）侧面垂直入射或出射；在所述平板（1）正上方两侧对称设置有隔离器端口（6）。2.根据权利要求1所述的一种基于铁氧体的可调微波隔离器，其特征在于：所述平板（1）为铁氧体平板。3.根据权利要求2所述的一种基于铁氧体的可调微波隔离器，其特征在于：所述腔体（3）为金属腔体或者在所述腔体内表面设置有金属镀层（5）。4.根据权利要求3所述的一种基于铁氧体的可调微波隔离器，其特征在于：所述腔体（3）内填充有介质。5....

【专利技术属性】
技术研发人员：王卓远，喻平，张永平，郑德春，
申请(专利权)人：宁波工程学院，
类型：发明
国别省市：浙江,33