Ka波段基片集成波导隔离器制造技术

本发明专利技术公开了一种Ka波段基片集成波导隔离器，包括金属底座、介质基片、铁氧体片、陶瓷垫片和永磁体，介质基片上下表面覆有金属层；介质基片包含三个基片集成波导，基片集成波导由介质基片上设置的两个平行的第一通孔、两个平行的第一通孔之间的介质基片和介质基片上下表面的金属层构成；介质基片上设置有用于容纳铁氧体片的第二通孔；介质基片的上表面设置有三个匹配微带线；三个基片集成波导之间互成120°角，三个匹配微带线中的第一个和第二个匹配微带线由线性渐变微带线构成，第三个匹配微带线由基片集成波导的出口处延伸至薄膜电阻。本发明专利技术提供的技术方案兼具波导与微带隔离器的双重优点，具有低插损、高功率容量、小型化和易于平面化集成的优势。

【技术实现步骤摘要】
Ka波段基片集成波导隔离器
本专利技术属于微波器件
，涉及一种微波铁氧体器件，具体涉及一种Ka波段基片集成波导隔离器。
技术介绍
铁氧体隔离器是一种单向传输电磁波的器件，当电磁波沿正向传输时，可以将微波信号发出，而当电磁波反向传输时，则对微波信号产生非常大的衰减，这种单向传输的特性可以用于隔离负载变动对信号源的影响，被广泛应用于雷达、微波通信和微波测量等领域。常见的隔离器有微带隔离器和波导隔离器。微带隔离器是一种平面结构的器件，容易实现电路的平面集成，但是功率容量小，并且在Ka波段微带结构的器件存在较大的辐射损耗，使得微带隔离器的损耗较大(通常大于0.8dB)；波导隔离器具有功率容量大、损耗小的优点，但其不易与其它微波平面电路集成使用。基片集成波导传输线可以在介质基片上实现电磁波在矩形波导中的传输特性，使得这种类型的器件兼具波导器件和微带器件的优点：高功率容量、低插损、低辐射、小型化和易集成等。将基片集成波导传输线用于铁氧体隔离器的设计中，能够满足目前雷达和微波通信系统对铁氧体隔离器低损耗、高功率和平面化可集成的需求。目前，关于基片集成波导隔离器的报道较少，报道较多的是基片集成波导环行器。两者的区别在于环行器有三个端口，隔离器有两个端口，在环行器的任意一个端口接上负载就变成了隔离器，两者的损耗水平、功率水平都是相同的。中国专利201410261607.5公开了一种工作中心频率在37.5GHz的基片集成波导环行器，其采用双面覆铜微波介质板作为基片材料，将铁氧体片安装在覆铜微波介质板中，器件工作带宽能够达到6.5GHz，损耗小于0.5dB。中国专利201410775242.8公开了一种基片集成波导环行器，其采用印制电路板作为介质基板，周期性的圆形金属化通孔构成基片集成波导传输线，在34.3GHz～37.3GHz实现了优于0.7dB插入损耗的Ka波段基片集成波导环行器。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种段Ka波段基片集成波导隔离器，以解决Ka波段的微带隔离器损耗大、承受功率低，波导隔离器体积大、难以平面化集成的问题，提供一种兼具高功率容量、低插损、易平面集成的高性能隔离器。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种Ka波段基片集成波导隔离，包括金属底座、介质基片、铁氧体片、陶瓷垫片和永磁体，介质基片上下表面覆有金属层；介质基片包含三个基片集成波导，基片集成波导由介质基片上设置的两个平行的第一通孔、两个平行的第一通孔之间的介质基片和介质基片上下表面的金属层构成；介质基片上设置有用于容纳铁氧体片的第二通孔；介质基片的上表面设置有三个匹配微带线。进一步地，介质基片由微波陶瓷材料或半导体材料制成。进一步地，三个基片集成波导之间互成120°角。进一步地，三个匹配微带线中的第一个和第二个匹配微带线由线性渐变微带线构成，第三个匹配微带线由基片集成波导的出口处延伸至薄膜电阻。进一步地，铁氧体片通过胶粘工艺固定于介质基片上的第二通孔中。进一步地，铁氧体片与介质基片在胶粘工序前通过抛光技术打磨处理。进一步地，金属层通过金属镀膜的方式镀覆在铁氧体片与介质基片的表面。进一步地，铁氧体片的上方通过胶粘固定有陶瓷垫片；陶瓷垫片的上方通过胶粘固定有永磁体。进一步地，铁氧体片与介质基片通过下表面的金属层焊接或胶粘固定于金属底座上。进一步地，第一通孔为矩形通孔，介质基片厚度为0.25mm，介质基片的介电常数约为9.8；铁氧体片呈圆形，直径1.35mm，采用镍系铁氧体材料制成，介电常数13.3，饱和磁化强度4900Gs。本专利技术的有益效果如下：一、采用基片集成波导的传输线形式能够有效的降低器件在Ka波段的辐射损耗，均匀分布通过器件的微波能量，相比于微带隔离器能够实现更小的插入损耗，承受更大的功率；二、采用矩形金属化通孔构成基片集成波导，相比于采用周期性的圆形金属化通孔构成的基片集成波导，更易加工，能够使器件结构更为紧凑。此外，周期性的圆形金属化通孔会造成少量电磁波泄露，而采用矩形金属化通孔能够避免电磁波泄露，有益于降低器件的损耗；三、采用陶瓷材料或半导体材料作为介质基片，相比于采用聚四氟乙烯等微波介质板作为介质材料具有更高的强度，同时通孔能够采用干/湿法刻蚀加工或激光加工或机械钻孔加工的方式实现，通孔成型的加工方式的更灵活、精度更高；四、通过胶粘工艺将抛光后的铁氧体片与介质基片固定，能够保证铁氧体片与介质基片的紧密结合，实现铁氧体片与介质基片的一体化，有利于后续的微带电路制备和器件的装配，更易于实现器件的批量生产。附图说明下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明。图1为本专利技术实施例的一种Ka波段基片集成波导隔离器的分解图。图2为本专利技术实施例的一种Ka波段基片集成波导隔离器的立体结构示意图。附图标记说明：10—金属底座；20—介质基片；30—铁氧体片；40—陶瓷垫片；50—永磁体；21—基片集成波导；22—匹配微带线；23—薄膜电阻。图中的虚线区域代表相应附图标记所代表的准确位置。具体实施方式以下结合附图和实施例对本专利技术所述的一种Ka波段基片集成波导隔离器，进行详细说明，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。一种Ka波段基片集成波导隔离器，如图1和图2所示，包括金属底座10、介质基片20、铁氧体片30、陶瓷垫片40和永磁体50，介质基片20双面覆有金属层；介质基片20包含三个基片集成波导21，基片集成波导21由介质基片上设置的两个平行的第一通孔、两个平行的第一通孔之间的介质基片20和介质基片20上下表面的金属层构成；介质基片20上设置有用于容纳铁氧体片30的第二通孔；介质基片20的上表面设置有三个匹配微带线22。三个匹配微带线22中的第一个和第二个匹配微带线22由线性渐变微带线构成，第三个匹配微带线22由基片集成波导21的出口处延伸至薄膜电阻。第一通孔为矩形金属化通孔。具体的，本专利技术的介质基片20上设置有圆形的第二通孔，圆形的铁氧体片30被嵌入第二通孔内，通过硅橡胶与第二通孔的内壁胶粘固定。铁氧体片30与介质基片20在胶粘工序前通过抛光技术打磨处理，以适用于表面薄膜电路的制备。介质基片20上设置有六个第一通孔；第一通孔为矩形金属化通孔，两两之间相邻并相通，相邻的两个矩形金属通孔之间形成的朝向介质基片20边缘的夹角为120°。两个相互平行的矩形金属化通孔、通孔之间的介质基片20以及介质基片20上下表面的金属层共同构成了一个基片集成波导21；三个基片集成波导21之间互成120°角。铁氧体片30与介质基片20的上下表面通过金属镀膜和光刻技术分别设置有连续的金属层和微带电路。本专利技术的Ka波段基片集成波导隔离器，兼具波导与微带隔离器的双重优点，具有低插损、高功率容量、小型化和易于平面化集成的优势。本专利技术采用矩形金属化通孔构成基片集成波导，相比于采用周期性的圆形金属化通孔构成的基片集成波导，更易加工，能够使器件结构更为紧凑，还能够避免电磁波泄露，有益于降低器件的损耗。在本专利技术中，介质基片20由陶瓷材料或半导体材料制成。陶瓷材料可以但不限定为氧化铝、钛酸镁或钛酸钡；半导体材料可以但不限定为硅、锗或碳化硅。本专利技术采用氧化铝、钛酸镁、钛酸钡等陶瓷材料或硅、锗、碳化硅等半导体材料作为介质基片20，相比于采用聚四氟乙烯等微波介本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种Ka波段基片集成波导隔离，包括金属底座(10)、介质基片(20)、铁氧体片(30)、陶瓷垫片(40)和永磁体(50)，其特征在于：所述介质基片(20)上下表面覆有金属层；所述介质基片(20)包含三个基片集成波导(21)，所述基片集成波导(21)由所述介质基片上设置的两个平行的第一通孔、所述两个平行的第一通孔之间的介质基片(20)和介质基片(20)上下表面的金属层构成；所述介质基片(20)上设置有用于容纳所述铁氧体片(30)的第二通孔；所述介质基片(20)的上表面设置有三个匹配微带线(22)。

【技术特征摘要】
1.一种Ka波段基片集成波导隔离，包括金属底座(10)、介质基片(20)、铁氧体片(30)、陶瓷垫片(40)和永磁体(50)，其特征在于：所述介质基片(20)上下表面覆有金属层；所述介质基片(20)包含三个基片集成波导(21)，所述基片集成波导(21)由所述介质基片上设置的两个平行的第一通孔、所述两个平行的第一通孔之间的介质基片(20)和介质基片(20)上下表面的金属层构成；所述介质基片(20)上设置有用于容纳所述铁氧体片(30)的第二通孔；所述介质基片(20)的上表面设置有三个匹配微带线(22)。2.根据权利要求1所述的Ka波段基片集成波导隔离器，其特征在于，所述介质基片(20)由微波陶瓷材料或半导体材料制成。3.根据权利要求1所述的Ka波段基片集成波导隔离器，其特征在于，三个所述基片集成波导(21)之间互成120°角。4.根据权利要求1所述的Ka波段基片集成波导隔离器，其特征在于，所述的三个匹配微带线(22)中的第一个和第二个匹配微带线(22)由线性渐变微带线构成，第三个匹配微带线(22)由基片集成波导(21)的出口处延伸至薄膜电阻。5.根据权利要求1所述的Ka波段基片...

【专利技术属性】
技术研发人员：张楠，王立强，
申请(专利权)人：北京无线电测量研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11