一种高速YIG块状带阻滤波器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种高速YIG块状带阻滤波器，属于微波磁学器件领域，包括磁路、励磁线圈和射频谐振电路屏蔽腔，所述磁路为块状磁路，所述块状磁路包括上下对称的上磁路和下磁路，所述块状磁路的材料为铁镍合金；所述射频谐振电路屏蔽腔为非金属材料基体外包覆金属化镀层的结构，所述射频谐振电路屏蔽腔设置有数个正交孔洞，所述金属化镀层的厚度为0.005～0.01mm，所述励磁线圈的安匝数为700～1200匝，线圈线径Φ为0.25～0.5mm，线圈高度为10～25mm，线圈外径Φ为25～45mm；本实用新型专利技术能够进行6～18GHz频段的宽带技术覆盖，并显著的减小了体积和重量，提高了调谐速度，针对干扰信号进行抑制，从而有效保护了电子装备的正常工作。

A high speed YIG block band stop filter

【技术实现步骤摘要】
一种高速YIG块状带阻滤波器
本技术涉及微波磁学器件领域，尤其涉及一种高速YIG块状带阻滤波器。
技术介绍
电磁信号对通讯设备和精密测试仪器的干扰日趋复杂。YIG带阻滤波器作为微波前端的核心器件，在密集复杂的众多信号当中可自动搜索、跟踪、抑制干扰信号，为保护电子设备的正常工作起到非常关键的作用。YIG带阻滤波器是基于铁磁共振原理，以多级串联谐振耦合结构的形式实现吸收式的陷波功能。这里以单环耦合带阻滤波器为例来简述其工作原理：如图1所示，谐振小球置于耦合环的正中间，Z方向加外磁场He。当输入的微波频率ω和谐振小球的磁矩M绕外磁场He进动的频率ω0不一致即ω不等于ω0时，微波耦合系统不发生铁磁共振，微波耦合系统工作频段内呈直通状态，输入的微波信号从A向B传输。当ω等于ω0时，微波耦合系统发生铁磁共振，形成耦合吸收响应即阻带响应。由于一定值的磁场强度只对应微波信号的一个频率，即满足共振条件频率的微波信号才能通过系统发生铁磁共振将其吸收，从而起到了陷波的作用，当改变外磁场的大小时，所共振吸收的微波信号频率也随之改变，故可称之为磁调谐。这是磁调谐YIG带阻滤波器的谐振及耦合基本原理。由于磁场强度与铁磁共振频率基本上成正比关系，当改变外磁场时实际也就实现了频率调谐。目前，YIG带阻滤波器主要包括磁路、射频谐振耦合电路及励磁线圈等。YIG带阻滤波器通过磁路内装配的励磁线圈电流调节实现磁化场高低变化，实现目标信号在频率范围内调谐，对干扰信号进行抑制。由于调谐范围宽、直通损耗小、阻带深度深、调谐线性度好，相比其它技术途径而言，使用YIG带阻滤波器可完成原本该由众多开关滤波器阵列组合才能完成的抑制干扰信号功能，并能大幅度提高电子装备的整体指标。YIG带阻滤波器在具有上述优点的同时，也具有很多的缺点，包括：速度慢、体积大、重量重。这主要是因为在滤波器调谐过程中，导体、磁导体内部由于电磁感应将产生感生电流，根据焦耳-楞次定律，这种电流产生的磁通将和外场产生的磁通变化相反，而这种电流在导体、磁导体中闭合，称为涡流。涡流要反抗外场的作用，阻碍导体的导电和磁导体的磁化。由于涡流的存在，使得调谐磁场H的建立落后于输出的电流A，限制了YIG带阻滤波器的调谐速度。另外，磁路中励磁线圈存在较大的电感，调谐线圈的电感也是影响调谐速度的重要因数。另外，随着现代电子技术的快速发展，电子装备的高速度、小型化已经成为必然趋势，高速度、小型化的YIG带阻滤波器需求正日趋迫切。综上所述，传统YIG带阻滤波器的缺点是：磁路结构普通，在减小涡流方面没有进行针对性的设计；对激励线圈没有进行电感最优化设计，线圈电感偏大，因此YIG带阻滤波器的调谐速度慢。或者为了提高调谐速度而采用了叠片磁路结构来切断涡流，如图2所示，但叠片磁路可加工性、产品可生产性及可靠性差，而且体积、重量偏大，无法满足电子装备对高速YIG调谐器件日趋迫切的大量需求。
技术实现思路
本技术的目的就在于提供一种高速YIG块状带阻滤波器，以解决上述问题。为了实现上述目的，本技术采用的技术方案是这样的：一种高速YIG块状带阻滤波器，包括磁路、所述磁路内部的励磁线圈和射频谐振电路屏蔽腔，所述磁路为块状磁路，所述块状磁路包括相互连接的上磁路和下磁路，所述上磁路和下磁路呈上下对称的结构，所述块状磁路的材料为铁镍合金，所述铁镍合金的电阻率ρ为0.2～0.4、Hc为1.2～15A/m。本技术采用高电阻率ρ、低Hc的块状铁镍合金为磁路材料，并对磁路结构进行了创新性低涡流优化设计，显著降低了磁路中涡流损耗功率，相比传统未进行涡流优化设计的磁路，上述结构的带阻滤波器可以减小涡流损耗功率约40%；和传统的叠片磁路相比，上述结构的磁路在可加工性、可生产性及可靠性方面更优，以此替代如图2所示的由传统铁镍合金叠片构成的磁路。作为优选的技术方案：所述射频谐振电路屏蔽腔为非金属材料基体外包覆金属化镀层的结构，所述射频谐振电路屏蔽腔设置有数个正交孔洞，所述金属化镀层的厚度为0.005～0.01mm。本技术优选采用聚酰亚胺非金属基体材料经加工再金属化形成的多个正交孔洞谐振屏蔽腔，通过控制它的金属化镀层厚度，把涡流减小到一定程度，采用本技术的屏蔽腔比传统屏蔽腔的涡流损耗功率要减小约5%。作为进一步优选的技术方案：所述金属化镀层的厚度为0.007～0.008mm。0.007～0.008mm的金属镀层厚度可以兼顾到镀层的牢固程度和涡流影响。作为优选的技术方案：所述励磁线圈的安匝数为700～1200匝，线圈线径Φ为0.25～0.5mm，线圈高度为10～25mm，线圈外径Φ为25～45mm。根据器件的工作频率等，通过优化设计线圈的线径、高度、外径，得到合理的调谐线圈参数，从而显著降低线包电感，提高滤波器的调谐速度，具体而言，传统的电感约300mH，调谐速度约3ms/GHz，采用“安匝数为700～1200匝，线圈线径Φ为0.25～0.5mm，线圈高度为10～25mm，线圈外径Φ为25～45mm”后电感约180mH，调谐速度1.5ms/GHz，。作为进一步优选的技术方案：所述励磁线圈的安匝数为900匝，线圈高度为25mm，线圈外径Φ为32m。电感可以进一步降低至约70mH，调谐速度可以进一步提高至约600μs/GHz。再根据线圈的经典电感公式对线径、高度、外径参数进行优化，使得线圈电感最小。作为优选的技术方案：所述上磁路和下磁路采用螺钉连接。与现有技术相比，本技术的优点在于：本技术的高速YIG块状带阻滤波器，能够进行6～18GHz频段的宽带技术覆盖，并显著的减小、降低了体积和重量，具体而言，传统YIG滤波器体积约为55×55×50mm3，重量约950g；本技术的高速YIG块状带阻滤波器约为35.5×35.5×35.5mm3，重量约350g；显著提高了调谐速度，具体而言，传统YIG滤波器调谐速度约3ms/GHz；本技术的高速YIG块状带阻滤波器调谐速度最高可以达到约600μs/GHz，实现了YIG滤波器的高速扫频，针对干扰信号进行抑制，从而有效保护了电子装备的正常工作。附图说明图1为YIG带阻滤波器基本工作原理图；图2为传统的叠片磁路结构示意图；图3为本技术实施例1的磁路结构示意图；图4为本技术实施例1的金属化射频谐振耦合电路屏蔽腔示意图；图5为本技术实施例1的低电感励磁线圈示意图；图6为本技术实施例1的YIG带阻滤波器内部结构示意图。图中：11、上磁路；12、下磁路；2、射频谐振电路屏蔽腔；3、励磁线圈；4、传统叠片磁路；5、传统线圈；6、YIG单晶小球。具体实施方式下面将结合附图对本技术作进一步说明。实施例1：一种高速YIG块状带阻滤波器，包括磁路、所述磁路内部的励磁线圈3和射频谐振电路屏蔽腔2，所述磁路结构如图3所示，为块状磁磁路，所述块状磁本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高速YIG块状带阻滤波器，包括磁路、所述磁路内部的励磁线圈和射频谐振电路屏蔽腔，其特征在于：所述磁路为块状磁路，所述块状磁路包括相互连接的上磁路和下磁路，所述上磁路和下磁路呈上下对称的结构，所述块状磁路的材料为铁镍合金，所述铁镍合金的电阻率ρ为0.2～0.4、Hc为1.2～15A/m。/n

【技术特征摘要】
1.一种高速YIG块状带阻滤波器，包括磁路、所述磁路内部的励磁线圈和射频谐振电路屏蔽腔，其特征在于：所述磁路为块状磁路，所述块状磁路包括相互连接的上磁路和下磁路，所述上磁路和下磁路呈上下对称的结构，所述块状磁路的材料为铁镍合金，所述铁镍合金的电阻率ρ为0.2～0.4、Hc为1.2～15A/m。


2.根据权利要求1所述的一种高速YIG块状带阻滤波器，其特征在于：所述射频谐振电路屏蔽腔为非金属材料基体外包覆金属化镀层的结构，所述射频谐振电路屏蔽腔设置有数个正交孔洞，所述金属化镀层的厚度为0.005～0.01mm。


3.根据权利要求2所述的一种高...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯辉煜，杨陆，王津丰，王源，赵梓芃，隋明明，
申请(专利权)人：西南应用磁学研究所，
类型：新型
国别省市：四川;51