一种永磁偏置YIG磁路制造技术

本实用新型专利技术公开了一种永磁偏置YIG磁路，属于磁性器件集成技术领域，包括磁路(1)、永磁体(2)和线圈(3)，还包括均磁片(4)和至少一个旁路螺钉(5)；其中，所述磁路(1)和均磁片(4)均设置有凹槽，所述永磁体(2)的两个磁极面分部安装于所述两个凹槽内，所述旁路螺钉(5)活动安装在磁路(1)磁轭上，所述线圈(3)套在磁路(1)的极柱上；本实用新型专利技术解决了永磁体磁场精度差的问题，极大地提高了永磁偏置YIG器件预置准确度，并实现对工作气隙磁场的温度补偿，减小磁路引入永磁体后器件温度下频率漂移量。减小磁路引入永磁体后器件温度下频率漂移量。减小磁路引入永磁体后器件温度下频率漂移量。

【技术实现步骤摘要】
一种永磁偏置YIG磁路


[0001]本技术涉及磁性器件集成
，尤其涉及一种永磁偏置 YIG磁路。

技术介绍

[0002]铁磁共振效应是YIG器件的工作原理，磁路单元普遍采用紧凑型结构，为谐振电路提供可调谐且稳定的磁场。主要特点是工作频率越高，磁路单元的体积、重量越大，工作频率越高，磁路单元功耗越大。
[0003]目前，永磁偏置结构是YIG器件用磁路减小体积、重量、功耗的有效方案，但是，现有的永磁偏置结构存在一些技术问题，从而影响该方案的实际应用。
[0004]现有技术中，典型的永磁偏置YIG器件结构如图1所示，包括磁路1、永磁体2、线圈3和谐振电路6等，其中，在磁路1的磁极上安装永磁体2，通过对永磁体2的厚度、磁能积等参数的设计，可预置谐振电路6的频率在器件工作频段的中心频率f0，线圈3再采用正负方向电流扫描就可实现工作频段的覆盖。该结构的典型特点是可大幅减小线圈3的电流调谐范围，从而可减小线圈3线径或匝数，最终达到减小磁路体积、重量、功耗的目的。
[0005]但是，YIG器件是磁场敏感器件，永磁体的磁能积的准确性与温度系数对于YIG器件的置频精度和频率稳定性是严重的问题，致使当前永磁偏置滤波器方案应用极少。工作气隙场的均匀性是旋磁器件正常工作的基本要求，由于永磁体极面磁场呈现梯度分布，不能满足谐振子较多的滤波器应用，现有技术中，通常还在永磁体上加一均磁片，以获得均匀的工作磁场。
[0006]现有技术问题及缺陷主要有：
[0007]1)永磁体充磁是脉冲式，磁能积的精度不能准确控制，对YIG 器件而言，其精度误差影响从几十MHz到几百MHz，远远不能满足旋磁器件预置频率准确性的要求；
[0008]2)常规YIG器件中没有永磁体，频率温度稳定性通常是 150-250KHz/℃，磁路引入永磁体后，由于永磁体温度系数大，典型的低温度系数稀土钴永磁材料温度系数见表1，若无其他补偿措施，采用不同永磁材料的器件温度稳定性大幅恶化到500-2000KHz/℃。比如中心频率5.6GHz的滤波器选用表1中XGS175/199/200牌号磁体材料时，工作隙场需要2000Oe(160KA/m)，永磁体磁通量在-55℃～ 85℃温度范围变化引起的磁场变化量为55Oe(4.4KA/m)，对应频率漂移约为150MHz，而传统YIG滤波器在C波段频率温漂在20MHz以内。又比如采用表1中XGS239/160/350牌号永磁体材料设计的Ku 波段永磁偏置滤波器，在-40℃-70℃温度范围实测频率温漂达到了 400MHz以上，而传统YIG器件在X波段的频率温漂在30MHz以内。即现有技术方案的温度稳定性很差、温度漂移很大，不利于器件工作的稳定性。
[0009]表1典型高稳定稀土钴永磁材料性能(国内牌号)
[0010]稀土钴永磁材料牌号最大磁能积(BH)max(kJ/m3)温度系数(ppm)XGS110/160/80111
±
1680XGS175/199/200175
±
16200XGS239/160/350239
±
16350

技术实现思路

[0011]本专利技术的目的就在于提供一种永磁偏置YIG磁路，以解决上述问题。
[0012]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是这样的：
[0013]一种永磁偏置YIG磁路，包括磁路、永磁体和线圈，还包括均磁片和至少一个旁路螺钉；其中，所述磁路的其中一个极柱端面边缘设置有分路边，形成第一凹槽，所述均磁片的其中一面边缘也设置有分路边，形成第二凹槽，所述永磁体的两个磁极面分部安装所述第一凹槽和第二凹槽内，所述旁路螺钉活动安装在磁路磁轭上，通过旋转所述旁路螺钉使旁路螺钉远离或接近永磁体，所述线圈套在磁路的极柱上。
[0014]作为优选的技术方案：所述磁路、均磁片和旁路螺钉均采用高 Bs、高μ的软磁合金材料；所述永磁体采用低温度系数的钐钴永磁材料。
[0015]本专利技术的工作原理为：
[0016](1)频率准确度实现原理：通过磁路、永磁体、均磁片、线圈、工作气隙等联合设计，可使工作气隙内YIG谐振电路直接工作在设定频率f0±△
f。旁路螺钉与永磁体形成一磁通分路，通过远离或接近永磁体，使工作气隙磁场在不小于
±△
f范围调节，从而实现准确置频至f0；
[0017](2)温度补偿原理：均磁片与极柱突出边缘形成磁分路，在温度下实现工作气隙场稳定是基于以下几个方面的特性：永磁体产生的总磁通量φ受温度影响，温度升高φ减小；按分流原理，通过工作气隙的磁通量φ
主
与分路磁通量φ
分
将按各自磁阻R
主
、R
分
大小呈反比例分配总磁通量φ；YIG器件磁路优选用软磁合金材料饱和磁通密度(Bs) 是负温度特性，即高温时Bs下降；软磁合金材料在邻近或进入饱和区时，磁导率(μ)减小磁阻增加；反之，离开饱和区后μ增加磁阻减小；设计的磁分路在常温时刚好进入磁通密度饱和状态，当温度上升时，磁分路将进入深度饱和，R
分
相对于R
主
增加幅度大；当温度下降时，“磁分路边”将离开饱和区，R
分
相对于R
主
减小幅度大；全温范围内，主路设计在线性区，R
主
趋于不变。此时，当温度升高后，磁分路边磁通密度将进入深度饱和区，此时R
分
增加，致使φ
分
与φ
主
的分配关系发生变化，φ
分
分配量减小。由于R
主
不变，此时分路减少的磁通量将从主路流过，即温度升高时随着总磁通量φ的减小，φ
主
减少的量将通过分路补偿，实现主路φ
主
相对稳定；反之降温时，分路磁阻减小，总磁通量φ的增加部分将主要由分路流过，实现主路磁通量φ
主
相对稳定。
[0018]本专利技术的旁路螺钉数量可以设置一个或者多个，旁路螺钉的数量与磁场(频率)调谐范围成正比。
[0019]本专利技术提出的磁路极柱与均磁片边缘分路边尺寸需根据不同牌号软磁合金材料特性、工作频率、永磁体磁能积等联合设计，使磁分路常温处于饱和状态，利用磁分路的磁阻相对较大的温度变量，减小工作气隙磁场的变化量，实现温度补偿。
[0020]本专利技术提出的线圈引出后连接具有正负电流输出的激励器，实现基于f0的正负频率调谐。
[0021]也就是说，本专利技术的专利技术点在于：设计了旁路螺钉，通过螺纹旋拧的方式使旁路螺钉接近或远离永磁体，可在一定范围调节工作气隙磁场大小，实现器件准确的预置频率；磁路极柱、均磁片边缘组成磁分路温度补偿结构，减小了永磁体温度系数大对频率稳定性的影响。
[0022]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术解决了永磁体磁场精度差的问题，极大地提高了永磁偏置YIG器件预置准确度，并实现对工作气隙磁场的温度补偿，减小磁路引入永磁体后器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种永磁偏置YIG磁路，包括磁路（1）、永磁体（2）和线圈（3），其特征在于：还包括均磁片（4）和至少一个旁路螺钉（5）；其中，所述磁路（1）的其中一个极柱端面边缘设置有分路边，形成第一凹槽（11），所述均磁片（4）的其中一面边缘也设置有分路边，形成第二凹槽（41），所述永磁体（2）的两个磁极面分部安装于所述第一凹槽（11）和第二凹槽（41）内...

【专利技术属性】
技术研发人员：荣建海，张平川，杨陆，王大勇，何志强，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第九研究所，
类型：新型
国别省市：