基于介质波导管的微波环形器制造技术

一种射频(RF)环形器，包括介电元件和铁氧体元件。介电元件具有与铁氧体元件的介电常数相关的介电常数，且介电元件和铁氧体元件都各自具有至少部分的导电涂层。在实施例中，环形器的内部包括置于其中的多个激励引脚。器的内部包括置于其中的多个激励引脚。器的内部包括置于其中的多个激励引脚。

【技术实现步骤摘要】
基于介质波导管的微波环形器


[0001]本公开一般涉及微波环形器，更具体地，涉及基于介质波导管的微波环形器。

技术介绍

[0002]环形器是无源器件，是控制、操纵和引导射频(R F)信号的基本工具。如图1所示，环形器100在第一端口110接收输入信号，在第二端口120输出信号，在第二端口120接收输入信号，在第三端口130输出信号，在第三端口130接收输入信号，在第一端口110输出信号。
[0003]环形器包含三个或多个端口，并被配置为单向和非交互的，使得第一端口110的输入信号被转发为第二端口120的输出信号，但第二端口120的输入信号被旋转到第三端口130，而不是返回到第一端口110。在某些实施例中，当其中一个端口是以匹配的负载作为末端时，环形器可以被配置为隔离器(未示出)。因此，在隔离器环形器的第一端口110处接收的信号在第二端口120处输出，但第二端口120的输入信号被终止，而不输出到第一端口110。
[0004]最常见的环形器类型是铁氧体环形器，它由铁氧体材料和磁铁组成，铁氧体材料和磁铁决定信号流的方向。磁铁磁场与铁氧体材料的相互作用在相对于环形器端口顺时针方向或逆时针方向产生一个方向场。这些环形器通常分为两种类型：波导管实施例和条形线实施例。波导管实施例，其示例如图2所示，使用连接到端口的波导管将射频信号传送到环形器端口或远离环形器端口，而条形线实施例(未示出)使用条形线作为介质将射频信号传送到环形器和远离环形器。这些波导管是连接到环形器端口(例如端口1、端口2或端口3)的法兰210的空心金属管215，并配置为将其中的射频信号传送到第二设备。任何一个实施例都可以配置为具有三个端口的Y结环形器，其中永磁体在环形器内产生磁通。
[0005]图3是射频信号如何通过波导管310传播的示意图300。特定的电磁模式的传播在矩形波导管310内显示。TE模式320依赖于横向电波，也称为H波，其特征是电场325的电矢量(E)始终垂直于传播方向340。TM模式320包括横向磁波，也称为E波，其特征在于磁场335的磁矢量(H矢量)始终垂直于传播方向340。
[0006]然而，目前的环形器设计要求很高的生产成本用于手工装配和校准每个环形器，而且在宽度和高度上都需要较大的物理尺寸。
[0007]因此，提供一个能够克服上述挑战的解决办法是有利的。

技术实现思路

[0008]以下是本专利技术的几个实施例的简要描述。本
技术实现思路
是为方便读者提供对这些实施例的基本理解而提供的，并不完全限定本公开的范围。本
技术实现思路
不是对所有设想的实施例的全面概述，其目的既不是确定所有实施例的关键点或关键要素，也不是划定任何方面或所有方面的范围。它的唯一目的是以简化的形式呈现一个或多个实施例的一些概念，作为后面更详细描述的前序。为了方便起见，本文中的术语“某些实施例”可用于指公开的单个实施例或多个实施例。
[0009]本文公开的某些实施例包括基于介电波导管的微波环形器，包括：具有形成波导管的三个或多个端口的介电元件；以及放置在介电元件内的铁氧体元件；其中介电元件的介电常数与铁氧体元件的介电常数相关(correlated)。
附图说明
[0010]本说明书所公开的主体在说明书结尾的权利要求书中特别指出并明确声明。上述和所公开的实施例的其他目的、特征和优点将从以下与附图一起关联的详细描述中得到明显的体现。
[0011]图1是环形器的示意图。
[0012]图2是波导管环形器的一个示例。
[0013]图3是波导管内电场和磁场的示意图。
[0014]图4A-4C是根据不同的实施例的环形器的示意图，环形器包括铁氧体和介电元件。
[0015]图5A-5B是根据实施例的环形器的介电元件的示意图。
[0016]图6是根据实施例的环形器的铁氧体元件的示意图。
[0017]图7是根据实施例具有激励引脚(pin)的环形器内部的示意图。
[0018]图8是根据实施例具有微带波导管的一部分的示意图。
[0019]图9是插入损耗、回波损耗和公开的环形器端口之间的隔离度的图表。
具体实施方式
[0020]重要的是，在本文公开的实施例只是该创新方案的许多有利用途的示例。一般来说，在本申请说明书中的描述不一定限制任意所描述的实施例。此外，有些陈述可能适用于一些创造性的特征，但不适用于其他特征。一般来说，除非另有说明，单数的元素可能是复数的，反之亦然，不丧失一般性。在附图中，相似的附图标记指的是多个视图中的类似部分。
[0021]这多个公开的实施例都描述了RF环形器，该环形器既包括介电元件，也包括铁氧体元件。
[0022]图4A-4C是根据不同的实施例的环形器400的示意图，该环形器400包括铁氧体元件410和介电元件420。介电元件420具有与铁氧体元件410的介电常数相关联的介电常数，并且至少具有部分导电涂层，如下图5A所描述的。铁氧体元件和介电元件介电常数相关性的一般公式可以从介电-铁氧体边界的边界条件导出，其中介电元件的介电常数与波数Ka有关，铁氧体元件的介电常数与波数Kf有关，其中波数K被定义为其中ε是相应的介电常数。公式可表述如下：
[0023][0024]介电元件还包括三个或多个端口，其中环形器400的每个端口包括平坦表面440，并且可以进一步包括若干封闭的边缘450。
[0025]铁氧体元件410置于介电元件420内，其介电常数与介电元件420的介电常数相关。
铁氧体元件410的形状对应于介电元件420的封闭边缘450的形状以及对应于铁氧体和介电材料的介电常数之比。具有四个参数考虑在内：铁氧体元件的介电常数、介电元件的介电常数、铁氧体元件的形状和介电元件的形状。前两个参数取决于所选择的材料，而后两个参数是由相关的麦克斯韦方程导出的，以便使主电磁模在波导管中无反射传播。前两个参数和后两个参数的麦克斯韦方程可以用有限元求解器(如HFSS(高频结构模拟器)或类似软件)进行数值计算。
[0026]在实施例中，铁氧体元件410的最近表面430位于朝向环形器400的最近端口的平坦表面440的位置。根据实施例，图4A示出六边形形状的铁氧体元件410，其顶点指向最近端口的中心。在另一实施例中，如图4B所示，铁氧体元件410和介电元件420均呈三角形，其中铁氧体元件410的角点430与介电元件420的平坦表面440的中心对齐。在另一个实施例中，如图4C所示，铁氧体元件410为圆形，其中铁氧体元件410与每个端口之间的最近距离是等距的。
[0027]图5A-5B是根据多个实施例的环形器的介电元件520的示意图。环形器的介电元件520包括在其顶部表面522以及其平行的底部表面524上的导电涂层。
[0028]在可选的实施例中，如图5B所示，介质元件520包括导电金属化通孔(via)530的阵列。在介电元件520内形成波导管，其中波导管的外部边界是介电元件520或金属化通孔530阵列的外部边缘540。波导管的内部本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于介质波导管的微波环形器，包括：介电元件，所述介电元件具有形成波导管的三个或多个端口；以及铁氧体元件，所述铁氧体元件放置在介电元件内；其中，所述介电元件的介电常数与所述铁氧体元件的介电常数相关。2.根据权利要求1所述的微波环形器，其中所述介电元件进一步包括：在介电元件的顶部表面和平行的底部表面上的至少一者上的至少一部分导电涂层。3.根据权利要求1所述的微波环形器，其中铁氧体元件的形状和介电元件的形状都是由相关的麦克斯韦方程导出，使得主电磁模将在波导管中无反射地传播。4.根据权利要求1所述的微波环形器，其中所述介电元件的三个或多个...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：伊根图有限公司，
类型：发明
国别省市：