本发明专利技术属于固体功率电子器件技术领域，公开了一种二分式六线
【技术实现步骤摘要】
二分式六线
‑
三端口磁电功率分割器及其测量装置
[0001]本专利技术属于固体功率电子器件
，涉及一种二分式六线
‑
三端口磁电功率分割器及其测量装置。
技术介绍
[0002]功率分割器是一种非互易性无源网络元件，能够将一路输入信号能量分成两路或多路功率信号输出，是射频系统和通信系统的关键部件之一。特别在微波大功率固态发射源的功率放大器中广泛地使用着功率分割器，而且功率分割器常是成对的使用，先将功率分成若干份，然后分别放大并合成输出。功率分割器可在多个频段工作，具有电路尺寸较小，成本相对低廉的优势，且现在各种频段的电子设备都需要各种功能的元器件相互配合，以此实现信号的匹配、分配等功能。1960年，Ernest J.Wilkinson率先提出了一种在所有端口均匹配、低损耗、高隔离度、同相的N端口功率分割器，该器件被命名为Wilkinson功率分割器，自此微带线功率分割器得到了广泛的发展与应用。随着固态电子器件的进一步发展，要求功率分割器体积小，隔离度高，且需要对器件的频段进一步扩展，以适应在功率分割器在各种电子及电气转换模块中应用。
[0003]随着多铁材料与器件研究的不断深入，磁电复合材料因其物理内涵涉及应变传递、电荷转移、量子自旋等多个凝聚态物理范畴的交叉与融合而近年来在磁场/电流传感、能量采集、自旋电子器件、新型信息存储以及功率电子器件等领域蕴藏着巨大的潜在应用前景，同时也为新型非互易性功率转换器件的开发开辟了新的途径。目前相关研究主要集中在压磁/压电多铁异质结与围密绕线圈构成磁电功率器件的频率响应特性、阻抗转换特性以及功率传输特性。2008年，上海硅酸盐研究所的Jia等人提出了一种三层磁电复合结构与压电变压器复合而成的磁电异质结构，输出谐振磁电系数可达57.3 V/Oe，提升为经典三层磁电结构的50倍（By Yanmin Jia, Haosu Luo.Adv. Mater.,2008,20,4776
‑
4779）。2011年，香港理工大学的Leung等人报道了一种压电/铁氧体磁电异质结构的双谐振逆磁电效应，并揭示了其双谐振电压升压效应，使磁电复合材料在对双端口网络的功率提升具有重要意义（Chung Ming Leung, Siu Wing Or, Feifei Wang.J. Appl. Phys.2011,109,104103）。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的在于提供一种二分式六线
‑
三端口磁电功率分割器，实现了高隔离度条件下的功率分割，是一种无源、高隔离度的固态功率电子器件。
[0005]本专利技术的目的在于还提供二分式六线
‑
三端口磁电功率分割器的测量装置，验证了磁电功率分割器件能够实现在谐振频率处的功率最大提取和分割功能。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术提供一种二分式六线
‑
三端口磁电功率分割器，所述磁电功率分割器由一层片状镍锌铁氧体材料Ni
0.8
Zn
0.2
Fe2O4与一层片状压电材料PZT
‑
8层叠后在裸片外围密绕铜
质线圈而成，所述镍锌铁氧体材料Ni
0.8
Zn
0.2
Fe2O4沿长度方向磁化，压电材料PZT
‑
8沿厚度和长度两个方向极化；所述铜质线圈端口作为磁电功率分割器的功率输入端口，所述压电材料PZT
‑
8两侧的两个端口分别作为磁电功率分割器的功率输出端口I和功率输出端口II。
[0007]在一个技术方案中，所述镍锌铁氧体材料Ni
0.8
Zn
0.2
Fe2O4的厚度为1mm；压电材料PZT
‑
8的厚度为3.65mm。
[0008]本专利技术还提供上述二分式六线
‑
三端口磁电功率分割器的测量装置，包括磁电功率分割器、锁相放大器、可调变阻箱、静态偏置磁场施加装置和支架，所述磁电隔离器固定在支架上并置于静态偏置磁场施加装置的中心位置，所述静态偏置磁场施加装置由相对设置于导轨上的钕铁硼永磁体组成；所述磁电功率分割器的铜质线圈端口连接锁相放大器的功率输出端，磁电功率分割器的压电材料PZT
‑
8的两个功率输出端口与可调变阻箱串联后连接锁相放大器的功率输入端。
[0009]相比现有技术，本专利技术的有益效果在于：本专利技术二分式六线
‑
三端口磁电功率分割器为双层层叠块体结构，将线圈端口作为功率输入端口，压电变压器的两个端口作为输出端口，利用铁磁材料的磁致伸缩效应以及压电材料的压电效应并通过层间应变传递实现强磁电耦合，利用压电材料固有电极化差异所引起的阻抗梯度实现了高隔离度条件下的功率分割，是一种无源、高隔离度的固态功率电子器件。
[0010]本专利技术具有无源、高效、制作工艺简单、结构小巧、电气隔离性高等突出优点，在小功率开关电源、AC/DC转换器、LED光强调节以及消费电子产品LCD显示屏亮度调节等领域具有潜在应用价值。
附图说明
[0011]图1为本专利技术磁电功率分割器件示意图。
[0012]图2为本专利技术磁电功率分割器件的测量装置示意图。
[0013]图3为磁电功率分割器在30kHz
‑
110kHz范围内的幅频响应曲线。
[0014]图4为磁电功率分割器的输出电压和功率随电阻变化的响应曲线。
[0015]图5为磁电功率分割器的输出电压随磁场变化的响应曲线。
具体实施方式
[0016]以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限定本专利技术的保护范围。若未特别指明，实施例中所用技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。下述实施例中的试验方法，如无特别说明，均为常规方法。
[0017]实施例一1）制作二分式六线
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三端口磁电功率分割器如图1所示，本实施例中二分式六线
‑
三端口磁电功率分割器由一层片状镍锌铁氧体材料101与一层片状压电材料102层叠后在裸片外围密绕铜质线圈而成。镍锌铁氧体材料101采用Ni
0.8
Zn
0.2
Fe2O4，并沿长度方向磁化，压电材料102采用PZT
‑
8、并沿厚度和长度两个方向极化。将铜质线圈端口作为磁电功率分割器的功率输入端口，将压电材料PZT
‑
8两侧的两个端口分别作为磁电功率分割器的功率输出端口I和功率输出端口II，由此构成二分式
六线
‑
三端口磁电功率分割器。
[0018]二分式六线
‑
三端口磁电功率分割器的制备方法如下：分别选取尺寸为37mm
×
8mm
×
1mm的Ni
0.8
Zn
0.2
Fe2O4镍锌铁氧体样片和37.5mm
×
8mm
×本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种二分式六线
‑
三端口磁电功率分割器，其特征在于，所述磁电功率分割器由一层片状镍锌铁氧体材料Ni
0.8
Zn
0.2
Fe2O4与一层片状压电材料PZT
‑
8层叠后在裸片外围密绕铜质线圈而成，所述镍锌铁氧体材料Ni
0.8
Zn
0.2
Fe2O4沿长度方向磁化，压电材料PZT
‑
8沿厚度和长度两个方向极化；所述铜质线圈端口作为磁电功率分割器的功率输入端口，所述压电材料PZT
‑
8两侧的两个端口分别作为磁电功率分割器的功率输出端口I和功率输出端口II。2.根据权利要求1所述的二分式六线
‑
三...
【专利技术属性】
技术研发人员：张吉涛，乔寒，张庆芳，武洁，陶加贵，张培，任林娇，秦自瑞，姜利英，曹玲芝，
申请(专利权)人：郑州轻工业大学，
类型：发明
国别省市：
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