磁电可调微波带阻滤波器制造技术

本实用新型专利技术公开一种磁电可调微波带阻滤波器。它包括绝缘基底，在绝缘基底的上表面上，沿绝缘基底的长度方向由绝缘基底的一端到另一端粘合有金属导带，金属导带与绝缘基底的长度相同；金属导带沿信号源的传递方向依次为第一区段和第二区段，其中，第一区段呈阶跃型结构，第二区段呈梳状结构；在金属导带的上表面粘合有磁电层合结构单元，磁电层合结构单元由自下而上依次粘合的石榴石基底、铁磁体、第一金属电极、压电体和第二金属电极组成；磁电层合结构单元置于一对电磁铁的磁场内且电磁铁的两个磁铁分别置于金属导带的两端位置。本实用新型专利技术克服了传统可调微波器件可调性能低下、带宽小、阻带衰减性能差等缺点，适合无线通信中宽频带可调性应用。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种可调的微波器件，特别涉及一种磁电可调的微波带阻滤波
技术介绍
微波带阻滤波器作为一种隔离信号频率的器件，其提供了微波频段下的频率选择特性，在长距离卫星通信领域、相控阵雷达系统以及信号处理设备中具有广泛的应用。磁电层合材料由于具有双相可调特性，其拥有快速电可调控制响应以及宽频带的磁可调性能。 同时，由于其工作噪声低，能量损耗小，在可调微波器件中的应用具有广阔的前景。目前，利用单铁磁相制成的磁调微波带阻滤波器如YIG滤波器等存在着能量损耗大，不易于集成， 响应时间慢等缺点，由于缺少了压电相，其无法实现小频带范围内的精确调节性能。同时， 利用普通微带结构如单导带结构或耦合带结构制成磁电微波器件存在带宽小、阻带衰减性能差，无法达到产业应用指标等缺点。因此，现有的可调微波带阻滤波器普遍存在无法精确实现可调性能、损耗大，且带内衰减低，带宽小等不足。
技术实现思路
本技术的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种磁电可调微波带阻滤波器。为实现上述目的，本技术所采取的技术方案是该磁电可调微波带阻滤波器包括绝缘基底，在所述绝缘基底的上表面上，沿绝缘基底的长度方向由绝缘基底的一端到另一端粘合有金属导带，所述金属导带与绝缘基底的长度相同；所述金属导带沿信号源的传递方向依次为第一区段和第二区段，其中，第一区段呈阶跃型结构，第二区段呈梳状结构；在所述金属导带的上表面粘合有磁电层合结构单元，所述磁电层合结构单元由自下而上依次粘合的石榴石基底、铁磁体、第一金属电极、压电体和第二金属电极组成；所述磁电层合结构单元置于一对电磁铁的磁场内且所述电磁铁的两个磁铁分别置于金属导带的两端位置。进一步地，本技术所述压电体替换为铁电体。与现有技术相比，本技术的有益效果是本技术采用金属导带以及磁电层合结构单元设计磁电可调微波带阻滤波器。 由于磁电层合结构单元的双相可调特性，当电磁铁在磁电层合结构单元上施加特定磁场时，由于铁磁体的铁磁共振效应，磁电层合结构单元能在可预测频段上产生阻带吸收峰，该吸收峰能通过调节磁场的大小在较大范围内进行可预测的磁场调节。同时，该吸收峰也能通过施加在压电体两端的电压实现小范围频段内电压的精确调节。金属导带的第一区段呈阶跃型结构，可以提供有效的低通功能，保证了微波信号的可靠传输；金属导带的第二区段呈梳状结构可以通过有效的带通功能，有效地滤除由于金属导带结构复杂性在铁磁体内激励起的高次模以及其他混合模。同时，该金属导带结构能有效地增强偏置磁场在铁磁体内部的耦合作用，加强了铁磁共振的能量吸收，扩大了阻带内的衰减和带宽。通过示例可以发现，在IOGHz频段内，本技术的金属导带沿信号源的传递方向依次设计为阶跃型结构和梳状结构，能有效地使插入损耗衰减降低到-30dB，-20dB内的有效带宽达到60M。本技术克服了传统可调微波器件可调性能低下，带宽小，阻带衰减性能差等缺点，适合无线通信中宽频带可调性应用。以下结合附图和实施例对本技术进一步说明；附图说明图1是本技术磁电可调微波带阻滤波器的一种实施方式的俯视图；图2是图1中的I-I放大图；图3是图2中的金属导带的II-II剖视放大图；图4是本技术磁电可调微波带阻滤波器的一种实施方式在8-llGHz内阻带吸收峰的磁可调线性偏移图。图5是本技术磁电可调微波带阻滤波器的一种实施方式在IO-IlGHz内的电可调线性偏移图；图中，1为绝缘基底，2为金属导带，3为信号输入端口，4为信号输出端口，5为磁电层合结构单元，6为电磁铁，71为第一金属电极，72为第二金属电极，8为压电体，9为铁磁体，10为石榴石基底。具体实施方式如图1所示，本技术磁电可调微波带阻滤波器由绝缘基底1、金属导带2、磁电层合结构单元5和一对电磁铁6组成。绝缘基底1可以选择氧化铝、GaAs和ROGERS等绝缘材料，为保证微波信号良好的传输性能，其相对介电常数最佳取值在8-12之间。同时，通过改变电磁铁6上的电流大小可以准确的调整电磁铁6内部磁场的大小以作用于磁电层合结构单元5。如图2所示，磁电层合结构单元5粘接在金属导带2的上表面。在磁电层合结构单元5中，由下至上依次为石榴石基底10、铁磁体9、第一金属电极71、压电体8、第二金属电极72，各层之间由环氧树脂粘合。磁电层合结构单元5置于电磁铁6的磁场内。在如图1、图2所示的磁电层合结构单元5中，选用高频微波铁氧体如YIG或NZFO 等饱和磁化强度较大的铁磁性材料作为铁磁体9可以在微波频段上产生强烈的铁磁共振效应以达到较好的滤波功能。第一金属电极71、第二金属电极72可选用金或银等杂质较少的良导体，同时，通过改变两金属电极的正负方向和大小可以使压电体8中的均勻电场方向和大小发生改变，从而改变阻带吸收峰的偏移方向和大小。压电体8可选用PZT或PMN-PT 等压电材料，当选用压电系数较大的材料如PMN-PT时，其在铁磁体9内产生的等效磁场的偏移也会增大。同时，压电体8可替换为BST或BaTiO等铁电体，利用铁电体的高介电常数可以实现器件的小型化以及较低的能量损耗。如图3所示，金属导带2与绝缘基底1的长度相同，金属导带2沿信号源的传递方向具有两个区段，依次为第一区段A和第二区段B。第一区段A呈阶跃型结构，第二区段B 呈梳状结构。其中，第一区段A可由2阶至10阶阶跃型结构构成，它可以提供有效的低通功能，保证信号源的有效传输；第二区段B可由2阶至4阶的半波长梳状结构构成，它可以提供可靠的带通功能，能有效地滤除由于导带结构复杂性在铁磁体内激励起的高次模以及其他混合模。同时，该金属导带2能有效地增强偏置磁场在铁磁体内部的耦合作用，加强了铁磁共振的能量吸收，扩大了阻带内的衰减和带宽。本技术磁电双可调的微波双带阻滤波器的实现原理为当电磁铁6在磁电层合结构单元5上施加特定磁场时，由于铁磁体9的铁磁共振效应，磁电层合结构单元5能在可预测频段上产生阻带吸收峰。由于不同铁磁体9的材料性能的不同，该阻带吸收峰能通过调节磁场的大小在0-10G范围内进行可预测调节。同时， 通过转接线在压电体8上下表面的金属电极上施加电压，可以在压电体8内部形成近似均勻的电场，通过逆压电效应，该均勻电场可促使压电体8产生应变。同时，通过磁电层合结构单元5之间的能量捆绑效应，最终会在铁磁体9中形成等效磁场的偏移，从而影响铁磁共振吸收峰的偏移以达到电可调的目的。以下举例说明以IOG频段为例，绝缘基底1选用氧化铝，尺寸为10mmX25mmX0. 25mm,相对介电常数为10;金属导带2选用厚度为0. Olmm的铜。第一区段A选用10阶阶跃型结构，其中，高阻抗为 80Ω ,低阻抗为30Ω。第二区段为4阶半波长梳状结构，提供了 8-11G内有效的带通功能，能有效地滤除铁磁体内的高次模和其他混合模。磁电层合结构单元5由下至上依次为GGG基底、YIG膜、银膜、PZT层、银膜。其中，GGG的尺寸为7_X22mX0. 2mm，YIG 膜的尺寸为7_X2anX0. 015_，银膜的尺寸为7_Χ2^ιΧ0. 005mm, PZT层的尺寸为 7mmX 22mmX0. 5mm，各层之间由环氧树脂粘合。微波信号从图1和图2所示的信号输入端口 3输入，从信号输出端口 4输出。该磁电可调微本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种磁电可调微波带阻滤波器，包括绝缘基底（１），其特征是：在所述绝缘基底（１）的上表面上，沿绝缘基底（１）的长度方向由绝缘基底（１）的一端到另一端粘合有金属导带（２），所述金属导带（２）与绝缘基底（１）的长度相同；所述金属导带（２）沿信号源的传递方向依次为第一区段和第二区段，其中，第一区段呈阶跃型结构，第二区段呈梳状结构；在所述金属导带（２）的上表面粘合有磁电层合结构单元（５），所述磁电层合结构单元（５）由自下而上依次粘合的石榴石基底（１０）、铁磁体（９）、第一金属电极（７１）、压电体（８）和　第二金属电极（７２）组成；所述磁电层合结构单元（５）置于一对电磁铁（６）的磁场内且所述电磁铁（６）的两个磁铁分别置于金属导带（２）的两端位置。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：季捷，邓娟湖，周浩淼，李超，宣立明，
申请(专利权)人：中国计量学院，
类型：实用新型
国别省市：86