專利名稱：一種嵌入式微帶環(huán)行器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于微波通訊器件領(lǐng)域，涉及一種嵌入式微帶環(huán)行器。
背景技術(shù)：
今天，隨著微波集成電路和微帶天線T/R組件的飛速發(fā)展，對微帶環(huán)行器有了更高的要求，使微帶環(huán)行器體積更小、重量更輕、集成化程度更高，同時降低器件成本、簡化器件制作工序、使器件制作工序更適用于批量生產(chǎn)等問題，便成了微帶環(huán)行器研究的一個熱點。目前制作微帶環(huán)行器所采用的基底主要分為兩種:一是將旋磁鐵氧體薄片金屬化作為微帶環(huán)行器的基底；二是在低損耗介質(zhì)材料薄片上制作通孔，利用膠接等方法將旋磁鐵氧體材料嵌入介質(zhì)材料，將這種復(fù)合式基底金屬化后作為微帶環(huán)行器基底。采用上述兩種基底制作微帶環(huán)行器存在許多弊端，具體如下:(I)無論采用旋磁鐵氧體材料作為基底，還是采用旋磁鐵氧體材料嵌入介質(zhì)材料作為基底，在對基底進行表面金屬化時，均需蒸鍍或濺射等高溫工序，高溫至少達到300°C，使得微帶環(huán)行器的制作工序繁雜，成本昂貴，同時高溫還會損壞其它電子元件。(2)上述兩種制作方法均需對旋磁鐵氧體材料表面金屬化，由于旋磁鐵氧體材料在燒結(jié)過程中很容易出現(xiàn)氣孔或表面不平整等問題，因此在旋磁鐵氧體材料表面金屬化后容易出現(xiàn)金屬附著力不強甚至脫落等問題。(3)采用旋磁鐵氧體材料嵌入介質(zhì)材料的復(fù)合基底需利用膠接等方式來固定旋磁鐵氧體材料，在器件的環(huán)境溫度變化過程中膠接材料與旋磁鐵氧體材料或介質(zhì)材料的溫度系數(shù)不同而造成器件溫度性能下降，甚至?xí)?dǎo)致旋磁鐵氧體材料開裂。

實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是:提供一種成本低、可集成度高的嵌入式微帶環(huán)行器。本實用新型的技術(shù)方案為:一種嵌入式微帶環(huán)行器，其特征為:所述微帶環(huán)形器包括金屬底座1、旋磁鐵氧體2、恒磁鐵4和表面金屬化的微波介質(zhì)3 ;所述微波介質(zhì)3 —面有微帶電路圖形5，另一面有平底圓孔，所述微帶電路圖形5的中心位置與平底圓孔位置相對應(yīng)；所述旋磁鐵氧體2嵌入微波介質(zhì)3的平底圓孔中；微波介質(zhì)3和旋磁鐵氧體2通過膠接或焊接固定于金屬底座I ;恒磁鐵4固定于微帶電路圖形5表面。本實用新型相比于現(xiàn)有技術(shù)具有如下有益效果:一、本實用新型采用市場已有的低損耗表面金屬化微波介質(zhì)材料制作，避免了在介質(zhì)材料或旋磁鐵氧體材料表面金屬化時所必需的蒸鍍或濺射等一系列繁雜且成本昂貴的工藝過程，簡化了器件制作流程，降低了器件制作成本；二、由于微波介質(zhì)材料表面金屬層的附著性能優(yōu)良，金屬層不易脫落等特點，改善了傳統(tǒng)微帶環(huán)行器表面金屬附著力不強易脫落等問題，提高了產(chǎn)品的合格率；三、采用嵌入式結(jié)構(gòu)，可以改善中心旋磁材料由于退磁因子不同而造成磁場不均勻的問題，從而可以調(diào)高器件的工作帶寬，改善器件的高低溫工作性能；四、采用表面金屬化微波介質(zhì)材料制作，如果采用膠接，整個制作過程器件承受的最高溫度不超過120°C，不損傷其它電子元件，可直接與其它電路元件集成，從而提高了器件的可集成度；五、旋磁鐵氧體材料與微波介質(zhì)材料之間無需膠接，避免膠接材料溫度系數(shù)不同而導(dǎo)致的器件溫度性能下降甚至旋磁鐵氧體材料開裂等問題，增強了器件的環(huán)境適應(yīng)能力；六、采用未貫通平底孔保證微波介質(zhì)材料一面的金屬層完整，可以將整個微帶環(huán)行器電路圖形制作在微波介質(zhì)材料的金屬導(dǎo)電層上，旋磁鐵氧體材料表面無需金屬化，因此在器件調(diào)試過程中根據(jù)需要選擇不同的旋磁鐵氧體材料而不用重新制作圖形，提高了調(diào)試的自由度和產(chǎn)品的合格率。

圖1為本實用新型嵌入式單結(jié)微帶環(huán)行器一種具體實施方式
的俯視圖；圖2為圖1所示本實用新型嵌入式單結(jié)微帶環(huán)行器一種具體實施方式
沿A-A的縱剖面圖；圖3為圖1所示本實用新型嵌入式單結(jié)微帶環(huán)行器一種具體實施方式
的微帶電路圖形不意圖；圖4為本實用新型嵌入式雙結(jié)微帶環(huán)行器另一種具體實施方式
的俯視圖；圖5為圖4所示本實用新型嵌入式雙結(jié)微帶環(huán)行器另一種具體實施方式
沿B-B的縱首lJ面圖；圖6為圖4所示本實用新型嵌入式雙結(jié)微帶環(huán)行器另一種具體實施方式
的微帶電路圖形不意圖；其中，1-金屬底座、2-旋磁鐵氧體、3-微波介質(zhì)、4-恒磁鐵、5-微帶電路圖形。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式
做進一步說明。本實用新型涉及一種嵌入式微帶環(huán)行器:所述微帶環(huán)形器包括金屬底座1、旋磁鐵氧體2、恒磁鐵4和表面金屬化的微波介質(zhì)3 ;所述微波介質(zhì)3 —面有微帶電路圖形5，另一面有平底圓孔，所述微帶電路圖形5的中心位置與平底圓孔位置相對應(yīng)；所述旋磁鐵氧體2嵌入微波介質(zhì)3的平底圓孔中；微波介質(zhì)3和旋磁鐵氧體2通過膠接或焊接固定于金屬底座I ;恒磁鐵4固定于微帶電路圖形5表面。所述表面金屬化的微波介質(zhì)3包括市場現(xiàn)有的各種覆銅板、電路板、鋁基板、鐵基板以及可制作平底孔的陶瓷材料；平底孔為不貫通的平底圓孔，孔徑與器件工作頻率有關(guān)，孔深與鐵氧體飽和磁矩以及工作帶寬有關(guān)。本實用新型采用膠接或焊接方式將微波介質(zhì)3和旋磁鐵氧體2固定于金屬底座I。為了接地良好一般采用可導(dǎo)電膠液進行膠接，也可以采用焊接的方式直接將微波介質(zhì)材料3和旋磁鐵氧體2固定于金屬底座I。本實用新型選擇恒磁鐵4以提供旋磁鐵氧體飽和磁化所必需的外場，并將其固定于微帶電路圖形5表面。恒磁鐵可以是硬磁鐵氧體或者稀土合金，形狀采用圓柱形，半徑與所采用鐵氧體半徑大小一致，表面場大小與鐵氧體飽和磁矩可比；如采用稀土合金，需在磁鐵底部進行絕緣化處理。下面結(jié)合具體實施例，對本實用新型作進一步的詳細說明，但本實用新型的實施方式不限于此。實施例1具體實施的嵌入式單結(jié)微帶環(huán)行器工作在X波段，中心頻率10GHz，帶寬大于40%，帶內(nèi)差損大于-1.1dB (包括測試端口損耗-0.4dB)，駐波比VSWR小于1.3，隔離度小于-17dB。圖1，圖2，圖3為本實用新型嵌入式單結(jié)微帶環(huán)行器一種具體實施方式
示意圖。本實施例中低損耗微波介質(zhì)3為雙面覆銅板，介質(zhì)介電常數(shù)約為10，其尺寸約為12mmX IOmmX0.6mm,在其中一面制作平底孔，孔的尺寸約為Φ 4.4mmX0.4mm ;在另一面制作圖形，圖形尺寸可根據(jù)電磁仿真計算的結(jié)果給出。旋磁鐵氧體材料2，選擇介電常數(shù)約為16飽和磁矩Ms約為2200Gs的鋰鈦鐵氧體，其尺寸約為Φ 4.35 X 0.4mm,直徑比平底孔徑略小是為了方便裝配。微帶電路圖形5，根據(jù)電磁計算結(jié)果在微波介質(zhì)材料的銅箔上采用光刻手段制作如圖3所示的微帶電路圖形5，圖形三個端口的線寬保證端口阻抗為50 Ω，圖形由中心部分雙Y節(jié)和λ/4外匹配電路組成以增加帶寬。金屬底座1，選擇金屬鋁作為器件底座，采用膠接或焊接方式將微波介質(zhì)材料3和旋磁鐵氧體材料2固定在金屬底座以增加器件的強度和散熱。選擇表面磁場大小約為2200GS的釤鈷材料作為恒磁鐵4以提供旋磁材料飽和所需的外場，另為避免恒磁鐵對圖形影響需對磁鐵底面進行絕緣化處理。實施例2圖4，圖5，圖6為本實用新型嵌入式雙結(jié)微帶環(huán)行器另一種具體實施方式
示意圖。具體實施的嵌入式雙結(jié)微帶環(huán)行器工作在X波段，中心頻率10GHz，帶寬大于40%，帶內(nèi)單結(jié)差損大于-1.1dB(包括測試端口損耗-0.4dB)，雙結(jié)差損大于-1.4dB,駐波比VSWR小于1.3，單結(jié)隔尚度小于_17dB，雙結(jié)隔尚度小于_30dB。本實施例中低損耗微波介質(zhì)3為雙面覆銅板，介質(zhì)介電常數(shù)約為10，其尺寸約為9.4mm X 12.5mm X 0.6mm。其余參數(shù)可參照實施例1。如上所述，便可很好的實現(xiàn)該實用新型。該嵌入式微帶環(huán)行器采用市場已有的表面金屬化低損耗微波介質(zhì)材料以及在其中一面制作平底孔嵌入相應(yīng)形狀的旋磁鐵氧體材料作為微帶環(huán)行器基底的方式，具有降低成本，簡化制作工序、優(yōu)化器件性能和提高器件可集成度等優(yōu)點。上述實施例不以任何形式限制本專利，凡是采取等同替換或等效變換的方式獲得與本實用新型實質(zhì)相同的嵌入式微帶環(huán)行器，均落在本專利的保護范圍。
權(quán)利要求1.一種嵌入式微帶環(huán)行器，其特征為:所述微帶環(huán)形器包括金屬底座(I)、旋磁鐵氧體(2)、恒磁鐵(4)和表面金屬化的微波介質(zhì)(3);所述微波介質(zhì)(3)—面有微帶電路圖形(5)，另一面有平底圓孔，所述微帶電路圖形(5)的中心位置與平底圓孔位置相對應(yīng)；所述旋磁鐵氧體(2 )嵌入微波介質(zhì)(3 )的平底圓孔中；微波介質(zhì)(3 )和旋磁鐵氧體(2 )通過膠接或焊接固定于金屬底座(I);恒磁鐵(4)固定于微帶電路圖形(5)表面。
2.如權(quán)利要求1所述的嵌入式微帶環(huán)行器，其特征還在于，所述微波介質(zhì)(3)為雙面覆銅板。
3.如權(quán)利要求1或2所述的嵌入式微帶環(huán)行器，其特征還在于，旋磁鐵氧體(2)為鋰鈦鐵氧體。
專利摘要本實用新型屬于微波通訊器件領(lǐng)域，涉及一種嵌入式微帶環(huán)行器。本實用新型包括金屬底座(1)、旋磁鐵氧體(2)、恒磁鐵(4)和表面金屬化的微波介質(zhì)(3)；所述微波介質(zhì)(3)一面有微帶電路圖形(5)，另一面有平底圓孔，所述微帶電路圖形(5)的中心位置與平底圓孔位置相對應(yīng)；所述旋磁鐵氧體(2)嵌入微波介質(zhì)(3)的平底圓孔中；微波介質(zhì)(3)和旋磁鐵氧體(2)通過膠接或焊接固定于金屬底座(1)；恒磁鐵(4)固定于微帶電路圖形(5)表面。本實用新型制作工藝簡單、成本低廉、易于實現(xiàn)、更有利于與其它無源/有源器件或組件集成。
文檔編號H01P11/00GK203013900SQ20122064218
公開日2013年6月19日 申請日期2012年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月29日
發(fā)明者高原, 劉華, 王正慶 申請人:中國航空工業(yè)第六○七研究所