小尺寸插入式波導(dǎo)端接陶瓷負載及設(shè)計方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微波元器件領(lǐng)域，特別涉及一種小尺寸插入式波導(dǎo)端接陶瓷負載及其設(shè)計方法。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的波導(dǎo)負載通過在波導(dǎo)腔內(nèi)粘接氧化硅、羰基鐵等微波吸波材料來實現(xiàn)負載匹配吸收微波功率的功能，需將吸收材料加工為尖劈狀并通過調(diào)試，找到在波導(dǎo)中的合適位置后粘接固化。應(yīng)用于各種波導(dǎo)隔離器、相控陣?yán)走_的單元調(diào)試匹配、傳輸線端口匹配等工程領(lǐng)域中。波導(dǎo)負載是微波工程中的一類重要的基礎(chǔ)性器件，其廣泛應(yīng)用于民用通訊、微波測量、雷達、通信、電子對抗、航空航天等各種民用、軍用設(shè)備中，在設(shè)備中主要起到端口匹配、功率吸收等作用。
[0003]器件一般由波導(dǎo)腔、吸收體等構(gòu)成，通過法蘭與系統(tǒng)連接，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。
[0004]傳統(tǒng)的波導(dǎo)負載其技術(shù)問題及缺陷主要體現(xiàn)在以下兩個方面:
1.由于吸收材料為尖劈狀，且為了獲得更好的匹配性能，尖劈長度往往較長(工作波長的1~3倍)，需通過與波導(dǎo)壁間的接觸面粘接以固定其位置，難以僅通過粘接尖劈尾部與短路板完成緊固，因此器件尺寸大，且需法蘭盤與系統(tǒng)連接；
2.傳統(tǒng)的吸收體為氧化硅、羰基鐵等材料，存在生產(chǎn)廠家不同、生產(chǎn)工藝批次不同、生產(chǎn)工藝穩(wěn)定度不同等多種不可控因素，材料的介電常數(shù)、損耗正切等關(guān)鍵參數(shù)難以準(zhǔn)確量化，且材料的均勻性、致密度也與生產(chǎn)廠商的工藝控制水平有很大的關(guān)系，因此難以在電磁場仿真軟件中準(zhǔn)確建模開展設(shè)計，產(chǎn)品往往只能通過手工調(diào)試而獲得性能，因此器件的一致性、生產(chǎn)效率各方面都難以滿足系統(tǒng)發(fā)展的潛在需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本發(fā)明提供了一種小尺寸插入式波導(dǎo)端接陶瓷負載，解決現(xiàn)有技術(shù)中器件尺寸大以及一致性、生產(chǎn)效率各方面都難以滿足系統(tǒng)發(fā)展的問題。
[0006]本發(fā)明解決現(xiàn)有技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:設(shè)計和制造一種小尺寸插入式波導(dǎo)端接陶瓷負載，包括負載短路底板和陶瓷組合塊；所述陶瓷組合塊的陶瓷面印刷電阻膜層；電阻膜層上設(shè)置方阻阻值。
[0007]作為本發(fā)明的進一步改進:所述陶瓷組合塊為匹配漸變階梯式陶瓷組合塊。
[0008]作為本發(fā)明的進一步改進:所述陶瓷組合塊中的陶瓷片厚度為相應(yīng)頻率電長度的1/4 或 1/8。
[0009]作為本發(fā)明的進一步改進:所述陶瓷組合塊粘接于負載短路底板的底部。
[0010]作為本發(fā)明的進一步改進:所述陶瓷組合塊為橫向疊加式或縱向疊加式陶瓷組合塊。
[0011]本發(fā)明同時提供了一種小尺寸插入式波導(dǎo)端接陶瓷負載的設(shè)計方法，包括如下步驟:(A)在陶瓷組合塊的陶瓷表面設(shè)置方阻阻值；(B)設(shè)置波導(dǎo)尺寸及陶瓷基片厚度；(C)輸出仿真結(jié)果。
[0012]作為本發(fā)明的進一步改進:所述陶瓷組合塊的陶瓷面印刷電阻膜層，在該電阻膜層上設(shè)置方阻阻值；所述陶瓷組合塊粘接于負載短路底板的底部。
[0013]作為本發(fā)明的進一步改進:采用橫向疊加陶瓷片或縱向疊加陶瓷片的方法，根據(jù)具體頻段指標(biāo)要求設(shè)置波導(dǎo)尺寸及陶瓷基片厚度和方阻阻值。
[0014]作為本發(fā)明的進一步改進:所述陶瓷組合塊為匹配漸變階梯式陶瓷組合塊；所述陶瓷組合塊為橫向疊加式或縱向疊加式陶瓷組合塊。
[0015]作為本發(fā)明的進一步改進:所述陶瓷組合塊中的陶瓷片厚度為相應(yīng)頻率電長度的1/4 或 1/8。
[0016]本發(fā)明的有益效果是:具有很好的穩(wěn)定性及性能一致性，可應(yīng)用于各種微波系統(tǒng)尤其是對尺寸體積有限制的系統(tǒng)中，在實現(xiàn)匹配、吸收微波功率的基本功能同時，也可大大提升系統(tǒng)的集成度及可靠性。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明傳統(tǒng)波導(dǎo)負載結(jié)構(gòu)圖。
[0018]圖2是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。
[0020]一種小尺寸插入式波導(dǎo)端接陶瓷負載，包括負載短路底板和陶瓷組合塊；所述陶瓷組合塊的陶瓷面印刷電阻膜層。
[0021]所述陶瓷組合塊為匹配漸變階梯式陶瓷組合塊。
[0022]所述陶瓷組合塊中的陶瓷片厚度為相應(yīng)頻率電長度的1/4或1/8。
[0023]所述陶瓷組合塊粘接于負載短路底板的底部。
[0024]所述陶瓷組合塊為橫向疊加式或縱向疊加式陶瓷組合塊。
[0025]本發(fā)明同時提供了一種小尺寸插入式波導(dǎo)端接陶瓷負載的設(shè)計方法，包括如下步驟:(A)在陶瓷組合塊的陶瓷表面設(shè)置方阻阻值；(B)設(shè)置波導(dǎo)尺寸及陶瓷基片厚度；(C)輸出仿真結(jié)果。
[0026]所述陶瓷組合塊的陶瓷面印刷電阻膜層，在該電阻膜層上設(shè)置方阻阻值；所述陶瓷組合塊粘接于負載短路底板的底部。
[0027]采用橫向疊加陶瓷片或縱向疊加陶瓷片的方法，根據(jù)具體頻段指標(biāo)要求設(shè)置波導(dǎo)尺寸及陶瓷基片厚度和方阻阻值。
[0028]所述陶瓷組合塊為匹配漸變階梯式陶瓷組合塊；所述陶瓷組合塊為橫向疊加式或縱向疊加式陶瓷組合塊。
[0029]所述陶瓷組合塊中的陶瓷片厚度為相應(yīng)頻率電長度的1/4或1/8。
[0030]在一種實施例中，小尺寸插入式波導(dǎo)端接陶瓷負載包括負載短路底板1、匹配漸變階梯式陶瓷組合塊2及陶瓷面印刷電阻膜層21:采用表面印有設(shè)定方阻值電阻膜的匹配漸變階梯式陶瓷組合塊代替?zhèn)鹘y(tǒng)的尖劈狀吸收體；可根據(jù)具體頻段指標(biāo)要求，采用橫向疊加陶瓷片或縱向疊加陶瓷片的方法，在陶瓷表面設(shè)置方阻阻值，并根據(jù)具體頻率設(shè)置波導(dǎo)尺寸及陶瓷基片厚度，器件在較寬的頻帶內(nèi)均具有良好的駐波特性。
[0031]由于陶瓷上電阻膜的印制可采用厚膜工藝準(zhǔn)確控制，因此可實現(xiàn)器件仿真模型與實物間較高的吻合度，便于仿真準(zhǔn)確設(shè)計與高效生產(chǎn)。
[0032]小尺寸插入式波導(dǎo)端接陶瓷負載其設(shè)計、制作方法與傳統(tǒng)的波導(dǎo)負載相比有本質(zhì)上的區(qū)別，由于采用陶瓷上印刷的厚膜電阻代替?zhèn)鹘y(tǒng)的吸收材料，使得器件在設(shè)計上可準(zhǔn)確分析，在生產(chǎn)上可控，可有效的提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率與性能一致性；采用此方法制作的插入式小負載，具備相當(dāng)高的結(jié)構(gòu)強度，其環(huán)境適應(yīng)能力及應(yīng)用范圍亦得到極大的強化和擴展。
[0033]同時，由于該負載采用陶瓷多片疊加工藝，陶瓷片厚度僅為相應(yīng)頻率電長度的1/4或1/8，且粘接面更大，可直接粘接于短路板底部，從而實現(xiàn)插入式的短小尺寸，便于系統(tǒng)應(yīng)用及集成。
[0034]小尺寸插入式波導(dǎo)端接陶瓷負載可以直接插入到系統(tǒng)的波導(dǎo)管輸出端面而無需法蘭連接，且具有很好的穩(wěn)定性及性能一致性，可應(yīng)用于各種微波系統(tǒng)尤其是對尺寸體積有限制的系統(tǒng)中，在實現(xiàn)匹配、吸收微波功率的基本功能同時，也可大大提升系統(tǒng)的集成度及可靠性。本發(fā)明的小尺寸插入式波導(dǎo)端接陶瓷負載其設(shè)計、制作方法與傳統(tǒng)的波導(dǎo)負載相比有本質(zhì)上的區(qū)別，由于采用陶瓷上印刷的厚膜電阻代替?zhèn)鹘y(tǒng)的吸收材料，使得器件在設(shè)計上可準(zhǔn)確分析，在生產(chǎn)上可控，可有效的提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率與性能一致性；采用此方法制作的插入式小負載，具備相當(dāng)高的結(jié)構(gòu)強度，其環(huán)境適應(yīng)能力及應(yīng)用范圍亦得到極大的強化和擴展。同時，由于該負載采用陶瓷多片疊加工藝，陶瓷片厚度僅為相應(yīng)頻率電長度的1/4或1/8，且粘接面更大，可直接粘接于短路板底部，從而實現(xiàn)插入式的短小尺寸，便于系統(tǒng)應(yīng)用及集成。
[0035]同樣，基于LTCC工藝制作的SIW波導(dǎo)器件內(nèi)的波導(dǎo)負載也可以采用該結(jié)構(gòu)。由于陶瓷上電阻膜的印制可采用厚膜工藝準(zhǔn)確控制，因此可實現(xiàn)器件仿真模型與實物間較高的吻合度，便于仿真準(zhǔn)確設(shè)計與高效生產(chǎn)。
[0036]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進一步詳細說明，不能認定本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種小尺寸插入式波導(dǎo)端接陶瓷負載，其特征在于:包括負載短路底板(I)和陶瓷組合塊(2);所述陶瓷組合塊(2)的陶瓷面印刷電阻膜層；電阻膜層上設(shè)置方阻阻值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述小尺寸插入式波導(dǎo)端接陶瓷負載，其特征在于:所述陶瓷組合塊(2)為匹配漸變階梯式陶瓷組合塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述小尺寸插入式波導(dǎo)端接陶瓷負載，其特征在于:所述陶瓷組合塊(2)中的陶瓷片厚度為相應(yīng)頻率電長度的1/4或1/8。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述小尺寸插入式波導(dǎo)端接陶瓷負載，其特征在于:所述陶瓷組合塊(2 )粘接于負載短路底板(I)的底部。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述小尺寸插入式波導(dǎo)端接陶瓷負載，其特征在于:所述陶瓷組合塊(2)為橫向疊加式或縱向疊加式陶瓷組合塊。
6.一種小尺寸插入式波導(dǎo)端接陶瓷負載的設(shè)計方法，其特征在于:包括如下步驟:(A)在陶瓷組合塊的陶瓷表面設(shè)置方阻阻值；(B)設(shè)置波導(dǎo)尺寸及陶瓷基片厚度；(C)輸出仿真結(jié)果。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的小尺寸插入式波導(dǎo)端接陶瓷負載的設(shè)計方法，其特征在于:所述陶瓷組合塊的陶瓷面印刷電阻膜層，在該電阻膜層上設(shè)置方阻阻值；所述陶瓷組合塊粘接于負載短路底板的底部。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的小尺寸插入式波導(dǎo)端接陶瓷負載的設(shè)計方法，其特征在于:采用橫向疊加陶瓷片或縱向疊加陶瓷片的方法，根據(jù)具體頻段指標(biāo)要求設(shè)置波導(dǎo)尺寸及陶瓷基片厚度和方阻阻值。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的小尺寸插入式波導(dǎo)端接陶瓷負載的設(shè)計方法，其特征在于:所述陶瓷組合塊為匹配漸變階梯式陶瓷組合塊；所述陶瓷組合塊為橫向疊加式或縱向疊加式陶瓷組合塊。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的小尺寸插入式波導(dǎo)端接陶瓷負載的設(shè)計方法，其特征在于:所述陶瓷組合塊中的陶瓷片厚度為相應(yīng)頻率電長度的1/4或1/8。
【專利摘要】本發(fā)明涉及微波元器件領(lǐng)域，其公開了一種小尺寸插入式波導(dǎo)端接陶瓷負載，包括負載短路底板（1）和陶瓷組合塊（2）；所述陶瓷組合塊（2）的陶瓷面印刷電阻膜層。本發(fā)明的有益效果是：具有很好的穩(wěn)定性及性能一致性，可應(yīng)用于各種微波系統(tǒng)尤其是對尺寸體積有限制的系統(tǒng)中，在實現(xiàn)匹配、吸收微波功率的基本功能同時，也可大大提升系統(tǒng)的集成度及可靠性。
【IPC分類】H01P11-00, H01P1-26
【公開號】CN104836002
【申請?zhí)枴緾N201510235100
【發(fā)明人】閆歡, 洪偉
【申請人】西南應(yīng)用磁學(xué)研究所
【公開日】2015年8月12日
【申請日】2015年5月11日