[发明专利]一种D波段环行器

说明书

本发明公开了一种D波段环行器，属于微波无源器件领域。包括：位于环形器中心的铁氧体中心结、与铁氧体中心结相连且形成“Y”型结构的三个基片集成波导；三个基片集波导各自对应环形器的三个端口，三个基片集成波导结构相同，各基片集波上均设有从端部位置沿基片集成波导长度方向延伸至铁氧体中心结的凹槽；所述铁氧体中心结为圆柱体；铁氧体中心结上施加一方向垂直于环行器的偏置磁场。本发明采用基片集成波导作为传输线，有效减小了环行器的体积；通过在基片集成波导上开设的凹槽，增大了基片集成波导的有效宽边，降低了基模的截止频率，使其具有更低的波阻抗，提升了环行器的带宽。

技术领域

本发明涉及微波技术，具体为一种D波段环行器。

背景技术

在无线通信发展百余年后的今天，军事通信领域500MHz～5GHz频段资源已日趋稀缺，未来量子通信技术虽值得憧憬，但目前仍有些遥不可及。而太赫兹这一曾被“遗忘”的波段，集成了微波通信与光通信的优点，具有传输速率高、容量大、方向性强、安全性高及穿透性好等诸多特性，在军事通信应用上的前景诱人，已成为各国挖掘开发的热点。D波段频段为：110-170GHz，位于太赫兹频段；而其中的140GHz作为大气窗口之一，具有波束窄，大功率干扰源实现相对困难的特点，因此该频段在通信过程受到的干扰和拦截可能性很小，故该频段通信系统具有非比寻常的战略意义和研究价值。

环行器又叫隔离器，具有单向传输高频信号能量的特性，它控制电磁波沿某一环行方向传输，多用于高频功率放大器的输出端与负载之间，起到各自独立，互相“隔离”的作用。它作为一种重要的微波铁氧体器件广泛应用于无线收发系统中。随着通信技术的发展，低成本、小型化、高性能及高集成化已成为通信设备重要发展趋势，而应用在其设备上的环形器的设计也日趋要求其低成本、小型化、高性能及高集成化。

现有的D波段环形器主要为金属波导环行器，采用矩形波导作为传输线，由于标准波导尺寸大(a×b＝1.65x0.8255mm)、且在太赫兹频段环行器的带宽也受到限制，因此不符合器件小型化、集成化趋势。

发明内容

本发明的目的在于提供一种D波段环行器，以解决现有D波段环形器标准波导尺寸大、且在太赫兹频段环行器的带宽受到限制的问题，实现D波段环行器的小型化、集成化和高性能。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种D波段环行器，该环行器采用三端口结构，包括：位于环形器中心的铁氧体中心结、与铁氧体中心结相连且形成“Y”型结构的三个基片集成波导；

三个基片集波导各自对应环形器的三个端口，三个基片集成波导结构相同，各基片集波上均设有从端部位置沿基片集成波导长度方向延伸至铁氧体中心结的凹槽；

所述铁氧体中心结为圆柱体；铁氧体中心结上施加一方向垂直于环行器的偏置磁场。

进一步的，所述凹槽靠近铁氧体中心结处的侧壁与铁氧体中心结不接触，两者之间间隙为0.01～0.04mm。

进一步的，所述铁氧体中心结的半径R为0.22～0.24mm，铁氧体中心结的厚度与基片集成波导厚度相等。

进一步的，所述基片集成波导的尺寸参数为：w＝1.4～1.42mm，D＝0.18～0.2mm，p＝0.24～0.25mm，t＝0.18～0.2mm，t₁＝0.01～0.02mm，h₁＝0.08～0.1mm，w₁＝0.25～0.29mm；其中w表示基片集成波导的宽度，D表示金属化通孔直径，p表示相邻两通孔间距，t表示介质基板厚度，t₁表示金属层厚度，h₁表示凹槽高度，w₁表示凹槽的宽度。

上述D波段环行器的设计方法，包括如下步骤：