一种铁氧体移相器

技术领域

本发明涉及移相器技术领域。更具体地，涉及一种铁氧体移相器。

背景技术

移相器具有改变微波信号相位的功能，目前已广泛应用于相控阵雷达等领域，能够实现波束快速电扫。铁氧体移相器由于插入损耗小、微波耐受功率大、可靠性高、成本低等优势，在无源相控阵雷达中应用尤为广泛。随着当前的装备开始向着灵巧性好、机动性高、多功能以及高性能的方向发展，铁氧体移相器也开始向着小型化、轻量化、可集成化方面发展，来为装备系统元器件提供保障基础。一方面，铁氧体移相器的小型化，使得天线单元间距缩小，从而能够对雷达系统产生决定性影响；另一方面，铁氧体移相器的小型化，有利于与有源相控阵雷达的关键部分—收/发组件集成，从而将有源相控阵和无源相控阵两种体制雷达的优异性能融合，并大大降低系统的成本。

传统的铁氧体移相器有矩波导、介质波导、微带线、带线等形式，一般来说，矩波导和介质波导形式的铁氧体移相器，具有插入损耗小、微波耐受功率高、可靠性高等优点，但是体积大，难以集成；而微带线、带线形式的铁氧体移相器虽然具有体积小、易集成等优点，但是插入损耗大，微波耐受功率低。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种铁氧体移相器以解决现有的铁氧体移相器体积大，损耗大的问题。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

本发明提供一种铁氧体移相器，包括：两个并排设置的支撑介质；

结合固定于两个支撑介质上表面的上盖板；以及

结合固定于两个支撑介质下表面的下盖板；

所述支撑介质上包括有若干沿支撑介质轴向方向设置的通孔；所述通孔的内壁与所述上盖板、所述下盖板形成导电连接；

所述上盖板、下盖板以及支撑介质形成基片集成波导传输线；

所述基片集成波导传输线内对称设置有两个铁氧体环，以及位于两铁氧体环之间的介质块，所述介质块的两侧壁面分别与两个铁氧体环的内侧壁面贴合；两个铁氧体环的背离介质块的壁面分别与支撑介质的内侧壁面贴合固定；

铁氧体环的内孔中穿设有用以在铁氧体环内形成磁场回路的励磁线；

所述支撑介质的背离铁氧体环的表面上包括有转接印制板；所述励磁线由铁氧体环的两端穿出与转接印制板结合固定；

所述移相器还包括有两个位于支撑介质轴向两端的微带接口；以及

位于微带接口靠近基片集成波导传输线一侧的过渡块。

此外，优选地方案是，所述移相器还包括有与下盖板结合固定的底板。

此外，优选地方案是，所述微带接口结合固定在底板上，所述微带接口包括有微带片以及载体板，所述载体板与底板结合固定，所述载体板上包括有由其上表面向内凹陷形成的凹槽，所述微带片结合固定于凹槽内。

此外，优选地方案是，所述过渡块包括有结合固定于基片集成波导传输线外壁的本体部，以及由本体部沿远离所述基片集成波导传输线方向延伸出的用以与所述微带片连接的连接部。

此外，优选地方案是，所述移相器还包括有对称配置于过渡块两侧的高次模抑制块，所述高次模抑制块分别位于支撑介质轴向两端面上，所述高次模抑制块的上端与上盖板结合固定，下端与载体板结合固定。

此外，优选地方案是，所述支撑介质的轴向两端面上包括有用以容置励磁线的开槽。

此外，优选地方案是，所述支撑介质在竖直方向上的高度比铁氧体环在竖直方向上的高度高0～0.05mm。

此外，优选地方案是，所述微带片的阻抗为50Ω。

本发明的有益效果为：

本发明提供的铁氧体移相器与传统波导铁氧体移相器相比，尺寸小、重量轻，同时易于与其他微波电路集成；而且具有插入损耗小、承受功率高的特性。另外移相器的小型化使得微波信号的相位转换时间也较短。本发明采用铁氧体环相较于采用铁氧体片功耗更低，而且本发明采用非嵌入式的结构工艺难度较小，易于匹配。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1是本发明的整体结构示意图。

图2是本发明的装配图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

为了解决现有现有的铁氧体移相器体积大，损耗大的问题。本发明提供一种铁氧体移相器，结合图1至图2所示，具体地所述铁氧体移相器包括：两个并排设置的支撑介质1；结合固定于两个支撑介质1上表面的上盖板2；以及结合固定于两个支撑介质1下表面的下盖板3；所述支撑介质1上包括有若干沿支撑介质1轴向方向设置的通孔4；所述通孔4的内壁与所述上盖板2、所述下盖板3形成导电连接；所述上盖板2、下盖板3以及支撑介质1形成基片集成波导传输线；所述基片集成波导传输线内对称设置有两个铁氧体环5，以及位于两铁氧体环5之间的介质块6，所述介质块6的两侧壁面分别与两个铁氧体环5的内侧壁面贴合；两个铁氧体环5的背离介质块6的壁面分别与支撑介质1的内侧壁面贴合固定；铁氧体环5的内孔中穿设有用以在铁氧体环5内形成磁场回路的励磁线；所述支撑介质1的背离铁氧体环5的表面上包括有转接印制板8；所述励磁线由铁氧体环5的两端穿出与转接印制板8结合固定；所述移相器还包括有两个位于支撑介质1轴向两端的微带接口9；以及位于微带接口9靠近基片集成波导传输线一侧的过渡块13。在两个微带接口9靠近基片集成波导传输线的一侧分别设置有一个过渡块13；过渡块13在靠近基片集成波导传输线的一侧与上盖板2形成导电连接，在背离基片集成波导传输线的一侧与微带接口9的表面电路形成导电连接。

本发明提供的铁氧体移相器与传统波导铁氧体移相器相比，尺寸小、重量轻，同时易于与其他有源电路集成；而且具有插入损耗小、承受功率高的特性，所述移相器的小型化使得微波信号的相位转换时间也较短。采用铁氧体环相较于采用铁氧体片功耗更低，本发明解决了现有的铁氧体移相器体积大，损耗大的问题。另外现有的铁氧体移相器的结构多是在一个支撑介质内嵌入铁氧体和介质块，其工艺难度较大，而本发明采用的非嵌入式的结构工艺难度较小，且易于匹配，使本发明兼顾相位转换时间短以及工艺难度小的特性。

可以理解的是，本发明提供的铁氧体移相器的移相段由两个铁氧体环5、介质块6、两个支撑介质1、上盖板2、下盖板3组成，其总长度为99mm，上盖板2与下盖板3尺寸一致，且均为矩形，长×宽×厚的尺寸为99mm×39mm×4mm。上盖板2和下盖板3上均有呈周期性排列的孔，其中上盖板2上的孔为周期性通孔，下盖板3上的孔为周期性螺纹孔。另外，两个支撑介质1、两个铁氧体环5以及介质块6置于上盖板2和下盖板3之间，并通过两排螺栓16固定，螺栓16穿过支撑介质1上的呈周期性排列的通孔4，以形成基片集成波导传输线，基片集成波导传输线的传输方向与铁氧体环5的轴向方向以及介质块6的轴向方向均相同。其尺寸小于传统的波导铁氧体移相器，有利于实现与有源电路的集成。微带接口9共两个，并分别配置于传输线的沿波导传输线传输方向的两侧，两个微带接口9通过螺接固定在安装底板10上，通过波导传输线两端的微带接口9可以向移相器输入微波信号以及从移相器输出微波信号。过渡块13共有两个，置于两个微带接口9靠近基片集成波导传输线的一侧，用来匹配移相器与微带接口9的传输特性。

所述铁氧体环5的截面为回型，励磁线位于回型内孔中，当脉冲电流流经励磁线，移相器还包括有位于两个支撑介质1外侧壁面两端的转接印制板8，所述励磁线的两端分别结合固定于转接印制板8上。因为磁路结构比较小，相位转换需要的时间短。

需要说明的是，转接印制板8用胶粘结在支撑介质1的侧面，转接印制板8的尺寸为3mm×7mm，厚度为0.8mm。另外，励磁线可用直径为0.23mm的漆包线，励磁线分别穿过两个铁氧体环5的“回”形孔中，并分别从铁氧体环5的两端穿出，焊接在转接印制板8上，使得驱动器可通过转接印制板8上的励磁线施加励磁脉冲电流。

在一可选的实施例中，所述移相器还包括有与下盖板3结合固定的底板10，底板10用以承载所述移相器的移相段，具体的，底板10的尺寸为119mm×39mm×4mm，底板10通过螺丝螺母与下盖板3结合固定。

在一可选的实施例中，所述微带接口9结合固定在底板10上，所述微带接口9包括有微带片11以及载体板12，所述载体板12与底板10结合固定，所述载体板12上包括有由其上表面向内凹陷形成的凹槽，所述微带片11结合固定于凹槽内。载体板12上的矩形凹槽，深度约为0.05mm，长和宽的尺寸比微带片11略大0.01-0.05mm；微带片11与载体板12通过焊接或导电胶粘接的方式结合固定。

在本实施例中，所述过渡块13包括有结合固定于基片集成波导传输线外壁的本体部，以及由本体部沿远离所述基片集成波导传输线方向延伸出的用以与所述微带片11连接的连接部。所述过渡块13的上端与上盖板2结合固定形成导电连接，下端与微带片11结合固定形成导电连接，过渡块13位于移相器的沿波导传输方向的中心线上，与移相器的上盖板2螺接固定，其与微带片11之间焊接或者粘接。具体地，过渡块13的主体部形状为长方体，长宽高尺寸为3mm×5mm×7.5mm，其可由铜材料构成，其表面进行镀银或镀金处理；过渡块13的连接部的形状为针状，和所述微带片11通过焊接的方式连接。

在一可选的实施例中，所述移相器还包括有对称配置于过渡块13两侧的高次模抑制块14，所述高次模抑制块14分别位于支撑介质1轴向两端面上，所述高次模抑制块14的上端与上盖板2结合固定形成导电连接，下端与载体板12结合固定形成导电连接。两个高次模抑制块14的长宽高尺寸为3mm×3mm×7.5mm，两个高次模抑制块14分别位于两个支撑介质1的端面上与周期性的通孔4对应，与移相器的上盖板2螺接固定，通过螺接或导电胶与微带接口9的载体板12固定。

在一可选的实施例中，所述介质块6与铁氧体环5在竖直方向上的高度相同。介质块6处于两个铁氧体环5之间，与铁氧体环5等高度，均为8mm。

在一可选的实施例中，所述支撑介质1的轴向两端面上包括有用以容置励磁线的开槽15。对支撑介质1进行了开槽15处理，以便施加励磁线。开槽15的尺寸为1mm宽、0.8mm深，两根励磁线分别穿入两个铁氧体环5的“回”形内孔中，并分别从支撑介质1两端的开槽15处穿过，焊接在转接印制板8上。

为了防止铁氧体环5受来自其上方的外力而发生损坏。在一可选的实施例中，所述支撑介质1在竖直方向上的高度比铁氧体环5在竖直方向上的高度高0～0.05mm。需要说明的是，竖直方向指的是垂直于底板10所在的平面(即水平面)的方向。

在一具体的实施过程中，微波信号从所述移相器一端的微带接口9输入，经过过渡结构(即过渡块13与高次模抑制块14)匹配传输至由驱动器控制的移相段，然后通过另一侧的过渡结构(即过渡块13与高次模抑制块14)匹配传输至另一端的微带接口9，并输出。其中，本领域技术人员可以理解的是，本移相器还包括有驱动器，驱动器产生励磁脉冲电流，励磁脉冲电流流经转接印制板8上的励磁线，使得励磁线能起到控制铁氧体环5的作用，引起铁氧体环5的磁化状态发生改变，从而改变通过移相器的微波信号的相位，实现可控移相功能。

在一可选的实施例中，所述微带片11采用厚度为2.54mm的Taconic CER-10基板，其宽度为18.6mm，长度为10mm。

进一步地，微带片11的阻抗为50Ω，以便与同轴连接器或其它微带接口互联。

另外，本发明的铁氧体移相器长×宽×高尺寸小于120mm×25mm×40mm，并达到了如下技术指标：S波段，相对带宽>10％，插入损耗<0.8dB，承受峰值功率>350W，接口为微带形式，差相移范围>360°，功耗<0.8W/kHz，转换时间<10μs，实现了所述移相器的小型化以及易于与收/发组件集成，而且其插入损耗小，承受功率高，功耗较低，转换时间短。

综上所述，本发明提供的铁氧体移相器与传统波导铁氧体移相器相比，尺寸小、重量轻，同时易于与其他微波电路集成；而且具有插入损耗小、承受功率高的特性。所述移相器的小型化使得微波信号的相位转换时间也较短。本发明采用的铁氧体环相较于采用铁氧体片功耗更低，而且本发明采用非嵌入式的结构工艺难度较小，易于实现匹配。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。