非對(duì)稱功能可選錯(cuò)位平行耦合磁電可調(diào)微波濾波器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了非對(duì)稱功能可選錯(cuò)位平行耦合磁電可調(diào)微波濾波器。它包括一個(gè)壓電相，二個(gè)鐵磁相薄膜，二個(gè)GGG基底，二條金屬微帶線；GGG基底分別通過壓電相與另外一個(gè)GGG基底相連，GGG基底的部分生長有鐵磁相薄膜，部分印刷有金屬微帶線，金屬微帶線與鐵磁相薄膜相接觸，兩個(gè)GGG基底平行交錯(cuò)相對(duì)布置，2條金屬微帶線分別位于壓電相的兩側(cè)；壓電相2的上下兩個(gè)表面分別鍍有金屬薄膜；2條金屬微帶線具有4個(gè)端口，其中一側(cè)的一個(gè)端口為輸入端口，另外一側(cè)的2個(gè)端口為輸出端口。本實(shí)用新型不僅具有了工作頻段的可控性及小型化，在非對(duì)稱的結(jié)構(gòu)中加入了多端口的設(shè)計(jì)，引入了帶通和帶阻的可選擇性，提高了濾波器的多功能性和實(shí)用性。
【專利說明】非對(duì)稱功能可選錯(cuò)位平行耦合磁電可調(diào)微波濾波器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種兼具帶阻和帶通兩種性能的小型化磁電可調(diào)微波濾波器，特別涉及了一種非對(duì)稱功能可選錯(cuò)位平行耦合磁電可調(diào)微波濾波器。
【背景技術(shù)】
[0002]利用低輻射損耗鐵氧體的旋磁性可以實(shí)現(xiàn)外加磁場大范圍調(diào)節(jié)鐵氧體的鐵磁共振頻率，制備磁場可調(diào)的微波器件。但產(chǎn)生磁場需要線圈或者永久磁鐵，將導(dǎo)致器件體積大、速度慢、調(diào)節(jié)精度低。由壓電材料和低輻射損耗鐵氧體復(fù)合而成的磁電層合材料制備可調(diào)微波器件，既保留了鐵氧體器件在外磁場下具有調(diào)節(jié)范圍大的特點(diǎn)，還能夠通過在壓電材料表面施加電場，由逆壓電效應(yīng)導(dǎo)致壓電材料發(fā)生形變，形變通過層合結(jié)構(gòu)捆綁效應(yīng)傳遞到鐵氧體層導(dǎo)致鐵氧體的鐵磁共振頻率點(diǎn)漂移。因此，將磁電層合材料應(yīng)用于微波器件，可以實(shí)現(xiàn)微波器件的磁場、電場雙重調(diào)節(jié)，并且具有低功耗，低噪音，高品質(zhì)因子等特點(diǎn)。這類器件既既可與傳統(tǒng)磁可調(diào)微波器件一樣通過外加磁場實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)因子和GHz范圍的頻帶調(diào)節(jié)，也可以通過外加電場，實(shí)現(xiàn)MHz范圍內(nèi)高精度和快速的頻帶調(diào)節(jié)。由于磁電微波器件的磁場、電場可調(diào)諧特性，使其相關(guān)研究日益成為移動(dòng)通信系統(tǒng)和國防平臺(tái)下的有源相控陣?yán)走_(dá)以及電子戰(zhàn)系統(tǒng)等領(lǐng)域所關(guān)注的熱點(diǎn)。但傳統(tǒng)的磁電可調(diào)微波濾波器往往僅僅是雙端口，并具有單一的帶阻或者帶通可調(diào)特性，當(dāng)濾波器設(shè)計(jì)定型，濾波性能也固定了，利用率較小，功能性不靈活。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型的目的是繼承磁電可調(diào)微波器件工作頻段可調(diào)諧的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)克服現(xiàn)有磁電可調(diào)微波器件濾波性能單一等缺陷，提供一種非對(duì)稱功能可選錯(cuò)位平行耦合磁電可調(diào)微波濾波器。
[0004]非對(duì)稱功能可選錯(cuò)位平行耦合磁電可調(diào)微波濾波器，它包括一個(gè)壓電相，二個(gè)鐵磁相薄膜，二個(gè)GGG基底，二條金屬微帶線；
[0005]GGG基底分別通過壓電相與另外一個(gè)GGG基底相連，
[0006]所述的GGG基底的部分生長有鐵磁相薄膜，部分印刷有金屬微帶線，所述的金屬微帶線與鐵磁相薄膜相接觸，
[0007]所述的兩個(gè)GGG基底平行交錯(cuò)相對(duì)布置，所述的二條金屬微帶線分別位于壓電相的兩側(cè)；
[0008]所述的壓電相的上下兩個(gè)表面分別鍍有金屬薄膜；
[0009]所述的二條金屬微帶線具有四個(gè)端口，其中一側(cè)的一個(gè)端口為輸入端口，另外一側(cè)的二個(gè)端口為輸出端口。
[0010]所述的壓電相通過環(huán)氧樹脂膠與生長在GGG基底上的鐵磁相薄膜粘合；
[0011]所述的鐵磁相薄膜為生長在GGG基底上的釔鐵石榴石YIG薄膜，壓電相為鋯鈦酸鉛 PZT。[0012]所述的金屬薄膜為銀薄膜，通過所述的金屬薄膜施加外部電壓。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:
[0014]在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，集帶阻和帶通兩種濾波性能于一體，并引入了多端口，選取不同的端口可使濾波器產(chǎn)生不同濾波性能；且設(shè)計(jì)中鐵磁相薄膜YIG所生長的GGG基底作為濾波器的基底，簡化了結(jié)構(gòu)。在材料的選擇中，本實(shí)用新型使用的壓電相PZT材料和鐵磁相薄膜YIG因具有高介電常數(shù)和高磁導(dǎo)率的優(yōu)點(diǎn)更有利于濾波器的小型化。通過控制外加偏置磁場的強(qiáng)度，對(duì)微波濾波器工作頻段進(jìn)行粗略調(diào)節(jié)；通過控制在壓電相上下兩個(gè)表面金屬薄膜上的外部電壓對(duì)濾波器工作頻段進(jìn)行精確調(diào)節(jié)。選擇不同端口時(shí)產(chǎn)生的不同的濾波性能之間的工作獨(dú)立，且各性能下在磁場調(diào)節(jié)和電場調(diào)節(jié)時(shí)的工作也獨(dú)立，不會(huì)相互干擾。本實(shí)用新型不僅克服了傳統(tǒng)微波器件不可調(diào)的缺點(diǎn)，具有了磁電可調(diào)微波濾波器在磁場和電場調(diào)諧下工作頻段的可控性及小型化的優(yōu)點(diǎn)，并克服了傳統(tǒng)上濾波性能單一的缺點(diǎn)，提高了濾波器的多功能性、實(shí)用性和靈活性，具有較大的實(shí)際應(yīng)用意義。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。
[0016]圖1是非對(duì)稱功能可選錯(cuò)位平行耦合磁電可調(diào)微波濾波器結(jié)構(gòu)圖；
[0017]圖2是非對(duì)稱型功能可選性空間錯(cuò)位平行耦合磁電可調(diào)微波濾波器剖視圖；
[0018]圖3是非對(duì)稱功能可選錯(cuò)位平行耦合磁電可調(diào)微波濾波器帶阻性能下的磁場可調(diào)性能圖；
[0019]圖4是非對(duì)稱功能可選錯(cuò)位平行耦合磁電可調(diào)微波濾波器帶阻性能下的電場可調(diào)性能圖；
[0020]圖5是非對(duì)稱功能可選錯(cuò)位平行耦合磁電可調(diào)微波濾波器帶通性能下的磁場可調(diào)性能圖；
[0021]圖6是非對(duì)稱功能可選錯(cuò)位平行耦合磁電可調(diào)微波濾波器帶通性能下的電場可調(diào)性能圖；
[0022]圖中，金屬薄膜1，壓電相2，鐵磁相薄膜3，GGG基底4，金屬微帶線5。
【具體實(shí)施方式】
[0023]如圖1、2所示，一種非對(duì)稱功能可選錯(cuò)位平行耦合磁電可調(diào)微波濾波器剖視圖，它包括I個(gè)壓電相2，2個(gè)鐵磁相薄膜3，2個(gè)GGG基底4，2條金屬微帶線5 ；GGG基底4分別通過壓電相2與另外一個(gè)GGG基底4相連，所述的GGG基底4的部分生長有鐵磁相薄膜3，部分印刷有金屬微帶線5，所述的金屬微帶線5與鐵磁相薄膜3相接觸，所述的兩個(gè)GGG基底4平行交錯(cuò)相對(duì)布置，所述的2條金屬微帶線5分別位于壓電相2的兩側(cè)；所述的壓電相2的上下兩個(gè)表面分別鍍有金屬薄膜I ;所述的2條金屬微帶線5具有4個(gè)端口，其中一側(cè)的一個(gè)端口為輸入端口，另外一側(cè)的2個(gè)端口為輸出端口。
[0024]所述的壓電相2通過環(huán)氧樹脂膠與生長在GGG基底4上的鐵磁相薄膜3粘合；
[0025]所述的鐵磁相薄膜3為生長在GGG基底4上的釔鐵石榴石YIG薄膜，壓電相2為鋯鈦酸鉛PZT。
[0026]所述的金屬薄膜I為銀薄膜，通過所述的金屬薄膜I施加外部電壓。[0027]一種非對(duì)稱型功能可選性空間交錯(cuò)耦合磁電可調(diào)微波濾波器的功能選擇和磁電調(diào)節(jié)方法，向所述的非對(duì)稱型磁電可調(diào)微波濾波器中的2個(gè)鐵磁相薄膜3會(huì)在外加偏置磁場的作用下產(chǎn)生鐵磁共振現(xiàn)象，若用同一條微帶線上的兩個(gè)端口分別作為輸入端和輸出端，某一頻段的能量會(huì)通過端口所在的金屬微帶線5被鐵磁相薄膜3吸收，因而濾波器呈現(xiàn)帶阻特性；若用不同微帶線上的兩個(gè)端口分別作為輸入端和輸出端，某一頻段的能量則會(huì)通過輸入端所在的金屬微帶線5被所連接的I個(gè)鐵磁相薄膜3吸收，并通過壓電相2傳遞到另I個(gè)鐵磁相薄膜3，與輸出端所在的金屬微帶線5產(chǎn)生耦合輸出此頻段信號(hào)，因此濾波器呈現(xiàn)帶通性能。當(dāng)選定輸入端口和輸出端口后，濾波器性能固定，通過調(diào)節(jié)外加偏置磁場的強(qiáng)度，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)此濾波性能所在的工作頻段或者工作頻點(diǎn)的粗略調(diào)節(jié)；通過壓電相2上下表面的金屬薄膜I施加外部電壓，兩個(gè)金屬薄膜I之間會(huì)因電容效應(yīng)產(chǎn)生均勻的電場，會(huì)導(dǎo)致壓電相2產(chǎn)生形變，從而牽動(dòng)鐵磁相薄膜3形變，故將對(duì)濾波器施加電場所產(chǎn)生的影響等效為對(duì)鐵磁相薄膜3施加了一個(gè)磁場，那么控制外加電場的強(qiáng)度即可實(shí)現(xiàn)對(duì)濾波器工作頻段的精確調(diào)節(jié)，而且改變外加電壓的正負(fù)方向，還可以實(shí)現(xiàn)濾波器工作頻段的左右偏移。
實(shí)施例
[0028]非對(duì)稱型功能可選交錯(cuò)耦合磁電可調(diào)微波濾波器如圖1、2所示，其中尺寸為
1.0mmX 7.0mmX0.1mm 的 YIG 薄膜生長在尺寸為 3.5mmX 9.5mmX 0.5mm 的 GGG 基底上，PZT的尺寸為1.0mmX 7.0mmX0.1mm，PZT的上下表面分別鍍有0.005mm厚銀薄膜并與YIG薄膜之間通過環(huán)氧樹脂粘合。GGG基底同時(shí)也用作微波濾波器的基底，在基底上面緊挨著YIG薄膜的一側(cè)印刷微帶線用作信號(hào)傳輸線。
[0029]非對(duì)稱型功能可選交錯(cuò)耦合磁電可調(diào)微波濾波器工作時(shí)，微波信號(hào)從圖1中的端口 I輸入。
[0030]若用與端口 1在同一條微帶線上的端口 2為輸出端口時(shí),改變所施加的外加磁場的大小，濾波器的工作性能及變化如圖3所示:選取端口 2輸出信號(hào)，濾波器呈現(xiàn)_5dB帶寬約為IOOMHz~120MHz的帶阻性能，且其插入損耗最大可達(dá)_20dB~_25dB ;隨著外加磁場強(qiáng)度的增加，帶阻性能曲線向右漂移，每1000e外加磁場的改變會(huì)導(dǎo)致工作頻段漂移近220MHz,實(shí)現(xiàn)了對(duì)濾波器帶阻工作頻段的粗調(diào)。由于施加電場對(duì)濾波器進(jìn)行電調(diào)所產(chǎn)生的影響可以等效為對(duì)其施加了磁場的效果，因此改變外加電場的大小，性能隨電場強(qiáng)度增減時(shí)的偏移趨勢(shì)應(yīng)與磁可調(diào)時(shí)大致相同，如圖4所示:保持15550e磁場大小不變的情況下，改變外加電場的強(qiáng)度和方向，濾波器呈現(xiàn)_5dB帶寬約為112MHz的帶阻性能，且其插入損耗最大可達(dá)到_22dB左右；外加電場的強(qiáng)度和方向改變，濾波器的帶阻工作頻段在施加15550e磁場時(shí)對(duì)應(yīng)的頻段附近產(chǎn)生了漂移，每5kV/cm電場的改變使工作頻段偏移了 20MHz，實(shí)現(xiàn)了對(duì)濾波器帶阻工作頻段的精調(diào)。
[0031]若用與端口 I在不同微帶線上的端口 3為輸出端口時(shí)，隨著外加磁場的變化，濾波器的工作性能及變化如圖5所示:信號(hào)從端口 3輸出，濾波器呈現(xiàn)-5dB帶寬約為425MHz^485MHz的超寬帶帶通性能；外加磁場強(qiáng)度增加，帶通性能曲線向右漂移，每1000e磁場的改變引起工作頻段移動(dòng)約220MHz，實(shí)現(xiàn)對(duì)具有帶通性能濾波器工作頻段的粗調(diào)；改變外加電場的強(qiáng)度和方向，濾波器的帶通性能曲線同樣產(chǎn)生了漂移，如圖6所示:保持外加磁場15550e大小不變的情況下，改變外加電場的強(qiáng)度和方向，濾波器呈現(xiàn)_5dB帶寬約為500MHz左右的帶通性能；外加電場的強(qiáng)度和方向改變，濾波器的帶阻工作頻段在施加15550e磁場時(shí)對(duì)應(yīng)的頻段附近產(chǎn)生了漂移，每5kV/cm電場的改變調(diào)節(jié)工作頻段偏移30MHz，實(shí)現(xiàn)了對(duì)濾波器帶通工作頻段的精調(diào)。
【權(quán)利要求】
1.一種非對(duì)稱功能可選錯(cuò)位平行耦合磁電可調(diào)微波濾波器，其特征在于，它包括一個(gè)壓電相，二個(gè)鐵磁相薄膜，二個(gè)GGG基底，二條金屬微帶線； GGG基底分別通過壓電相與另外一個(gè)GGG基底相連， 所述的GGG基底的部分生長有鐵磁相薄膜，部分印刷有金屬微帶線，所述的金屬微帶線與鐵磁相薄膜相接觸， 所述的兩個(gè)GGG基底平行交錯(cuò)相對(duì)布置，所述的二條金屬微帶線分別位于壓電相的兩側(cè)； 所述的壓電相的上下兩個(gè)表面分別鍍有金屬薄膜； 所述的二條金屬微帶線具有四個(gè)端口，其中一側(cè)的一個(gè)端口為輸入端口，另外一側(cè)的二個(gè)端口為輸出端口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波濾波器，其特征在于，所述的壓電相通過環(huán)氧樹脂膠與生長在GGG基底上的鐵磁相薄膜粘合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波濾波器，其特征在于，所述的鐵磁相薄膜為生長在GGG基底上的釔鐵石榴石YIG薄膜，壓電相為鋯鈦酸鉛PZT。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波濾波器，其特征在于，所述的金屬薄膜為銀薄膜，通過所述的金屬薄膜施加外部電壓。
【文檔編號(hào)】H01P1/218GK203690462SQ201420005904
【公開日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2014年1月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月6日
【發(fā)明者】廉靖, 周浩淼 申請(qǐng)人:中國計(jì)量學(xué)院