阅读说明：本技术 一种小型化环行器电路及由该电路组成的环行器 (Miniaturized circulator circuit and circulator composed of same ) 是由 陈宁 李扬兴 高男 刘红 罗治涛 孙静 王玉龙 于 2020-07-13 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种小型化环行器电路,属于微波元器件技术领域,包括位于中间的非互易结电路和位于周边的匹配电路,所述匹配电路由至少两根相互配合的传输线和一个连接结点构成,所述传输线与连接结点相连,所述传输线的长度为不大于1/8波长；本发明同时公开了一种小型化环行器,包括永磁体、绝缘体、铁氧体基片、所述电路和底座,其中,所述底座上方设置所述铁氧体基片,所述铁氧体基片上设置所述永磁体和所述电路,所述永磁体和铁氧体基片之间设置所述绝缘体；利用本发明的环行器电路结构,可将宽频带(≤60%相对带宽)环行器的低阻抗匹配到50Ω,匹配电路尺寸较原常规1/4波长匹配电路可缩短1/2以上,从而顺利实现环行器的小型化需求。(The invention discloses a miniaturized circulator circuit, which belongs to the technical field of microwave components and comprises a nonreciprocal junction circuit positioned in the middle and a matching circuit positioned at the periphery, wherein the matching circuit is composed of at least two transmission lines and a connecting node which are matched with each other, the transmission lines are connected with the connecting node, and the length of the transmission lines is not more than 1/8; the invention also discloses a miniaturized circulator, which comprises a permanent magnet, an insulator, a ferrite substrate, the circuit and a base, wherein the ferrite substrate is arranged above the base, the permanent magnet and the circuit are arranged on the ferrite substrate, and the insulator is arranged between the permanent magnet and the ferrite substrate; by using the circulator circuit structure of the invention, the low impedance of a wideband circulator (less than or equal to 60 percent of relative bandwidth) can be matched to 50 omega, and the size of the matching circuit can be shortened by more than 1/2 compared with the size of the conventional 1/4 wavelength matching circuit, thereby smoothly realizing the miniaturization requirement of the circulator.)

一种小型化环行器电路及由该电路组成的环行器

技术领域

本发明涉及微波元器件技术领域，尤其涉及一种小型化环行器电路及由该电路组成的环行器。

背景技术

环行器具有单向传输微波信号的特点，一般用于微波电路系统之中，起到同频同时双工、阻抗匹配等作用。

环行器的结构一般包括永磁体、绝缘体、铁氧体基片、电路和底座，其典型结构如图1所示。

现有的环行器体积较大，如：Ku波段（17.7～19.7GHz）的平面尺寸为4.5mm×4.5mm，不能够满足系统3mm×3mm的需求；X波段（8～12GHz）的平面尺寸为6mm×6mm，不能够满足系统4mm×4mm的需求。究其原因，现有环行器要加宽带宽，需在电路中设置匹配器，为相对带宽达到使用要求，匹配器的长度尺寸一般需达到1/4波长，而匹配器的尺寸直接影响环行器的尺寸，现有环行器电路中的匹配器的尺寸较大，限制了环行器平面尺寸的小型化。

因此本领域亟需设计一种新的结构的小型化环行器电路，以压缩环行器尺寸。

发明内容

本发明的目的之一，就在于提供一种小型化环行器电路，以解决环行器上述问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是这样的：一种小型化环行器电路，包括一个非互易结电路和至少三个匹配电路，所述至少三个匹配电路分布在所述非互易结电路周围，其特征在于：每个所述匹配电路由至少两根相互配合的传输线和一个连接结点构成，所述传输线与连接结点相连，所述传输线的长度为不大于1/8波长；

作为优选的技术方案：所述传输线之间的电磁场通过所述连接结点相互耦合。

本发明利用两根（或两根以上）的长度不大于1/8波长的传输线与非互易结电路耦合处电磁场存在幅度和相位的差异，通过两根（或两根以上）的传输线耦合及连接结点的相互作用，使耦合过渡后的电磁场与端口传输线相匹配。本发明的匹配电路在大幅度缩小体积的同时，所得到的回波损耗能达到或优于1/4波长匹配器的效果。

作为优选的技术方案：所述传输线采用弯折结构，可使匹配电路尺寸缩短至原匹配电路的1/3。

作为优选的技术方案：所述连接结点的面积为0.0025mm²-4mm²。

本发明的目的之二，在于提供一种小型化环行器，该环行器包括永磁体、绝缘体、铁氧体基片、底座和上述的小型化环行器电路，其中，所述底座上方设置所述铁氧体基片，所述铁氧体基片上设置所述永磁体和所述小型化环行器电路，所述永磁体和铁氧体基片之间设置所述绝缘体。

本发明的小型化环行器电路，保持非互易结电路保持不变，主要对匹配电路部分进行创新。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明的小型化环行器电路结构，可将宽频带（≤60%相对带宽）环行器的低阻抗匹配到50Ω，传输线较原常规1/4波长匹配电路可缩短1/2以上，传输线采用弯折结构可使匹配电路尺寸缩短至原匹配电路的1/4以上，从而顺利实现环行器的小型化以满足需求。

附图说明

图1为现有技术典型的环行器的结构图；

图2为实施例1的环行器电路结构示意图；

图3为实施例1的环行器的仿真结果图；

图4为对比例1的环行器电路结构示意图；

图5为对比例1的环行器的仿真结果图；

图6为实施例2的环行器电路结构示意图；

图7为实施例2的环行器的仿真结果图；

图8为对比例2的环行器电路结构示意图；

图9为对比例2的环行器的仿真结果图；

图10为实施例3的环行器电路结构示意图；

图11为实施例3的环行器的仿真结果图；

图12为对比例3的环行器电路结构示意图；

图13为对比例3的环行器的仿真结果图。

图中：1、永磁体；2、绝缘体；3、铁氧体基片；4、底座；5、电路；51、非互易结电路；52、匹配电路；521、传输线；522、连接结点。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

实施例1：

Ku波段（17.7～19.7GHz）环行器

参见图1和图2，包括永磁体1、绝缘体2、铁氧体基片3、电路5和底座4，其中，所述底座4上方设置所述铁氧体基片3，所述铁氧体基片3上设置所述永磁体1和环行器电路5，所述永磁体1和铁氧体基片3之间设置所述绝缘体2，所环行器电路5包括位于中间的非互易结电路51和位于周边的三个匹配电路52，所述匹配电路52由两根相互配合的长度为0.52mm的传输线521和一个面积为0.021mm²连接结点522构成，所述两根传输线521与连接结点522相连；

本实施例的环行器的平面尺寸3mm×3mm，在17.7GHz～19.7GHz频率的仿真结果见图3，从图3可以看出，三个端口的回波损耗都小于-15.24 dB；

对比例1

参见图4，本对比例与实施例1相比，其匹配电路52由一个长度为0.8mm的传输线构成，环行器的平面尺寸4.5mm×4.5mm，其余与实施例1相同；本对比例的环行器在17.7GHz～19.7GHz频率的仿真结果见图5，从图5可以看出，三个端口的回波损耗都小于-14.1dB。

通过对比可以看出，本发明采用两根及以上互为配合的传输线和较大面积连接结点组成的匹配器的环行器较原有环行器体积缩小一半，同时，回波损耗较原结构更优。

实施例2：

X波段（8～12GHz）环行器

参见图6，本对比例与实施例1相比，所述匹配电路52由两根相互配合的长度为0.82mm传输线521和一个面积为0.104mm²连接结点522构成， 本实施例的环行器平面尺寸4mm×4mm，其余与实施例1相同；本实施例的环行器在8～12GHz频率的仿真结果见图7，从图7可以看出，三个端口的回波损耗都小于-15.5 dB。

对比例2

参见图8，其匹配电路52由一根长度为1.1mm的传输线构成，环行器的平面尺寸6mm×6mm，其余与实施例2相同；本对比例的环行器在8～12GHz 频率的仿真结果见图9，从图9可以看出，三个端口的回波损耗都小于-15.3dB。

通过对比可以看出，本发明采用两根及以上互为配合的传输线和连接结点组成的匹配器的环行器较原有环行器体积缩小一半，同时，回波损耗较原结构更优。

实施例3：

920-960MHz频段环行器

参见图10，本对比例与实施例1相比，所述匹配电路52由三根相互配合的长度为2.06mm的传输线521和一个面积为0.205mm²连接结点522构成， 本实施例的环行器平面尺寸10mm×10mm，其余与实施例1相同；本实施例的环行器在920-960MHz频率的仿真结果见图11，从图11可以看出，三个端口的回波损耗都小于-15.26 dB。

对比例3

参见图12，其匹配电路52由一根长度为1.8mm的传输线构成，环行器的平面尺寸14mm×14mm，其余与实施例3相同；本对比例的环行器在920-960MHz频率的仿真结果见图13，从图13可以看出，三个端口的回波损耗都小于-12.62dB。

通过对比可以看出，本发明采用三根及以上互为配合的传输线和连接结点组成的匹配器的环行器较原有环行器体积缩小一半，同时，回波损耗较原结构更优。

需要说明的是，上述三个实施例，均是以三个匹配电路为例，当然，其余个数匹配电路的环行器也适合本发明的结构改进。并且，本发明三个实施例，均是以微带环行器为例，带线、同轴结构环行器以及利用环行器制作的隔离器同样适用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。