本發(fā)明涉及微波元器件，尤其涉及一種基于磁屏蔽的高方向性小型化定向環(huán)行耦合組件。
背景技術：
1、微帶環(huán)行器是一種微波無源器件，其主要作用是作為接收機、發(fā)射機、天線的公用裝置，避免接收設備和發(fā)射設備相互干擾。魚刺結結構的微帶環(huán)行器電路復雜，阻抗匹配靈活，有助于降低器件的平面尺寸，環(huán)行器結構如圖1所示，環(huán)行器采用全磁鐵氧體基片設計，避免了介質嵌套的間隙產生的損耗，另外截止波數比采用介質嵌套的基片低，從而得到更小的環(huán)行結尺寸，同時高介電常數的鐵氧體材料可縮短匹配段的長度，有助于環(huán)行器的小型化。
2、目前的魚刺結環(huán)行器電路示意圖如圖2所示，鐵氧體基片2為旋磁多晶鐵氧體材料，是實現(xiàn)微波信號環(huán)狀傳輸的關鍵材料，通過拋光、光刻、鍍膜、切片工藝在鐵氧體基片2上制作出微帶電路3，用于微波信號的傳輸，其結構如圖1所示，所述微帶電路3包括中心圓結31、多路加抗短截線32和端口，其中，從圖1可以看出，現(xiàn)有的微帶電路的中心圓結部分31的半徑與多路加抗短截線部分的長度相當；永磁體5為鐵氧體基片2提供恒定偏置磁場，是實現(xiàn)微波信號環(huán)狀傳輸的重要材料；陶瓷墊片4起到調配介質、使得外加磁場均勻磁化的作用；底板1為支撐基底；
3、在外加恒溫磁場下，進入鐵氧體基片2內的電磁波會分裂為兩個諧振模（右旋模和左選模），當適當的外加恒穩(wěn)磁場時，駐波場型旋轉30°。此時，駐波場型最大點波節(jié)正處于環(huán)行器端口2的位置，而最小點波節(jié)正處于環(huán)行器端口3的位置。因此，自環(huán)行器端口1輸入的電磁波就從環(huán)行器端口2輸出，而環(huán)行器端口3為隔離。依次類推，構成了三端口的微帶魚刺結環(huán)行器。
4、定向耦合器一般由兩條微波傳輸線通過特殊的能量耦合方式聯(lián)系在一起，如圖2所示，傳輸信號從定向耦合器的1端口11輸入，因此1端口11所在的傳輸線1-2稱為主傳輸線6，沒有信號輸入但有信號輸出的傳輸線3-4則稱為副傳輸線7；當信號能量從主傳輸線6的1端口11輸入時，其中一部分的能量直接從2端口12輸出，所以一般把1端口11稱為信號輸入端，?2端口12稱為信號直通端。此外，還會有一部分的能量通過這兩條傳輸線之間的耦合裝置15從主傳輸線6耦合進入副傳輸線7。理想情況下的定向耦合器的副傳輸線7只會有一個端口有能量輸出，有能量輸出的副傳輸線端口稱為耦合端，而沒有能量輸出的副傳輸線端口則稱為隔離端。根據耦合裝置的設計不同，能量可能從3端口13或4端口14輸出。如果能量輸出方向與輸入方向相同則一般稱該類定向耦合器為同向耦合器，反之如果能量輸出方向與輸入方向相反則稱為反向耦合器。
5、微帶耦合器中的介質是由基片和空氣構成的混合介質，主模為準tem波，根據其傳輸特點，一般為反向耦合器。傳統(tǒng)設計由兩根平行的傳輸線組成，當兩根傳輸線靠近時，電磁場的相互作用會將一部分信號從主線耦合到耦合線上，通過合適的設計，可實現(xiàn)不同程度的耦合效果，從而實現(xiàn)信號的分配、合并、功率監(jiān)測等功能。
6、上述現(xiàn)有的環(huán)行器和耦合器，至少存在下述問題：
7、1）元器件集成度低，不滿足微波系統(tǒng)的小型化趨勢；
8、2）現(xiàn)有的高方向性微帶耦合器尺寸較大，采用多節(jié)λ/4中心接補償電容級聯(lián)匹配；x波段中心頻點下的λ/4就有7.5mm，尺寸較大；
9、3）環(huán)行器陣列化安裝時，磁場受到外部金屬腔體的干擾，影響微帶器件的性能。
技術實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的就在于提供一種基于磁屏蔽的高方向性小型化定向環(huán)行耦合組件，以解決上述問題。
2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是這樣的：一種基于磁屏蔽的高方向性小型化定向環(huán)行耦合組件，包括由下至上依次設置的底板、鐵氧體基片、所述鐵氧體基片上的集成微帶電路、陶瓷墊片和永磁體，在所述永磁體外部設置屏蔽帽；所述集成微帶電路包括環(huán)行器電路和耦合電路，所述環(huán)行器電路由位于中心的中心圓結、位于中心圓結四周的多路加抗短截線和端口組成，其中，所述中心圓結的半徑與多路加抗短截線的長度相同。所述加抗短截線的數目，一般根據實際仿真結果，根據頻段與帶寬適當選擇加抗短截線的數目，比如其數目可以是5。
3、中心圓結的半徑與多路加抗短截線的長度相當時器件能到達理想的工作狀態(tài)，有較小的損耗和較寬的工作帶寬；相對減小中心圓結的半徑可以降低器件的工作頻率；適當地選擇加抗短截線的數目能在一定程度上展寬工作頻帶。這種結構器件的阻抗匹配器通常采用半集中參數的lc結構；電容c的大小可以通過調節(jié)與三個端口相連的扇形面積或端口短截線來實現(xiàn)；電感l(wèi)的大小可以通過調節(jié)耦合線的阻抗及共面線的阻抗及長度來實現(xiàn)。
4、作為優(yōu)選的技術方案，在所述中心圓結處設置挖槽。在中心圓節(jié)處挖槽通過多路加抗的小型化補償方式進一步達到器件的小型化。
5、作為優(yōu)選的技術方案，所述耦合電路包括主傳輸線和副傳輸線，在所述主傳輸線和副傳輸線之間的耦合區(qū)域內設置交指電容，所述交底電容為一級交指電容或者多級交指電容。
6、在耦合區(qū)域內設置增加交指電容進行電容補償，以增加微帶傳輸線的奇模電容量，從而提升耦合器的方向性。
7、作為進一步優(yōu)選的技術方案，所述交底電容為多級交指電容。
8、采用多級交指電容補償能夠提高耦合器的方向性。
9、作為進一步優(yōu)選的技術方案，所述耦合電路包括三個端口和一個薄膜負載。
10、作為進一步優(yōu)選的技術方案，在所述集成微帶電路上設置阻抗匹配。
11、作為更進一步優(yōu)選的技術方案，所述阻抗匹配位于環(huán)行器電路端口處。
12、本發(fā)明在小尺寸內完成微帶環(huán)行器和耦合器的集成設計，并且提高耦合器的方向性，以提升監(jiān)測陣面、t/r通道中標定網絡的性能。
13、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：本發(fā)明能夠解決微帶元器件集成度低和微帶耦合器方向性較差以及因腔體效應影響微帶器件性能的問題，能夠加快微帶器件的高集成度設計，有效減少整機的體積，以及提高小尺寸耦合器的方向性來改善標校網絡的靈敏度與檢測精度，并且在微帶器件的陣列安裝過程中，減小腔體效應和器件間的影響。
1.一種基于磁屏蔽的高方向性小型化定向環(huán)行耦合組件，其特征在于，包括由下至上依次設置的底板（1）、鐵氧體基片（2）、所述鐵氧體基片（2）上的集成微帶電路、陶瓷墊片（4）和永磁體（5），在所述永磁體（5）外部設置屏蔽帽（20）；所述集成微帶電路包括環(huán)行器電路和耦合電路，所述環(huán)行器電路由位于中心的中心圓結（31）、位于中心圓結（31）四周的多路加抗短截線（32）和端口（33）組成，其中，所述中心圓結（31）的半徑與多路加抗短截線（32）的長度相同。
2.根據權利要求1所述的一種基于磁屏蔽的高方向性小型化定向環(huán)行耦合組件，其特征在于，在所述中心圓結（31）處設置挖槽（34）。
3.根據權利要求1所述的一種基于磁屏蔽的高方向性小型化定向環(huán)行耦合組件，其特征在于，所述耦合電路包括主傳輸線（6）和副傳輸線（7），在所述主傳輸線（6）和副傳輸線（7）之間的耦合區(qū)域內設置交指電容（9），所述交底電容（9）為一級交指電容或者多級交指電容。
4.根據權利要求3所述的一種基于磁屏蔽的高方向性小型化定向環(huán)行耦合組件，其特征在于，所述交底電容（9）為多級交指電容。
5.根據權利要求3所述的一種基于磁屏蔽的高方向性小型化定向環(huán)行耦合組件，其特征在于，所述耦合電路包括三個端口和一個薄膜負載（8）。
6.根據權利要求3所述的一種基于磁屏蔽的高方向性小型化定向環(huán)行耦合組件，其特征在于，在所述集成微帶電路上設置阻抗匹配（10）。
7.根據權利要求6所述的一種基于磁屏蔽的高方向性小型化定向環(huán)行耦合組件，其特征在于，所述阻抗匹配（10）位于環(huán)行器電路端口處。