一种YIG加载基片集成波导结构的制作方法

一种yig加载基片集成波导结构
技术领域
1.本发明属于微波射频技术领域，具体涉及一种yig加载基片集成波导结构。


背景技术：

2.随着现代化装备的迅猛发展，以及未来先进装备的需要，对通讯技术设备以及精密测试设备的需求越来越迫切，作为关键部件的钇铁石榴石（yig）带通滤波器其应用前景非常广阔。yig带通滤波器在发射机中位于最末端，起到后级滤波的作用；而它在接收机中则位于最前端，作为预选滤波器，从接收到的大量频谱信号中选出有用的信号频率，阻塞不需要的干扰信号频率，从而提高接收机的信噪比。yig带通滤波器广泛地应用在测试系统以及雷达系统中，使用 yig 带通滤波器代替系统中的多路预选器组，不但真正实现对变频信号的选择，而且在克服固定频率滤波器网络不足的同时，大大减小了尺寸和节约了成本。
3.传统的yig器件通常使用yig小球，yig小球需要复杂的耦合电路对电路进行激励，不易于平面电路进行集成，同时yig小球的装配复杂，需要对yig进行定轴，且受到外界震动影响大。


技术实现要素：

4.针对上述相关现有技术不足，本发明提供一种yig加载基片集成波导结构，实现了一种便于装配便于与平面电路集成的yig平面器件，改进了基片集成波导结构，通过对加载yig薄膜实现在基片集成波导截止频率之下激励起传导模式，通过在本发明的结构基础上通过进一步设计能实现更多形式的yig调谐滤波器。
5.为了实现本发明的目的，拟采用以下方案：一种yig加载基片集成波导结构，包括：钆镓石榴石基片；形成于钆镓石榴石基片上下表面的钇铁石榴石薄膜；以及形成于钇铁石榴石薄膜表面的金属层；沿长度方向，金属层上两侧设有两排金属化过孔，两个金属层的金属化过孔一一对应且贯穿连通，金属化过孔通过金属填充；金属化过孔与金属层用于形成基片集成波导的波导腔，中间的钇铁石榴石薄膜及钆镓石榴石基片用于形成波导腔中的介质。
6.钆镓石榴石基片、钇铁石榴石薄膜、金属层的宽度为a，金属化过孔的孔径d，满足以下关系：，
s为同一侧相邻两个金属化过孔的孔间距。
7.所述基片集成波导结构的工作频率低于截止频率，截止频率为：，其中，表示波导中基模te
10
模的截止频率，ε表示基片材料的介电常数，μ表示基片材料的磁导率。
8.钇铁石榴石薄膜用于施加静态偏置磁场。
9.本发明的有益效果在于：1、改变的传统yig小球器件的结构，实现了一种便于装配便于与平面电路集成的yig平面器件；2、改进了基片集成波导结构，通过对加载yig薄膜实现了在基片集成波导截止频率之下激励起传导模式；3、在本发明的基础上，借由传统的基片集成波导滤波器的形式，可以扩展出更多种类的滤波器。
附图说明
10.图1示出了本申请实施例的立体结构示意图。
11.图2示出了本申请实施例的俯视结构示意图。
12.图3示出了本申请实施例的侧面剖视结构示意图。
13.图4示出了本申请实施例的yig薄膜施加偏置磁场在基片集成波导的截止模式下激励起不同频率的传导模式电磁仿真结果图。
具体实施方式
14.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明的实施方式进行详细说明，但本发明所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
15.本申请实施例提供一种yig加载基片集成波导结构，如图1~图3所示，包括：钆镓石榴石（ggg）基片1、形成于钆镓石榴石基片1上下表面的钇铁石榴石（yig）薄膜2、以及形成于钇铁石榴石薄膜2表面的金属层3。
16.具体结构一共分为五层，从上至下分别为金属层，yig薄膜，ggg基片，yig薄膜，金属层。
17.沿长度方向，金属层3上两侧设有两排金属化过孔4，两个金属层3的金属化过孔4一一对应且贯穿连通，金属化过孔4通过金属填充。金属化过孔4与金属层3用于形成基片集成波导的波导腔，中间的yig
‑
ggg
‑
yig用于形成波导腔中的介质。
18.整体基片的宽度由截止频率和加工工艺决定，为了尽量实现高的截止频率，需要将基片宽度设置的较小。整体过孔的尺寸需要满足基片集成波导的基本条件。
19.钆镓石榴石基片1、钇铁石榴石薄膜2、金属层3的宽度为a，金属化过孔4的孔径d，满足以下关系：，s为同一侧相邻两个金属化过孔4的孔间距。
20.yig加载的基片集成波导与传统的矩形波导类似，但是由于侧壁使用金属化过孔方式而非连续的金属壁，会切断电流产生辐射，从而基片集成波导（包括本发明中的yig加载基片集成波导结构）只能传播te
n0
模式。yig加载的基片集成波导将尺寸需要保证将其基模（te
10
模）的截止频率设置在很高频率，保证整个结构的工作频率比截止频率低，截止频率为：，其中，表示波导中基模te
10
模的截止频率，ε表示基片材料的介电常数，μ表示基片材料的磁导率。
21.与传统基片集成波导相比，本发明使用双面yig膜和ggg基片作为介质基片，通过对yig薄膜施加静态的偏置磁场可以改变基片集成波导的传播特性，对于一定的偏置磁场下，对于非yig铁磁共振频率处的频率，本发明的行为类似于普通基片集成波导，由于对于基片尺寸的设置，本发明处于截止状态，电磁波无法传播。当处于铁磁共振频率时，本发明能在基片集成波导的截止区激励起能够传导的电磁波。通过改变偏置磁场的强度可以在基片集成波导的截止模式下激励起不同频率的传导模式，如图4所示。
22.以上仅为本发明的优选实施例，并不表示是唯一的或是限制本发明。本领域技术人员应理解，在不脱离本发明的范围情况下，对本发明进行的各种改变或同等替换，均属于本发明保护的范围。


技术特征：
1.一种yig加载基片集成波导结构，其特征在于，包括：钆镓石榴石基片（1）；形成于钆镓石榴石基片（1）上下表面的钇铁石榴石薄膜（2）；以及形成于钇铁石榴石薄膜（2）表面的金属层（3）；沿长度方向，金属层（3）上两侧设有两排金属化过孔（4），两个金属层（3）的金属化过孔（4）一一对应且贯穿连通，金属化过孔（4）通过金属填充；金属化过孔（4）与金属层（3）用于形成基片集成波导的波导腔，中间的钇铁石榴石薄膜（2）及钆镓石榴石基片（1）用于形成波导腔中的介质。2.根据权利要求1所述的yig加载基片集成波导结构，其特征在于，钆镓石榴石基片（1）、钇铁石榴石薄膜（2）、金属层（3）的宽度为a，金属化过孔（4）的孔径d，满足以下关系：， s为同一侧相邻两个金属化过孔（4）的孔间距。3.根据权利要求2所述的yig加载基片集成波导结构，其特征在于，所述基片集成波导结构的工作频率低于截止频率，截止频率为：，其中，表示波导中基模te
10
模的截止频率，ε表示基片材料的介电常数，μ表示基片材料的磁导率。4.根据权利要求1所述的yig加载基片集成波导结构，其特征在于，钇铁石榴石薄膜（2）用于施加静态偏置磁场。

技术总结
一种YIG加载基片集成波导结构，包括：钆镓石榴石基片；形成于钆镓石榴石基片上下表面的钇铁石榴石薄膜；以及形成于钇铁石榴石薄膜表面的金属层；沿长度方向，金属层上两侧设有两排金属化过孔，两个金属层的金属化过孔一一对应且贯穿连通，金属化过孔通过金属填充；金属化过孔与金属层用于形成基片集成波导的波导腔，中间的钇铁石榴石薄膜及钆镓石榴石基片用于形成波导腔中的介质。实现了一种便于装配便于与平面电路集成的YIG平面器件，改进了基片集成波导结构，通过对加载YIG薄膜实现在基片集成波导截止频率之下激励起传导模式，通过在本发明的结构基础上通过进一步设计能实现更多形式的YIG调谐滤波器。多形式的YIG调谐滤波器。多形式的YIG调谐滤波器。


技术研发人员：樊鑫安 刘畅 王明 杜姗姗
受保护的技术使用者：成都威频科技有限公司
技术研发日：2021.09.15
技术公布日：2021/10/23