一種相移穩(wěn)定的r-s移相器的制造方法
【專利說明】
1.
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于微波器件領(lǐng)域，涉及一種對鎖式Reggia-Spencer移相器(以下簡稱R-S移相器)固有的相移不穩(wěn)定問題的解決。
2.
【背景技術(shù)】
[0002]微波鐵氧體移相器廣泛用于相控陣?yán)走_(dá)天線系統(tǒng)，微波鐵氧體移相器包括雙模線極化移相器、雙模圓極化移相器、非互易矩形環(huán)移相器、R-S移相器等，其中R-S以其體積小、重量輕、相移互易、工作在線極化模式等種種優(yōu)勢，特別適宜機(jī)載或彈載相控陣?yán)走_(dá)使用。
[0003]現(xiàn)有的R-S移相器因其固有的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，其金屬波導(dǎo)腔與側(cè)面的金屬蓋板通過導(dǎo)電膠粘接構(gòu)成閉合波導(dǎo)，形成對鐵氧體磁回路的短路，其短路電阻非常小，等同于移相器上并聯(lián)了一個(gè)重負(fù)載，驅(qū)動移相器時(shí)這上面通常消耗了四分之三以上的功率，造成移相器驅(qū)動功耗過大，并且這一短路電阻的阻值非常不穩(wěn)定，溫度變化、振動、時(shí)效老化都會造成短路電阻的無規(guī)律變化，直接導(dǎo)致移相器相移曲線的無規(guī)律變化，最大可使相移變化達(dá)到上百度，使其無法使用。
[0004]歸納起來現(xiàn)有技術(shù)存在的主要缺點(diǎn)表現(xiàn)如下:
[0005]1.短路電阻的阻值非常不穩(wěn)定，溫度變化、振動、時(shí)效老化都會造成短路電阻的無規(guī)律變化，直接導(dǎo)致移相器相移曲線的無規(guī)律變化，使其無法使用。
[0006]2.短路電阻非常小，等同于移相器上并聯(lián)了一個(gè)重負(fù)載，驅(qū)動移相器時(shí)這上面通常消耗了四分之三以上的功率，造成移相器驅(qū)動功耗過大。
[0007]3.不同移相器間的短路電阻阻值存在較大差異，導(dǎo)致移相器間的驅(qū)動電流差異較大、難以實(shí)現(xiàn)相移的溫度補(bǔ)償。
[0008]關(guān)于該移相器能查詢到的為數(shù)不多的文獻(xiàn)都只涉及移相器相移機(jī)理方面的內(nèi)容，未涉及工程應(yīng)用中相移穩(wěn)定方面的內(nèi)容。如:
[0009][01]蔣仁培、董勝奎在2003年I月《現(xiàn)代雷達(dá)》第I期發(fā)表了《Reggia-Spencer移相器相移機(jī)理研究》，對該移相器的相移機(jī)理進(jìn)行了分析，沒有涉及到移相器相移穩(wěn)定方面的內(nèi)容。
[0010][02]ff.E.Hord, F.J.Rosenbaum, C.R.Boyd 發(fā)表的《A Design Theory ForReggia-Spencer Reciprocal Ferrite Phase Shifters》，僅涉及機(jī)理，未涉及到移相器相移穩(wěn)定方面的內(nèi)容。
[0011][03](:.1?.807(1發(fā)表的紐 COUPLED-MODE DESCRIPT1N OF THE REGGIA-SPENCERPHASE SHIFTER》，僅涉及機(jī)理，未涉及到移相器相移穩(wěn)定方面的內(nèi)容。
3.

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]4.發(fā)明創(chuàng)造的目的
[0013]本發(fā)明的目的是:克服現(xiàn)有的R-S移相器存在的相移不穩(wěn)定、驅(qū)動功耗過大、難以實(shí)現(xiàn)相移的溫度補(bǔ)償?shù)热秉c(diǎn)，提供一種相移穩(wěn)定、驅(qū)動功耗小、容易實(shí)現(xiàn)相移溫度補(bǔ)償?shù)腞-S移相器。
[0014]5.技術(shù)方案
[0015]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0016]—種相移穩(wěn)定的R-S移相器,其特征是,R-S移相器的金屬波導(dǎo)腔與金屬蓋板之間的直流電阻大于0.5歐姆。
[0017]進(jìn)一步，在金屬波導(dǎo)腔表面或金屬蓋板表面或同時(shí)在二者表面有一層絕緣層。
[0018]所述的絕緣層厚度為0.lum_50um。
[0019]所述的絕緣層材料的介電常數(shù)為:1-200 ;絕緣層材料的介電損耗正切值為:小于
0.1。
[0020]6.發(fā)明創(chuàng)造的優(yōu)點(diǎn)
[0021]1.本發(fā)明解決了 R-S移相器相移不穩(wěn)定的問題。未采用本發(fā)明所述方案制造的移相器經(jīng)過高低溫、振動、時(shí)效老化之后相移無規(guī)律變化，最大可達(dá)上百度，采用本發(fā)明所述方案制造的移相器經(jīng)過高低溫、振動、時(shí)效老化之后相移曲線不發(fā)生變化。
[0022]2.本發(fā)明大幅降低了 R-S移相器的驅(qū)動功耗。在相位切換頻率為IKHz的情況下未采用本發(fā)明所述方案制造的移相器驅(qū)動功耗約為0.7W?1W，采用本發(fā)明所述方案制造的移相器驅(qū)動功耗僅為0.2W左右。
[0023]3.本發(fā)明解決了移相器實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的溫度補(bǔ)償?shù)膯栴}。未采用本發(fā)明所述方案制造的移相器由于驅(qū)動電流差異較大，無法簡單的采用統(tǒng)一的溫度補(bǔ)償措施，移相器的相移溫度系數(shù)在1° /°c左右，采用本發(fā)明所述方案制造的移相器驅(qū)動電流一致性很好，可以設(shè)計(jì)統(tǒng)一的溫度補(bǔ)償電路，使移相器的相移溫度系數(shù)得到很大改善，降到0.2° /0C以下。
[0024]本發(fā)明適用領(lǐng)域?yàn)殒i式R-S移相器，也可推廣到其它存在類似短路結(jié)構(gòu)的器件或設(shè)備中。
7.
【附圖說明】
[0025]圖1是R-S移相器的金屬波導(dǎo)腔與兩側(cè)的金屬蓋板示意圖；
[0026]圖中:1金屬波導(dǎo)腔2金屬蓋板；
[0027]圖2是現(xiàn)有技術(shù)R-S移相器驅(qū)動電路等效示意圖；
[0028]圖中:3電源4移相器驅(qū)動線圈5短路電阻6接地；
[0029]圖3是采用本發(fā)明的R-S移相器驅(qū)動電路等效示意圖。
8.
【具體實(shí)施方式】
[0030]現(xiàn)有技術(shù)的R-S移相器驅(qū)動電路等效示意圖如圖2，因短路電阻5的阻值遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于移相器驅(qū)動線圈4的阻抗，所以在移相器工作時(shí)消耗了大量的電能，同時(shí)因?yàn)槎搪冯娮枋怯山饘俨▽?dǎo)腔和金屬蓋板通過導(dǎo)電膠粘接形成的閉合回路的電阻，導(dǎo)電膠易受溫度、振動、時(shí)效老化影響，阻值十分不穩(wěn)定，在施加固定的驅(qū)動脈寬或驅(qū)動電流的時(shí)候移相器的相移也十分不穩(wěn)定。
[0031]—種相移穩(wěn)定的R-S移相器,金屬波導(dǎo)腔與金屬蓋板之間的直流電阻大于0.5歐姆，則短路電阻阻值的變化對相移的影響就可以忽略，短路功耗就可以得到大幅下降。
[0032]實(shí)施時(shí)，通過氧化、涂敷、沉積等工藝手段，在金屬波導(dǎo)腔表面或金屬蓋板表面，或同時(shí)在二者表面形成極薄一層絕緣層。絕緣層的材料應(yīng)該是絕緣良好且耐磨，以保證裝配粘接過程中不會損傷導(dǎo)致絕緣失效，介電常數(shù)越高越好，介電損耗正切越小越好，使裝配粘接后波導(dǎo)腔與蓋板的交界面處形成足夠電容量且損耗極低的電容，使高頻的微波在波導(dǎo)壁上形成的交變電流能順利導(dǎo)通，不影響微波在波導(dǎo)中的傳輸，同時(shí)阻止低頻驅(qū)動短路電流在閉合的波導(dǎo)腔上形成短路電流，等于消除了短路電阻，驅(qū)動電路等效示意圖如圖3，也就不存在短路電阻阻值的穩(wěn)定性問題了。通過這一技術(shù)方案同時(shí)克服了 R-S移相器相移不穩(wěn)定、驅(qū)動功耗過大、難以實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償三個(gè)導(dǎo)致其無法工程應(yīng)用的缺點(diǎn)。
[0033]所述的絕緣層厚度為0.lum_50um。
[0034]所述的絕緣層材料的介電常數(shù)為:1-200 ;絕緣層材料的介電損耗正切值為:小于0.1。
[0035]實(shí)施例:本發(fā)明的實(shí)施方法如下:
[0036]1.在圖1描述的金屬波導(dǎo)腔I或金屬蓋板2，或同時(shí)在二者表面形成薄薄一層絕緣層，在本實(shí)施例中，在金屬波導(dǎo)腔I上通過陽極氧化形成致密絕緣層；
[0037]2.必須嚴(yán)格控制絕緣層的厚度，使其在滿足絕緣的情況下對移相器的微波傳輸影響最小，本實(shí)施例中的絕緣層厚度小于30um ；
[0038]3.在完成表面絕緣處理的金屬波導(dǎo)腔I上裝配移相器的其它零件和金屬蓋板2，在裝配過程中必須十分小心，以免劃傷絕緣層造成金屬波導(dǎo)腔I與金屬蓋板2導(dǎo)通形成短路；
[0039]4.在使用導(dǎo)電膠粘接金屬蓋板2的過程中，注意避免通過導(dǎo)電膠把兩片金屬蓋板2連通；
[0040]在圖1中的金屬波導(dǎo)腔I上通過硫酸陽極氧化形成一層致密絕緣氧化層，氧化層厚度控制在5um至30um之間，在裝配粘接過程中避免劃傷絕緣層和導(dǎo)電膠連通兩片金屬蓋板2。該實(shí)施例移相器相移穩(wěn)定,驅(qū)動功耗僅為原來的五分之一到四分之一,移相器間驅(qū)動電流的差異由原來的40%左右下降到10%左右，能夠采用統(tǒng)一的溫度補(bǔ)償電路，使移相器的相移溫度系數(shù)得到很大改善。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種相移穩(wěn)定的R-S移相器,其特征是,R-S移相器的金屬波導(dǎo)腔與金屬蓋板之間的直流電阻大于0.5歐姆。2.如權(quán)利要求1所述的一種相移穩(wěn)定的R-S移相器，其特征是，進(jìn)一步，在金屬波導(dǎo)腔表面或金屬蓋板表面或同時(shí)在二者表面有一層絕緣層。3.如權(quán)利要求1所述的一種相移穩(wěn)定的R-S移相器，其特征是，所述的絕緣層厚度為0.lum_50umo4.如權(quán)利要求1所述的一種相移穩(wěn)定的R-S移相器，其特征是，所述的絕緣層材料的介電常數(shù)為:1-200 ;絕緣層材料的介電損耗正切值為:小于0.1。
【專利摘要】本發(fā)明屬于微波器件領(lǐng)域，涉及一種對鎖式Reggia-Spencer移相器(固有的相移不穩(wěn)定問題的解決。一種相移穩(wěn)定的R-S移相器，其特征是，R-S移相器的金屬波導(dǎo)腔與金屬蓋板之間的直流電阻大于0.5歐姆。進(jìn)一步，在金屬波導(dǎo)腔表面或金屬蓋板表面或同時(shí)在二者表面有一層絕緣層。本發(fā)明解決了R-S移相器相移不穩(wěn)定的問題。未采用本發(fā)明所述方案制造的移相器經(jīng)過高低溫、振動、時(shí)效老化之后相移無規(guī)律變化，最大可達(dá)上百度，采用本發(fā)明所述方案制造的移相器經(jīng)過高低溫、振動、時(shí)效老化之后相移曲線不發(fā)生變化。
【IPC分類】H01P1/18
【公開號】CN105680122
【申請?zhí)枴?br>【發(fā)明人】龍佩敏, 劉華, 夏蘇萍
【申請人】中國航空工業(yè)集團(tuán)公司雷華電子技術(shù)研究所
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2014年11月20日