鐵氧體薄膜移相器的設(shè)計(jì).pdf

1、隨著信息時(shí)代的到來,無線通信和數(shù)據(jù)傳輸在現(xiàn)代生活中占據(jù)著越來越重要的地位。鐵氧體在恒穩(wěn)磁場和高頻電磁場共同作用下,導(dǎo)磁率呈現(xiàn)各向異性,電磁波通過鐵氧體時(shí)產(chǎn)生相移,相移的大小受到恒穩(wěn)磁場控制。作為T/R組件中控制信號相位變化的關(guān)鍵元件,鐵氧體移相器在雷達(dá)、導(dǎo)航、通信、遙控遙測及測試系統(tǒng)中已廣泛應(yīng)用,但由于相控陣?yán)走_(dá)有幾千個(gè)單元,而平均每個(gè)單元都需要使用到移相器。所以,雷達(dá)的性能和成本和移相器的性能和成本息息相關(guān)。
　　 同時(shí)由于鐵

2、氧體移相器存在的體積大、造價(jià)高等問題,制約了電子系統(tǒng)進(jìn)一步向小型化、微型化、高頻化、集成化方向發(fā)展。因此迫切需要一種減少鐵氧體移相器的體積、提高其響應(yīng)速度、降低成本的技術(shù)。為了解決問題,本文設(shè)計(jì)了一種基于微帶線的鐵氧體薄膜移相器。
　　 針對以上問題,本文主要是通過HFSS對適用于移相器用的微波鐵氧體材料篩選、移相器分布參數(shù)和傳輸特性設(shè)計(jì)、仿真和優(yōu)化等相關(guān)理論的研究,設(shè)計(jì)了一種基于微帶線的鐵氧體薄膜移相器,針對以上情況具體步驟可

3、以從下面幾點(diǎn)展開:(1)根據(jù)鐵氧體旋磁材料特性理論設(shè)計(jì)了由縱向磁化場作用下的微帶鐵氧體薄膜移相器,采用YIG和GGG旋磁材料,依據(jù)薄膜集成電路工藝,在半導(dǎo)體基片上濺射一層鐵氧體薄膜,再在鐵氧體薄膜上沉積制備曲折微帶線。(2)針對鐵氧體旋磁材料的特性分析,確定了器件材料的幾何性能參數(shù),以及在研究電磁波在旋磁介質(zhì)中傳播理論的基礎(chǔ)上,獲得其傳輸波動方程,結(jié)合材料參數(shù)計(jì)算出為實(shí)現(xiàn)所需移相器的電路參數(shù)和各結(jié)構(gòu)的尺寸。(3)討論了鐵氧體薄膜移相器的

4、基本工作機(jī)理。通過HFSS軟件對所建模型的電路參數(shù)和傳輸特性進(jìn)行設(shè)計(jì)、仿真和電路優(yōu)化,為使器件的微波性能良好,使用λ/4阻抗匹配技術(shù)拓寬器件的工作頻帶寬度,實(shí)現(xiàn)了良好的阻抗匹配。(4)在HFSS中對λ/4微帶長度和微帶之間的間距S對薄膜移相器性能影響進(jìn)行研究分析。結(jié)果表明,隨著微帶長度增大,薄膜模型的仿真匹配性能越良好,插入損耗也增大;微帶之間的間距S增大,模型相移的差頻寬增大。這些為以后設(shè)計(jì)鐵氧體薄膜移相器提供了參考。