基于雙層磁電結(jié)構(gòu)多功能微波器件設(shè)計(jì)及等效電路研究.pdf

1、將復(fù)合磁電材料的逆磁電效應(yīng)應(yīng)用于普通微波器件，既可與傳統(tǒng)磁可調(diào)微波器件一樣通過(guò)外加磁場(chǎng)實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)因子和GHz范圍的頻帶調(diào)節(jié)，也可以通過(guò)外加電場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)MHz范圍內(nèi)高精度和快速的頻帶調(diào)節(jié)；并且與傳統(tǒng)的濾波器相比功耗低，噪音低，品質(zhì)因子高。因此在移動(dòng)通信系統(tǒng)和國(guó)防平臺(tái)下的有源相控陣?yán)走_(dá)以及電子戰(zhàn)系統(tǒng)等領(lǐng)域，其具有很大潛力。
　　在器件設(shè)計(jì)過(guò)程中，改善微帶結(jié)構(gòu)可以提高器件性能，而對(duì)T字型微帶結(jié)構(gòu)濾波器的帶通效果最好；此外，曾有學(xué)者提出采用

2、兩塊層合材料能夠拓展帶寬。雖然如此，但均是一旦器件設(shè)計(jì)定型，性能也就無(wú)法改變。在器件設(shè)計(jì)過(guò)程中，傳統(tǒng)的研究方法是通過(guò)電磁場(chǎng)仿真后做成實(shí)物，而這種方法應(yīng)用于磁電可調(diào)器件的設(shè)計(jì)過(guò)程中時(shí)，由于引入了磁電層合結(jié)構(gòu)，考慮其復(fù)雜的材料參數(shù)和邊界條件，會(huì)造成仿真時(shí)間耗時(shí)冗長(zhǎng)。相對(duì)的，曾有學(xué)者提出采用等效電路分析的方法能夠縮短仿真的時(shí)間，提高效率更為方便地預(yù)測(cè)器件的性能從而降低成本。盡管關(guān)于等效電路的工作持續(xù)進(jìn)行著，但針對(duì)的模型比較單一，對(duì)于其他結(jié)構(gòu)類(lèi)

3、型的器件建模工作還有待開(kāi)展。
　　針對(duì)上面的思考，本文做了以下的研究：
　　首先，針對(duì)對(duì)T型微帶線(xiàn)磁電可調(diào)微波濾波器，建立了集總等效電路模型。根據(jù)微波傳輸原理和鐵磁共振機(jī)理，考慮壓電層電調(diào)等效因子的影響，計(jì)算出其在等效為基于單導(dǎo)帶的微波濾波器時(shí)的等效電路參數(shù)。同時(shí)引入了新的輻射阻抗公式，計(jì)算出了等效為基于耦合帶的微波濾波器時(shí)對(duì)應(yīng)的等效電路參數(shù)，建立起磁電雙可調(diào)諧振器的集總等效電路模型，驗(yàn)證了電路的有效性，預(yù)測(cè)出不同尺寸的磁電

4、層合結(jié)構(gòu)以及外加磁場(chǎng)對(duì)濾波器的性能以及等效電路集總參數(shù)的影響。
　　其次，針對(duì)由多塊磁電層合結(jié)構(gòu)構(gòu)成的直導(dǎo)帶磁電微波器件，根據(jù)鐵磁共振機(jī)理和微波傳輸線(xiàn)理論，分別引入RLC串聯(lián)諧振電路和理想變壓器模型表征鐵磁共振效應(yīng)和微帶線(xiàn)與磁電結(jié)構(gòu)的耦合效應(yīng)，最終建立起含多塊磁電層合結(jié)構(gòu)的磁場(chǎng)和電場(chǎng)雙可調(diào)直導(dǎo)帶微波器件的普遍集總電路模型，并驗(yàn)證了其有效性。之后，使用該集總等效電路對(duì)濾波器的帶內(nèi)特性和磁、電場(chǎng)調(diào)諧性能進(jìn)行預(yù)測(cè)，發(fā)現(xiàn)應(yīng)用多塊磁電結(jié)構(gòu)的

5、濾波器，既可以拓寬濾波器的帶寬，也可以通過(guò)調(diào)節(jié)磁電塊上的外加靜電、靜磁場(chǎng)來(lái)調(diào)節(jié)其工作頻段，為新型磁電器件設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。
　　最后，采用雙層磁電層合結(jié)構(gòu)并基于微波磁電效應(yīng)和鐵磁共振效應(yīng)，結(jié)合磁電可調(diào)單導(dǎo)帶濾波器的帶阻和與耦合帶的帶通性能，設(shè)計(jì)了兩種空間耦合結(jié)構(gòu)的功能可選性磁電可調(diào)微波濾波器，不僅繼承磁電可調(diào)微波器件工作頻段可調(diào)諧的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)克服現(xiàn)有磁電可調(diào)微波器件濾波性能單一等缺陷，提高了器件的靈活性以及多功能可用性，更適合無(wú)線(xiàn)