LiZn鐵氧體及其在Ka波段移相器中的應(yīng)用研究.pdf

1、移相器是一種能夠?qū)﹄姶挪ǖ南辔贿M(jìn)行調(diào)整的微波器件,廣泛地應(yīng)用于雷達(dá)系統(tǒng)、微波通信系統(tǒng)和測(cè)量系統(tǒng)等軍用以及民用工程系統(tǒng)中。移相器有多種類型,其中鐵氧體移相器由于具有插入損耗小、功率容量高、工藝成熟以及價(jià)格低廉等特點(diǎn)而得到廣泛的應(yīng)用。本文研究了適用于Ka波段鐵氧體移相器的LiZn鐵氧體,并以此為磁心材料,研究設(shè)計(jì)了Ka波段用背脊式波導(dǎo)非互易鎖式鐵氧體移相器。
　　首先,研制了具有高飽和磁化強(qiáng)度(Bs)和高剩余磁化強(qiáng)度(Br)、高矩形比

2、(Br/Bs)和低矯頑力(Hc)等特性的LiZn鐵氧體。主要研究了添加劑Bi2O3和燒結(jié)溫度對(duì)LiZn鐵氧體性能的影響,并得知Bi2O3添加量為1wt％以及燒結(jié)溫度為980℃時(shí),能較好地兼顧LiZn鐵氧體材料的矯頑力、飽和磁化強(qiáng)度、剩余磁化強(qiáng)度和矩形比的目標(biāo)要求。研制了Bs>420mT,Br>370mT,Hc<120A·m-1和Br/Bs>0.85的LiZn鐵氧體旋磁材料。
　　其次,采用電磁仿真軟件Ansoft HFSS12.0

3、對(duì)移相器在33.5~34.5GHz頻率范圍內(nèi)進(jìn)行電磁仿真設(shè)計(jì),研究了移相器結(jié)構(gòu)對(duì)移相器性能的影響。結(jié)果表明:增大鐵氧體矩形環(huán)的壁厚、使用高介電常的填充介質(zhì)和縮小鐵氧體磁心孔的寬度會(huì)提高鐵氧體移相器的差相移;另外,增大背脊波導(dǎo)的背脊高度,差相移也會(huì)增大,但會(huì)惡化移相器相移量的頻率響應(yīng)特性。優(yōu)化了移相器的結(jié)構(gòu)尺寸,仿真結(jié)果表明:在33.5~34.5GHz范圍內(nèi),鐵氧體矩形環(huán)為20mm時(shí),移相器插入損耗絕對(duì)值小于0.91dB,電壓駐波比小于1

4、.08,在34GHz處相移量達(dá)到276°。
　　最后,研究了移相器的裝配技術(shù)與移相器驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),并利用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀對(duì)移相器實(shí)物進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明,在室溫下,33.5~34.5GHz頻段內(nèi),長(zhǎng)度為20mm的1號(hào)移相器,駐波比小于1.4,插入損耗絕對(duì)值小于1.05dB,在中心頻率點(diǎn)34GHz處的相移量為149°;長(zhǎng)度為20mm的2號(hào)移相器,駐波比小于1.4,插入損耗絕對(duì)值小于1.6dB,在34GHz處的差相移為146°;由1號(hào)和2