小型化微帶環(huán)行器與集成共面波導環(huán)行器研究.pdf

1、隨著通信電路及系統(tǒng)的快速發(fā)展，微波器件的小型化、集成化成為了微波領(lǐng)域研究中重要的發(fā)展方向。微波鐵氧體環(huán)行器在現(xiàn)代通信系統(tǒng)中最為重要的元器件之一，在電路中具有不可替代的作用。傳統(tǒng)的帶線環(huán)行器體積大、重量重，不再適應電路的集成化。微帶環(huán)行器具有體積小、重量輕、一致性好等特點，符合現(xiàn)在通信系統(tǒng)集成化的趨勢要求，小型化高性能微帶環(huán)行器更是成為了現(xiàn)階段研究的熱點。建立在介質(zhì)基片上的共面波導環(huán)行器可以與其他微波電路同時成型在同一表面上，有利于微波系

2、統(tǒng)的集成。
　　首先，從環(huán)行器的制備流程出發(fā)，研究了環(huán)行器制備的工藝條件。經(jīng)過反復的實驗過程，優(yōu)化了基片處理、鍍膜、光刻、腐蝕等流程中的工藝條件，可用于微帶及共面波導環(huán)行器的制備。
　　其次，本文從傳統(tǒng)帶線環(huán)行器的工作原理出發(fā)，以高性能微帶環(huán)行器為目標，采用YIG鐵氧體設(shè)計了中心頻率為8.5GHz的雙Y結(jié)環(huán)行器。仿真結(jié)果顯示，設(shè)計的雙Y結(jié)環(huán)行器在7-10GHz范圍內(nèi)，插入損耗小于0.25dB，隔離度大于20dB，帶寬超過35

3、％。采用優(yōu)化的制備工藝條件制作了所設(shè)計的環(huán)行器，測試結(jié)果表明，在6.7-8GHz范圍內(nèi)具有明顯的環(huán)行特性，插入損耗小于0.8dB；在7-8.5GHz范圍內(nèi)隔離度大于16dB。
　　為了進一步減小微帶環(huán)行器的體積和重量，設(shè)計了中心頻率為9GHz的多枝節(jié)環(huán)行器，將微帶環(huán)行器平面尺寸減小為8mm×6mm，在一定程度上實現(xiàn)了微帶環(huán)行器的小型化。仿真結(jié)果顯示，所設(shè)計的多枝節(jié)環(huán)行器在7.5-10GHz范圍內(nèi)，插入損耗小于0.2dB，隔離度大于

4、20dB。采用同樣的工藝條件制備了此環(huán)行器，最終測試結(jié)果表明，在7-9.5GHz內(nèi)，插入損耗小于1.2dB;隔離度在7-8.5GHz范圍內(nèi)大于16dB，在8.5-9.5GHz內(nèi)大于12.5dB。
　　最后，研究了易于和微波電路集成的共面波導環(huán)行器的設(shè)計方法。本文中提出了區(qū)別于傳統(tǒng)共面波導環(huán)行器的結(jié)構(gòu)，將導體圖形建立在介質(zhì)基片表面、鐵氧體置于環(huán)行器最上層、外加磁體置于共面波導底下。根據(jù)上述模型設(shè)計了中心頻率為5GHz的共面波導環(huán)行器