LiZn鐵氧體及其在Ka波段移相器中的應用研究.pdf

1、移相器是一種能夠對電磁波的相位進行調整的微波器件,廣泛地應用于雷達系統(tǒng)、微波通信系統(tǒng)和測量系統(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、工藝成熟以及價格低廉等特點而得到廣泛的應用。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,研究設計了Ka波段用背脊式波導非互易鎖式鐵氧體移相器。
　　首先,研制了具有高飽和磁化強度(Bs)和高剩余磁化強度(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和燒結溫度對LiZn鐵氧體性能的影響,并得知Bi2O3添加量為1wt％以及燒結溫度為980℃時,能較好地兼顧LiZn鐵氧體材料的矯頑力、飽和磁化強度、剩余磁化強度和矩形比的目標要求。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、對移相器在33.5~34.5GHz頻率范圍內進行電磁仿真設計,研究了移相器結構對移相器性能的影響。結果表明:增大鐵氧體矩形環(huán)的壁厚、使用高介電常的填充介質和縮小鐵氧體磁心孔的寬度會提高鐵氧體移相器的差相移;另外,增大背脊波導的背脊高度,差相移也會增大,但會惡化移相器相移量的頻率響應特性。優(yōu)化了移相器的結構尺寸,仿真結果表明:在33.5~34.5GHz范圍內,鐵氧體矩形環(huán)為20mm時,移相器插入損耗絕對值小于0.91dB,電壓駐波比小于1

4、.08,在34GHz處相移量達到276°。
　　最后,研究了移相器的裝配技術與移相器驅動系統(tǒng),并利用矢量網(wǎng)絡分析儀對移相器實物進行測試。測試結果表明,在室溫下,33.5~34.5GHz頻段內,長度為20mm的1號移相器,駐波比小于1.4,插入損耗絕對值小于1.05dB,在中心頻率點34GHz處的相移量為149°;長度為20mm的2號移相器,駐波比小于1.4,插入損耗絕對值小于1.6dB,在34GHz處的差相移為146°;由1號和2