基于微擾理論的集成結(jié)環(huán)行器設(shè)計方法研究.pdf

1、微波鐵氧體環(huán)行器在現(xiàn)代通信系統(tǒng)中有著重要應(yīng)用，隨著微波集成電路的快速發(fā)展，研制集成化環(huán)行器將是很有必要的。為此本文開展了針對微波集成平面結(jié)環(huán)行器設(shè)計的理論與方法研究。
　　本文首先針對鐵氧體和基片介質(zhì)構(gòu)成的雙層圓柱諧振腔，分析了其邊界條件，由Maxwell方程出發(fā)，并結(jié)合微擾理論，得到了由鐵氧體/介質(zhì)基片組成的諧振腔中的電磁場分布，求解出了結(jié)半徑和結(jié)輸入阻抗?jié)M足的計算表達(dá)式，通過理論分析和電磁仿真給出了基于該理論方法設(shè)計結(jié)環(huán)行器的

2、適用條件。
　　基于所提出的設(shè)計方法，實現(xiàn)了一種基于非遞增四分之波長阻抗變換的集成自偏置微帶結(jié)環(huán)行器，仿真結(jié)果表明，器件在29.57GHz到29.82GHz的頻率范圍內(nèi)插入損耗小于3dB，隔離損耗大于10dB，在29.8GHz隔離損耗達(dá)到最大，約為23dB，插入損耗達(dá)到最小，約為0.2dB，其中隔離度在10dB以上的帶寬約為250MHz。
　　為了拓展環(huán)行器的帶寬，針對環(huán)行器結(jié)輸入阻抗的實部、虛部均隨頻率變化的特性，利用AD

3、S仿真軟件中的Smith圓圖的阻抗匹配功能結(jié)合實頻數(shù)據(jù)和直接優(yōu)化的思想，設(shè)計了環(huán)行器的結(jié)外寬帶阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，仿真結(jié)果表明，器件在27.2GHz到32GHz的頻率范圍內(nèi)插入損耗小于3dB，隔離損耗大于10dB，其中隔離度在10dB以上的帶寬約為4GHz。隨后基于仿真結(jié)果制備了樣品，測試結(jié)果表明：器件在29GHz到31GHz頻段內(nèi)隔離均超過10dB，具備一定的寬帶環(huán)行能力。
　　最后，研究了共面波導(dǎo)集成結(jié)環(huán)行器，通過在鐵氧體底部增加電