鐵氧體非互易器件新結(jié)構(gòu)及其特性研究.pdf

1、利用鐵氧體材料的旋磁特性制作的非互易器件是射頻、微波/毫米波電子設(shè)備和系統(tǒng)中不可或缺的基礎(chǔ)元器件。鑒于微波/毫米波系統(tǒng)對(duì)可靠性以及低成本制造技術(shù)的要求，微波/毫米波元部件和子系統(tǒng)一直在沿著波導(dǎo)電路→混合集成電路→單片集成電路方向向前發(fā)展。而目前采用橫向磁化鐵氧體制作的非互易器件皆為分立元件，很難實(shí)現(xiàn)平面集成。同時(shí)，隨著頻率的升高，傳統(tǒng)的 Y結(jié)環(huán)行器的尺寸越來越小，器件在制作上面臨一定的困難；并且頻率越高，發(fā)生鐵磁共振的恒磁場(chǎng)要求也越高。

2、尤其當(dāng)頻率進(jìn)入到亞毫米波和毫米波的范圍時(shí)，共振場(chǎng)已經(jīng)超過了10,000Oe以上，為了產(chǎn)生這么大的恒磁場(chǎng)，要求的永久磁鋼已經(jīng)很難得到。
　　本論文針對(duì)傳統(tǒng)鐵氧體非互易器件面臨的上述問題，以適合平面集成、尺寸相對(duì)較大且對(duì)外偏置磁場(chǎng)需求較小的縱向磁化鐵氧體耦合線（FCL）結(jié)構(gòu)為主要研究對(duì)象，以擴(kuò)展其應(yīng)用頻段為目的，從材料和電路結(jié)構(gòu)兩方面入手，對(duì)拓展新型FCL非互易器件的工作頻段進(jìn)行了創(chuàng)新性和探索性研究。主要內(nèi)容為：
　　1.采用微

3、波網(wǎng)絡(luò)理論研究了FCL的散射特性，得出了相位非互易FCL結(jié)構(gòu)最優(yōu)化的散射矩陣條件。
　　2.采用耦合模理論對(duì)FCL進(jìn)行了詳細(xì)地分析與探討，對(duì)前人的工作進(jìn)行了補(bǔ)充和完善，給出了鐵氧體加載耦合微帶線或其他非TEM傳輸線結(jié)構(gòu)具備最大非互易行為的約束條件。
　　3.對(duì)縱向磁化鐵氧體基片上的均勻直線型微帶線進(jìn)行了分析與研究。得出的結(jié)論，可以很好的為設(shè)計(jì)全鐵氧體基片F(xiàn)CL環(huán)行器及其他組件提供指導(dǎo)。
　　4.對(duì)縱向磁化鐵氧體基片加載

4、的均勻直線型耦合微帶線進(jìn)行了深入地研究，給出了提高標(biāo)準(zhǔn)微帶形式的均勻直線型FCL工作頻率的兩種方案：一是采用高飽和磁化強(qiáng)度的鐵氧體材料；二是采用覆蓋介質(zhì)結(jié)構(gòu)。
　　5.從電路結(jié)構(gòu)入手，采用不依賴板材且制作簡單的非均勻鋸齒結(jié)構(gòu)來拓展均勻直線型FCL的工作頻段。為驗(yàn)證鐵氧體作基片的非均勻鋸齒型FCL結(jié)構(gòu)可以工作在更高頻率上的這一特性，對(duì)鐵氧體作覆蓋層的非均勻鋸齒型FCL在低頻段的應(yīng)用也進(jìn)行了分析和探討。
　　6.分別采用飽和磁化