BST鐵電薄膜移相器設計研究.pdf

1、隨著航空、航天技術的發(fā)展以及軍事應用的需要，移相速度快、移相精度高、插入損耗小、功率容量大、體積小、重量輕、成本低、可靠性高的相控陣雷達移相器已成為各軍事大國競相研發(fā)的熱點與重點。鈦酸鍶鋇(barium strontiumtitanate，BST)鐵電薄膜以其室溫下的高介電常數、高調諧性和低介電損耗等優(yōu)點而被認為是制作新型高性能、低成本相控陣雷達鐵電移相器的最佳選擇。 本論文研究了在毫米波有源相控陣雷達的Tr/R組件中有重要應用

2、前景的鐵電薄膜介質移相器，分析了移相器結構對鐵電薄膜的性能要求。對鈦酸鍶鋇(Ba<,x> Sr<,1-x>，TiO<,3>，BsT)薄膜材料的結構、性能及制備工藝進行研究，并采用溶膠一凝膠法制備了致密均勻的BST薄膜。在對現有的幾種薄膜介質移相器結構進行分析的基礎上，根據微波平面?zhèn)鬏斁€理論設計了一種共面波導型BST鐵電薄膜移相器，其結構是在MgO襯底上生長一層BST薄膜，再在BST薄膜上面制作接地板和中心信號線。根據共面波導型BST鐵電

3、薄膜移相器的結構與性能特點，對現有的高頻電磁仿真軟件進行了分析、對比研究。根據研究分析結果，采用ANSOFT HFSS和ANSOFT DESIGNER對所設計的共面波導型BST鐵電薄膜移相器進行了結構與性能的綜合模擬分析。根據模擬分析結果，對共面波導型BST鐵電薄膜移相器結構進行優(yōu)化，并研究了移相器結構參數及BST薄膜介電性能參數對共面波導型BST鐵電薄膜移相器性能影響的規(guī)律。最后繪制了移相器的版圖。 本論文研究結果表明：設計的

4、BST共面波導移相器的模擬優(yōu)值為53.56°/dB；共面波導的中心信號線寬與縫隙寬度對移相器的插入損耗有重要影響，增加信號線或縫隙的寬度都會降低移相器的插入損耗，但同時又會使移相度減??；增加BST薄膜的厚度可以提高移相度，但損耗也隨著增加了：BST薄膜的介電性能是影響移相器性能的重要因素，適當降低BST薄膜的介電常數，減小損耗正切角tgδ，提高介電協(xié)調率是提高移相器性能的主要途徑；金屬電極引起的損耗是移相器損耗的主要部分，采用高電導率的