大功率法拉第旋轉(zhuǎn)器的研究.pdf

1、具有旋磁特性的鐵氧體材料制作的非互易器件是射頻、微波/毫米波系統(tǒng)中必不可少的器件。在整個(gè)微波毫米波系統(tǒng)中，鐵氧體環(huán)行器及隔離器具有十分重要的作用。利用其非互易性特性，微波鐵氧體環(huán)行器及隔離器很好地解決了阻抗匹配、功率放大器的級間隔離、雷達(dá)以及天線共用等許多實(shí)際問題。
　　傳統(tǒng)的波導(dǎo)隔離器在毫米波段的應(yīng)用出現(xiàn)了一些問題。由于隨著頻率的增高，波導(dǎo)尺寸越來越小，器件在制作上面臨更高的標(biāo)準(zhǔn)和精度。此外，在毫米波段，由于鐵氧體材料的局限性導(dǎo)

2、致波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的隔離器工作效率不高，并且由于尺寸的減小導(dǎo)致器件的功率容量不夠。利用毫米波段準(zhǔn)光技術(shù)，由準(zhǔn)光學(xué)元件最大限度地控制高斯光束的傳輸，可以避免波導(dǎo)結(jié)構(gòu)在空間上的限制。從而很好地解決了由于波導(dǎo)尺寸變小而產(chǎn)生的加工困難和功率容量不夠的問題。因而準(zhǔn)光法拉第旋轉(zhuǎn)器的研究對毫米波系統(tǒng)具有十分積極的意義。特別在高功率回旋行波管的傳輸鏈路中，涉及眾多的準(zhǔn)光傳輸器件，而法拉第旋轉(zhuǎn)器以其工作功率容量高的優(yōu)點(diǎn)具有十分重要的作用。本論文的內(nèi)容主要包含以下

3、方面：
　　（1）通過對電磁波在鐵氧體材料中的傳輸進(jìn)行推導(dǎo)，以及對法拉第旋轉(zhuǎn)效應(yīng)的詳細(xì)分析與數(shù)值計(jì)算，得出鐵氧體的厚度、鐵氧體的飽和磁化強(qiáng)度以及外加磁體磁場強(qiáng)度的大小是設(shè)計(jì)法拉第旋轉(zhuǎn)器的主要因素。
　?。?）對單層鐵氧體結(jié)構(gòu)、多匹配層結(jié)構(gòu)、多匹配導(dǎo)熱層結(jié)構(gòu)的法拉第旋轉(zhuǎn)器逐步進(jìn)行分析研究，并且通過在介質(zhì)上打孔或者生長晶格的方式降低介質(zhì)材料的等效介電常數(shù)來選取工作性能優(yōu)秀的材料作為匹配層，從而設(shè)計(jì)出工作帶寬較寬，功率容量較高的法

4、拉第旋轉(zhuǎn)器。
　　（3）通過對鐵氧體樣品進(jìn)行性能測試，得到飽和磁化強(qiáng)度隨溫度以及外加磁場強(qiáng)度大小的變化規(guī)律。并且以保證法拉第旋轉(zhuǎn)器的工作性能為前提，對多匹配導(dǎo)熱層結(jié)構(gòu)的法拉第旋轉(zhuǎn)器進(jìn)行穩(wěn)態(tài)熱分析，計(jì)算出其功率容量。
　?。?）根據(jù)鐵氧體材料的退磁效應(yīng)，對外加磁體進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)出中心磁場強(qiáng)度達(dá)到1174Gauss的釤鈷永磁體。
　　（5）根據(jù)法拉第旋轉(zhuǎn)器的工作原理，確定進(jìn)行法拉第旋轉(zhuǎn)器小功率測試所必須的相關(guān)組件，如H