双丫结微带环行器的设计

本文给出了一种双丫结环行器的设计方法．基于环行器结本身的谐振电路模型理论，得出环行器外部性能参数与结阻抗的关系，通过对丫结进行场分布分析，从而确定结构尺寸．     

带线结环行器的相移特性

本文介绍了三种不同结构的带线结环行器,即直接耦合Y结环行器,λ/4阻抗变换器耦合Y结环行器和双Y结环行器的相位一频率特性;并在G·Riblet近似公式的基础上,采用回归分析法,导出了双Y结带线环行器相移特性的表达式;证明了低场工作的带线Y结和双Y结环行器的传输相移近似地为频率的线性递减函数,其斜率随温度的变化而变化。     

带线环行器的设计综述

一、引言带线结环行器的发展从 U.Milano的第一篇带线结 Y 形环行器的论文发表以来已有廿多年历史,至今已能生产出各种优良的产品,设计上可以算是成熟了。理论上也在不断发展,H,Bosma 从场理论对带线结进行了基本分析,为环行器研究打下了初步的理论基础;以后 C.E.Fay 和 R.L.Comstook 对环行器的基本工作原理进行具体分析,给工程设计提供了依据;到了七十年代,Y.S.Wu和 F.J.Rosenbaum 对跟踪式环行器     

带线环行器的小型化

为研制适用于微波集成电路的小型三端环行器,从“匹配”的观点重新研究了带线环行器。首先求出了一般对称三端回路变成环行器所必需的附加匹配回路的阻抗条件。再以可能运用于三端及微带线形状的形式,把对于本征矢量激励的结的阻抗代入进去,从而导出了对于任意的铁氧体圆片尺寸,即任意的圆形结的直径的匹配条件,接着举了数值计算例子,作为一个特例,求出对于均匀线路的匹配条件,作了这种情况下的数值计算,而且以此结果为基础,提出了线路曲折方式作为小型化的方法,叙述了用这种方法进行小型化的大致估计,用以上结果设计的微带环行器的中心频率和带宽的设计值与实测值取得了良好的一致。进行了伴随小型化以带宽和损耗的研讨,获得了有实用性的小型化环行器。     

超宽带小型化微带环行器的设计与仿真

设计了一种超宽带小型化双Y结微带环行器,阐述了微带环行器的工作原理、设计理论和方法。在理论分析的基础上,结合计算机辅助软件AppCAD,分别计算出了大小Y结的尺寸,利用HFSS软件进一步对环行器进行建模、仿真,并且根据小Y结尺寸对于环行器带宽的影响,对其进行了优化处理。结果表明,该环行器在7.5～12.5GHz范围内,插入损耗小于0.1dB,隔离度大于20dB,电压驻波比小于1.22,相对带宽大于50%,仿真数据均满足设计要求和性能指标,也满足了环行器小型化的设计要求。     

小型化微带环行器的设计与仿真

为了降低微带环行器的平面尺寸,满足器件小型化需求,采用三维电磁仿真软件HFSS设计了不同结构(单Y结、双Y结和鱼刺结)的微带环行器.仿真结果表明:与单Y结和双Y结微带环行器相比,鱼刺结微带环行器可以显著减小器件的平面尺寸,提高铁氧体基片的有效使用面积.在中心频率处,鱼刺结微带环行器的反射、隔离度和插入损耗分别为33.8、48.6和0.17 dB,电压驻波比为1.05,带宽高于300 MHz,满足器件的性能要求.     

微带环行器的宽带工作原理

利用Bosma的Green函数分析预示了Y结带线和微带环行器的倍频程带宽工作原理。发现耦合传输线的宽度是重要的设计参数。提出的理论和实验结果表明,宽线和比通常为小的园盘半径可用来得到宽带宽操作。报道的微带环行器工作在7-15GHz。还提出了Y结环行器的输入阻抗和近似等效电路的分析,表明了Bosma等效电路和Fay及Comstock等效电路之间的关系。     

P波段宽带小型化铁氧体环行器设计

介绍了一种P波段的宽带环行器设计方法,发现并验证了有限元仿真该类高场宽带环行器会出现频率偏移现象。提出了有限元仿真时内场值的设置及验证方法,并通过该方法的应用,解决了仿真中频率偏移的问题。设计的宽带环行器,承受峰值功率达2 kW,占空比10%,相对带宽22.22%,尺寸仅30×30×10 mm,兼具宽带款、高功率、小型化特点。该环行器采用Y型结带线Drop-in结构设计,通过材料、结构的匹配调节最终实现器件性能,驻波比≤1.25,隔离度≥20 dB,插入损耗≤0.4 d B。提出的频率偏移验证方法可广泛应用于高场环行器、隔离器、隔环组件等铁氧体器件的有限元仿真设计中,校正器件设计中带来的频率偏移现象。     

Ka波段微带环行器设计与HFSS仿真

设计了一种Ka波段微带结环行器,阐述了微带环行器的工作原理、设计方法与仿真过程。在理论分析的基础上,计算出圆盘结和"大Y结"尺寸。利用三维结构电磁场仿真软件Ansoft HFSS进行建模、仿真分析,并对其进行优化处理。实验结果表明,该微带环行器在31~40GHz范围内,插入损耗小于0.3dB,电压驻波比小于1.2,隔离度大于20dB,相对带宽大于25%,仿真数据及实验结果满足设计要求。     

准平面化微带环行器优化设计与仿真

采用HFSS仿真软件优化设计了一款准平面化微带环行器,探究铁氧体基板厚度h、中心圆盘半径R以及大小Y结尺寸对环行器性能的影响.结果表明,厚度h和半径R影响铁氧体与电磁波的耦合强度以及环行器的端口阻抗匹配,随着厚度h的增大,环行器的中心频率f0先增高后降低;同时增大半径R会降低"+"模和"–"模的谐振频率,使环行器的中心频率f0移向低频;采用 λg/4波长变换器作为大Y结,回波损耗|S11|和隔离度|S12|随着大Y结长度LY或宽度WY的增加均呈现先增大后减小的趋势,中心频率f0会随着大Y结长度LY的增加或宽度WY的减小逐渐向低频移动;采用双Y结可增大环行器的带宽,与小Y结的长度LY不同,宽度WY对中心频率f0影响不大,同时减小小Y结的尺寸可降低插入损耗|S21|,增大回波损耗|S11|和隔离度|S12|.     

微波平面双Y结环行器的CAD

用本征值理论建立了对圆形Ｙ结具有普遍意义的双Ｙ结带线环行器的数学模型;运用内点法和改进的ＰＯＷＥＬＬ方法对有约束条件下双Ｙ结的几何参数进行优化;把平面结和外匹配网络结合在一起进行频率特性分析;完成的ＣＡＤ／ＣＡＡ软件集双Ｙ结的设计、宽带优化和性能分析于一体。一个工作在Ｃ波段的倍频程双Ｙ结带线环行器得到了实验验证;在４．５￣８．０ＧＨｚ范围内：插入损耗〈１．０ｄＢ（４．７５￣７．７５ＧＨｚ时低于０．     

高功率带线结环行器仿真和温度补偿设计

介绍了L波段高功率带线环行器(隔离器)的仿真与温度补偿设计方法,利用HFSS软件优化设计了一款高功率带线结型环行器,实现器件主要技术指标:工作频段L波段,正向损耗α_+≤0.4d B,平均承受功率≥500W,反射功率≥300W,峰值功率5000W。并对仿真与实测结果进行了比较,验证了设计方法的可靠性。     

微波铁氧体器件三阶交调效应机理分析及设计验证

推导了在有大信号微波功率加载条件下铁氧体进动方程的展开式,结合高场圆盘结环行器中微波传播的模式特点及边界条件,得出了三阶交调电场的表达式。通过编程计算,得到了结式环行器三阶无源交调与输入信号幅度、外加磁场强度间的关系。根据计算结果,用HFSS仿真并制作了一款高场结式环行器,并对该环行器三阶交调性能进行了测试,测试结果与理论分析较为吻合,为通信用低交调指标环行器/隔离器提供设计指导。     

Ku波段小型化铁氧体隔离器仿真设计

介绍了一种Ku波段小尺寸波导隔离器的设计方法,通过对结式环行器原理分析,采用阻抗匹配设计,利用HFSS软件仿真计算并优化,最终研制出完全满足设计要求的波导隔离器。在工作温度-40~+85℃范围内,器件的技术指标为:电压驻波比≤1.16,正向损耗≤0.2 d B,隔离度≥30 d B,外形尺寸为12.7×33.3×38.3 mm。该隔离器的传输方向尺寸为常规隔离器的一半左右,符合微波通信器件小型化和集成化的发展要求。     

羰基铁/TiO2薄膜的制备及磁性能

在常压下用溶胶-凝胶法(不用酸作催化剂)制备了羰基铁/TiO2磁性薄膜,薄膜的颗粒尺寸为几十nm.通过原子力显微镜(AFM)、X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)等方法分析材料形貌与微观结构,用振动样品磁强计和Agilent8722ES矢量网络分析仪对其磁性能进行了表征.结果表明,羰基铁粉颗粒表面均匀地包覆非晶态TiO2,钛酸正四丁酯与铁发生了键合作用.包覆后的复合薄膜的饱和磁化强度为163kA/m,矫顽力Hc仅为1.2kA/m.介电损耗型材料二氧化钛与磁损耗型材料羰基铁复合,可调节磁性能.     

钡铁氧体厚膜在自偏置微带结环行器中的应用

采用丝网印刷工艺制备钡铁氧体厚膜,研究了玻璃粉含量对钡铁氧体厚膜结构和磁性能的影响。基于所制备的钡铁氧体厚膜设计并制备了自偏置微带结环行器。结果表明,所制备的钡铁氧体厚膜具有明显的c轴择优取向,随着玻璃含量的适当增加,钡铁氧体厚膜的剩磁比和矫顽力增大,磁性能提高。钡铁氧体厚膜在c轴方向上的最大剩磁比为0.72,矫顽力最高为286.6kA/m。钡铁氧体厚膜应用于微带结环行器,在中心频率38.6GHz处插入损耗为18dB,隔离度为40dB。     

改进分治算法在电压等高线绘制中的应用

鉴于当前用于绘制电压等高线的不规则三角形生成法的时间复杂度为O(n2),根据电力系统"低耦合、高内聚"的区域运行特点,文中采用分治算法与三角形网生成法相结合的方式生成Delaunay三角形网。利用节点区域属性划分子区域,重点阐述了子区域电网间的合并过程。采用JavaScript实现了电压等高线的组件化,减少了重复开发,方便集成。算例验证了所述方法的实用性。     

Ba-M型六角铁氧体的性能及自偏置环行器仿真设计

采用传统固相反应法结合磁场成型技术制备高取向的Ba-M型六角铁氧体。结合材料性能利用Ansoft HFSS仿真软件建立自偏置环行器三维电磁场模型,设计Ka波段自偏置环行器。实验结果表明,磁场成型铁氧体材料的取向度为0.7,剩磁比为0.88,各向异性场为18.3 kOe;高的各向异性场有望使材料在毫米波高频器件中得到应用。在56.4 GHz材料铁磁共振线宽为377 Oe,理论分析结果显示,铁磁共振线宽主要来源于气孔致宽。仿真结果表明,在32.9~35.8 GHz频率范围内,自偏置环行器的插入损耗小于0.89 dB,并表现出良好的环行性能。     

Development of a thyristor valve for next generation 500 kV HVDCtransmission systems

A high voltage thyristor valve is the basic component of an HVDC transmission system. Development of a 500 kV valve for next generation HVDC transmission systems is described. First, the power loss of the valve is analyzed to decide a reasonable wafer size for the light-triggered thyristor. From these results, a six inch diameter wafer size is selected. A light-triggered thyristor, with ratings of 8 kV and 3.5 kA, is developed using the six inch wafer. The design of the valve employing the thyristor and test results with a prototype valve prove that a 500 kV valve can be realized by this design method     

Ka波段小型化自偏置微带环行器的设计与仿真

为了满足环行器小型化和集成化的需求,基于0.4 mm厚的锶六角铁氧体材料,采用多枝节短截线阻抗匹配设计,利用HFSS软件进行仿真,制备了工作在Ka波段的自偏置环行器。测试结果和仿真结果基本吻合。测试结果表明环行器工作在29 GHz附近,插入损耗3.4 dB,隔离度29.5 dB。分析了插入损耗的主要来源以及改进措施。