超高频及甚高频宽带环行器

环行器和隔离器是微波技术的重要元件。这些元件的基本特性是:他们是非互易的,因此,这些元件只能在一个方向传输能量。利用这种特性可以大大简化雷达和电信装备的设计。在实际应用中往往要求宽的带宽。在西德亚琛(Aa-chen)的菲力浦实验室进行了基础研究已经证明超高频及甚高频的集中参数环行器的带宽可以做到一个倍频程。研究还证明,宽带环行器的特性在很宽的温度范围内可保持恒定,尽管所用的多晶 YIG 石榴石的饱和磁化强度随温度变化很大。已研制成功了频率为225-400MHz、温度范围为-20℃-+80℃的环行器。     

温度稳定的1.7GHz宽带集中参数环行器

本文提出了温度稳定的宽带集中参数环行器的一种新的结构技术,制得了供实际使用的小型环行器。通过采用在结基片背面做上三个串联谐振电路构成的集成宽带网路,成功地制成了1.7GHz双调谐和三调谐宽带环行器。通过试验,研究了同相本征电感,寄生电容,非互易填充因子等基本结参数。本文还提出了集中参数环行器的温度补偿设计理论。采用正温度系数偏磁场的温度补偿已用于1.7GHz宽带环行器,得到了温度范围为-10—— 60℃,隔离为20dB,带宽大于600MHz(双调谐型)和950MHz(三调谐型)的环行器。     

薄膜集成集总元件环行器

介绍一种采用“空气隔离”工艺,可用于微波集成电路(MIC)的双调谐集总元件环行器。对同相激励本征电感和寄生电抗进行分析,使器件设计值与实验结果较一致。又对样品背面的宽带接地网络,特别是对“隙缝”电容作用考虑,简化了电路,而仍能宽带工作。环行器芯片如钮扣,能方便地同其它MIC元件连接。器件使用的旋磁样品被一种特殊的放射状磁化场磁化,旋磁样品和永磁体共约3克。在f_o=1.5GHz,反向损耗α__≥20dB,相对带宽Δf/f_o≥30％环行器工作温度为-40～ 55℃,耐冲击加速度100g。给出了一支工作在-55～ 70℃,20dB反向损耗和带宽43％的环行器特性。环行器内接匹配负载制成的集成隔离器通过功率(?)≥4W。     

四毫米波段环行器的实验研究

本文叙述四毫米波段环行器的实验研究结果。研制成了性能较优良的小损耗环行器(插损≤0.7dB,反向隔离≥20dB,带宽2GHz)和频带较宽的环行器式隔离器(插损≤1.0dB,反向隔离≥18dB,带宽为8GHz)。在毫米波波段,制作器件的困难是小尺寸,高精度,样品加工的对称性等。实验中,采用了铁氧体球形样品,简化了毫米波段小样品的磨制工艺。     

宽带宽温集中参数器件

本文介绍低微波频段宽带环行器的设计与制作。给出了设计方程和最佳带宽条件。研制成功了在200～400MHz内带宽大干56％的隔离器和相应频段的环行器,并且制成了100～200MHz内的宽带环行器,温度从-55℃到70℃。     

帶状线锁式铁氧体开关

铁氧体环行器,可以利用具有矩形磁滞回线的铁氧体材料和“旋矩”铁氧体材料,构成一个磁回路,以此回路的剩磁作环行器的工作场,并借助使剩磁由“+Br"改变为“-Br”,即改变激励电流脉冲的极性,而获得锁式开关的工作方式。本文提出了外回路式铁氧体锁式开关的磁路设计方案,并对器件的开关速度进行了计算。作为一个实验,采用文中给出的磁路设计方案,并结合“双Y”结环行器的设计方法,获得了有如下指标的锁式开关: 频率范围:3.7GHz～4.2GHz 正向损耗:≤0.5dB 反向隔离:≥20dB 驻波系数:≤1.25 开关时间:20μs 开关能量:1600μJ 开关次数:每秒500次使用温度范围:-60～+55℃     

225～400MH_z的宽带环行器

频率低于400MHz的环行器一般只有百分之几的带宽,温度范围也很有限。本文将介绍一种环行器,它以YIG材料作为微波铁氧体圆盘;在磁路内部加一个软磁铁氧体环进行补偿;又用一个匹配网路将环行器的内阻抗无损地变成50欧姆的终端阻抗。这种集中参数环行器可用于225～400MHz的频带,温度范围是-40～十90℃。     

基于复合铁氧体基片的三倍频程超宽带微带环行器设计与仿真分析

通常利用单一铁氧体材料制成的微带环行器难以有超倍频程的带宽。根据一般微带环行器的设计理论,利用两种不同的铁氧体材料构成的复合基片设计并制作了一种工作在三倍频程带宽的超宽带微带环行器。仿真结果表明,该环行器在6~18 GHz的工作频带内,插入损耗(|S12|)小于1 d B,回波损耗(|S11|)大于20 d B,隔离度(|S21|)约19 d B,满足超宽带微带环行器的设计指标。除在整个工作频带内插入损耗有所增加且在低频段的6~6.5 GHz内出现了低场损耗外,实测结果与仿真结果基本吻合。文末讨论了实测结果和仿真结果之间出现低场损耗等差异的原因。     

多倍频程MEMS硅基微带环行器设计

作为一种基于微机电系统(MEMS)的微波磁性器件，MEMS微带环行器的核心结构是一种异质嵌套结构，即将微波铁氧体嵌入到基于晶圆级键合封装工艺的硅腔体中。相较于传统的金属薄膜微带线直接分布在铁氧体材料上的微带环行器，MEMS微带环行器具有工艺一致性好、生产效率高、性能更佳等优势。此外，常规全磁环行器在满足器件宽带高功率要求方面存在技术瓶颈，而MEMS环行器方案能够较好地解决这一问题。基于环行器结构、原理和损耗分析，结合ANSYS仿真分析，采用MEMS体硅工艺，设计了一款多倍频程微带环行器，最终实现尺寸为8 mm×8 mm×2.5 mm、工作频率为5～13 GHz、器件插损小于1 dB、电压驻波比小于1.6、隔离度大于12 dB的器件，并实现了器件的批量化制作。     

磁化状态对自偏置微带环行器性能的影响

基于钡铁氧体材料设计并制作了中心频率在22GHz的自偏置环行器,仿真结果表明,在22.6GHz附近,插入损耗小于0.2dB,隔离和回波损耗均大于30dB。测试结果表明,无外加磁场、铁氧体没有达到磁化饱和时,在22GHz处,器件插入损耗为2.9dB,隔离损耗接近50 dB。为了研究磁化状态对自偏置环行器性能的影响,在测试时施加弱磁场,插入损耗最小值为1.57 dB,出现在频率22.6 GHz处,对应的隔离度为11.4 dB;当施加强磁场时,插入损耗最小值为1.1 dB,对应的隔离度为11.6 dB;对比施加强弱磁场时的测试结果,可发现随外磁场增强,在22.6GHz处插入损耗降低,但是在22GHz处的隔离度变小。     

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。     

L波段宽温隔离器

本文主要讨论在高场设计基础上,有效地运用温度补偿、宽频带匹配和磁屏蔽等技术措施,获得了具有宽温、宽带特性的隔离器,其典型性能是:频率范围为0.95～1.225(GH_z),工作温度为-55～+85(℃),正向损耗为0.64(dB),反向损耗为21(dB),输入电压驻波比为1.25,器件尺寸为31.8×31.8×19.1(mm)~3。较好地满足了微波整机对隔离器的宽温性能要求.     

X波段铁氧体微带环行器阵列封装设计与仿真

对一种新型的X波段瓦片式相控阵雷达中铁氧体微带环行器阵列(4×4)封装结构展开研究,设计了一种小体积、高密度的微带环行器阵列封装形式。基于HFSS三维仿真软件对该环行器阵列进行仿真,在满足其环行功能的同时,实现了环行器与天线和T/R组件的垂直互联。仿真结果表明,在8.7～12 GHz范围内,环行器阵列正向插入损耗(S12)小于0.52 dB,反向隔离度(S21)和回波损耗(S11)均大于20 dB。     

X波段高功率差相移式波导环行器优化设计

有异于低频段大尺寸高功率波导环行器的设计思路,设计一种工作频率在X波段的高功率差相移式波导环行器。针对决定其功率容量的铁氧体加载部位——90°差相移器,采用了非对称铁氧体加载、单套闭合磁路和水冷散热结构,并对构成差相移环行器的魔T和3dB电桥部件的传统结构进行了创新优化改进。设计的X波段波导环行器实现了峰值功率高于200kW、平均功率高于4kW、工作带宽900MHz等关键指标。     

基于NiCuZn铁氧体的小型化T-DMB天线

采用传统的固相反应法制得了宽频段低损耗的NiCuZn铁氧体材料,研究了Co_2O_3掺杂对NiCuZn铁氧体磁电特性的影响。研究表明,当Co_2O_3掺杂量为1.0 wt%时,该铁氧体在200 MHz下的磁导率和介电常数约为14,磁损耗和介电损耗角正切分别为0.017和0.012。基于此材料设计了一种小型化地面数字多媒体广播(T-MDB)天线。该天线具有结构紧凑、损耗低、带宽宽等优良性能,其辐射模式接近全向,中心频率(195 MHz)的峰值增益达到-0.03 dB,是一种适用于移动手持终端的小型化天线。     

《磁性材料及器件》1982年总目录

6 n 7n2 2 2 3 34 微波铁氧体及器件场移式隔离器的温度补偿静磁表面波在有限宽度的各向异性样品中的传输带线结环行器相移特性离磁矩微波铿铁氧体材料宽带宽温集中参数器件1一18G万2 YIG调i皆滤波器微波铁氧体器件抗辐射性能实验研究薄膜集成集总元件环行器15吓且冽39 49 23 26 15 23 30 37 56 14 24 2729i,占1 1 1 2 2 3 3 3 3 3 4 4 44 软磁材料及器件软磁铁氧体的工艺发展铁氧体电流互感器研制及应用小功率中波发射电小夭线用高O加感线圈锰锌铁氧体居里温度特性的应用NQO一叨铁氧体及其在高频强磁场中的应用全波段镁锌铁氧体天线磁…     

P波段低频宽带大功率小型化铁氧体环行器研制

为了满足P波段环行器小型化、宽带化、大功率的技术需求,通过原理分析,采用准集中参数的工作模式,结合HFSS电场仿真软件和ANSYS热力学软件设计制作了一款P波段宽带大功率小型化铁氧体环行器。结果表明,在60 mm×60 mm×26 mm的体积下可实现50%带宽,通过峰值功率2 k W,电压驻波比1.5,插入损耗0.6d B,隔离度13 d B。     

S波段中功率铁氧体隔离器设计

为满足微波集成电路的需求,设计了S波段中功率铁氧体隔离器.简单介绍了器件的工作原理和结构,论述了铁氧体基片材料的选取、外加磁场的确定及电路设计.在-55～ 85℃的工作温度范围内,器件的技术指标为,工作带宽:400MHz, 正向损耗( ≤0.5dB, 反向损耗(-≥20dB, 电压驻波比VSWR≤1.25;平均承受功率10W;外形尺寸为10mm×18mm×10mm(max).     

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.     

热处理对铁氧体温度系数的影响

本文略叙了不同温度(300℃、400℃和500℃)热处理对镁锌铁氧体温度系数的影响,在400℃下热处理,可获得最小的温度系数。在略低于居里温度下对铁氧体进行热处理,不但能降低μ_i的温度系数,而且还会降低比损耗。通常,人们认为后者的来源是形成叵明伐效应;作者认为前者的来源可能是消除了应力。运用磁晶各向异性和应力感生各向异性对磁导率的贡献来解释温度系数的变化,是令人满意的。