毫米波铁氧体器件技术的最近进展

引言具有非互易性能的微波铁氧体器件已经在许多不同的系统中得到了广泛的应用。也许最常用的铁氧体器件就是三端环行器和有载的三端环行器,即隔离器。环行器的结构虽有多种类型,但三端结环行器应用最为广泛(如图1所示)。     

带线环行器、隔离器生产技术

(续上期) 4.2 旋磁铁氧体片 众所周知,所有类型的环行器、隔离器都离不开旋磁铁氧体片,在环行器的设计中,旋磁铁氧体材料的选择是最重要的一个方面.旋磁铁氧体材料选择不正确,会导致器件达不到设计指标.另外,如果要更换材料,无疑会带来生产周期的延迟.     

4千兆赫四端单晶低损耗环行器的研究

本文介绍了一种新颖的低损耗微波铁氧体器件——YIG单晶环行器,并对器件的设计、测试及发展方向进行了探讨。     

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。     

近年来微波铁氧体回顾与展望

最近十年,微波铁氧体材料与器件的发展动向愈发趋千集中。微波器件的设计者们已将注意力转向限制条件更加严格或不断改良的材料,所设计的器件也仅限于较少的几类。此间,对于材料和器件的了解进一步加深,并且建立了精确度极高的铁氧体环行器和移相器的理论模型。随着军用相阵雷达系统与星载微波通讯系统的投入使用,铁氧体器件的总产量也在不断增长。     

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.     

微波铁氧体材料与器件的现状与发展

概括介绍近几年国外微波铁氧体市场及材料与器件技术的发展．重点叙述铁氧体移相器、移动通讯用超小型化环行器和隔离器、ＹＩＧ单晶磁调器件、毫米波及射频铁氧体器件、静磁波薄膜器件及相关技术的发展。     

微波环行器,隔离器在移动通信中的应用

重点综述了微波铁氧体环行器／隔离器在移动通信系统中的应用，简要介绍了几种典型器件的性能．     

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。     

微波铁氧体器件的新近发展

综述了近年来美日欧等国在微波铁氧体技术上的发展,重点放在环行器／隔离器、相移器析理论,着重介绍了新的ＹＩＧ单晶薄膜器件及薄（厚）膜铁氧体器件与半导体基片相共存的单片组件。军用需求正朝着超小型化、高性能和超宽带铁氧体器件发展,民用需求是尺寸紧凑、重量轻、价格低并能大批量生产。     

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。     

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。     

微波铁氧体的最近进展

最近二十年来铁氧体大量地用于微波技术,从原始雷达和通讯到工业加热仪器仪表,近来甚至用到家庭中如微波炉和报警器。铁氧体元件不仅包括大家所熟知的非互易性器件如隔离器、环行器、相移器、衰减器、开关、功率限幅器等,新近还有应用光刻技术把微波集成电路做在铁氧体基片上的整个部件。最早应用的是简单的隔离器和环行器,用它来吸收元件或天线失配反射回来的功     

两种微波铁氧体粘接材料的导热分析与比较

缩醛烘干胶和焊锡是微波铁氧体器件中常用的两种粘接材料,用于铁氧体片在器件壳体内壁既定位置上的固定.本文以一种高功率四端环行器为例,在不考虑热辐射和微波反射损耗的前提下,分别对胶层和焊锡层在热平衡时的导热情况进行了分析,并且比较了它们的优缺点.     

带线环行器、隔离器生产技术

本文将详细介绍市场上常见的带线环行器、隔离器生产方面的技术细节,内容涉及到简单而实用的理论计算、环行器腔体、旋磁材料及永磁材料的选择、器件的装配、调试等,负载对隔离性能的影响,希望对从事微波铁氧体器件研制生产的工程师及技术工人提供有益的帮助.     

微波铁氧体器件(二)

微波铁氧体器件种类繁多,不下百种,这里准备介绍的这类器件包括隔离器、环行器、相移器、开关等等,无论是互易的或非互易的只限于影响微波系统内电磁波的衰减和传输,因此称为线性器件或无源器件。     

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。     

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。     

《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…     

旋磁铁氧体材料的微波烧结及在环行器中的应用研究

对微波烧结旋磁铁氧体材料进行了初步实验,检测和分析了烧成的材料和由其制成的环行器的主要技术参数,并与传统烧结材料进行了对比.结果表明,微波烧结旋磁铁氧体材料介电损耗较低,用其制作的环行器满足设计要求,损耗减小.该烧结方法具有一定的优越性.