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。     

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。     

温度稳定的宽带集中参数环行器

推算了一种包括微带集中参数环行器杂散电抗的等效电路,业已表明带宽30%的宽带环行器是可以实现的。为了获得宽温宽带特性,又计算了铁氧体和永磁体所必需的温度系数。研究了低温度系数的新铁氧体材料和制作薄膜交迭结构新工艺。实验证明,径向磁化场在带宽和损耗方面都改善了环行器特性。试制的环行器特性如下:温度范围是-10℃～ 60℃,中心频率1.7GHz,在450MHz的带宽范围内VSWR<1.2,损耗1.0dB,隔离>20dB。     

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。     

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.     

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。     

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。     

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。     

宽带七端口铁氧体环行器组件的研制

介绍了一种新型的宽带x波段七端口环行器组件，当信号从输入端输入时可分成若干个分支信道输出，组件的总插入损耗（6个信道）≤3.5Db，各输出信道之间的反向损耗α_≥30Db，可用于频率变换技术。     

带线三角结环行器的小型化研究

带线结环行器的小型化是当今微波铁氧体器件的研究热点之一。本文研究对象为带线三角结环行器,其正、负旋转本征模式的截止数kA决定了环行器的尺寸大小。通过有限元分析方法,研究了kA值与三角结中心谐振导体形状的关系。提出了对三角结中心谐振导体开槽的方法,来减小三角结中心导体的边长尺寸,从而实现环行器的小型化。实验仿真表明该方法在实现带线三角结环行器小型化的同时,使其性能完全满足GSM基站对于环行器的指标要求。     

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。     

用铁氧体圆盘提高环行器设计功能

美国TRW公司用铁氧体园盘代替环行器波导中心的典型三角形铁氧体,重新设计出了能性破记录的三端器件。这种代换可以改变铁氧体内的电磁场,这里有2个共振模而不是通常的一个,并且使环行器的输入输出匹配比传统设计器件好得多。采用新设计法的结果,是增大了带宽,降低了插损。新型环行器的工作频段20在～40GHz及其以上,所得性能比常用的工业型高。在30GHzTRW环行器的性能比为13.5,     

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。     

毫米波多层结构表面贴装铁氧体环行器设计

随着通讯技术的发展,阵列天线的应用导致环行器的需求量迅猛增加。为适应微波组件集成化的批量生产工艺要求,急需解决环行器表面贴装技术难题。环行器实现表贴结构形式,通常有三种工艺途径,即低温共烧(LTCF)、MENS和多层印制电路板(PCB)叠片工艺。阐述了8 mm多层PCB结构表贴式环行器的设计。采用带状线环行器的设计方案,电路制作在印制电路板上,利用多层PCB工艺进行制作。为了形成一体化,电路两面用金属化过孔连接。信号通过金属化过孔引到底面与端口线连接,形成表贴结构。通过仿真优化,在27~30 GHz的频率范围内,器件的损耗小于0.83 d B,隔离度大于15.5 d B,输入端口电压驻波比小于1.63。     

基于DDS的宽带雷达信号产生技术研究

直接数字频率合成技术DDS,在现代雷达信号波形产生中具有重要的地位.本文主要介绍了基于DDS的宽带雷达信号产生的几项关键技术,提出了一种宽带捷变雷达信号的产生方案,并详细介绍了基于FPGA的DDS设计的基本原理、电路结构和设计优化方法.利用Altera公司Cyclone系列芯片并采用线性插值法进行设计与仿真,不仅很方便地产生了线性调频信号(LFM),并且所产生的信号具有频率分辨率高、频率转换速度快以及相位噪声低等优点.理论分析和计算机仿真结果均验证了该方案的正确性和有效性.     

计算机辅助宽频带微带环行器设计

本文从带线环行器的电路理论出发,将其有关公式作了适合于微带电路特性的修正之后,用于计算微带环行器,得到了理论与实验比较一致的结果。给出了计算机设计程序和一组器件参数与工作频率的关系曲线;利用这组曲线所给出的数据,可以获得相对带宽高达40％左右的宽带器件。     

微波铁氧体环行器相位调节方法与高相位一致性实现

针对应用于P、L、S波段相控阵雷达的铁氧体环行器高相位一致性的严格要求，分析了其相位一致性的影响因素，找到了高相位一致性控制的调测手段，提出采用子母盖板的形式来调节环行器的工作点磁场强弱，从而调整环行器的相位值，实测与仿真分析结果表明二者符合甚好，实测结果表明，10个器件的相位一致性控制在±1°以内，采用这种方式可方便、有效地调整环行器的相位，实现高的相位一致性，很好地满足了新一代相控阵雷达的应用要求。     

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。     

基于Maxwell的整数槽永磁同步电动机分析与设计

为降低整数槽永磁同步电动机的振动和噪声,提出一种新的磁极偏移方法,设计了一款2 000 r/min,52 k W、8极48槽永磁同步电动机。基于Ansoft/Maxwell,创建了电动机的二维有限元模型,计算和分析了电动机的齿槽转矩、转子气隙磁场、输出转矩和径向力波。仿真结果表明:通过采用该磁极偏移方法,可以降低电动机的转矩脉动和噪声。仿真结果与样机试验结果误差在5%以内,验证了该电动机设计的可靠性。