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数控高扫速YIG滤波器技术研究

作　者: 冯辉煜
导　师: 张怀武；何成潘
学　校: 电子科技大学
专　业: 软件工程
关键词: 数控高扫速叠片磁路滤波器
分类号: TN974
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着现代电子对抗技术的不断进步,电磁环境日益复杂,雷达特征信号变化繁多。在对多种信息进行处理时,现有的雷达侦察接收系统对调谐速度的要求越来越高。在电子对抗技术中,人们一直追求的目标是:接收机的快速反应、高灵敏度和极强的抗干扰能力。在某些方面的应用中,YIG滤波器扫速慢的矛盾显得愈来愈突出。因此在一些应用领域,人们采用变容二极管调谐。变容二极管调谐速度快但调谐频率范围窄且调谐线性度差,这些都限制了它的应用。提高YIG滤波器的动态调谐特性即扫速也就显得十分重要了。本文所研究的数控高扫速YIG滤波器是射频选频网络中的一个重要部件,具有以下特点:快速宽频带数控调谐(≤1.2mS/GH),工作频率范围宽(2-18GHz),选择性好,隔离度高(80dB),三分贝带宽宽(≥50MHz),性能稳定等。它用于雷达接收机,在工作频段内快速选通有用外来信号,阻塞不需要的信号,从而保护雷达接收机使之正常工作。本项目研制成功后将对提高雷达整机系统的快速反应等性能起到关键作用。主要研究内容如:1.首先根据YIG单晶铁氧体谐振器的基本工作原理和YIG单晶材料的特性,从铁氧体谐振器的谐振现象出发,分析了涡流、电感以及磁滞对YIG滤波器调谐速度的影响,以及数控激励原理及实现。2.高扫速YIG带通滤波器的设计和高速激励器的设计是工作的重点,较详细研究分析了YIG带通滤波器的基本设计原理,以及宽带耦合、宽温技术、叠片磁路设计、低电感设计技术、高速激励器的设计与实现。建立了叠片磁路的近似等效模型,利用ANSOFT的系列仿真软件进行了优化设计。3.最后部分的工作主要是对数控高扫速YIG滤波器进行调试,并进行YIG滤波器电磁性能及扫速测试。分析对比了YIG滤波器的某些性能指标是否完全满足要求,以及与设计值是否吻合。最后,对该课题后续工作的开展提供了一些思路。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
第一章引言  10-14
  1.1 背景  10-11
  1.2 项目实用价值  11
  1.3 国内外研究动态  11-12
  1.4 项目目标和论文内容  12-14
第二章数控高扫速YIG 滤波器基本理论  14-33
  2.1 YIG 单晶铁氧体谐振器的基本工作原理和材料特性  14-27
    2.1.1 概述  14
    2.1.2 YIG 单晶铁氧体谐振器的铁磁谐振现象  14-16
    2.1.3 YIG 单晶铁氧体谐振器材料的参数  16-18
    2.1.4 YIG 单晶铁氧体谐振器的谐振频率  18-21
    2.1.5 谐振频率的温度漂移与温度稳定轴  21-23
    2.1.6 YIG 单晶铁氧体谐振器的无载Q 值和最低调谐频率谐振频率  23-24
    2.1.7 YIG 单晶铁氧体谐振器中的高次静磁模与寄生响应  24-26
      2.1.7.1 单晶小球中的高次静磁模  24-25
      2.1.7.2 单晶小球中的寄生响应  25-26
    2.1.8 YIG 单晶铁氧体谐振器中的自旋波与非线性限幅效应  26-27
      2.1.8.1 单晶小球中的自旋波  26-27
      2.1.8.2 单晶小球的非线性限幅效应  27
  2.2 调谐速度  27-30
    2.2.1 调谐速度概述  27-28
    2.2.2 涡流对速度的影响  28-29
    2.2.3 线包电感对速度的影响  29-30
    2.2.4 磁滞对速度的影响  30
  2.3 数控激励器基本理论  30-31
    2.3.1 激励器基本工作原理  31
    2.3.2 高速激励器方案  31
  2.4 数控高扫速YIG 滤波器的实现  31-33
第三章高扫速YIG 滤波器设计  33-67
  3.1 概述  33-34
  3.2 YIG 带通滤波器的设计原理  34-40
    3.2.1 低通原型滤波器的设计  35-36
    3.2.2 耦合谐振器滤波器的设计  36-40
    3.2.3 数控高扫速滤波器主要技术指标  40
  3.3 YIG 带通滤波器的材料选则和插入损耗  40-42
  3.4 YIG 带通滤波器宽带耦合技术  42-56
    3.4.1 宽带匹配耦合  42-52
    3.4.2 寄生模式控制  52-56
  3.5 YIG 带通滤波器的宽温技术  56-60
    3.5.1 YIG 谐振子的定向技术  57-59
    3.5.2 谐振子恒温技术  59-60
  3.6 YIG 滤波器的叠片磁路设计与仿真  60-64
    3.6.1 高速调谐技术分析  60
    3.6.2 叠片磁路的设计  60-62
    3.6.3 叠片磁路的仿真  62-64
  3.7 YIG 滤波器调谐线圈的低电感设计技术  64-67
    3.7.1 滤波器调谐线圈电感基本理论  64
    3.7.2 滤波器调谐线圈低电感设计方法  64-67
第四章高速激励器的设计与实现  67-79
  4.1 YIG 激励器设计原理  67-70
  4.2 线性补偿和温度补偿原理  70-72
  4.3 高速激励器的软硬件设计与实现  72-77
  4.4 高速激励器设计平台  77-78
  4.5 总结  78-79
第五章高扫速YIG 滤波器电磁性能测试  79-83
  5.1 YIG 带通滤波器电磁性能测试  79-81
  5.2 高扫速YIG 带通滤波器扫速测试  81-83
第六章实验结果  83-91
  6.1 实验用主要元器件参数  83
  6.2 主要测试仪器  83
  6.3 实验结果比较  83-85
  6.4 产品测试曲线  85-90
  6.5 实验结果概述  90-91
第七章总结  91-92
致谢  92-93
参考文献  93-94
攻硕期间取得的研究成果  94-95
附录研制样品照片  95-96

数控高扫速YIG滤波器技术研究

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