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羰基铁吸收材料在20GHz隔离器中的应用研究

作　者: 彭承敏
导　师: 文岐业；李成生
学　校: 电子科技大学
专　业: 软件工程
关键词: 隔离器羰基铁吸收体 HFSS软件 Maxwell软件
分类号: TP391.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

20GHz同轴隔离器具有体积小、重量轻、连接方便、可靠性高等系列优点,是毫米波电路中必不可少的重要元器件之一。本文针对20GHz同轴隔离器的设计,在电路结构上采用圆结电路模型,通过理论计算圆结电路参数,然后用HFSS和Maxwell软件建立高频电磁场仿真模型和和静磁场仿真模型,通过对模型的仿真和优化,解决了圆结电路参数和永磁体参数的优化,然后通过对吸收材料参数的测量、吸收体负载的设计及匹配技术的研究,器件的装配技术和调试技术的研究,成功研制出研制出用于现代化军事装备电子系统的20GHz同轴隔离器实用化样品。在进行理论计算时,主要是计算旋磁铁氧体材料的参数、基片的尺寸以及电路的尺寸。在进行软件仿真时,HFSS高频电磁场仿真软件和Maxwell磁场仿真软件的应用,可以大大减轻研制隔离器的难度,降低研究经费,同时减少了1~3个月的研制周期。HFSS软件仿真优化后,误差减小到1～2%。在进行负载设计时,通过对羰基铁体吸收材料的测量,计算出羰基铁体吸收材料的基本参数和在不同频率下的吸收性能,通过羰基铁体吸收材料的基本参数能更合理的设计羰基铁体吸收负载。通过对20GHz同轴隔离器的测试,获得该器件的性能指标如下:频率范围:20±0.5GHz;插入损耗:≤0.6dB,隔离度:≥20dB,驻波≤1.3,工作温度-40～+70℃。满足实用化的要求。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章绪言  9-16
  1.1 隔离器的基本工作原理  9-10
  1.2 隔离器的应用  10-11
  1.3 隔离器的发展现状  11
  1.4 常用微波负载发展现状  11-12
  1.5 本论文的选题和研究内容  12-16
    1.5.1 本论文的选题  12-13
    1.5.2 本论文的研究内容  13-14
    1.5.3 达到的技术指标  14
    1.5.4 本论文的结构  14-16
第二章器件的设计  16-25
  2.1 器件的结构设计  16-18
  2.2 环行器的理论设计  18-25
    2.2.1 旋磁铁氧体材料的选择  19-21
    2.2.2 旋磁基片尺寸直径、厚度的确定  21-22
    2.2.3 圆结器件的输入阻抗  22-23
    2.2.4 阻抗变换  23-24
    2.2.5 设计结果  24-25
第三章环行器的仿真  25-68
  3.1 仿真流程及参数  25-27
    3.1.1 环行器仿真流程  25-26
    3.1.2 仿真基本参数  26-27
  3.2 高频电磁场仿真  27-59
    3.2.1 建立新的工程  27-28
    3.2.2 设置求解类型  28-29
    3.2.3 设置模型单位  29
    3.2.4 创建中心导体模型  29-35
    3.2.5 创建旋磁铁氧体基片  35-37
    3.2.6 创建匹配介质  37-39
    3.2.7 创建空气隙  39-41
    3.2.8 端口的设置  41-42
    3.2.9 磁场的载入  42
    3.2.10 求解设置  42-44
    3.2.11 检查模型及设置  44-45
    3.2.12 保存工程  45
    3.2.13 求解工程  45-46
    3.2.14 查看结果  46-48
    3.2.15 改变参数值查看求解结果  48-51
    3.2.16 参数扫描  51-54
    3.2.17 优化  54-59
  3.3 静磁场仿真  59-66
    3.3.1 建立新的工程  59
    3.3.2 设置求解类型  59-60
    3.3.3 设置模型单位  60
    3.3.4 导入模型  60
    3.3.5 创建永磁体模型  60-62
    3.3.6 创建磁卡  62-63
    3.3.7 创建空气腔  63-64
    3.3.8 添加求解设置  64-65
    3.3.8 检查模型及设置  65
    3.3.9 保存工程  65
    3.3.10 求解工程  65
    3.3.11 查看中心导体表面场  65-66
  3.4 联合求解  66-68
    3.4.1 导入非均匀磁场  66-67
    3.4.2 联合求解  67-68
第四章吸收体负载的应用  68-80
  4.1 微波吸收材料的概述  68-73
    4.1.1 吸收材料的含义  68
    4.1.2 吸收材料的分类  68-70
    4.1.3 吸收材料的性能  70-71
    4.1.4 吸收材料的应用  71
    4.1.5 吸收材料的成型  71-73
  4.2 吸收材料在隔离器中的应用  73-75
    4.2.1 吸收材料在隔离器中的工作原理  73-74
    4.2.2 隔离器负载用吸收材料研制水平比较  74-75
  4.3 羰基铁吸收材料参数的测量  75-78
    4.3.1 测试原理  75-76
    4.3.2 测量夹具  76-77
    4.3.3 测量结果  77-78
  4.4 羰基铁负载的设计  78-79
  4.5 吸收体负载设计结果  79-80
第五章器件的装配与调试  80-82
  5.1 器件的装配  80-81
  5.2 器件的调试  81-82
第六章试验与结果  82-86
  6.1 电路设计值与实际值对比  82
  6.2 器件试验与结果  82-86
第七章结论和展望  86-88
  7.1 本论文研究总结  86-87
  7.2 前景展望  87-88
致谢  88-89
参考文献  89-93

羰基铁吸收材料在20GHz隔离器中的应用研究

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