铁氧体双模波导旋磁效应分析

论文摘要

在现代雷达系统中应用着多种多样的铁氧体双模波导器件,它们是微波铁氧体器件中最有发展潜力的器件。其中的双模移相器,圆极化移相器,旋转场移相器,双模变极化器在各种雷达系统中已有重要应用。其他一些像可变极化移相器、全极化器将在一些新型雷达系统中有重要应用。每种器件由若干基本双模段级联而成。每个基本单元上,外加磁场形式各不相同,有四磁极磁化场,双磁极磁化场,纵向磁化场,及它们的混合磁化场。目前为止对双模波导器件的设计还主要基于经验,及一些简单磁化情况下的基本公式,理论与实际工作差距较远,也无法与电磁场仿真软件具体结合起来。因此对双模铁氧体波导的旋磁效应的研究就很必要,弄清楚这些旋磁效应并能够进行有效地仿真计算会有助于我们今后更合理快速的进行各类新型铁氧体波导器件的设计。本文首先介绍了旋磁铁氧体材料的工作机理,综述了两种经典的分析方法——微扰分析法和耦合波分析法。然后提出了新的广义微扰场的计算分析方法,通过引入弱磁化微扰的概念,结合电磁场仿真软件HFSS和3DMAX对多种形式的双模旋磁波导器件进行了分析。在此基础上进一步分析了铁氧体双模波导器件的几类相移,最后结合课题研究深入进行了新型器件——可变极化移相器的分析,理论与实际吻合得较好。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1. 绪论
• 1.1 铁氧体材料简介
• 1.2 微波铁氧体材料的特性
• 1.2.1 磁滞回线
• 1.2.2 磁化强度方程
• 1.2.3 磁导率张量
• 2. 铁氧体双模波导旋磁效应分析的经典方法
• 2.1 本征模微扰法
• 2.2 耦合波方法
• 2.3 铁氧体圆波导中的双模传播
• 2.3.1 圆波导的耦合传输线方程
• 2.3.2 部分充填铁氧体波导中的法拉第旋转
• 2.3.3 全充满横向磁化铁氧体圆波导
• 3. 广义微扰场的计算
• 3.1 二维微扰问题
• 3.2 三维微扰问题
• 3.3 广义变极化矩阵
• 4. 数值积分法计算实例
• 4.1 常规问题的计算
• 4.2 横向四磁极旋转模型及数值积分
• 4.3 圆极化移相器仿真模型及数值积分
• 4.3.1 均匀纵向磁化区
• 4.3.2 非均匀区
• 4.3.3 圆极化移相器的极化矩阵
• 4.4 广义微扰理论的价值
• 5. 铁氧体双模波导的相移分析
• 5.1 几种相移的定义
• 5.2 纵向磁化双模波导的相移分析
• 5.2.1 非互易相移
• 5.2.2 差相移
• 5.2.3 磁化相移和波型差相移
• 5.3 横向磁化下双模波导的相移分析
• 5.3.1 非互易相移
• 5.3.2 差相移
• 5.3.3 磁化相移和波型差相移
• 6. 新型器件分析与设计
• 6.1 可变极化移相器概述
• 6.2 数值分析
• 6.3 试验件性能
• 6.3.1 移相器常规性能
• 6.3.2 可变极化移相器相移、极化实验值
• 6.3.3 可变极化移相器实验数据与仿真结果比较
• 6.3.4 可变极化移相器研制难点归纳
• 7. 结束语
• 攻读学位期间获奖和发表论文情况
• 致谢
• 参考文献