新型宽带多端口环行器的建模、仿真与试制研究

论文摘要

随着微波技术的发展,在电子对抗、宽带多路通信、扫频测试、网络分析、固态源中宽带倍频程器件应用越来越广泛。宽带环行器、隔离器在微波通讯、雷达等电子设备中已经获得了广泛的应用,常见的多为三端、四端口器件。为了将输入信号分为多个通道信号输出以实现工作频率的变换从而达到多信号输出的目的,宽带倍频程多端口环行器组件的应用更为必要。用于现代化军事装备电子系统8～12GHz的7端口铁氧体环行器实用化样品,其对于整机单位的电子对抗系统具有重要意义。本文首先对环行器的分类和工作原理、环行器的应用方式、多端口环行器的应用现状和前景做了叙述,并对整篇论文的结构、宽频带多端口环行器的研究目标、研究内容做了一定的描述。然后对单节环行器的设计做了详细的说明,包括单节环行器的结构设计、原理设计、旋磁铁氧体基片材料的选择、铁氧体基片尺寸的计算、中心导体电路的尺寸计算以及匹配电路阻抗的计算,通过阻抗计算软件计算在合适的介质材料和合适的厚度的情况下的匹配电路的尺寸和端口电路的尺寸。接着详细叙述运用HFSS仿真软件对单节环行器进行高频电磁场仿真的过程。包括创建新的工程,设置求解类型、模型单位、模型的材料,创建中心导体、铁氧体基片、腔体的3D模型,设置求解端口、载入磁场、求解频率,检查模型设置、保持工程,对工程进行求解和查看求解的结果。最后叙述了羰基铁氧体吸收负载的设计及应用、多节环行器的级联与装配以及单节环行器和宽频带多端口环行器的测试结果。其中羰基铁体吸收负载的设计及应用包括羰基铁体吸收负载的结构、尺寸和匹配电路的设计;多节环行器的级联与装配着重叙述了多节环行器的级联,包括多节环行器的级联方案、级间匹配、多节环行器的模型的创建、变量的设置以及通过改变变量的数值进行求解并查看了最佳的变量数值,装配方面主要叙述了在装配过程中应该注意的关键事项以及装配完成后在调试过程中可能遇到的问题和解决方式;单节环行器和宽频带多端口环行器的测试结果包括对单节环行器的理论计算数据、仿真数据和调试后的实际电路的对比说明理论计算和软件仿真的必要性并通过测试曲线说明设计结果是满足要求的。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪言
• 1.1 环行器的工作原理和分类
• 1.2 环行器的应用
• 1.3 环行器的发展现状
• 1.4 宽频带多端口环行器的应用前景
• 1.5 论文的选题依据和体系结构
• 1.5.1 论文的选题依据
• 1.5.2 论文的体系结构
• 第二章 单节宽频带环行器的设计
• 2.1 单节环行器的结构设计
• 2.2 单节宽频带环行器的理论设计
• 2.2.1 旋磁铁氧体材料的选择
• 2.2.2 旋磁铁氧体基片尺寸的计算
• 2.2.3 中心导体尺寸的计算
• 2.2.4 计算结果
• 第三章 单节环行器的仿真与优化
• 3.1 仿真模型的设置
• 3.2 创建仿真模型
• 3.2.1 创建中心导体模型
• 3.2.2 创建旋磁铁氧体基片模型
• 3.2.3 端口的设置和偏置磁场建立
• 3.3 模型的求解
• 3.3.1 求解设置
• 3.3.2 模型检测及求解
• 3.4 查看仿真结果
• 第四章 体吸收负载的应用
• 4.1 羰基铁吸收体负载的结构与设计
• 4.1.1 羰基铁吸收体负载的结构
• 4.1.2 设计方法
• 4.2 羰基铁体吸收负载的阻抗匹配
• 4.3 羰基铁体吸收负载与环行器的匹配
• 第五章 多节环行器的级联与装配
• 5.1 级联方案
• 5.2 级间匹配
• 5.3 多节环行器的匹配仿真
• 5.3.1 复制单节环行器仿真设计
• 5.3.2 设置变量
• 5.3.3 进行多节环行器级联
• 5.3.4 模型的求解与结果查看
• 5.4 多端口环行器的制造与装配
• 5.5 多端口环行器的调试
• 第六章 结果与分析
• 6.1 环行器设计值与实际值比较
• 6.2 单节环行器试验与结果
• 6.3 宽带多端口环行器的试验与结果
• 第七章 结论和展望
• 7.1 本论文研究总结
• 7.2 前景展望
• 致谢
• 参考文献