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基于LiZn铁氧体的闭锁式移相器研究

发布时间:2018-12-31 15:11
【摘要】:移相器是现代相控阵雷达的关键部分之一,而所有类型移相器中,铁氧体移相器由于其可承受功率大、品质因数好等特点,所以被大量应用于相控阵雷达中。随着相控阵雷达的快速发展,移相器向着小型化、高集成、高性能的方向发展,传统结构的铁氧体移相器已满足不了上述要求。LTCF工艺的发展给移相器也带来了一种新的解决方案。因此本论文借助LTCF工艺研究新型的铁氧体移相器,从而满足现代铁氧体移相器的要求。本论文按照材料、器件、工艺和电路四个方面展开研究。在材料方面:研究了烧结温度、烧结位置和升温速率对基于Fe_2O_3和Fe_3O_4两种原料的LiZn铁氧体的影响。结果表明:基于Fe_3O_4铁氧体最佳烧结温度为1100℃,比基于Fe_2O_3铁氧体最佳烧结温度要低50℃,取得的B_m、B_r、B_r/B_m和H_c分别为265mT、226.84 mT、0.86和255.76A/m。因此,基于Fe_3O_4铁氧体要比基于Fe_2O_3铁氧体在微波烧结特性要优一些。在器件方面:通过ANSYS HFSS 15设计和优化三款新颖闭锁式铁氧体移相器,分别基于带状线、微带线和基片集成波导三种结构,并对三种结构简要作了小结。三种结构的铁氧体移相器均实现了小型化、易于集成的特点。SIW移相器具有最高的功率容量和品质因数,带状线移相器具有最小的尺寸,微带线移相器可靠性最高,最容易加工,最后我选择了微带线移相器进行了加工。在工艺方面:利用固相法制备了5kg铁氧体原料,利用LTCF工艺加工了基于微带线结构的铁氧体生磁基板,并对生磁基板烧结进行了七组烧结实验摸索和总结。结果表明:烧结时应注意选择合适的压重重量和烧结温度。最佳烧结温度在895℃-910℃之间、最佳压重重量在750g-950g之间。在电路方面:根据铁氧体移相基本原理设计、加工和调试了基于FPGA的驱动硬件电路,并且也为该硬件电路编写和调试了Verilog软件代码。最后通过示波器和矢量网络分析仪给出了软件代码、硬件电路和移相器的验证测试结果。测试结果如下:移相器1-1、2-4和3-2的最大相移量分别为370.82°、282.75°和20°。移相器3-2在8 GHz-11GHz,插损大于-6dB,回损小于-13dB。
[Abstract]:Phase shifter is one of the key parts of modern phased array radar. In all types of phase shifters, ferrite phase shifters are widely used in phased array radars because of their high withstand power and good quality factor. With the rapid development of phased array radar, phase shifter is developing towards miniaturization, high integration and high performance. The traditional ferrite phase shifter can not meet the above requirements. The development of LTCF process has brought a new solution to the phase shifter. In this paper, a new ferrite phase shifter is studied by means of LTCF process to meet the requirements of modern ferrite phase shifter. In this paper, materials, devices, processes and circuits are studied. In material aspect, the influence of sintering temperature, sintering position and heating rate on LiZn ferrite based on Fe_2O_3 and Fe_3O_4 was studied. The results show that the optimum sintering temperature of Fe_3O_4 ferrite is 1100 鈩,

本文编号:2396758

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