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铁电体移相器结构单元的设计与仿真

作　者: 耿立民
导　师: 吕文中
学　校: 华中科技大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: 铁电体钛酸锶钡相控阵雷达移相器阻抗失配
分类号: TN623
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

本论文对相控阵雷达铁电体移相模块进行研究,并针对铁电体透镜式移相器的阻抗失配问题,采用多级四分之一波长阻抗匹配器结构,对相控阵雷达的铁电体移相器结构单元进行设计仿真,解决铁电体移相器的阻抗失配问题。课题中运用美国ANSOFT公司的高频结构仿真软件HFSS,对工作频率为8.5GHz—11.5GHz,相对介电常数100的铁电体移相器结构单元进行设计仿真,采用三级、四级和五级的四分之一波长阻抗匹配器结构,对铁电体移相器进行阻抗匹配调试仿真,对比不同匹配级数的匹配效果,最终确定了四级的匹配方案,通过进一步优化器件结构,最终铁电体移相器在X频段内可实现360°相移,驻波比VSWR在主带宽内小于1.2,反射系数S11大于-20dB,中心频率处S11达到-40dB,信号传输系数S21在低频处小于-1.1dB,在高频处达到-1.5dB,从而使铁电体移相器实现了较好的阻抗匹配。另外,我们又针对同样工作频率为8.5GHz—11.5GHz,相对介电常数60的铁电体移相器结构单元进行阻抗匹配调试,采用四级的四分之一波长匹配器结构,对移相器进行阻抗匹配调试,最终使铁电体移相器在X波段内实现360°相移,主带宽内驻波比VSWR小于1.2,反射系数S11大于-20dB,最大处达到-33dB,信号传输系数S21在低频处小于-2.3dB,高频处为-3.3dB,也较好的达到了阻抗匹配的目的。根据设计仿真得到的相对介电常数100的铁电体移相器优化模型,本实验室联系西安恒达微波技术开发有限公司,进行铁电体移相器的实物加工,并对其实际性能进行测试研究。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-13
  1.1 雷达发展简史  8-9
  1.2 相控阵雷达的发展与应用  9-10
  1.3 相控阵雷达移相器的分类  10-12
  1.4 本论文主要工作  12-13
2 BST铁电体移相器  13-24
  2.1 引言  13
  2.2 BST铁电体移相器简介  13-14
  2.3 铁电体透镜式相控阵雷达的工作原理  14-15
  2.4 BSTO铁电体移相器性能参数介绍  15-19
  2.5 铁电体移相器的阻抗匹配问题  19-21
  2.6 模拟仿真软件介绍  21-24
3 介电常数100 的铁电体移相器结构设计  24-47
  3.1 多级匹配铁电体移相器结构原理  24-26
  3.2 铁电体移相器结构单元模型计算  26-29
  3.3 匹配级数对铁电体移相器性能的影响  29-33
  3.4 铁电体厚度对铁电体移相器性能的影响  33-39
  3.5 波导宽度对铁电体移相器性能的影响  39-43
  3.6 介电常数100 铁电体移相器最终模型  43-47
4 介电常数60 的铁电体移相器结构设计  47-51
  4.1 引言  47
  4.2 铁电体移相器结构单元尺寸计算  47-48
  4.3 介电常数60 的铁电体移相器模型  48-51
5 介电常数100 铁电体移相器模型加工及测试  51-62
  5.1 引言  51-53
  5.2 移相器填充介质的制备  53
  5.3 铁电体移相器性能测试  53-62
6 总结  62-64
致谢  64-65
参考文献  65-68

铁电体移相器结构单元的设计与仿真

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