论文部分内容阅读
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Fe2O3和Fe3O4两种原料的LiZn铁氧体的影响。结果表明:基于Fe3O4铁氧体最佳烧结温度为1100℃,比基于Fe2O3铁氧体最佳烧结温度要低50℃,取得的Bm、Br、Br/Bm和Hc分别为265mT、226.84 mT、0.86和255.76A/m。因此,基于Fe3O4铁氧体要比基于Fe2O3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。