锁式非互易铁氧体移相器建模、仿真与研制

论文摘要

本文研究的主要内容是电控铁氧体移相器损耗与相位的稳定性,重点是相位的稳定性。本文以C波段锁式非互易铁氧体移相器为载体,对移相器的理论,模型仿真分析、结构设计与热分析、激励器理论进行了介绍,分析了影响移相器损耗以及相位的稳定性的因素,对其解决措施进行了一定的研究,重点研究了采用电路对相位稳定的反馈补偿技术。采用计算机协同仿真可以显著提高工作效率,本文采用HFSS有限元分析软件对无源部分进行仿真,优化出移相器的S参数;采用Solidworks三维软件设计移相器结构,利用其插件COSMOS对结构进行热分析,制作了C波段锁式非互易铁氧体移相器样品。移相器的难点在于控制温度下以及功率下的相位漂移,本文主要采用结构上适当优化,重点利用激励器的电路补偿技术来控制相位漂移。本文制作了基于温度反馈补偿、磁通量反馈补偿以及逐次通量反馈补偿的三种激励补偿方式的激励器。实验数据表明三种补偿方式中逐次通量反馈补偿技术效果最好,这是因为逐次通量反馈补偿增加了对磁滞回线中的退磁过程进行了补偿。虽然逐次通量反馈补偿是一种滞后补偿,但铁氧体材料性能的变化是个渐变的过程,应力下对比实验表明逐次通量反馈补偿能够很好地补偿应力下相位漂移问题。因此采用逐次通量反馈补偿技术能够有效地提高移相器的相位稳定性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 电控铁氧体器件概述
• 1.2 相控阵雷达
• 1.2.1 相控阵雷达原理
• 1.2.2 相控阵雷达的发展
• 1.2.3 相控阵雷达对电控铁氧体器件的牵动
• 1.3 微波铁氧体移相器
• 1.3.1 微波铁氧体移相器分类
• 1.3.2 相控阵雷达对铁氧体移相器性能的要求
• 1.3.3 微波铁氧体移相器国内外研究动态
• 1.4 论文主要工作
• 第二章 移相器基本原理
• 2.1 波导加载对称双片横向磁化铁氧体结构[16]
• 2.2 旋矩铁氧体[17]
• 2.3 锁式非互易铁氧体移相器
• 2.4 锁式非互易铁氧体移相器激励器
• 2.4.1 铁氧体环激励原理
• 2.4.2 激励器工作原理
• 第三章 锁式非互易铁氧体移相器建模与仿真
• 3.1 HFSS 电磁仿真软件
• 3.2 建立模型
• 3.3 设置材料
• 3.4 设置边界条件
• 3.5 设置输入功率
• 3.6 建立求解
• 3.7 后处理操作
• 3.8 移相器参数对差相移的影响
• 第四章 锁式非互易铁氧体移相器设计
• 4.1 铁氧体材料的选择
• 4.2 锁式非互易铁氧体移相器结构设计
• 4.2.1 三维机械设计软件SolidWorks
• 4.2.2 锁式非互易铁氧体移相器结构
• 4.3 锁式非互易铁氧体移相器热仿真
• 4.4 激励器设计
• 4.4.1 抑制系统中的各种干扰信号
• 4.4.2 功率控制与激励技术
• 4.4.3 激励能量
• 4.4.4 激励过程避免自激震荡
• 4.4.5 激励器可靠性设计
• 4.5 移相器的测试系统
• 第五章 锁式非互易移相器稳定性研究
• 5.1 插入损耗的一致性
• 5.1.1 高次模的产生原因
• 5.1.2 高次模的抑止
• 5.1.3 非线性损耗
• 5.2 相位的稳定性
• 5.2.1 铁氧体材料的影响
• 5.2.2 移相器结构的影响
• 5.2.3 激励器的影响
• 第六章 电路补偿技术研究
• 6.1 温度反馈补偿技术
• 6.2 能量反馈补偿技术
• 6.3 磁通量反馈补偿技术
• 6.4 逐次通量反馈补偿技术
• 6.4.1 磁通量反馈补偿的局限性
• 6.4.2 逐次通量积分反馈
• 6.4.3 逐次通量反馈实施方案
• 第七章 锁式非互易铁氧体移相器样品
• 7.1 样品基本参数及性能
• 7.2 试验结果与仿真结果对比
• 7.3 应力下逐次通量与瞬时通量反馈的对比实验
• 第八章 结论
• 致谢
• 参考文献