单通道双阻带数控YIG滤波器组件软件仿真与技术研究

论文摘要

现代电子对抗技术中，电磁信号密集而复杂，电子系统的干扰和抗干扰能力越来越被重视。要克敌制胜，首先要解决的就是电子系统的抗干扰问题。YIG带阻滤波器由于具有工作频率范围宽、阻带深、阻带宽、可宽频带电调谐等优点，已成为电子对抗系统一个不可取代的核心部件。本次设计的单通道双阻带数控YIG滤波器组件可阻隔26GHz范围内任意两个频率信号，也可阻隔同一频率信号，并可在一定带宽范围内调节阻带宽度，增加阻隔深度，进一步增加接收机的抗干扰能力。首先对YIG滤波器的发展历史、现状及趋势进行阐述，基于YIG谐振子的铁磁共振原理，结合数控激励器、隔离器的工作原理，确定本次设计方案为两个YIG带阻滤波器、两个数控激励器、两个隔离器整体设计而成。应用MAXWELL3D与HFSS电磁场仿真软件，对YIG谐振子、谐振腔、磁路建立仿真模型，计算结构参数，分析其好坏优劣给设计带来的实际影响。建立数据库，对各关键元件进行分析，通过优化、调整来实现YIG带阻滤波器的设计。对数控激励器控制技术进行研究，采用软件补偿方式对YIG带阻滤波器进行频率补偿。通过12位TTL电平控制阻带工作频率，实现26GHz频率范围内可变工作频率和可变阻带宽度的软件控制。运用HFSS电磁场仿真软件对隔离器进行电磁场仿真，创建中心导体、铁氧体基片、腔体的3D模型并求解，得到仿真曲线来优化隔离器的设计。本次设计的组件在26GHz频率范围内实现单通带，双阻带，同频调谐时阻带深度可达-100dB，异频调谐不仅可分开软件控制，也可通过内置软件在一定范围内实现阻带宽度调节。双阻带进行近频调谐，则2GHz处-40dB带宽在1225MHz范围内可调，6GHz处-40dB带宽在4590MHz范围内可调。电性能指标测试满足此次设计要求。大部分性能指标均有较大的裕度，通带平坦度指标较接近临界值。在以后的工作中将进一步研究其原因。基于以上论述，本论文详细阐述了单通道双阻带数控YIG滤波器组件的工作原理、设计方案、软件仿真优化、软件补偿及最终设计结果。

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摘要

ABSTRACT

第一章引言

1.1 课题来源，选题依据

1.1.1 课题研究的目的与意义

1.1.2 国内外研究动态

1.1.3 YIG 带阻滤波器的名词术语及定义

1.2 研究目标和主要内容

第二章单通道双阻带数控 YIG 滤波器组件原理及设计方案

2.1 数控 YIG 滤波器概述

2.1.1 数控 YIG 滤波器原理

2.1.2 数控 YIG 滤波器特点

2.1.3 数控 YIG 滤波器应用

2.2 YIG 谐振子的工作原理和特性

2.2.1 YIG 谐振子的铁磁共振

2.2.2 YIG 谐振子的性能参数

2.2.3 YIG 谐振子的谐振频率

2.2.4 YIG 谐振子的无载 Q 值

2.2.5 YIG 谐振子的高次静磁模

2.2.6 YIG 谐振子的寄生响应

2.3 YIG 带阻滤波器的其它特性

2.3.1 磁滞

2.3.2 调谐线性

2.3.3 温度漂移

2.4 YIG 带阻滤波器工作原理

2.5 数控 YIG 激励器工作原理

2.6 隔离器工作原理

2.7 单通道双阻带数控 YIG 滤波器组件的设计方案及软件仿真方案

第三章 YIG 带阻滤波器的软件仿真与设计

3.1 YIG 谐振子的选择与软件仿真

3.1.1 YIG 谐振子的选择

3.1.2 YIG 谐振子的软件仿真

3.2 耦合结构的设计与软件仿真

3.2.1 耦合结构的设计

3.2.2 耦合结构的软件仿真原理

3.2.3 耦合结构的软件仿真

3.3 磁路设计与软件仿真

3.3.1 磁路设计

3.3.2 磁路的仿真

3.4 小结

第四章数控激励器的设计仿真与软件补偿

4.1 数控激励器恒流源的工作原理

4.1.1 恒流源定义

4.1.2 数控激励器恒流源驱动技术

4.1.3 数控激励器恒流源的仿真及优化

4.2 数控激励器的设计

4.2.1 设计方案

4.2.2 激励器硬件设计

4.2.3 激励器模拟部分设计

4.2.4 激励器的数字控制

4.3 数控激励器的软件补偿

4.3.1 激励器软件补偿方案

4.3.2 组件的软件补偿设计

4.4 小结

第五章隔离器的设计与软件仿真

5.1 隔离器的设计

5.2 旋磁铁氧体基片材料的选择

5.3 隔离器的软件仿真

5.3.1 电磁场的软件仿真

5.3.2 中心导体的软件仿真

5.3.3 旋磁铁氧体基片的软件仿真

5.3.4 求解设置

5.3.5 仿真结果

5.4 小结

第六章设计结果

第七章总结

致谢

参考文献

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