yig介质薄膜移相器的研制

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1、摘要随着相阵控雷达、微波通信、卫星通信以及微波测量技术等方面的发展，微波移相器的应用日益广泛。传统微波移相器在广泛应用的同时，也暴露了许多自身得缺点，例如体积大、使用频率低、损耗大等。因此，许多新型移相器应运而生，薄膜介质移相器就是新型移相器中重要一员，它的主要优点是：体积小、工作频率高、微波传输损耗较小、移相速度快、可用直流偏压控制微波传输信号的相位，制各工艺可与集成电路工艺兼容。在对现有的薄膜介质移相器进行分析的基础上，提出了一种新型的分布式电容负载型薄膜介质移相器，主要特点是周期性负载介质电容的介质薄膜采

2、用YIG薄膜。实际研究工作以共沉淀法制备YIG材料，移相器结构的建模和计算，移相器的软件仿真、制作工艺研究和器件测试为重点。采用理论计算、软件仿真和实验制作共进的研究模式。首先，用共沉淀法制备YIG材料，并着重研究材料制备工艺中PH值、共沉淀速度、烧结时间、保温时间和组分配比五个因索的影响；然后，用射频溅射法在氧化铝基片上溅射YIG薄膜，并用原子力显微镜探测薄膜表面形貌，平均晶粒尺寸为100nm，表面粗糙度约为lOnm，薄膜质量较好，为移相器的制作提供了介质薄膜基础；其次，采用有限尺寸介质基片共面波导和分布式电

3、容负载型移相器的工程计算方法计算移相器的基本尺寸并实现阻抗匹配；再次，用高频电磁场仿真软件HFSS9．0对器件进行模拟，将模拟结果和计算结果相比较，不断进行改进；最后，用集成电路工艺和薄膜工艺进行移相器的制作，并对器件进行测试，测试结果为在中心频率6GHz左右，插入损耗小于lOdB，单元器件的相移量达到20度左右。测试结果和仿真结果尚有差距，但找出了原因并提出了改进方案。关键词：介质薄膜移相器分布参数电路YIG薄膜插入损耗ABSTRACTWiththedevelopmentofphasedarrayradar、

4、microwavecommunications、satellitecommunicationsandmicrowavemeasurementtechnology,theapplicationofmicrowavephaseshiftersiswider．ManydisadvantagesarefoundonthetraditionalmicrowavephaseshiftersSOseveralnewtypesofwhicharedevelopedtoenhancetheperformance．Themicro

5、wavedielectricfilmphaseshifterisamemberofthenewtypes，theadvantagesofwhichareasfollowing：microwavetransmissionlossislower,thespeedofphaseshiftingisfaster、themicrowavephasecanbecontrolledbyDCbiasandthefabricatingprocesscanbecompatiblewiththeintegratedcircuitpr

6、ocess．Aftertheanalysisofsomestructurescommonlyusedinmicrowavedielectricfilmphaseshifters，anewstructurenameddistributedcapacitor-loadedphaseshifteriscarriedout．Thiskindofphaseshifter’Sspecialcharacteristicisthatthedielectricfilmoftheperiodicallyloadedcapacito

7、rsisYIGfilm．ThekeyresearchworkincludepreparingYIGmaterialviacoprecipitation，calculating、modelling、simulatingandtestingthephaseshifterandmakingastudyofthefabricatingprocess．Employingtheformulationoftheoryanalysis、softwaresimulationtogetherwitllmanufactureofac

8、tualdevicestodotheWOrk．Firstly,preparingYIGmaterialandanalyzingthefiveimportantfactorsofPHvalue、thespeedofcoprecipRation、sintefingtime、holdingtimeandmixtureratiowhichinfluencetheprocessgreatly．S