微带铁氧体薄膜环行器的设计

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1、杭州电子科技大学硕士学位论文摘要作为一种环行传输微波信号的器件，微波环行器广泛应用手机、移动基站、相控阵雷达等各种民用与军用设备中。随着单片微波集成电路的快速发展，研制体积更小，重量更轻的小型化环行器是环行器发展的必然趋势。微带线具有体积小、结构简单、生产成本低、生产周期短等特点，广泛应用于混合微波集成电路和单片微波集成电路中。环行器用铁氧体的薄膜化能够减小环行器的体积，但如何保持薄膜环行器良好的微波特性成为一个难题。基于以上两点，本文设计一种基于微带线的铁氧体薄膜环行器。本文主要完成以下几部分工作。（1）依据铁氧体旋磁材料的特性设计了

2、由横向磁化场作用下的微带铁氧体薄膜环行器。其基板为在400mm钆镓石榴石沉积10mm的钇铁石榴石薄膜。（2）通过对铁氧体旋磁材料的特性分析，确定了器件材料的几何性能参数，以及在研究电磁波在铁氧体介质中的传播特性的基础上，获得其传输波动方程，推算出求解铁氧体薄膜中谐振条件，结合材料参数理论计算出实现10mm条件下的铁氧体薄膜环行器各结构的尺寸。（3）讨论了铁氧体薄膜环行器的基本工作机理，铁氧体薄膜环行结和50欧姆微带线实现了良好的阻抗匹配。同时分析了基板为10mm铁氧体薄膜和400mm介质的特殊结构条件下，微带的阻抗和400mm的下层基板

3、介电常数的关系。（4）在HFSS中对基板相对介电常数，铁氧体薄膜厚度以及铁氧体薄膜的饱和磁矩对微带铁氧体薄膜环行器的性能的影响进行了分析。得出了铁氧体薄膜环行器的中心频率随基板介电常数的升高而向低频率点移动，其性能随铁氧体薄膜的厚度的增大而变好的结论。同时给出了铁氧体薄膜饱和磁矩的设计原则。最后论文给出了在X波段微带铁氧体薄膜环行器的性能仿真曲线，该环行器在8.14GHz实现了良好的微波性能，隔离度大于20dB，插入损耗小于1dB。论文实现了一种微带铁氧体薄膜环行器，在X波段具有插入损耗小、隔离度大的特点。在薄膜环行器设计中得到的结论，

4、可望在微波铁氧体器件的小型化设计中得到应用。关键词：铁氧体薄膜，磁导率张量，阻抗匹配，微带环行器I杭州电子科技大学硕士学位论文ABSTRACTMicrowavecirculatoriswidelyusedinmobilephones,mobilebasestations,phasedarrayradarandothercivilianandmilitaryequipment.Themainstreamofthecirculatorisminiaturizationandlowcostbecauseofthedevelopmentofmo

5、nolithicmicrowaveintegratedcircuits.Microstriplinehasmanyadvantagessuchassmallvolume，simplestructure,lowproductioncost,shortproductioncycleandsoon.Somicrostriplinehasbeenwidelyusedinhybridmicrowaveintegratedcircuitsandmonolithicmicrowaveintegratedcircuits.Ferritefilmcanr

6、educethesizeofcirculator.Buthowtomaintaintheperfectmicrowavecharacteristicsoftheferritefilmcirculatorisaproblem.Soaferritefilmcirculatorwhichisbasedonmicrostriplineisdesignedinthisdissertation.Thefollowingworkiscompletedinthisdissertation:firstly,amicrostripferritefilmci

7、rculatorcontrolledbytransverselymagnetizedfieldispresented.Thesubstrateisusingyttriumirongarnet（YIG）filmepitaxiallygrownongadoliniumgalliumgarnet（GGG）.Secondly,thecharacteristicparameterofdevicebyanalyzingthecharacteristicofferritegyromagneticmaterialisdetermined.Thetran

8、smissionequationofferriteisobtainedthroughthestudyoftheEMwave’spropagationcharacteristicinferrite.Thesi