HFSS的X波段铁氧体薄膜移相器的仿真与设计(2)
致谢 34
1 引言
1.1 研究背景及意义
移相器作为改变微波相位的一种常用微波器件，在相控阵雷达等方面有着大量的应用。雷达天线发射的波束必须在空间做俯仰及相位运动才能同时检测目标运动速度和方向、距离、加速度等，以此确定目标的运动状态和位置。这种扫描运动称为波束扫描。
电扫描与机械扫描是实现雷达波速扫描的两种手段。电扫描，是通过天线单元中的移相器改变天线孔径上的相位，实现对合成波方向的控制，令波束在空间中的扫描得以实现。其优势在于雷达天线始终静止。因为，天线阵的相位可控，相应地，采用电扫描的雷达即相控阵雷达。机械扫描，顾名思义，是通过伺服系统驱动天线做机械转动，进而实现波束扫描。采用机械扫描的雷达即机械雷达。
高速飞机、导弹和人造卫星的发展，要求雷达具备更高的探测能力、更广的覆盖区域、更高的数据精度以及多目标环境适应性强。机械扫描雷达由于惯性大，目标容量有限等原因，无法满足这些要求。相控阵雷达的波束在全空域内跳的时间仅仅几微秒，且波束形状灵活多变，计算机系统直接对信号进行处理，达到控制雷达的目的，相较于机械扫描雷达，电扫描雷达显然具有绝对的优势。
相控阵雷达中，微波信号的相位控制由天线单元中的移相器实现，大量天线单元组成雷达天线。因此，移相器的体积、造价和性能对雷达整体至关重要。
1.2 移相器的发展及国内外研究现状
1.3 论文结构安排
本文首先阐述了有关铁氧体移相器的基础理论，接着在理论基础上设计出铁氧体薄膜移相器，然后通过HFSS仿真软件对铁氧体薄膜移相器进行建模，得出仿真结果。最后研究并分析铁氧体材料的选择，微带线尺寸、铁氧体薄膜厚度t的改变对移相器微波性能的影响，为移相器集成化发展提供了一定的经验。
第一章是引言，简要阐述铁氧体薄膜移相器的研究背景与意义、国内外发展现状。
第二章是铁氧体薄膜移相器的基础理论，由铁氧体基本理论、微带传输线基本理论，以及铁氧体移相器的设计分析组成。
第三章是铁氧体薄膜移相器的设计，描述了铁氧体薄膜移相器的基本思路，提出了明确的设计目标。
第四章为操作部分，首先对铁氧体薄膜移相器的材料进行选择，并计算微带线的尺寸。然后，运用HFSS 软件，对铁氧体薄膜移相器进行建模、仿真，然后分别改变铁氧体材料、微带之间的间距s和微带线长度、铁氧体薄膜厚度t，研究它们对移相器微波性能的影响，为移相器集成化的发展提供了一定的经验。最终，得到优化后的移相器频宽为2.5GHz，频带为 ，占X波段的62.5%，插入损耗小于1dB，相移差起伏小于7 的移相器。