微波铁氧体器件HFSS设计原理 上PDF电子书下载

第一篇 基本理论 3

第1章 旋磁性 3

1.1 磁矩进动方程 3

1.1.1 张量磁导率 4

1.1.2 任意磁化方向的张量磁导率 5

1.2 阻尼进动 5

1.3 铁磁共振频率 7

1.4 形状各向异性对张量磁导率的影响 9

1.5 张量磁导率的归一化表示式 9

1.5.1 张量磁导率μ、κ的磁谱曲线 10

1.5.2 有效磁导率μe、比磁导率κ/μ的磁谱曲线 11

1.5.3 有效磁导率μe的高场磁谱曲线和低场磁谱曲线 12

1.5.4 κ/μ的高、低场磁谱曲线 12

1.5.5 正负圆极化磁导率μ±磁谱曲线 13

1.5.6 薄片μx、μy磁谱曲线 13

1.6 本征态磁导率 14

1.7 去磁态磁导率 16

1.7.1 反平行畴理论 16

1.7.2 去磁态磁导率的统计理论 18

1.7.3 自然共振损耗 20

1.8 部分磁化状态与零场损耗 21

1.9 非线性效应 25

1.9.1 自旋波 25

1.9.2 一致进动的散射机制 27

1.9.3 第一类非线性效应 27

1.9.4 第二类非线性效应——倍频、混频、三阶互调 31

1.10 微波铁氧体材料选用 35

1.10.1 石榴石材料 36

1.10.2 尖晶石材料 39

1.10.3 材料应用的综合知识 41

1.11 微波铁氧体材料参数测试 42

1.11.1 γ、4πMs和△H的测试 42

1.11.2 高场有效线宽△He的测试 49

1.11.3 低场有效线宽△Heff测试 55

1.11.4 本征线宽△H0测试 57

1.11.5 铁磁共振线宽△H的常规测试 58

1.11.6 毫米波段铁磁共振线宽△H测试 63

1.11.7 自旋波线宽△HK的测试 66

1.11.8 介电常数的测定 69

1.11.9 铁氧体和吸收材料参数测试 72

第2章 电磁波在旋磁介质中传播 76

2.1 电磁波在无限旋磁介质中传播 76

2.1.1 法拉第旋转效应 76

2.1.2 双折射效应 77

2.2 电磁波在充有铁氧体波导中的传播 78

2.2.1 微扰理论 78

2.2.2 穿越方程 81

2.2.3 互易性和非互易性 82

2.2.4 本节小结 101

2.3 电磁波在双模铁氧体波导中传播 104

2.3.1 铁氧体双模波导中的基本效应 104

2.3.2 双模波导中的耦合模和本征模传播 105

2.3.3 简并耦合波方程解及极化传输矩阵 108

2.3.4 非简并耦合波方程解及极化传输矩阵 112

2.3.5 广义微扰理论 119

2.3.6 双模铁氧体波导非互易相移 123

2.3.7 双模互易移相器原理 124

2.3.8 旋转场移相器 128

2.3.9 圆极化移相器 131

2.3.10 移相器小结 132

2.4 电磁波在非互易结中的传播 133

2.4.1 Y形环行器的非互易性方程 133

2.4.2 对称结Y形环行器的散射矩阵理论 138

2.4.3 S波段带线Y形环行器的场积分分析 140

2.4.4 X波段四端波导差相移环行器的场积分分析 142

2.5 传播理论公式总结 143

第二篇 微波铁氧体恒场器件 147

第3章 Y形结环行器的非互易网络理论 147

3.1 散射矩阵与阻抗矩阵 147

3.1.1 阻抗矩阵与导纳矩阵 147

3.1.2 本征值问题 148

3.1.3 Y形对称结的Z矩阵和Y矩阵的对角化矩阵Zn和Yn 148

3.1.4 对称三端结环行器的本征值 149

3.2 非互易结的耦合电路方程 151

3.2.1 非互易结的本征值 152

3.2.2 4种非互易电路的本征值 153

3.2.3 非互易结的环行条件 154

3.2.4 集总元件环行器的结构设计及其输入阻抗 159

3.3 窄带集总参数环行器的设计 159

3.3.1 360～390MHz窄带环行器 160

3.3.2 600～660MHz窄带环行器 160

3.3.3 900～990MHz窄带环行器 162

3.4 宽带集总参数环行器的设计 163

3.5 集总参数环行器的编网结构 164

3.5.1 265～295MHz集总参数环行器 165

3.5.2 62.5～66.5MHz集总参数环行器 166

3.5.3 420～620MHz集总参数环行器 170

3.5.4 宽带匹配过程 172

3.6 结电抗集总参数环行器 172

3.6.1 （L0//C0）型环行器 174

3.6.2 （L0//Cj）结电容型环行器 176

3.6.3 （L0//C0-Xs）型环行器 177

3.6.4 （L0//C0-Xs//Cj）型环行器 177

3.6.5 集总参数环行器结构 180

3.7 集总参数环行器小结 181

第4章 波导Y形结环行器 183

4.1 三毫米环行器的设计 183

4.1.1 Y形结毫米波环行器概要 183

4.1.2 环行器的相对带宽2δ和QL 183

4.1.3 三毫米Y形结环行器的设计 187

4.1.4 耐功率问题 187

4.2 宽带波导Y形环行器 189

4.2.1 Ku波段波导宽带Y形环行器 189

4.2.2 X波段波导宽带Y形环行器 189

4.2.3 Ka波段波导宽带Y形环行器 191

4.3 开关环行器 192

4.3.1 X波段单层结开关环行器 192

4.3.2 X波段双层结开关环行器 194

4.3.3 S波段多层结开关环行器 197

4.4 915MHz大功率Y形波导结环行器 200

4.5 高性能Y形波导结环行器 202

4.5.1 C波段Y形波导结环行器 202

4.5.2 X波段Y形波导结环行器 205

4.6 多层结构Y形波导结环行器 206

4.6.1 C波段3层结构Y形波导环行器 206

4.6.2 S波段双层结构Y形波导环行器 208

4.7 E面波导结Y形环行器 211

4.8 脊梁波导Y形环行器 212

第5章 带线环行器和微带环行器 215

5.1 低场带线环行器 215

5.1.1 X波段双Y结微型环行器结构 215

5.1.2 Y形S波段带线小型化环行器 216

5.1.3 低场带线环行器的二次谐波抑制 219

5.2 宽带带线环行器 220

5.3 倍频程带线环行器 223

5.3.1 S波段倍频程带线环行器 224

5.3.2 L波段倍频程带线环行器 225

5.3.3 X-Ku波段倍频程带线环行器 229

5.3.4 L-S波段倍频程带线环行器 229

5.3.5 倍频程带线环行器小型化设计 232

5.3.6 S-C波段倍频程带线环形器的小型化设计 236

5.4 超宽带环行器设计 237

5.4.1 PLS超宽带环行器 238

5.4.2 SC超宽带环行器 241

5.4.3 CXKu超宽带环行器 243

5.4.4 8～18GHz超宽带小型化环行器 244

5.5 高场带线环行器 247

5.5.1 S波段小型化环行器 247

5.5.2 L、P波段小型化环行器 249

5.5.3 米波波段小型化带线环行器 252

5.5.4 米波段宽带带线环行器 254

5.5.5 高场宽带带线环行器 257

5.5.6 225～450MHz高场倍频程环行器 262

5.5.7 高场带线环行器的二次谐波抑制 265

5.5.8 高场双结带线环形器 266

5.6 高场环行器的温度稳定性 267

5.7 扁平结构的环行器 269

5.7.1 P-L波段扁平结构的环行器 269

5.7.2 L-S波段扁平结构环行器 271

5.8 环行器中的三阶互调 272

5.8.1 900MHz带线环行器 273

5.8.2 1800MHz带线环行器 274

5.8.3 3G带线环行器 276

5.8.4 环行器三阶互调的测量 277

5.9 集成块结构共振隔离器 278

5.10 微带环行器／隔离器 280

5.10.1 12～21GHz宽频带微带环行器 280

5.10.2 Ku、K、Ka波段宽带微带环行器 281

5.10.3 微带隔离器 288

5.10.4 宽带微带隔离器 288

5.11 低温带线环行器 289

5.12 边导模隔离器 291

5.12.1 浮位式边导模隔离器 292

5.12.2 零位式边导模隔离器 292

5.12.3 边导模隔离器中场分布 293

5.12.4 SCX边导模隔离器 295

5.12.5 LS边导模隔离器 297

5.12.6 五频程边导模隔离器 299

第6章 高功率环行器 306

6.1 高功率四端波导差相移环行器 306

6.1.1 差相移环行器的基本原理 307

6.1.2 L波导差相移环行器 307

6.1.3 L波段高功率四端波导差相移环行器 312

6.1.4 L波段高功率环行器耐功率估算 314

6.1.5 X波段四端波导差相移环行器 316

6.2 四端波导变极化环行器 319

6.2.1 非互易圆极化器（TNCP） 319

6.2.2 互易圆极化器 322

6.2.3 正交模耦合器 324

6.2.4 变极化环行器的结构仿真 324

6.3 两端口双模环行器（2P2M型环行器） 326

6.4 双层结构大功率Y形波导结环行器 328

6.5 高功率带线环行器 331

6.6 低频、大功率、宽频带、小损耗、高温度稳定性Y形带线环行器综合设计 334

6.6.1 低频小损耗环行器机理 334

6.6.2 功耗和散热结构 339

6.6.3 温度稳定性与温度补偿原理 340

6.7 脉冲大功率环行器设计与探讨 342

6.7.1 概论 342

6.7.2 Y形结脉冲大功率波导环行器 344

6.7.3 差相移型脉冲大功率波导环行器 346

6.7.4 分析和讨论 347

第7章 Y形结环行器的小型化设计 348

7.1 毫米波Y形结波导环行器 348

7.1.1 W波段Y形结环行器 348

7.1.2 Ka波段Y形结环行器 350

7.2 K波段带线环行器小型化设计 351

7.3 Ku和X波段微带环行器 353

7.3.1 Ku波段微带环行器 353

7.3.2 X波段微带环行器 354

7.4 C波段和S波段带线环行器 355

7.4.1 C波段低场带线环行器 355

7.4.2 S波段高场带线环行器 356

7.5 L波段小型化带线环行器设计 357

7.5.1 L波段高端频率的设计 357

7.5.2 L波段低端频率的设计 358

7.6 集总参数环行器 359

7.6.1 P波段集总参数环行器 359

7.6.2 UHF集总参数环行器 361

7.7 P波段小型化带线环行器 362

7.8 小型化环行器设计综合分析 363

总结 365

参考文献 369