HFSS微波铁氧体移相器的仿真设计(2)
由于电子战、空间技术的发张，目前世界各大国家都在雷达技术方面投入了大量的精力，而作为在雷达及各种通讯设备中大量使用的铁氧体移相器就更受到各方的大力研究。同样，不仅在军用领域，上世纪九十年代后，铁氧体设备开始大规模进入民用领域，在交通管理、医疗领域食品加工领域以及移动通讯领域中受到重用。
在这种背景下，以及铁氧体移相器在各领域大范围的使用，如何设计出性能更好、体积
更小，工作更稳定以及造价更低廉的铁氧体移相器就成了微波领域的热门研究之一。出于对铁氧体材料特性、铁氧体移相器移相原理的兴趣，本次毕业设计选择了这个铁氧体移相器的仿真这个课题。
1.2 移相器的分类
移相器的种类有不少，按控制方式可将其分为模拟式和数字式；按照传输特性可将其分为互易式和非互易式；通常我们按材料划分，可将其分为MEMS移相器、半导体移相器、铁电移相器、铁氧体移相器等[2]。
半导体移相器的特征是其控制开关为半导体。半导体移相器的控制所需功率小，能承受的功率比较低，但是因为半导体移相器体积小、重量小且控制反应快，所以常用于功率不高的小型电路[3]。一般来说，半导体移相器的控制开关元件有PIN 二极管、GaAs FET、场效应晶体管以及肖特基二极管[4]。在这些微波控制元器件中，最常使用的是PIN二极管和FET管，尤其在平面移相器和单片移相器中。除了被二极管材料特性所决定的功率容量太小，半导体移相器相比其他移相器的最大优势就在于体积小、反应速率快，在小功率器件中依然是主流选择。
MEMS 移相器是基于MEMS微机电技术研制的移相器。二十一世纪后，射频微机技术大力发展，MEMS移相器越来越受到科研人员的重视。MEMS移相器直接是使用微机电技术直接加工，多使用半导体材料，它的工作频带宽，成本低廉、体积小、同时损耗很小，并且易于与各种电路进行集成[5]。MEMS移相器一般有连续式和数字式两种。连续式的移相器很容易制备，但是损耗比较大，相移量不好控制而且相位噪声比较大；；而数字相移器的相移量能准确控制，然而因为所用材料的特性，工作频率只能在低频[6]。
铁电移相器是通过改变外加偏置电场来改变铁电材料的介电常数，介电常数改变就能让微波传播常数发生变化，利用这个原理产生相移[7]。BST钛酸锶钡材料是最有发展潜力的铁电体移相器材料，由其制成的移相器频带宽、反应速率快、体积小、重量小、成本低廉还有很好的兼容性，是目前很受看好的移相器。铁电移相器的缺点是功率低，损耗比铁氧体移相器大很多，所以并不是现在主流使用的，只是很具有发展前景[8]。
铁氧体移相器同样有多种类，按传输介质可分为波导式、同轴线式和微带式，一般微波高功率领域主要采取波导式铁氧体移相器，低功率则采用另外两种模式；按传输特性可分为互易式和非互易式两种类型；饱和磁化强度是铁氧体材料的一个重要属性，由于其最低为200Gs，根据后文理论可知铁氧体移相器的最低只能工作在1.50GHz。低饱和磁化强度的铁氧体材料的铁氧体移相器的功率容量是很低的，但是其温度性能很好，高饱和磁化强度的铁氧体移相器则有比较大的功率容量和良好的相移特性。铁氧体移相器的主要优点是损耗小、移相特性好、工作寿命长、稳定性好以及功率容量大[9]。
1.3 铁氧体移相器的研究概况
1.4 铁氧体移相器的发展趋势
1.5 本课题的要求和本文的主要内容
本课题主要要求了解铁氧体的电磁特性，掌握电磁波在铁氧体中传播的相关理论，在此基础上使用HFSS微波仿真设计软件设计Ka波段铁氧体移相器。