X波段Si基片集成脊波导MEMS环行器

基于波导传输理论设计并制备了一款Si基片集成脊波导(RSIW)微电子机械系统(MEMS)环行器,该环形器以高阻硅作为衬底材料,采用高精度三维MEMS加工工艺制备而成。通过在基片集成波导(SIW)结构中添加脊梁结构,形成RSIW传输结构,使传输主模TE10模的截止频率比矩形波导TE10模的低,从而实现相同频率下更小的器件尺寸。同时,通过电磁仿真软件对射频匹配和磁场分布进行了精确的建模仿真,完成了Si基片集成脊波导MEMS环行器的仿真设计。制备了尺寸为6 mm×6 mm的环行器样品并进行了测试,结果验证了仿真设计的准确性,其工作频率为8~12 GHz,回波损耗大于20 dB,隔离度大于18 dB,插入损耗小于0.5 dB。实现优良微波特性的同时,相比于常规的SIW结构环行器尺寸缩小了20%左右。

X波段MEMS硅腔折叠基片集成波导环行器芯片

通信系统向小型化、高性能、集成化的快速发展对射频组件的体积和电性能提出了苛刻的要求。设计了一种X波段硅腔折叠基片集成波导(FSIW)环行器芯片。当基片集成波导(SIW)工作于主模时,将中央的对称面等效为虚拟磁壁,沿着窄边对电磁场进行多次折叠,形成FSIW。以该技术作为设计思路,提高空间利用率,实现了FSIW整体结构的小型化。将FSIW的优势融入环行器中心结设计,使设计的环行器芯片具有高功率容量、低插入损耗、体积小、质量轻的优点。基于微电子机械系统(MEMS)工艺,以高阻硅为衬底材料,制备了该硅腔FSIW环行器芯片,芯片整体尺寸为6.5 mm×6 mm×2.5 mm,工作频率为8.5~11.5 GHz,回波损耗>18.5 dB,带内插入损耗<0.4 dB,隔离度>20 dB。

一种集成环行器的X波段三维异构集成T/R模组

微电子机械系统(MEMS)环行器被广泛应用于射频(RF)T/R微系统中,解决共用天线且收发隔离的问题。基于硅基三维(3D)异构集成工艺,设计了一种集成MEMS环行器的X波段T/R模组。该模组以高阻硅为介质基板,在硅基板上、下表面电镀金属图形,并堆叠多层硅基晶圆,在硅基模组上封装了集成无源器件(IPD)环行器,完成了多种微波芯片和MEMS环行器的系统级封装(SiP),将环行器紧凑集成在硅基T/R模组中。模组尺寸为12.0 mm×11.3 mm×2.0 mm。测试结果表明,在8~12 GHz频带内,模组接收通道增益为27 dB,接收通道噪声系数小于3.2 dB;发射通道增益为33 dB,饱和输出功率大于2 W。

一种X波段小型化微带环行器设计与仿真分析

根据微带环行器的设计理论,利用多路加抗的平面Y谐振器结构构成非互易结电路,由至少两根相互配合的传输线(长度为不大于1/8波长)和一个连接结点构成匹配电路,设计并制作了一种工作在X波段的小型化微带环行器。仿真结果显示,该环行器在8~12 GHz的工作频带内,插入损耗小于0.6 dB,电压驻波比小于1.4,隔离度大于15 dB;外形尺寸为4 mm×4 mm×2.5 mm,实现X波段环行器的小型化。实测结果与仿真结果基本吻合,工作频带内电压驻波比和隔离度比仿真结果略高。

H面部分高度铁氧体柱波导环行器的模式研究

在给定频率Ｈ面波导环行器部分高度铁氧体柱设计的基础上，对该类波导环行器进行了模式研究．精确的工作模式可表述为ＨＥ１１Ｌ，其中Ｌ＝１＋δ（ｎ＋１），ｎ＝０，１，２…．δ（ｎ＋１），则为数值计算确定．亦提出了一种简便方法，以计算磁偏场作用下波导环行器的性能，从而检验了模式确定的准确性．

微波铁氧体环行器相位调节方法与高相位一致性实现

针对应用于P、L、S波段相控阵雷达的铁氧体环行器高相位一致性的严格要求,分析了其相位一致性的影响因素,找到了高相位一致性控制的调测手段,提出采用子母盖板的形式来调节环行器的工作点磁场强弱,从而调整环行器的相位值,实测与仿真分析结果表明二者符合甚好,实测结果表明,10个器件的相位一致性控制在±1°以内,采用这种方式可方便、有效地调整环行器的相位,实现高的相位一致性,很好地满足了新一代相控阵雷达的应用要求。

小型化T/R组件MEMS环行器高质量一体化焊接工艺

微电子机械系统(MEMS)环行器作为微波电路重要器件得到广泛应用,可实现接收和发射射频信号隔离,同时作为射频信号传输控制器件,对焊接质量要求较高,焊接钎透率需达到85%以上(空洞率低于15%)。MEMS环行器在小型化微波收发组件中排列紧密,间距可达到几个毫米,永磁体之间相互作用力影响环行器的装配与焊接过程,对焊接质量带来巨大挑战。受空间限制传统压块工装无法克服磁体之间引力,通过优化工装设计,采取四探针一体化施压方式,实现对某小型化TR组件内小间距MEMS环行器限位与施压,完成高质量一体化焊接。

基于M型六角铁氧体Ba(ZnHf)_(0.08)Fe_(11.92)O_(19)的自偏置微带环行器设计

电子信息技术的发展对环行器提出了低损耗、高隔离度及小型化的要求,采用具有高剩磁比(Mr/Ms)和强各向异性场(Ha)的BaM自偏置铁氧体材料有利于提高环行器性能和减小器件尺寸。在阐述高度取向M型六角铁氧体Ba(ZnHf)_(0.08)Fe_(11.92)O_(19)制备工艺的基础上,表征了材料的相结构、微观形貌和磁性能。根据环行器设计理论,基于0.25 mm厚度的BaM铁氧体材料仿真设计了工作于Ku波段的双Y结和开槽多Y结环行器。仿真结果表明,两种环行器均在12.44 GHz处显示出良好的环行功能,电压驻波比均小于1.22。在中心频率附近,双Y结环行器插入损耗为0.61 dB,相应的隔离度为26 dB,20 dB带宽为1.3 GHz;开槽多Y结环行器插入损耗为0.505 dB,相应的隔离度为36 dB,20 dB带宽为1.03 GHz。相比于双Y结环行器,开槽多Y结环行器在保证器件性能的前提下,能够有效改善插入损耗和隔离度等性能,并有利于减小环行器尺寸。

基于高取向度多晶SrNi_(2) Sc_(0.75) Fe_(15.25) O_(27)的Ku波段自偏置环行器设计

计及自偏置环行器插入损耗过大,分别从铁氧体材料与器件设计两方面进行研究,以改善自偏置环行器性能。对取向W型六角铁氧体SrNi_(2) Sc_(0.75) Fe_(15.25) O_(27)(SrW)的磁性能进行了阐述,并基于SrW性能参数设计了Ku波段自偏置微带环行器。同时,论述了三角谐振器的环行原理、阻抗匹配原理,并进行了器件仿真分析。由仿真结果可知,自偏置微带环行器在12.4 GHz附近插入损耗为最小值0.51 dB,相应的隔离度为18.58 dB,15 dB带宽为0.94 GHz,电压驻波比小于1.22,表明该环行器在12~18 GHz实现了良好的环行性能。

多倍频程MEMS硅基微带环行器设计

作为一种基于微机电系统(MEMS)的微波磁性器件,MEMS微带环行器的核心结构是一种异质嵌套结构,即将微波铁氧体嵌入到基于晶圆级键合封装工艺的硅腔体中。相较于传统的金属薄膜微带线直接分布在铁氧体材料上的微带环行器,MEMS微带环行器具有工艺一致性好、生产效率高、性能更佳等优势。此外,常规全磁环行器在满足器件宽带高功率要求方面存在技术瓶颈,而MEMS环行器方案能够较好地解决这一问题。基于环行器结构、原理和损耗分析,结合ANSYS仿真分析,采用MEMS体硅工艺,设计了一款多倍频程微带环行器,最终实现尺寸为8 mm×8 mm×2.5 mm、工作频率为5~13 GHz、器件插损小于1 dB、电压驻波比小于1.6、隔离度大于12 dB的器件,并实现了器件的批量化制作。

通讯用集总参数环行器/隔离器设计研究综述

阐述了通讯用集总参数环行器/隔离器的技术发展历程,讨论了几类常见集总参数环行器/隔离器设计方法,对各类方案的优劣进行了分析对比,详述了各类器件设计的技术要点。指出了通讯用集总参数环行器/隔离器当前应该发展的技术方向和亟需突破的关键技术,强调了小型化、宽带化和集成化设计的紧迫性。对高频集总参数环行器进行了低场设计验证,明确了在Sub6的高频段内可以实现集总参数环行器的设计制作。同时对宽带小型化集总参数环行器进行了探索,验证了中导对地串联LC的设计敏感性。

八毫米波段微带集成环行器

本文介绍我们研制成功的8毫米波段微带Y结环行器.说明了设计制作步骤,给出了测试结果.将其一端接匹配负载可构成Y结隔离器.该器件已用于毫米波集成前端中.

W频段高阶模宽带波导Y结环行器

基于电磁理论计算，发现在Ｗ频段存在环行方向一致的双高阶结谐振模，两模相互邻近，可以用来制成双频环行器，也可以调整环行器参数使两模部分重迭，得到宽带特性．本文给出的实验结果验证了理论预言．

H面波导Y结环行器的CAA及CAD

对具有圆形匹配台阶和圆形铁氧体样品的Ｈ 面波导Ｙ 结环行器进行了计算机辅助分析（ＣＡＡ）和计算机辅助设计（ＣＡＤ）。ＣＡＡ 以全波分析为基础，包括了在实际的Ｈ 面波导结中各种可能存在的模式，分析是完备的。ＣＡＤ是通过计算波导结的相对输入阻抗随各设计参数的变化规律进行的。因为设计参数繁多和场型的三维结构，直接计算环行器性能已较困难，对其优化就更为麻烦。本文首先计算无大匹配台阶的中心结阻抗特性，再由此综合出外匹配电路。环行器的最后性能可由中心结结合匹配台阶一起计算验证之。此外，本文模型不仅包括了濎濜波长变换器的大台阶。

S波段高功率三端波导结环行器

本文介绍了一种高功率三端波导结环行器的设计方法,详细讨论了降低环行器插入损耗的措施和展宽工作频带、提高器件承受功率能力的具体途径,并给出了实验结果和性能曲线。

波导结式环行器的工程设计

通过引进接近１的修正系数η，计算波导结式环行器的退磁铁氧体柱形谐振腔谐振频率，并列出计算带宽的通用公式。实验结果证明了此计算方法的正确性。本文的计算公式便于计算机编程和调试时应用。

毫米波应用的准光铁氧体环行器新近发展

综述了在毫米波（兼高微波频区）应用的非互易准光法拉第旋转环行器的近期发展，两种器件结构：传输型和反射型准光环行器在３５ＧＨｚ已成功的进行了试验，获得了较好的结果。这种器件能承受较高的功率容量，传输型限制在１～１０ｋＷ（主要依赖于结构），而反射型因接地良好便于散热，理论预期在毫米波将可承受兆瓦（ＭＷ）级平均功率容量。

微波环行器、隔离器在移动通信中的应用

重点综述了微波铁氧体环行器／隔离器在移动通信系统中的应用，简要介绍了几种典型器件的性能．

使用球形铁氧体的毫米波波导环行器

研制了使用球形铁氧体的３ｍｍ和８ｍｍ波导环行器。在已有文献分析其工作模式和频率的基础上，提出一种简易的计算该类波导环行器性能的方法。分析数值结果与实验测量结果吻合良好。

波导环行器的频带展宽实践

本文提出内、外匹配宽带措施及带宽改善率等概念来讨论波导环行器的带宽问题;理论上得到的宽带方法不仅解释了资料上散见的尝试,同时亦指导了我们研制波导环行器时的实践,并获得了良好的效果。