铁氧体移相器原理

铁氧体移相器和PIN管移相器的研究与设计目录第一章绪论 (1)1.1 研究背景与意义 (1)1.2 国内外发展现状 (2)1.3 本文主要研究内容及结构安排 (4)第二章铁氧体张量磁导率的理论分析与计算 (6)2.1 铁氧体的磁化曲线 (6)2.2 电子自旋与磁进动方程 (9)2.3 理想无耗情况下的张量磁导率 (12)2.4 外张量磁导率 (14)2.5 去磁态磁导率 (18)2.6阻尼情况下的磁导率 (22)2.7 本章小结 (25)第三章横向磁化铁氧体的电磁场计算与仿真分析 (26) 3.1 横向磁化无限大铁氧体的波动方程 (26)3.2 横向磁化下的互易双折射效应分析 (27)3.3 横向磁化单片铁氧体波导的相移特性分析 (29)3.4 横向磁化单片铁氧体波导的场移特性分析 (32)3.4.1 铁氧体片厚度对场分布的影响 (33)3.4.2 铁氧体片位置对场分布的影响 (34)3.4.3 同一位置不同传播方向的电场分布 (37)3.5 本章小结 (40)第四章 Ka波段背脊波导铁氧体移相器的分析设计 (41) 4.1 背脊波导铁氧体移相器结构分析 (41)4.2 背脊波导铁氧体移相器匹配方式的改进 (45)4.3 离散相移量背脊波导铁氧体移相器的设计与仿真 (51) 4.5 本章小结 (57)第五章 PIN二极管移相器特性分析 (58)5.1 PIN二极管的结构与工作原理 (58)5.2 PIN二极管的等效电路和主要技术指标 (59)5.3 PIN管移相器的移相原理 (62)5.3.1 加载线型移相器原理分析 (62)5.3.3 开关线型移相器分析 (65)5.4 本章小结 (66)第六章 PIN二极管移相器的建模与设计 (67)6.1 加载线型移相器的设计与仿真 (67)6.2 反射式移相器的建模与设计 (73)6.3 开关线型移相器的设计与仿真 (75)6.4 本章小结 (77)表目录表1.1 Ku波段四位线极化铁氧体移相器指标 (3)表1.2 Ku波段四位二极管移相器指标 (4)表1.3 Hittite M icrowave公司设计生产的六位二极管数字移相器指标 (4)表2.1 不同磁畴的张量磁导率 (19)表3.1 铁氧体片位置对差相移的影响， (31)表4.1 结构参数设置 (44)表4.2. 仿真环境设置 (44)表4.3 离散值移相器仿真结果 (54)表6.1 离散值移相器仿真结果 (77)图目录图 1.1 论文结构图 .......................................................................................................... 5图2.1 B-H 曲线 ............................................................................................................. 6图2.2 H μ?曲线图....................................................................................................... 7图2.3 磁滞曲线图.......................................................................................................... 8图2.4 电子自旋示意图................................................................................................. 9图2.5 磁进动示意图.................................................................................................... 10图2.6 μ、κ关于0ωω的函数曲线 ............................................................................... 14图2.7 典型形状样品 .................................................................................................... 17图2.8 部分磁化的铁氧体中磁畴分布........................................................................ 19图2.9 磁畴空间取向与畴面取向的坐标关系............................................................ 21图3.1 互易双折射效应示意图 .................................................................................... 29图3.2 单片铁氧体填充波导........................................................................................ 29图3.3 单片铁氧体波导仿真模型................................................................................ 31图3.4 磁场强度俯视图.............................................................................................. 32图3.5 横向电场Ey 沿宽边变化的曲线........................................................................ 33图3.6 不同铁氧体片厚度对应的横向电场分布曲线................................................ 33图3.8不同铁氧体片位置对应的横向电场分布曲线................................................. 35图3.10不同铁氧体片位置对应的横向电场分布曲线............................................... 36图3.11 不同铁氧体片位置对应的横向电场分布曲线.............................................. 37图3.14 位置为a 1=3mm 时不同传播方向电磁波的横向电场Ey ................................ 39图3.15 位置为a 1=4mm 时不同传播方向电磁波的横向电场Ey................................ 39图4.1 几种铁氧体波导结构...................................................................................... 42图4.2 背脊波导移相器结构图.................................................................................. 43图4.3 背脊波导移相器激励图.................................................................................. 44图4.4 未进行匹配的驻波系数.................................................................................... 45图4.5 未进行匹配的S 参数.......................................................................................... 45图4.6 长方体形状介质匹配示意图 . (45)图 4.7 长方体形状介质匹配的驻波系数 .................................................................... 46图4.8 长方体形状介质匹配的S 21参数....................................................................... 46图4.9 阶梯形状介质匹配示意图................................................................................ 46图4.10 阶梯形状介质匹配的驻波系数(47)21参图4.12 添加薄片形成三级阶梯匹配的示意图 (47)图4.13 添加2.0mm薄片后的驻波系数 (48)图4.14 添加2.0mm薄片后的S21参数 (48)图4.15 改变薄片尺寸示意图 (49)图4.16 不同长度薄片对应的驻波比 (49)图4.17 薄片为2.0mm时的差相移 (49)图4.18 第三级薄片改为梯形示意图 (50)图4.19 第三级薄片改为梯形后的驻波系数 (50)图4.20 第三级薄片改为梯形后的插损S21 (50)图4.21 改变第三级薄片高度示意图 (51)图4.22第三级薄片不同高度对应的驻波系数 (51)图4.23 180°移相器的差相移 (52)图4.24 180°移相器的驻波比 (52)图4.25 180°移相器的S21 (52)图4.26 90°移相器移相特性 (53)图4.27 90度移相器驻波比 (53)图4.28 90°移相器的S21 (54)图4.29 五级移相器单元的级联示意图 (54)图4.30 五级移相器单元的总体驻波比 (55)图4.31 五级移相器单元的S21 (55)图4.32 五级移相器五种相移状态 (56)图4.33五级移相器各级对应的相移量 (56)图4.34 移相误差百分比 (57)图5.1 半导体移相器的分类 (58)图5.2 PIN结内部载流子示意图 (59)图5.3 PIN管的等效电路图 (60)图5.4 PIN二极管精确模型 (60)图5.5 加载线移相器结构示意图 (63)图5.6 3dB耦合电桥 (65)图5.7 采用3dB耦合电桥结构的反射式移相器原理图 (65) 图5.8 开关线型移相器原理 (66)图6.1 利用ADS仿真的11.25度移相器电路图 (68)图6.2电压调节为+3V时11.25°移相器的S参数图 (68) 图6.4 利用ADS仿真的22.5度移相器电路图 (70)图6.5电压调节为+3V时的22.5°移相器的S参数图 (70) 图6.6电压调节为-3V时22.5°移相器的S参数图 (71)图6.7 45°移相器的ADS仿真电路 (72)图6.8 电压调节为+3V时45°移相器的S参数图 (73)图6.9 电压调节为-3V时45°移相器的S参数图 (73)图6.10 90°移相器的ADS仿真电路 (74)图6.11 电压调节为+3V时90°移相器的S参数图 (74)图6.12电压调节为-3V时90°移相器的S参数图 (75)图6.13 180°移相器的ADS仿真电路 (76)图6.14 电压调节为+3V时180°移相器的S参数图 (76)图6.15 电压调节为-3V时180°移相器的S参数图 (77)摘要移相器是相控阵雷达波束控制系统中的核心器件，用来控制天线单元发射信号的相位，其移相精度和开关时间直接决定了整个相控阵雷达的扫描精度和速率。

移相器的工作原理
移相器是一种用于光学成像的设备，它能够改变光线的相位，从而实现对焦和深度感知的功能。

在摄影和显微镜领域，移相器被广泛应用，它的工作原理是基于光的波动性和干涉现象的。

首先，我们来了解一下光的波动性。

光是一种电磁波，它具有波动性和粒子性。

在光学成像中，光的波动性起着决定性作用。

当光线通过不同介质或经过光学器件时，会发生折射、反射和干涉等现象，这些现象都与光的波动性密切相关。

移相器利用了光的波动性和干涉现象来实现对焦和深度感知。

它通常由两个或多个光学元件构成，其中包括透镜、衍射光栅等。

这些光学元件能够改变光线的相位，从而影响光的传播和成像。

在移相器的工作过程中，光线首先经过透镜聚焦，然后被衍射光栅或其他光学元件改变其相位。

通过调节衍射光栅的参数，如周期、方向等，可以实现对焦和深度感知的效果。

具体来说，当衍射光栅的参数发生变化时，光线的相位也会发生变化，从而影响成像的清晰度和深度信息。

除了衍射光栅，移相器还可以利用其他光学元件，如液晶透镜、声波透镜等，来实现对焦和深度感知的功能。

这些光学元件能够通
过电磁场、声波等外部信号来改变其光学特性，从而实现对焦和深
度感知的调节。

总的来说，移相器的工作原理是基于光的波动性和干涉现象的。

它利用光学元件改变光线的相位，从而实现对焦和深度感知的功能。

在摄影和显微镜领域，移相器的应用为成像技术带来了新的可能，
为人们观察微观世界和捕捉精彩瞬间提供了更多选择和便利。

希望
本文能够帮助读者更好地理解移相器的工作原理，进一步探索光学
成像技术的奥秘。

HFSS微波铁氧体移相器的仿真设计In this paper, the electromagnetic characteristics of ferrite and the theory of electromagnetic wave propagating in ferrite are introduced. Using Ansoft HFSS software,I design and structure of the phase shifter and choose the size and material of each part of the shifter to bulid the model of Ka-band ferrite phase shifter and simulate. In this paper,I use the LiZn as the ferrite material, select the ridged waveguide as the carrier, in the 29.65~29.80GHz band, the result shows the insertion loss is less than 1.5dB, return loss is more than 20dB,phase shift is up to 200 degree.Meanwhile, this paper also research different parameters of the phase shifter effects on the performance of ferrite phase shifter .Keywords Ferrite phase shifter LiZn ferrite materials Ridge type waveguide HFSS simulation 目次1 绪论 11.1 选题背景和意义 11.2 移相器的分类 11.3 铁氧体移相器的研究概况 21.4 铁氧体移相器的发展趋势 31.5 本课题的要求和本文的主要内容 32 铁氧体及铁氧体移相器基础理论 52.1 张量磁导率 52.2 移相器的工作原理 73 铁氧体移相器的设计与实现 133.1 铁氧体材料的选择 133.2 铁氧体移相器结构尺寸的确定 143.3 阻抗匹配的设计 173.4 铁氧体移相器的建模和仿真 183.5 仿真结果分析 19结论 28致谢 29参考文献30 源自$六L维W论L文W网)加7位QQ3249'1141 绪论1.1 选题背景和意义铁氧体材料应用相当广泛，它能做成有源也能做成无源器件。

铁氧体移相器原理
铁氧体移相器原理
2) 铁氧体移相器
其基本原理是利用外加直流磁场改变波导内铁氧体的导磁系数, 因而改变电磁波的相速, 得到不同的相移量。

图7.25所示为常用的一种铁氧体移相器, 在矩形波导宽边中央有一条截面为环形的铁氧体环,环中央穿有一根磁化导线。

根据铁氧体的磁滞特性(见图
7.25(a)), 当磁化导线中通过足够大的脉冲电流时, 所产生的外加磁场也足够强(它与磁化电流强度成正比), 铁氧体磁化达到饱和, 脉冲结束后, 铁氧体内便会有一个剩磁感应(其强度为)。

当所加脉冲极性改变时, 剩磁感应的方向也相应改变(其强度为)。

这两个方向不同的剩磁感应对波导内传输的波来说，对应两个不同的导磁系数, 也就是两种不同极性的脉冲在该段铁氧体内对应有两个不同的相移量, 这对二进制数控很有利。

铁氧体产生的总的相移量为这两个相移量之差(称差相移)。

只要铁氧体环在每次磁化时都达到饱和, 其剩磁感应大小就保持不变, 这样，差相移的值便取决于铁氧体环的长度。

图 7.25 铁氧体移相器
(a) 铁氧体磁滞回线; (b) 相移器结构
这种移相器的特点是: 铁氧体环的两个不同数值的导磁系数分别由两个方向相反的剩磁感应来维持, 磁化导线中不必加维持电流, 因此所
需激励功率比其它铁氧体移相器小。

铁氧体移相器的主要优点是:承受功率较高，插入损耗较小，带宽较宽。

其缺点是:
所需激励功率比PIN管移相器大，开关时间比PIN管移相器长，较笨重。

一种高功率铁氧体环行器结构设计许越宁（中国电子科技集团第三十八研究所，安徽合肥230088）摘要：某高功率铁氧体差相式环形器热耗高，在设计中要确定一个合适的结构形式满足散热要求。

根据器件的发热点，参考散热量，再根据工程实际选择了适当的冷却方式。

由断面参数，结合流体性质进行散热复核。

移相段壳体E 面分体式结构设计为其中铁氧体片的焊接安装等操作提供了极大的便利，确保了各种相关技术要求的顺利实现。

该器件先后顺利通过了低功率测试、高功率试验和例行试验，在实际使用中表现优良。

关键词：高功率；铁氧体；移相段；结构设计The Structural heat Design of A High Power Ferrite CirculatorXU Yue-ning(The 38th Research Institute of CETC，Hefei 230088，China)Abstract:A certain high power ferrite differential phase shift circulator works with severe heat- consuming. Suitable structure must be devised for the cooling requirement. Based on heat source, heat load and practical permission, appropriate cooling measure is adopted. And then heat abstraction confirmation is done using sizes of duct cross section and fluid parameters. Splitting shape in E sides provides great convenience for fixing and jointing of ferrites, which ensures the success of relative designation. The apparatus has been tested with low power, high power and extreme circumstance work mode. It has been worked excellently until now.Key words: high power，ferrite，phase-shifter, structural design1引言某微波设备传输线上使用的一种四端口高功率铁氧体差相式环行器,它由3dB电桥、魔T 和移相段组成三部分组成。

移相器的工作原理移相器是一种常见的光学器件，它在摄影和光学成像领域中起着非常重要的作用。

它的主要功能是调整光路中的相位，从而实现对焦和图像质量的优化。

在本文中，我们将详细介绍移相器的工作原理，希望能够帮助读者更好地理解这一光学器件。

首先，我们需要了解移相器是如何工作的。

移相器通常由一系列透镜组成，这些透镜能够改变光线的相位。

当光线通过移相器时，这些透镜会对光线进行调整，从而改变光线的相位分布。

通过这种方式，移相器能够在焦平面上产生清晰的图像，实现对焦的效果。

移相器的工作原理可以通过折射和干涉的光学原理来解释。

当光线通过移相器时，会发生折射现象，即光线的传播方向会发生改变。

这种折射现象会导致光线的相位发生变化，从而影响光线的聚焦效果。

此外，移相器中的透镜还会引起光线的干涉现象，不同波长的光线在透镜中会发生不同程度的干涉，进而影响光线的相位分布。

除了折射和干涉，移相器还可以通过改变光程差来实现对焦效果。

光程差是指光线在移相器中传播的路程差，不同的光程差会导致光线的相位发生变化。

通过调整移相器中的透镜组合，可以改变光线的光程差，从而实现对焦的效果。

总的来说，移相器的工作原理是通过调整光线的相位分布来实现对焦和图像优化的。

它利用折射、干涉和光程差等光学原理，使得光线在通过移相器后能够形成清晰的图像。

这种工作原理使得移相器成为摄影和光学成像领域中不可或缺的光学器件。

总结一下，移相器的工作原理是基于光学原理，通过调整光线的相位分布来实现对焦和图像优化。

它利用折射、干涉和光程差等原理，使得光线在通过移相器后能够形成清晰的图像。

希望通过本文的介绍，读者能够更好地理解移相器的工作原理，从而更好地应用于实际的摄影和光学成像中。

TR组件中的基本微波器件——移相器
1功能
移相器主要是对模拟RF信号的相位进行实时控制，而且多数要求在雷达的工作频带内，相位不随频率变化，相位的控制由二进制码控制。

相控阵雷达波束的电子扫描通过移相器实现。

移相器一般收发共用。

移相器通常置于发射通道功率放大器输入端，所以移动相器大多为小功率移相器。

2移相器的分类
T/R组件用移相器根据组成元器件类型分为三类：
•PIN二极管移相器
•铁氧体移相器
•GaAs移相器
根据移相方式分为：
•模拟式
•数字式
模拟式移相器相移连续可调，数字式移相器的相移是量化了的，即其相位只能阶跃变化。

虽然前者相位变化比较精细，但是其控制电路十分复杂，经过计算和分析，数字式移相器只要使其相移调变量小于45度，就可以足够精细地控制天线波束的指向位置。

_摘自清华大学出版社《微带电路》
3各种移相器优缺点比较
PIN二极管移相器功率容量比较高，在低频段插入损耗较低，转换时间较长；
GaAs FET数控移相器，转换时间短，比PIN二极管数控移相器提高约一个数量级。

但插入损耗较高，功率电平也比较低；
铁氧体移相器体积大，控制电路复杂，但功率容量最高。

此外，PIN二极管为电荷控制器件，驱动电路复杂，GaAs FET数控移相器为电压控制器件，可直接由数字电路的TTL电平控制，控制驱动电路极其简单。

4移相器主要技术指标
1.频率范围；
2.移相精度；
3.输入、输出驻波
4.开关时间
5.插入损耗
6.最高输入功率
7.芯片大小及控制方式。

移相器的工作原理移相器是一种常见的光学器件，它可以改变光线的相位分布，从而实现对光的调制和控制。

在光学系统中，移相器的应用非常广泛，它可以用于干涉仪、激光器、光学通信、光学成像等领域。

那么，移相器的工作原理是怎样的呢？接下来，我们将对移相器的工作原理进行详细的介绍。

首先，我们来了解一下移相器的基本结构。

移相器通常由两部分组成，一部分是具有不同折射率的介质材料，另一部分是电光调制器或声光调制器。

在介质材料中，光的相位会发生变化，而电光调制器或声光调制器则可以通过外部电场或声波控制介质材料中的折射率，从而改变光的相位分布。

其次，移相器的工作原理可以通过以下几个步骤来解释。

首先，当光线通过移相器时，介质材料中的折射率会导致光的相位发生变化。

这种相位变化可以通过电光调制器或声光调制器进行调控，从而实现对光的相位分布的调制。

其次，通过调制光的相位分布，可以实现光的干涉、衍射、聚焦等功能。

最后，通过控制电光调制器或声光调制器的工作状态，可以实现对光的相位分布的实时调节，从而实现对光的实时控制。

在实际应用中，移相器可以用于干涉仪中的相位调制，可以用于激光器中的相位锁定，可以用于光学通信中的相位调制，还可以用于光学成像中的相位控制。

移相器的工作原理不仅可以用于传统的光学系统中，还可以用于新型的光学器件和光学技术中，具有非常广阔的应用前景。

总的来说，移相器是一种能够改变光的相位分布的光学器件，它的工作原理是通过介质材料和电光调制器或声光调制器共同作用来实现对光的相位分布的调制和控制。

移相器的工作原理在光学系统中有着重要的应用，可以实现光的干涉、衍射、聚焦等功能，具有非常广泛的应用前景。

希望本文对移相器的工作原理有所帮助，谢谢阅读！。

移相器的工作原理移相器是一种常见的光学器件，它在许多光学系统中都有着重要的应用。

其工作原理主要基于光程调制的原理，通过改变光路中的光程差，实现对光波相位的调控，从而达到调制光波的目的。

下面将详细介绍移相器的工作原理及其在光学系统中的应用。

首先，我们来了解一下移相器的基本结构。

移相器通常由两个平行的透明介质表面组成，这两个表面之间填充着一种具有透明性的光学材料，如空气、玻璃等。

在移相器的作用下，光波在通过这两个介质表面时，会受到光程差的影响，从而改变光波的相位。

移相器的工作原理可以通过以下几个方面来解释。

首先，当一束平行光线垂直射入移相器时，光波在通过移相器的过程中会受到光程差的影响，导致光波的相位发生变化。

其次，移相器可以通过改变介质的折射率或者改变光程差的方式来实现对光波相位的调制，从而实现光波的移相。

最后，移相器可以根据需要来设计不同的光程差，从而实现对光波相位的精确调控。

在光学系统中，移相器常常被用于干涉仪、激光器、光学测量等领域。

在干涉仪中，移相器可以通过调制光波的相位，实现干涉条纹的调控和干涉图样的改变。

在激光器中，移相器可以用来调制激光的相位，实现激光的调制和控制。

在光学测量中，移相器可以通过改变光程差，实现对光波相位的调制，从而实现对待测物体的精确测量。

总之，移相器是一种重要的光学器件，其工作原理基于光程调制的原理，通过改变光路中的光程差，实现对光波相位的调控。

在光学系统中，移相器有着广泛的应用，可以用于干涉仪、激光器、光学测量等领域。

通过对移相器的工作原理的深入了解，可以更好地理解其在光学系统中的应用，并且为光学系统的设计和应用提供有力的支持。

移相器的工作原理
移相器是一种电子元件，它能够改变电路中信号的相位。

其工作原理基于相位差的产生和调节。

移相器主要由电容、电感和电阻等元器件组成。

当电流通过电容或电感时，会引起信号的相位差。

通过调节电容或电感的数值，可以控制信号的相位差的大小。

具体的工作原理如下：当电流通过电容时，电容会储存电荷，并且导致电压和电流之间存在相位差。

而当电流通过电感时，电感会储存磁场能量，并且导致电压和电流之间存在相位差。

通过调节电容或电感的数值，可以改变电路中信号的相位差。

移相器通常用于调整信号的相位差，以达到特定的目的。

例如，将两个信号的相位差控制在π/2（90度）左右，可以用于产生
正交信号，用于无线通信系统中的调制和解调。

移相器还可以用于滤波电路中，通过调节相位差来实现特定频率信号的增强或抑制。

总之，移相器通过调节电路中的电容或电感来改变信号的相位差，从而实现特定的功能。

其工作原理是基于相位差的产生和调节，而非标题所示。

一种新型高次模铁氧体移相器原理与设计闫欢;蒋运石;刘峰【期刊名称】《磁性材料及器件》【年(卷),期】2013(000)002【摘要】所讨论的TE01模铁氧体移相器是一种将圆波导TE01模模式特性与铁氧体非互易特性相结合，创新性提出的新型铁氧体移相器。

该移相器主要针对毫米波常规铁氧体器件样品尺寸过小难以加工、高频高功率真空器件高次模输出缺少相应的无源器件实现馈线功能等现实技术需求而提出。

在对器件的移相特性、传输匹配、高次模抑制及材料加工等诸多环节进行仿真分析、工艺探索等研究后，最终制作了样品，并对其进行了测试，样品在33~34GHz频率范围内移相量达到190°，证明了在高次模传输条件下构造铁氧体移相器的可行性。

%TE01 model ferrite phase shifter is a creationary new design combining TE01 model feature of circle waveguide and nonreciprocity of ferrite. The design of this shifter is developed aiming at the fact that conventional millimeter wave phase shifter is too small to machining, lack of passive device for feeder for high-order model(TE01) output of high frequency high power electron vacuum device. Based on the research on phase shifting characteristic, transmission matching, high-order mode supression and material machining mode conversion and testing tech, the shifter was prepared and tested with phase shifting of 190° in 33 to 34GHz frequency range, which testifys the feasibility of ferrite phase shifter based on high order mode transport line .【总页数】5页(P29-33)【作者】闫欢;蒋运石;刘峰【作者单位】中国电子科技集团公司第九研究所，四川绵阳 621000;中国电子科技集团公司第九研究所，四川绵阳 621000;中国电子科技集团公司第九研究所，四川绵阳 621000【正文语种】中文【中图分类】TN623【相关文献】1.一种基于波导并联结构的高功率铁氧体移相器 [J], 邓广健;黄文华;李佳伟;邵浩;巴涛;张治强2.一种新型铁电移相器材料的第一性原理计算 [J], 张杨;张良俊;侍述海;姜伟;叶舟;吕宇宙3.波导铁氧体移相器和鳍线铁氧体隔离器的匹配设计和实验研究(英文) [J], 朱生传;周丽年4.一种新型快速双模铁氧体移相器 [J], 王德江5.一种铁氧体移相器控制系统的设计 [J], 汤宁生因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。