基于HFSS的Ku波段SMT微帶環(huán)行器仿真設(shè)計

1、    基于hfss的ku波段smt微帶環(huán)行器仿真設(shè)計    楊雷羅會安本文通過hfss對ku波段微帶環(huán)行器進(jìn)行了微波特性的仿真，成功設(shè)計優(yōu)化了一種ku波段寬帶小型化smt微帶環(huán)行器，該環(huán)行器帶寬達(dá)到30%，插損18db，駐波<1.35。隨著移動通訊技術(shù)的發(fā)展，電子銀行，電子教學(xué)和電子醫(yī)療等核心服務(wù)將繼續(xù)普及并更具移動性，社會發(fā)展將帶來移動和無線流量的激增，預(yù)計在未來的十年中將增加一千倍。為了達(dá)到高速傳輸?shù)哪康?，許多國家已開展第五代移動通訊相應(yīng)研究，而采用多天線自適應(yīng)波束賦形技術(shù)的小型基站已能達(dá)到1gbps的傳輸速率，為了達(dá)到共用天線并把收發(fā)信號隔

2、離，大量需求適合自動化安裝工藝的表貼小型化環(huán)行器。而鐵氧體微帶環(huán)行器具有集成度高、體積小、電氣性能優(yōu)良、可靠性高等優(yōu)點，若能進(jìn)行表面貼裝將非常適合第五代移動通訊技術(shù)。本文主要設(shè)計一種ku波段smt微帶環(huán)行器理論分析微帶環(huán)行器分析為了達(dá)到帶寬的要求，本設(shè)計采用mg-mn系鐵氧體為基材。主要的材料參數(shù)為：飽和磁化強(qiáng)度：4ms=2500gs，介電常數(shù)：i=13，介質(zhì)損耗：tan=2*10-4微帶環(huán)行器的設(shè)計和帶線環(huán)行器基本一致，但是微帶環(huán)行器由于體積小，帶寬要求高，為了解決這兩個問題，我們可以采用雙y加圓盤結(jié)，并采用圓盤輻射狀突起，這種結(jié)構(gòu)在縮小諧振子的尺寸起到了積極作用。本次設(shè)計將采用這種諧振子形

3、式，再通過匹配達(dá)到增加帶寬的作用，理論上帶寬能擴(kuò)至60%。運用以上的方案進(jìn)行微帶環(huán)行器的設(shè)計，將鐵氧體材料的相關(guān)參數(shù)代入，在hfss中進(jìn)行仿真計算。圖1為單結(jié)微帶環(huán)行器的建模圖。優(yōu)化計算后單結(jié)環(huán)行器的s參數(shù)曲線圖（圖2），從中可以看出帶寬可達(dá)37%。關(guān)于過孔分析計算一般的微帶環(huán)行器都是微帶出口，并需要在載板上挖出一個與環(huán)行器尺寸相同的槽，端口與組件相連一般采用鍵合方式，需要專業(yè)鍵合設(shè)備，為了簡化裝配流程及提高效率，進(jìn)行大面積貼裝是大勢所趨，為了盡可能還原環(huán)行器本身性能，對金屬化過孔進(jìn)行了設(shè)計，設(shè)計了如圖3結(jié)構(gòu)形式的過孔：通過優(yōu)化設(shè)計，反射系數(shù)性能（圖4）已達(dá)-24db。對以上環(huán)行器和金屬化過孔進(jìn)行合并處理，并進(jìn)行優(yōu)化仿真如圖5。通過優(yōu)化相關(guān)尺寸后得到性能曲線如下如圖6：此模型在ku波段環(huán)行性能良好，并進(jìn)行實物制備。樣件制備測試通過磁控濺射工藝在鐵氧體基片上進(jìn)行電路制備，加裝磁屏蔽罩，最終尺寸為（8mm×9mm×4mm），并進(jìn)行測試。通過對實物進(jìn)行測試，曲線如圖8：環(huán)行器帶寬達(dá)到30%，插損18db，駐波<1.35，環(huán)行性能良好本文闡述了smt微帶環(huán)行器設(shè)計方法，并基于所設(shè)計的環(huán)行器結(jié)構(gòu)，制作并測試了該環(huán)行器。結(jié)果表明此