BST鐵電薄膜移相器設(shè)計(jì)研究.pdf

1、隨著航空、航天技術(shù)的發(fā)展以及軍事應(yīng)用的需要，移相速度快、移相精度高、插入損耗小、功率容量大、體積小、重量輕、成本低、可靠性高的相控陣?yán)走_(dá)移相器已成為各軍事大國競相研發(fā)的熱點(diǎn)與重點(diǎn)。鈦酸鍶鋇(barium strontiumtitanate，BST)鐵電薄膜以其室溫下的高介電常數(shù)、高調(diào)諧性和低介電損耗等優(yōu)點(diǎn)而被認(rèn)為是制作新型高性能、低成本相控陣?yán)走_(dá)鐵電移相器的最佳選擇。 本論文研究了在毫米波有源相控陣?yán)走_(dá)的Tr/R組件中有重要應(yīng)用

2、前景的鐵電薄膜介質(zhì)移相器，分析了移相器結(jié)構(gòu)對(duì)鐵電薄膜的性能要求。對(duì)鈦酸鍶鋇(Ba<,x> Sr<,1-x>，TiO<,3>，BsT)薄膜材料的結(jié)構(gòu)、性能及制備工藝進(jìn)行研究，并采用溶膠一凝膠法制備了致密均勻的BST薄膜。在對(duì)現(xiàn)有的幾種薄膜介質(zhì)移相器結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)微波平面?zhèn)鬏斁€理論設(shè)計(jì)了一種共面波導(dǎo)型BST鐵電薄膜移相器，其結(jié)構(gòu)是在MgO襯底上生長一層BST薄膜，再在BST薄膜上面制作接地板和中心信號(hào)線。根據(jù)共面波導(dǎo)型BST鐵電

3、薄膜移相器的結(jié)構(gòu)與性能特點(diǎn)，對(duì)現(xiàn)有的高頻電磁仿真軟件進(jìn)行了分析、對(duì)比研究。根據(jù)研究分析結(jié)果，采用ANSOFT HFSS和ANSOFT DESIGNER對(duì)所設(shè)計(jì)的共面波導(dǎo)型BST鐵電薄膜移相器進(jìn)行了結(jié)構(gòu)與性能的綜合模擬分析。根據(jù)模擬分析結(jié)果，對(duì)共面波導(dǎo)型BST鐵電薄膜移相器結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，并研究了移相器結(jié)構(gòu)參數(shù)及BST薄膜介電性能參數(shù)對(duì)共面波導(dǎo)型BST鐵電薄膜移相器性能影響的規(guī)律。最后繪制了移相器的版圖。 本論文研究結(jié)果表明：設(shè)計(jì)的

4、BST共面波導(dǎo)移相器的模擬優(yōu)值為53.56°/dB；共面波導(dǎo)的中心信號(hào)線寬與縫隙寬度對(duì)移相器的插入損耗有重要影響，增加信號(hào)線或縫隙的寬度都會(huì)降低移相器的插入損耗，但同時(shí)又會(huì)使移相度減??；增加BST薄膜的厚度可以提高移相度，但損耗也隨著增加了：BST薄膜的介電性能是影響移相器性能的重要因素，適當(dāng)降低BST薄膜的介電常數(shù)，減小損耗正切角tgδ，提高介電協(xié)調(diào)率是提高移相器性能的主要途徑；金屬電極引起的損耗是移相器損耗的主要部分，采用高電導(dǎo)率的