微波铁氧体材料铁磁共振线宽测试系统的实现

摘要

近年来，利用微波铁氧体材料成功研制出隔离器、电调滤波器、法拉第旋转器、环形器和相移器等微波器件。这些微波器件在雷达、电子对抗、人造卫星等方面得到广泛应用。而铁磁共振线宽，作为衡量这些器件的主要指标，其测试平台的标准化显得非常重要。现有的线宽测试系统主要有：能得到共振曲线但不能准确测量线宽值的传统教学仪器和精度高但价格昂贵的矢量网络分析仪构成的线宽测试系统，基于以上情况，研究出既用于实验教学又用于科研，性价比高的线宽测试系统具有重要意义。
　　本论文结合铁磁共振线宽的国内外测试标准和测试系统制定的指标需求下，设计并实现一套既满足教学又满足科研的微波铁氧体材料线宽测试系统。在分析原理的基础上，推导了线宽的计算公式和线宽与磁损耗的关系。同时采用HFSS电磁仿真软件对线宽测试过程进行模拟，找出了吸收功率最大时的一半所对应的两个磁场值。本文采用自带方波调制幅度的微波源产生微波频率信号；采用精密衰减器间接地调节半功率点对应的两个直流磁场值；采用TE106单模矩形谐振腔进行选频以及存储被测铁氧体小球发生铁磁共振前后的能量；采用检波器检波并通过示波器显示电压值，大大提高了测试系统的性价比。
　　根据线宽测试流程，选取西南应用磁学研究所提供的微波铁氧体小球样品进行测试，得到的测试结果与样品的标称值对比并做相应的数据分析。实验结果对比可知，建立的测试系统达到相应的测试功能及系统测试技术指标。同时，本仪器通过分隔时间测量，获得的测量值相差很小，证明仪器的稳定性很好。系统模块化的构成，有利于学生对测试原理的理解，在实验教学方面有利于推广。

目录

声明

1 绪论

1.1选题背景及意义

1.2 微波铁氧体铁磁共振线宽测试技术的研究状况

1.3 微波铁氧体铁磁共振线宽测试方法描述

1.4 本文主要研究内容及结构安排

2 微波铁氧体材料铁磁共振线宽测量的机理分析及HFSS仿真

2.1 铁磁共振现象及共振线宽的定义

2.2 铁氧体铁磁共振线宽测试的HFSS模拟

2.3 本章小结

3微波铁氧体材料测试系统的设计与实现

3.1 测试系统方案设计

3.2 测试系统可行性分析

3.3 矩形谐振腔的设计及仿真验证

3.4 矩形谐振腔的实物加工

3.5 测试系统工作台

3.6本章小结

4系统调试及实验结果分析

4.1 微波铁氧体铁磁共振线宽测试流程

4.2 测试数据分析

4.3 样品的选用和测试

4.4 误差来源及分析

4.5本章小结

5 总结与展望

致谢

参考文献