微波铁氧体材料铁磁共振线宽和复介电常数测试技术研究

摘要

微波铁氧体材料的旋磁性可以用来制作隔离器和环形器等微波方向性器件以及移相器、转换开关和可调滤波器等微波控制器件，这些微波器件广泛的应用在雷达、电子对抗以及高能物理粒子加速器、移动通信、人造卫星、电视等军用和民用的各个方面。在设计这些器件时，铁氧体材料的铁磁共振线宽和复介电常数是相当重要的参数，因此研究铁氧体材料的铁磁共振线宽和复介电常数的测试技术有着重要的意义。
　　本文首先了解并分析了国内外铁氧体材料的测试技术发展状况，分析了常用的测试方法，然后根据测试系统指标的要求确定了本文所采用的方法，即采用通过式TE106模矩形谐振腔微扰原理来实现铁磁共振线宽的测试，在分析谐振腔微扰原理的基础上，推导了线宽测试的计算公式，并采用HFSS软件对测试的过程进行了仿真，对推导出的计算公式进行了验证。准确的找到半功率点对应的外磁场值是决定铁磁共振线宽测量准确度的重点，本文提出了一种通过测量被测铁氧体小球发生铁磁共振前后，谐振腔品质因数的变化来计算并确定半功率点方法，大大提高了测量的准确性。
　　本文分析了铁氧体材料复介电常数测试的相关理论，指出了测试铁氧体材料与测试非磁性介质材料的不同之处，确定了采用TM010圆柱谐振腔实现复介电常数的测试，推导了相对介电常数和损耗角正切的计算公式，设计并制作了圆柱谐振腔，完成了复介电常数测试部分的功能。
　　根据测试流程和理论，本文编制了对应的自动化测试软件，并选取了部分铁氧体材料进行了测试，然后将测试结果与标称值进行了比对并做了误差分析。测试结果证明，所建立的测试系统达到了测试功能和测试精度的要求。

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第一章 绪论

1.1 选题背景及意义

1.2 铁氧体材料铁磁共振线宽测试的研究现状

1.3 微波铁氧体材料铁磁共振线宽测量方法概述

1.4 介质材料复介电常数测试的研究现状

1.5 介质材料复介电常数测量方法概述

1.6 本文的主要研究内容

1.7 本文组织结构

第二章 铁磁共振线宽测试的理论分析及HFSS仿真

2.1 铁氧体的旋磁性和铁磁共振现象

2.2 测试方案的选择

2.3 基于微扰理论的线宽测试理论分析

2.4 铁磁共振线宽测试的HFSS仿真

2.5 本章小结

第三章 系统微波器件和移动平台的设计

3.1 矩形谐振腔的设计

3.2 波导-同轴转换接头的研制

3.3 谐振腔移动装置的设计和制作

3.4 本章小结

第四章 微波铁氧体材料复介电常数测试理论和设计

4.1铁氧体材料复介电常数测试方法分析

4.2圆柱腔的相关理论与设计

4.3 TM010圆柱腔中的介电常数测试理论

4.4 本章小结

第五章 测试系统的组建与软件的编写

5.1 测试系统的主要组成部分

5.2 测试系统的组建和调试

5.3 测试软件的编制

5.4 样品制备和测试步骤

5.5 本章小结

第六章 测试结果及误差分析

6.1 系统测试结果

6.2 测试结果误差分析

6.3 本章小结

第七章 结 论

致谢

参考文献

硕士期间取得的研究成果