微波鐵氧體器件HFSS設計原理（下冊） pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

簡體網頁||繁體網頁

☆☆☆☆☆

蔣仁培，宋淑平 著

圖書標籤:

• 微波器件
• 鐵氧體
• HFSS
• 電磁場仿真
• 射頻電路
• 微波技術
• 電路設計
• 高頻電路
• 電磁兼容
• 器件設計

齣版社： 科學齣版社有限責任公司

ISBN：9787030462268

版次：1

商品編碼：11824995

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2015-11-01

用紙：膠版紙

頁數：231

字數：290000

正文語種：中文

內容簡介

　　《微波鐵氧體器件HFSS設計原理（下冊）》將全新的穿越方程和高頻電磁場結構仿真軟件（HFSS）相結閤，對各類微波鐵氧體器件進行瞭仿真設計。列舉瞭各種結構的環行器、隔離器的設計範例，探索瞭獲得高性能、高穩定性和高可靠性的設計途徑，對其非互易性應用穿越方程進行瞭深入探討；對各類變場器件如移相器、開關進行瞭仿真設計，應用穿越方程對其非互易相移、開關相移（或差相移）和磁化相移進行計算，提供瞭有效設計數據；對幅／相可控類器件如變極化器和全極化器介紹瞭多種實施方案，給齣瞭仿真設計結果，理論上對法拉第鏇轉和變極化機製進行瞭探討，用穿越方程計算瞭雙模器件的變極化係數。在設計層麵上具有一定的創新性：從鏇磁理論層麵上，給齣瞭各類器件各種形式的三維電磁場穿越方程，彌補瞭經典鏇磁器件理論中方程的局限性。
　　《微波鐵氧體器件HFSS設計原理（下冊）》適閤從事微波鐵氧體器件設計的科研人員閱讀，也可供電磁場理論、雷達技術等相關領域的研究者參考。

目錄

前言
第三篇 微波鐵氧體變場器件
第8章 雙模多極化非互易移相器
8．1 雙模非互易移相器的結構和工作原理
8．2 管狀鐵氧體非互易移相器
8．3 移相器的差相移△θ磁化相移θδ和非互易相移|dθ|
8．4 開關能量、開關時間的估值
8．5 移相器散熱結構和溫度分布

第9章 雙模鏇轉場移相器
9．1 概述
9．2 耦閤模傳輸理論
9．3 簡正模傳輸理論
9．4 網絡分析方法
9．5 四磁極半波片的仿真設計與計算
9．6 介質片圓極化器
9．7 鐵氧體鏇轉場移相器
9．8 鐵氧體／介質復閤結構鏇轉半波片
9．9 高功率鏇轉半波片
9．10 鐵氧體鏇轉半波片的綜閤分析

第10章 雙模互易移相器
10．1 雙模互易移相器的基本原理
10．2 法拉第鏇轉段仿真設計與分析
10．2．1 簡正模分析法
10．2．2 耦閤模分析法
10．2．3 差相移段的頻率特性
10．3 鐵氧體圓極化器
10．4 雙模互易移相器的仿真設計
10．4．1 靜磁仿真模型
10．4．2 HFSS仿真結果
10．5 外磁路結構對移相器性能的影響
10．6 雙模互易移相器磁化相移δθ±和反磁化相移△θ±

第11章 圓極化移相器
11．1 概述
11．2 圓極化移相器的設計原理與分析
11．2．1 方波導圓極化移相器
11．2．2 圓波導圓極化移相器
11．3 Ka波段圓波導圓極化移相器的設計
11．3．1 CP型（圓柱一圓管）結構圓極化移相器
11．3．2 CY型結構圓極化移相器
11．4 C波段CY型結構圓極化移相器分析
11．4．1 基本分析方法
11．4．2 C波段圓極化移相器設計與仿真

第12章 閉鎖式非互易移相器
12．1 十字形波導非互易移相器
12．2 鼓形鐵氧體波導非互易移相器
12．2．1 鼓形鐵氧體波導非互易移相器的基本特性
12．2．2 非互易相移|dθ|反磁化相移（差移相）|Aθ|、磁化相移|δθ|
12．3 矩形環鐵氧體非互易移相器
12．3．1 矩形環非互易移相器的相移分析
12．3．2 雙環結構的非互易移相器
12．3．3 同軸-波導非互易移相器設計

第13章 Reggia-Spancer移相器
13．1 E麵磁路R-S移相器
13．1．1 R．s移相器仿真結果
13．1．2 互易性和倒易性
13．1．3 R．S移相器的幾種磁化相移計算
13．2 H麵磁路R-S移相器
13．2．1 超前相移與滯後相移
13．2．2 移相器的倒易性和互易性計算
13．2．3 磁化相移的理論計算
13．3 R．S移相器的場結構觀察
13．3．1 R-S移相器的揚結構
13．3．2 R-s移相器中高頻磁場的極化特性
13．3．3 未磁化態和磁化態時極化的變化
13．3．4 R-S移相器機理研究

第14章 平麵結構的鐵氧體移相器
14．1 鐵氧體一波導錶麵模移相器
14．1．1 波導錶麵模移相器的場型觀察
14．1．2 鐵氧體一波導裂縫天綫掃描組件
14．2 鐵氧體一金屬錶麵波移相器
14．2．1 鐵氧體一金屬錶麵模的場結構觀察
14．2．2 鐵氧體電掃描天綫陣
14．3 微帶移相器
14．4 平行闆結構非互易移相器
14．5 槽綫移相器
14．5．1 A型槽綫移相器
14．5．2 B型槽綫移相器

第15章 鐵氧體變極化技術及其應用
15．1 極化球概念
15．2 鐵氧體變極化器原理
15．3 鐵氧體全極化器
15．3．1 A-Θ型全極化器
15．3．2 A-（π）型全極化器（極化掃描）
15．3．3 A-F型全極化器
15．4 A．Θ型全極化器的仿真設計與計算
15．5 高功率A-Θ型全極化器
15．5．1 雙模變極化段Ta
15．5．2 雙模差相移段Tθ
15．5．3 高功率全極化器的級聯和仿真結果
15．6 高功率A／Θ型全極化器
15．7 微帶結構全極化器
15．7．1 慢波綫非互易移相器
15．7．2 三分貝90°混閤橋路
15．7．3 全極化器的仿真性能
15．8 雙通道全極化器
15．9 雙模全極化器
15．9．1 基本件能
15．9．2 全極化器承受高功率問題
15．10極化掃描技術及其應用
15．10．1 極化掃描器的工作原理一
15．10．2 極化掃描器的仿真設計
15．10．3 鏇轉場調製器及其應用
15．11變極化移相器的研究
15．11．1 變極化移相器的基本工作原理
15．11．2 變極化移相器的仿真研究
15．11．3 鎖式可變極化移相器設計性能
15．12 同軸波導變換——變極化器一介質天綫組件
15．12．1 介質天綫
15．12．2 同軸一波導變換
15．12．3 雙模變極化段Ta和雙模移相段Tθ
15．12．4 組件的匹配仿真結果

總結
參考文獻
附錄

微波鐵氧體器件：從理論到實踐的深度探索 本書是《微波鐵氧體器件HFSS設計原理》係列的下冊，旨在為讀者提供一個關於微波鐵氧體器件設計的係統性、深度性的學習體驗。在前一冊的基礎上，本冊將重點深入探討鐵氧體材料的微波特性、基於HFSS的數值仿真技術在鐵氧體器件設計中的應用，以及各類典型鐵氧體器件的詳細設計流程與工程實踐。我們將力求理論與實踐相結閤，從基礎概念齣發，逐步過渡到復雜器件的設計與優化，為從事微波與射頻工程、雷達技術、通信係統等領域的科研人員、工程師及高年級本科生、研究生提供寶貴的參考。 第一章：鐵氧體材料微波特性的深入分析 本章將迴歸鐵氧體材料的本質，深入剖析其在微波頻段下的獨特電磁響應。我們將首先迴顧鐵氧體材料的基本物理性質，如磁導率、介電常數等，並詳細闡述其與微波電磁場相互作用的微觀機製。在此基礎上，本章將重點解析鐵氧體材料的磁各嚮異性、非綫性特性以及溫度依賴性等關鍵因素，這些因素直接影響著器件的性能和工作穩定性。 磁各嚮異性及其對微波特性的影響： 探討單晶與多晶鐵氧體在不同磁化狀態下的微波磁導率張量，理解其在非互易器件設計中的核心作用。我們將詳細分析晶體取嚮、形狀各嚮異性等對磁導率張量元素的影響，並結閤實際鐵氧體材料參數，給齣具體的數值示例。 鐵氧體材料的介電損耗與磁損耗： 深入分析鐵氧體在微波頻段的主要損耗機製，包括微波磁損耗（斯皮諾共振、偶極共振）和介電損耗。我們將討論如何通過調整材料組分、微觀結構（如晶粒尺寸、氣孔率）以及燒結工藝來優化材料的損耗性能，以滿足不同器件的設計要求，例如在需要低插入損耗的隔離器設計中，選擇低損耗鐵氧體至關重要。 非綫性特性與高功率處理能力： 探討鐵氧體材料在大功率微波激勵下的非綫性效應，如功率極限、飽和磁導率等。分析這些非綫性效應如何影響器件的性能，特彆是高功率器件的設計中，如何選擇閤適的鐵氧體材料以及采取何種結構設計來抑製非綫性效應，確保器件在高功率下依然穩定工作。 溫度對鐵氧體微波特性的影響： 詳細研究溫度變化對鐵氧體磁導率、損耗以及居裏溫度等關鍵參數的影響。我們將分析不同溫度下鐵氧體材料的性能變化規律，並介紹常用的溫度補償技術和結構設計方法，以提高鐵氧體器件在寬溫域內的穩定性，這對於艦載、機載或戶外使用的設備尤為重要。 新型鐵氧體材料的進展： 簡要介紹當前在新型鐵氧體材料研發方麵的最新進展，如低損耗寬帶材料、寬溫域材料、具有特定磁各嚮異性材料等，以及這些新材料可能為鐵氧體器件設計帶來的機遇。 第二章：HFSS在鐵氧體器件設計中的建模與仿真 本章將聚焦於業界領先的電磁仿真軟件HFSS（High Frequency Structure Simulator）在鐵氧體器件設計中的應用。我們將詳細介紹如何在HFSS中準確地建立鐵氧體材料模型，以及如何利用HFSS強大的仿真功能來分析器件的性能。 HFSS中的鐵氧體材料建模： 詳細介紹如何在HFSS中定義和導入鐵氧體材料的電磁參數，包括如何設置磁導率張量、介電常數、損耗角等。重點講解如何處理具有各嚮異性磁特性的鐵氧體材料，並給齣在HFSS中設置磁場激勵的詳細步驟。 邊界條件與激勵設置： 討論在HFSS中進行鐵氧體器件仿真時，需要考慮的各種邊界條件（如 PML、Perfect E/H 等）以及不同激勵源（如端口激勵、波導激勵）的設置方法，並分析不同設置對仿真結果的影響。 鐵氧體器件的S參數仿真與分析： 演示如何通過HFSS仿真得到鐵氧體器件的S參數，並對仿真結果進行詳細的解釋，包括如何分析器件的插入損耗、迴波損耗、隔離度等關鍵性能指標。 非互易特性的仿真驗證： 重點講解如何利用HFSS仿真來驗證鐵氧體器件的非互易特性，例如在設計隔離器時，如何仿真不同端口激勵下的S參數，以證明其在正反嚮傳輸特性上的差異。 參數化掃描與優化設計： 介紹HFSS中的參數化掃描功能，如何利用該功能對器件的關鍵設計參數（如鐵氧體體積、形狀、磁場強度等）進行批量仿真，並通過分析仿真結果，指導器件的設計優化，以達到預期的性能指標。 高級仿真技術： 簡要介紹一些更高級的HFSS仿真技術，如瞬態分析、諧波平衡分析（用於非綫性仿真）等，以及這些技術在更復雜的鐵氧體器件設計中的潛在應用。 第三章：隔離器與環行器的設計原理與HFSS實現 隔離器和環行器是鐵氧體器件中最典型、應用最廣泛的無源非互易器件。本章將對這兩種器件的設計原理進行深入剖析，並結閤HFSS仿真平颱，給齣詳細的設計流程和實現方法。 鐵氧體隔離器的基本原理： 詳細闡述法拉第鏇轉效應在單法拉第鏇轉隔離器中的應用，分析鐵氧體柱或圓片在磁場作用下對微波信號的鏇轉原理。探討不同尺寸、形狀的鐵氧體加載結構對隔離特性的影響。 隔離器的結構設計與HFSS建模： 介紹不同類型的鐵氧體隔離器結構，如法拉第鏇轉隔離器、貼片隔離器、短路闆隔離器等，並重點講解如何在HFSS中建立這些隔離器的三維模型。 HFSS仿真隔離器的性能分析： 演示如何通過HFSS仿真得到隔離器的S參數，並詳細分析其隔離度、插入損耗、帶寬等關鍵指標。介紹如何通過調整鐵氧體參數、加載結構尺寸、外部磁場強度等來優化隔離器的性能。 鐵氧體環行器的基本原理： 深入分析多端口鐵氧體環行器的工作機理，特彆是基於鐵氧體脊形波導或加載鐵氧體介質的環行器。解釋相位差和磁場分布如何實現信號的循環傳輸。 環行器的結構設計與HFSS建模： 介紹典型三端口和四端口環行器結構，如脊形波導環行器、同軸環行器等。講解在HFSS中如何準確構建這些器件的復雜幾何結構，包括多層結構和非均勻磁場分布。 HFSS仿真環行器的性能分析： 演示如何通過HFSS仿真得到環行器的S參數，並分析其隔離度、插入損耗、端口匹配以及工作帶寬。重點講解如何通過調整鐵氧體材料、磁路設計、饋電結構等來優化環行器的性能。 高功率環行器的設計考慮： 討論在設計高功率環行器時需要考慮的散熱問題、高功率下的損耗及非綫性效應，以及相應的結構優化和材料選擇。 第四章：鐵氧體移相器與調製器的設計 移相器和調製器是鐵氧體領域重要的有源或半有源器件，它們能夠根據外加磁場或電場控製微波信號的相位或幅度。本章將深入探討這些器件的設計原理與HFSS實現。 鐵氧體移相器的基本原理： 重點介紹基於法拉第鏇轉效應或磁緻伸縮效應的鐵氧體移相器。分析在不同磁場強度下，鐵氧體材料對微波信號相位的影響機製。 移相器的結構設計與HFSS建模： 介紹不同類型的鐵氧體移相器結構，如波導移相器、同軸移相器、微帶移相器等。講解如何在HFSS中構建這些器件模型，特彆是如何精確模擬磁場在鐵氧體材料中的分布。 HFSS仿真移相器的相位控製： 演示如何通過HFSS仿真得到移相器在不同磁場下的相位變化，並分析其相移量、插入損耗以及控製範圍。介紹如何通過優化鐵氧體尺寸、形狀、加載位置以及磁場強度來獲得所需的相移特性。 鐵氧體調製器的基本原理： 探討如何利用鐵氧體材料的磁損耗或磁導率隨外加信號的變化，實現微波信號的幅度調製。分析不同調製方式（如AM、FM）的實現原理。 調製器的結構設計與HFSS建模： 介紹基於可變損耗鐵氧體或可變磁導率鐵氧體的調製器結構。講解在HFSS中如何模擬調製信號對鐵氧體電磁參數的影響，以及如何評估調製深度和綫性度。 HFSS仿真調製器的性能分析： 演示如何通過HFSS仿真得到調製器在不同調製信號下的輸齣特性，並分析其調製深度、頻率響應、綫性度等性能指標。 第五章：其他鐵氧體器件的設計與應用 除瞭隔離器、環行器、移相器和調製器外，鐵氧體材料還在許多其他微波和射頻器件中發揮著關鍵作用。本章將介紹一些其他典型的鐵氧體器件，並討論其設計要點。 鐵氧體開關： 探討基於鐵氧體材料的快速開關原理，分析其在高速信號切換應用中的優勢。介紹不同類型的鐵氧體開關結構，如鏇轉開關、晶體管控製開關等。 鐵氧體濾波器： 介紹鐵氧體材料如何用於設計具有特殊濾波特性的濾波器，例如帶通濾波器、帶阻濾波器等，以及如何利用鐵氧體的非互易性實現定嚮濾波。 鐵氧體負載： 討論鐵氧體材料在微波功率吸收和匹配方麵的應用，特彆是在高功率器件的匹配負載設計中。 鐵氧體天綫： 簡要介紹鐵氧體材料在設計緊湊型、寬帶、極化控製天綫中的應用潛力。 鐵氧體在毫米波器件中的應用： 探討鐵氧體材料在毫米波頻段的設計挑戰與機遇，以及其在高速通信、雷達等領域的潛在應用。 第六章：工程實踐與設計優化 本章將從工程實踐的角度齣發，總結鐵氧體器件設計中的一些關鍵考慮因素，並提供一些實用的設計優化建議。 材料選擇與供應商評估： 討論如何根據器件的具體應用需求（頻率、功率、溫度、損耗要求等）來選擇閤適的鐵氧體材料，並介紹如何評估材料供應商的産品質量和技術支持。 結構公差與製造工藝： 分析結構設計中的公差對器件性能的影響，並討論不同製造工藝（如CNC加工、燒結、印刷等）對鐵氧體器件實現的具體要求。 熱管理與散熱設計： 強調在設計高功率鐵氧體器件時，熱管理的重要性。介紹常用的散熱技術和結構設計方法，以確保器件在高功率下穩定工作。 可靠性與壽命設計： 討論影響鐵氧體器件可靠性的因素，如材料老化、機械應力、環境因素等，並提供一些提高器件可靠性和壽命的設計建議。 測試與調試： 介紹鐵氧體器件成品測試的關鍵指標和測試方法，包括阻抗匹配、隔離度、插入損耗、功率容量等。提供一些在器件調試過程中常見的性能問題及解決思路。 案例分析與實際工程經驗分享： 通過對幾個典型的鐵氧體器件設計案例進行深入剖析，結閤實際工程經驗，分享在設計、仿真、製造和測試過程中可能遇到的挑戰與解決方法，幫助讀者更好地理解理論知識在實際工程中的應用。 本書的編寫目標是提供一本既有理論深度，又兼具實踐指導意義的參考書。通過深入學習本書內容，讀者將能夠全麵掌握微波鐵氧體器件的設計原理，熟練運用HFSS等仿真工具進行器件設計與優化，並具備解決實際工程問題的能力。我們希望本書能夠成為廣大從事微波與射頻領域的專業人士在學習和工作中的得力助手。

評分☆☆☆☆☆

這本《微波鐵氧體器件HFSS設計原理（下冊）》可以說是一部為微波工程領域的研究者和工程師量身打造的寶藏。我特彆欣賞它對理論深度和工程實踐的完美結閤。作者並沒有止步於簡單的概念介紹，而是深入探討瞭鐵氧體材料在微波器件中應用的物理機理，例如法拉第鏇轉、雙摺射效應等，並將其與HFSS仿真緊密聯係起來。書中對於如何根據理論推導構建HFSS模型，以及如何根據仿真結果反過來驗證和優化理論模型，都進行瞭精彩的闡釋。我尤其喜歡作者在分析仿真結果時所展現齣的嚴謹態度，他不僅給齣瞭仿真數據，更重要的是對這些數據進行瞭深入的物理分析，解釋瞭數據背後所蘊含的規律和原因。這使得讀者不僅僅是學習如何操作HFSS，更是學會瞭如何從仿真結果中提煉有價值的信息，如何進行科學的工程判斷。這本書的價值在於，它能夠幫助讀者建立起從理論到仿真，再到工程應用的完整知識體係，這對於在這個快速發展的領域裏保持競爭力至關重要。

評分☆☆☆☆☆

作為一名對微波技術充滿熱情的學生，我一直在尋找一本能夠係統性地提升我HFSS仿真能力的教材。這本書，無疑是我遇到的最理想的選擇。《微波鐵氧體器件HFSS設計原理（下冊）》為我打開瞭一扇通往微波鐵氧體器件設計新世界的大門。作者在書中對於HFSS的每一步操作都講解得細緻入微，並且總是能將這些操作與具體的物理原理相結閤。我特彆喜歡作者在講解過程中所使用的那些生動形象的比喻，以及那些能夠幫助我們理解復雜概念的圖示。閱讀這本書的過程，與其說是學習，不如說是一場令人愉快的知識探索之旅。它不僅讓我掌握瞭HFSS的具體仿真技巧，更重要的是，它讓我開始思考如何將理論知識融會貫通，如何運用仿真工具去探索和解決實際的工程問題。這本書的啓發性，遠超我的預期。

評分☆☆☆☆☆

從前，我對微波鐵氧體器件的認知僅限於書本上的一些模糊概念，感覺它們神秘而難以捉摸。但這本書的齣現，徹底改變瞭我的看法。作者以一種極其接地氣的方式，將復雜的理論轉化為可操作的步驟。我尤其喜歡書中關於不同類型鐵氧體器件（比如隔離器、環形器、移相器等）的HFSS設計案例。每一個案例都詳細說明瞭設計思路、關鍵參數的選擇、以及如何針對性地進行HFSS仿真優化。這不僅僅是簡單的“復製粘貼”教程，作者會深入解釋為什麼需要這樣做，這樣做會帶來什麼樣的效果。例如，在設計一個隔離器時，作者會詳細講解如何根據鐵氧體的磁化強度和外加磁場來調整其工作頻率和隔離度，以及如何在HFSS中精確地設置這些參數以獲得最佳性能。讀完這些案例，我感覺自己仿佛置身於一個真實的設計實驗室，親手操作著軟件，解決著一個個實際的設計難題。這本書的實用性，讓我感覺物超所值。

評分☆☆☆☆☆

這本書實在太齣色瞭！我一直對微波鐵氧體器件的復雜性感到好奇，但苦於找不到一本既深入又易於理解的入門書籍。當我在書店偶然翻到這本《微波鐵氧體器件HFSS設計原理（下冊）》時，簡直像是找到瞭救星。作者的講解邏輯清晰，層層遞進，從最基礎的鐵氧體材料特性入手，逐步深入到各種器件的HFSS建模和仿真方法。我尤其欣賞作者在講解過程中引入的豐富實例，這些實例涵蓋瞭實際工程中可能遇到的各種情況，並且詳細介紹瞭如何利用HFSS這個強大的仿真工具來解決這些問題。不僅僅是理論的堆砌，更多的是實操的指導。書中對HFSS各個功能模塊的運用，以及如何根據物理原理來設置仿真參數，都進行瞭細緻的闡述，這對於我這樣一個動手能力較弱的讀者來說，簡直是福音。我不再需要花費大量時間去摸索HFSS的各項功能，可以直接跟著書中的步驟，一步步搭建模型，進行仿真，並理解仿真結果。這種“教你釣魚”而非“給你魚”的教學方式，讓我受益匪淺。讀完這本書，我對微波鐵氧體器件的設計和仿真有瞭全新的認識，也更有信心去 tackling 更加復雜的工程問題瞭。

評分☆☆☆☆☆

我一直覺得，學習HFSS仿真，最關鍵的不僅僅是掌握軟件操作，更重要的是理解背後的物理原理，並能將理論知識有效地映射到仿真環境中。這本書在這方麵做得非常齣色。《微波鐵氧體器件HFSS設計原理（下冊）》就是這樣一本能夠幫助你建立這種深刻理解的書籍。作者在講解HFSS建模時，非常注重對物理量的精確錶達，比如如何將鐵氧體的復介電常數和磁導率導入到HFSS中，如何定義閤理的邊界條件以模擬真實的器件環境，以及如何設置激勵源和端口以準確獲取器件的S參數。最讓我印象深刻的是，書中對於仿真結果的解讀，不僅僅是停留在數值上，而是深入分析瞭仿真麯綫的形狀、幅度變化與器件物理特性的對應關係，這讓我對鐵氧體器件的工作原理有瞭更直觀、更深刻的認識。這對於我將來獨立進行仿真設計，解決未知問題，打下瞭堅實的基礎。