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《微波鐵氧體器件HFSS設計原理上冊》，蔣仁培，宋淑平 著 著，出版社： 科學出版社。

書籍是人類進步的階梯，合理閱讀使一個人完善自身的知識結構，全面提升人文素質，為走向成功奠定堅實的基礎。

內容簡介

本書將全新的穿越方程和高頻電磁場結構仿真軟件(HFSS)相結合，對各類微波鐵氧體器件進行了仿真設計。列舉了各種結構的環行器、隔離器的設計範例，探索了獲得高性能、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了深入探討；對各類變場器件如移相器、開關進行了仿真設計，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，提供了有效設計數據；對幅/相可控類器件如變極化器和全極化器介紹了多種實施方案，給出了仿真設計結果，理論上對法拉第旋轉和變極化機制進行了探討，用穿越方程計算了雙模器件的變極化係數。在設計層面上具有一定的創新性；從旋磁理論層面上，給出了各類器件各種形式的三維電磁場穿越方程，彌補了經典旋磁器件理論中超越方程的局限性。

目錄

前言

第一篇基本理論

第1章旋磁性3

1.1磁矩進動方程3

1.1.1張量磁導率4

1.1.2任意磁化方向的張量磁導率5

1.2阻尼進動5

1.3鐵磁共振頻率7

1.4形狀各向異性對張量磁導率的影響9

1.5張量磁導率的歸一化表示式9

1.5.1張量磁導率μ、κ的磁譜曲線10

1.5.2有效磁導率μe、比磁導率κ/μ的磁譜曲線11

1.5.3有效磁導率μe的高場磁譜曲線和低場磁譜曲線12

1.5.4κ/μ的高、低場磁譜曲線12

1.5.5正負圓極化磁導率μ±磁譜曲線13

1.5.6薄片μx、μy磁譜曲線13

1.6本徵態磁導率14

1.7去磁態磁導率16

1.7.1反平行疇理論16

1.7.2去磁態磁導率的統計理論18

1.7.3自然共振損耗20

1.8部分磁化狀態與零場損耗21

1.9非線性效應25

1.9.1自旋波25

1.9.2一致進動的散射機制27

1.9.3第一類非線性效應27

1.9.4第二類非線性效應——倍頻、混頻、三階互調31

1.10微波鐵氧體材料選用35

1.10.1石榴石材料36

1.10.2尖晶石材料39

1.10.3材料應用的綜合知識41

1.11微波鐵氧體材料參數測試42

1.11.1γ、4πMs和ΔH的測試42

1.11.2高場有效線寬ΔHe的測試49

1.11.3低場有效線寬ΔHeff測試55

1.11.4本徵線寬ΔH0測試57

1.11.5鐵磁共振線寬ΔH的常規測試58

1.11.6毫米波段鐵磁共振線寬ΔH測試63

1.11.7自旋波線寬ΔHK的測試66

1.11.8介電常數的測定69

1.11.9鐵氧體和吸收材料參數測試72

第2章電磁波在旋磁介質中傳播76

2.1電磁波在無限旋磁介質中傳播76

2.1.1法拉第旋轉效應76

2.1.2雙折射效應77

2.2電磁波在充有鐵氧體波導中的傳播78

2.2.1微擾理論78

2.2.2穿越方程81

2.2.3互易性和非互易性82

2.2.4本節小結101

2.3電磁波在雙模鐵氧體波導中傳播104

2.3.1鐵氧體雙模波導中的基本效應104

2.3.2雙模波導中的耦合模和本徵模傳播105

2.3.3簡併耦合波方程解及極化傳輸矩陣108

2.3.4非簡併耦合波方程解及極化傳輸矩陣112

2.3.5廣義微擾理論119

2.3.6雙模鐵氧體波導非互易相移123

2.3.7雙模互易移相器原理124

2.3.8旋轉場移相器128

2.3.9圓極化移相器131

2.3.10移相器小結132

2.4電磁波在非互易結中的傳播133

2.4.1Y形環行器的非互易性方程133

2.4.2對稱結Y形環行器的散射矩陣理論138

2.4.3S波段帶線Y形環行器的場積分分析140

2.4.4X波段四端波導差相移環行器的場積分分析142

2.5傳播理論公式總結143

第二篇微波鐵氧體恆場器件

第3章Y形結環行器的非互易網絡理論147

3.1散射矩陣與阻抗矩陣147

3.1.1阻抗矩陣與導納矩陣147

3.1.2本徵值問題148

3.1.3Y形對稱結的Z矩陣和Y矩陣的對角化矩陣Zn和Yn148

3.1.4對稱三端結環行器的本徵值149

3.2非互易結的耦合電路方程151

3.2.1非互易結的本徵值152

3.2.24種非互易電路的本徵值153

3.2.3非互易結的環行條件154

3.2.4集總元件環行器的結構設計及其輸入阻抗159

3.3窄帶集總參數環行器的設計159

3.3.1360～390MHz窄帶環行器160

3.3.2600～660MHz窄帶環行器160

3.3.3900～990MHz窄帶環行器162

3.4寬帶集總參數環行器的設計163

3.5集總參數環行器的編網結構164

3.5.1265～295MHz集總參數環行器165

3.5.262.5～66.5MHz集總參數環行器166

3.5.3420～620MHz集總參數環行器170

3.5.4寬帶匹配過程172

3.6結電抗集總參數環行器172

3.6.1(L0//C0)型環行器174

3.6.2(L0//C0？Cj)結電容型環行器176

3.6.3(L0//C0？Xs)型環行器177

3.6.4(L0//C0？Xs//Cj)型環行器177

3.6.5集總參數環行器結構180

3.7集總參數環行器小結181

第4章波導Y形結環行器183

4.1三毫米環行器的設計183

4.1.1Y形結毫米波環行器概要183

4.1.2環行器的相對帶寬2δ和QL183

4.1.3三毫米Y形結環行器的設計187

4.1.4耐功率問題187

4.2寬帶波導Y形環行器189

4.2.1Ku波段波導寬帶Y形環行器189

4.2.2X波段波導寬帶Y形環行器189

4.2.3Ka波段波導寬帶Y形環行器191

4.3開關環行器192

4.3.1X波段單層結開關環行器192

4.3.2X波段雙層結開關環行器194

4.3.3S波段多層結開關環行器197

4.4915MHz大功率Y形波導結環行器200

4.5高性能Y形波導結環行器202

4.5.1C波段Y形波導結環行器202

4.5.2X波段Y形波導結環行器205

4.6多層結構Y形波導結環行器206

4.6.1C波段3層結構Y形波導環行器206

4.6.2S波段雙層結構Y形波導環行器208

4.7E面波導結Y形環行器211

4.8脊樑波導Y形環行器212

第5章帶線環行器和微帶環行器215

5.1低場帶線環行器215

5.1.1X波段雙Y結微型環行器結構215

5.1.2Y形S波段帶線小型化環行器216

5.1.3低場帶線環行器的二次諧波抑制219

5.2寬帶帶線環行器220

5.3倍頻程帶線環行器223

5.3.1S波段倍頻程帶線環行器224

5.3.2L波段倍頻程帶線環行器225

5.3.3X-Ku波段倍頻程帶線環行器229

5.3.4L-S波段倍頻程帶線環行器229

5.3.5倍頻程帶線環行器小型化設計232

5.3.6S-C波段倍頻程帶線環形器的小型化設計236

5.4超寬帶環行器設計237

5.4.1PLS超寬帶環行器238

5.4.2SC超寬帶環行器241

5.4.3CXKu超寬帶環行器243

5.4.48～18GHz超寬帶小型化環行器244

5.5高場帶線環行器247

5.5.1S波段小型化環行器247

5.5.2L、P波段小型化環行器249

5.5.3米波波段小型化帶線環行器252

5.5.4米波段寬帶帶線環行器254

5.5.5高場寬帶帶線環行器257

5.5.6225～450MHz高場倍頻程環行器262

5.5.7高場帶線環行器的二次諧波抑制265

5.5.8高場雙結帶線環形器266

5.6高場環行器的溫度穩定性267

5.7扁平結構的環行器269

5.7.1P-L波段扁平結構的環行器269

5.7.2L-S波段扁平結構環行器271

5.8環行器中的三階互調272

5.8.1900MHz帶線環行器273

5.8.21800MHz帶線環行器274

5.8.33G帶線環行器276

5.8.4環行器三階互調的測量277

5.9集成塊結構共振隔離器278

5.10微帶環行器/隔離器280

5.10.112～21GHz寬頻帶微帶環行器280

5.10.2Ku、K、Ka波段寬帶微帶環行器281

5.10.3微帶隔離器288

5.10.4寬帶微帶隔離器288

5.11低溫帶線環行器289

5.12邊導模隔離器291

5.12.1浮位式邊導模隔離器292

5.12.2零位式邊導模隔離器292

5.12.3邊導模隔離器中場分布293

5.12.4SCX邊導模隔離器295

5.12.5LS邊導模隔離器297

5.12.6五頻程邊導模隔離器299

第6章高功率環行器306

6.1高功率四端波導差相移環行器306

6.1.1差相移環行器的基本原理307

6.1.2L波導差相移環行器307

6.1.3L波段高功率四端波導差相移環行器312

6.1.4L波段高功率環行器耐功率估算314

6.1.5X波段四端波導差相移環行器316

6.2四端波導變極化環行器319

6.2.1非互易圓極化器(TNCP)319

6.2.2互易圓極化器322

6.2.3正交模耦合器324

6.2.4變極化環行器的結構仿真324

6.3兩端口雙模環行器(2P2M型環行器)326

6.4雙層結構大功率Y形波導結環行器328

6.5高功率帶線環行器331

6.6低頻、大功率、寬頻帶、小損耗、高溫度穩定性Y形帶線環行器綜合設計334

6.6.1低頻小損耗環行器機理334

6.6.2功耗和散熱結構339

6.6.3溫度穩定性與溫度補償原理340

6.7脈衝大功率環行器設計與探討342

6.7.1概論342

6.7.2Y形結脈衝大功率波導環行器344

6.7.3差相移型脈衝大功率波導環行器346

6.7.4分析和討論347

第7章Y形結環行器的小型化設計348

7.1毫米波Y形結波導環行器348

7.1.1W波段Y形結環行器348

7.1.2Ka波段Y形結環行器350

7.2K波段帶線環行器小型化設計351

7.3Ku和X波段微帶環行器353

7.3.1Ku波段微帶環行器353

7.3.2X波段微帶環行器354

7.4C波段和S波段帶線環行器355

7.4.1C波段低場帶線環行器355

7.4.2S波段高場帶線環行器356

7.5L波段小型化帶線環行器設計357

7.5.1L波段高端頻率的設計357

7.5.2L波段低端頻率的設計358

7.6集總參數環行器359

7.6.1P波段集總參數環行器359

7.6.2UHF集總參數環行器361

7.7P波段小型化帶線環行器362

7.8小型化環行器設計綜合分析363

總結365

參考文獻369