摘 要：介绍了相控阵雷达中的微波铁氧体材料及环行器/隔离器、移相器的基本要求，并较详细地讨论了其研制和批生产中的技术关键。
关键词：相控阵雷达；多晶微波铁氧体材料；环行器/隔离器；移相器
polycrystalline microwave ferrite materials and devices
used in phased array radar
jiang wei-bo
nanjing research institute of electronics technology, nanjing 210013, china
abstract: this paper presents the basic requirements for microwave ferrite materials, circulators/isolator and phase shifters used in phased array radar. more detailed discussions are also reviewed about research methods and key technology in batch production.
keywords: phased array radar; polycrystalline microwave ferrite material; circulator/isolator; phase shifter
1 引言
1960年代以来，相控阵雷达获得了很大的发展，最初主要用于外空目标的监测及卫星和洲际弹道导弹的观察。随着相控阵技术的成熟，生产成本的逐步下降，各种新的先进的战术雷达也逐渐采用相控阵天线，成为相控阵雷达。目前，空间监视与导弹预警雷达、战区弹道导弹防御雷达、战术防空雷达、舰载多功能雷达、多目标精密跟踪雷达、机载预警、火控、战场监视、战场侦察雷达等几乎都采用了相控阵体制的雷达。相控阵雷达分有源和无源两种，一部雷达的天线单元数少则几十上百、多则成千上万。在有源相控阵上每个天线单元中都有一个发射/接收（t/r）组件，而铁氧体环行器/隔离器是该组件中的重要器件之一，无源相控阵的天线单元中铁氧体移相器更是唱主角的器件，这些铁氧体器件在相控阵雷达中起着独特的作用，同时对其核心部分棗铁氧体材料也有着特殊的要求，本文主要阐述其中用量最大的两种器件棗环行器/隔离器、移相器及其对铁氧体材料的基本要求、研制和批量生产中的几个关键问题。
2 环行器/隔离器及材料
1960年代初铁氧体非互易结的发现并据此研制出铁氧体结环行器，至今它仍然是用量最大、变化最多，同时也是不断面临新要求的微波铁氧体器件之一。就其在相控阵雷达中应用的发展方向而言，器件尺寸结构上要不断小型化、平面化、薄膜化；性能上除了要求小插损、高隔离、宽频带、一定的功率容量外，还要求具有较高的幅度、相位一致性、较宽的工作温度范围和良好的磁屏蔽等特性；另外还要满足成本低、批量生产能力强等商业要求。目前，t/r组件中使用最多的仍然是微带和带线式的器件，在基板上多是采用“嵌入式”的联接方法。采用全铁氧体基片的微带式结构可以减小器件的厚度，但要进一步降低器件的插损、提高可靠性和改善微带输入输出端的可焊性。随着带线器件的进步，在满足电性能的前提下，机械尺寸也基本上能与微带器件相媲美。
t/r组件中的隔离器/环行器在符合微波器件一般电性能要求后，如何满足相控阵单元对器件特有的幅度、相位一致性的要求，是我们面临的新问题。
在器件的批量生产中，为了保证一致性，首先必须保证机械结构加工的精度和一致性，主要包括：环行器的腔体、起均匀磁场作用的金属片、温度补偿用的“磁温度补偿合金”片、微波铁氧体片、永磁片等，它们的加工精度、一致性等都会对器件的性能及一致性带来较大的影响。其次要把握好永磁片磁场的均匀性、一致性；更重要的是微波铁氧体材料本身的一致性。怎样批量生产出性能优良、参数一致的微波材料及磁片呢？这是一个如何批量生产优质微波铁氧体材料的典型课题，我们应注意以下几方面的工作。
2.1 原材料的处理
最优的配方是获得优质材料的基础，而掌握原材料的精确含量又是得到最优配方的保证，根据具体原材料的种类和特性分别进行灼烧或烘干处理。
2.2 严格的工艺过程控制
多晶微波铁氧体材料的性能指标中最重要、最敏感同时也是最不易控制的是损耗指标，它从铁氧体材料问世以来的近五十年间一直困扰着材料工作者，人们总是在不断地探讨损耗的机理，建立各种模型来解释，进而想方设法从配方和工艺两方面来降低它。目前公认并写进教科书的引起磁损耗的因素主要有磁晶各向异性、应力各向异性、表面粗糙度、气孔等因素，前三项总能较容易地从材料的配方和加工上得到解决，似乎在合适的材料配方确定后只要想办法从工艺上提高材料的密度就应能获得损耗小的材料。但是事实上有些材料虽优化了配方、材料密度也较高，但磁损耗仍然较大。后来又理解为“另相也是气孔”，对这些现象加以解释，可总感到有些牵强。我们比较赞成电子九所韩志全等人[1]提出的固相反应不完全带来的化学和磁不均匀性是磁损耗的重要来源的思路，这与我们多年来在材
