【正文】 。 矩形圖的橫坐標為頻率 ， 縱 軸為 11S ， 11S 是用分貝（ dB）表示的 。 7. 仿真結(jié)束后 ， 數(shù)據(jù)顯示視窗自動彈出 。 圖 加入 4 個終端負載的 環(huán)行器 原理圖 圖 S 參數(shù)仿真控件 6. 現(xiàn)在可以對原理圖仿真了 。 ? 頻率掃描的步長設(shè)為 。 ? 頻率掃描的起始值設(shè)為 。 雙擊畫圖區(qū)中的SP， 在彈出的設(shè)置窗口中設(shè)置如下 。 4. 用導(dǎo)線連接電路 ， 如圖 所示 ， 這是添加了終端負載的原理圖 。 在 S 參數(shù)仿真元件面板上選擇 Term,4 次插入原理圖中 ，構(gòu)成電路的 4 個端口 。 ? 設(shè)置 MLIN 的 L=5mm。 分 別雙擊畫圖區(qū)的 4 個MLIN， 設(shè)置它們的參數(shù) ， 參數(shù)都設(shè)置如下 。 圖 環(huán)行器 微帶線參數(shù)設(shè)置 原理圖仿真及顯示仿真數(shù)據(jù) 下面 對原理圖仿真 ， 并在數(shù)據(jù)顯示視窗顯示仿真結(jié)果 。 ? Rough=0mm,表示微帶線表面粗糙度為 0mm。 ? T=,表示微帶線的導(dǎo)體層厚度為 。 ? Cond=+7,表示微帶線導(dǎo)體的電導(dǎo)率為 +7。 ? Er=,表示微帶線基板的相對介電常數(shù)為 。 3. 在畫圖區(qū)中雙擊 MSUB,彈出【 Microstrip Substrate】 對話框 ， 在對話框中對微帶線參數(shù)設(shè)置如下 。 圖 環(huán)行器 原理圖 設(shè)置微帶線參數(shù)控件 1. 在 原理圖的元件面板列表上 ， 選擇微帶線【 TLinesMicrostrip】 ,元件面板上出現(xiàn)與微帶線對應(yīng)的元件圖標 。 用導(dǎo)線將 2 個 MLIN 和 3 個 Mcurve 連接起來 ， 這構(gòu)成 環(huán)行器 的另半個環(huán) ， 另半個環(huán)的原理圖如圖 所示 。 ? 設(shè)置 Mcurve 的 W= ? 設(shè)置 Mcurve 的 Angle=60。 ? 設(shè)置 MLIN 的 L=。 ? 2 個 MLIN 的參數(shù)設(shè)置相同 。 圖 半個 環(huán)行器 的原理圖 3. 在微帶線元件面板上選擇 MLIN 和 Mcurve,插入原理圖的畫圖區(qū) ， MLIN 插入 2 次 ，Mcurve 插入 3 次 。 ? 設(shè)置 Radius=。 ? 設(shè)置 W=。 Mcurve 是一段弧形的微帶線 ， 可以設(shè)置這段微帶線的寬度 W、半徑 Radius 和所張開的角度 Angle。 設(shè)置完成的 環(huán)行器 4 個端口如圖 所示 。 ? 設(shè)置 W2=。 分別用 W W2 和 W3 表示 T 形結(jié)每個支路微帶線的寬度 。 搭建電路 1. 在 原理圖的元件面板上 ， 選擇微帶線【 TLinesMicrostrip】 ,元件面板上出現(xiàn)與微帶線對應(yīng)的元件圖標 ， 在微帶線元件面板上選擇 MTEE,4 次插入原理圖的畫圖區(qū) ， MTEE 是微帶線的 T 形結(jié) ， 可以將電路由一路分為兩路 ， 并可以給出每個支路微帶線的寬度 。 圖 創(chuàng)建 環(huán)行器 項目 untitled1 上 ， 選擇菜單【 File】 【 Save Design】 ,彈出【 Save Design As】對話框 ， 在【 Save Design As】對話框中 ， 輸入新建的設(shè)計名稱為 RatRace1_1,然后單擊【保存】按鈕 ， 將原理圖命名為 RatRace1_1。 2. 選擇主視窗【 File】菜單 【 New Project】 ,彈出【 New Project】對話框 ， 在【 New Project】對話框中輸入項目名稱和這個項目默認的長度單位 ， 項目名稱為 RatRace1_Coupler， 默認的長度單位為 millimeter。 ? 各個端口傳輸線的特性阻抗采用 50? 。 ? 微帶線基板的厚度為 。 ? 在通帶內(nèi) ， 21S 大于 。 ? 帶寬為 10%。 由上面的分析可以得到 環(huán)行器 的散射矩陣如下： [S]= 1200000000jjjjjj?????????????? (式 ) 由 環(huán)行器 的散射矩陣可以知道 ， 理想 環(huán)行器 為 3 分貝定向耦合器 。 ? 到達 3 端口的兩路信號等幅同相 ， 3 端口有輸出 ， 相位滯后 270? 。 ? 到達 1 端口的 兩路信號等幅反相 ， 1 端口無輸出 。 ? 到達 4 端口的兩路信號等幅同相 ， 4 端口有輸出 ， 相位滯后 270? 。 ? 到達 1 端口的兩路信號等幅同相 ， 1 端口有輸出 ， 相位滯后 90? 。 ? 到達 3 端口的兩路信號等幅反相 ， 3 端口無輸出 。 ? 到達 1 端口的兩路信號等幅同相 ， 1 端口有輸出 ， 相位滯后 90? 。 ? 到達 4 端口的兩路信號等幅反相 ， 4 端口無輸出 。 ? 到達 2 端口的兩路信號等幅同相 ， 2 端口有輸出 ， 相位滯后 90? 。 圖 21 環(huán)行器 環(huán)行器 的 S參數(shù) 環(huán)行器 具有兩個端口相互隔離 ， 另外兩個端口平分輸入功率的特性 ， 因此可以看做是一個3 分貝的定向耦合器 。 它可以用來監(jiān)視功率和頻譜 ， 把功率進行分配和合成 ， 以及構(gòu)成平衡混頻器和測量電橋等 。 本文 環(huán)行器 的 研究意義 由于微帶環(huán)行器具有小型化、輕量化、性能高、可靠性好、易與微波系統(tǒng)集成等優(yōu)點 ， 從而成為現(xiàn)階段研究的熱點 。 5)為二合一天線發(fā)射系統(tǒng) 。 4)消除發(fā)射源之間的相互干擾 ， 它亦是和若干個濾波器組合在一起使用 。 3)為功放級間的匹配和去耦 。 也可以做成四合一合路器 ， 它由四個隔離器和三個 90度 電橋組成 。 以區(qū)別于雷達技術(shù)中同頻 雙工系統(tǒng) 。 1)環(huán)行器用于雙工系統(tǒng) 。 環(huán)行器在移動通信中的應(yīng)用是在基站系統(tǒng)中主要 作收 、 發(fā)信機的天線共 用 裝置 (雙工器或多工器 )， 在發(fā)射和接收系統(tǒng)中作為 功 率放大器 。 5)在移動通信中的典型應(yīng)用 移動通信已經(jīng)經(jīng)歷了模擬語音移動通信 (第一代 )、數(shù)字語音移動通信 (第二代 ， 如 GSM 、CDMA)兩代 ， 現(xiàn)在已進入了能夠覆 蓋全球的多媒體通信 第三代 ， 其主要特點是可以實現(xiàn)全 球漫游 ， 使任意時間 、 任意地點 、 任意用戶之間的交流成為可能 ， 將 來還 要發(fā)展到第四代高速移動通信 。 就需要調(diào)整至不同的頻率并使用濾波器防止它們之間相互干擾 ， 如果使用環(huán)行器連接在它們之間 ， 就可以少用一個濾波器 。 所以 ， 如果在接收機和天線之間接 入 隔離器就能夠解決此問題 。 如果使用隔離器就可以避免這樣的問題 ， 提供大于 20dB的隔離度 。 如果在功放的級間放置隔 離器的話 ， 不但可以避免它們不同級間的互相干擾 ， 而且也可以防止上一級負載阻抗失配反射回來的能量破壞發(fā)射源 ， 起到保護作用 。 它可以提供大于 20dB的隔離度 ， 同時它的正 向損耗小于 。 所有的微波發(fā)射源都不可避免地受到負載阻抗變化而發(fā)生頻率漂 移 ， 為了避免這樣的問題我們可以在發(fā)射源和負載之間加一個衰減器 ， 但是衰減器的損耗會比較大 。 1)發(fā)射機與負載級間隔離 (去耦 合 ) 環(huán)行器最基本的應(yīng)用就是提供隔離度 。 直到 1964 年 YoshihiroKonishi 發(fā)明了集總參數(shù)環(huán)行器 。 因為它們的結(jié)構(gòu)更簡單 ， 同時能夠承載的功率更高 。 環(huán)行器的相關(guān)應(yīng)用 在 20世紀 50年代 ， 世界上出現(xiàn)了第一個能夠?qū)嶋H應(yīng)用的環(huán)行 器 —— 法拉第旋轉(zhuǎn)環(huán)行器 。 4. 高功率現(xiàn)象： 當微波場強增大到一定程度以后 ， 又會發(fā)生一些新的現(xiàn)象 ， 例如鐵磁共振曲線的峰值降低（稱為飽和效應(yīng)）和寬度變寬 ， 新的共振峰出現(xiàn)等等 。 3. 法拉第旋轉(zhuǎn)效應(yīng)：當先偏振電磁波通過縱向磁化鐵氧體時 ， 其偏振面會發(fā)生一定程度的旋轉(zhuǎn) 。 2. 鐵磁共振：對于一定的磁性介質(zhì) ， 當微波 場的頻率與直流磁場的強度滿足一定的條件時 ， 磁性介質(zhì)便會從微波場中強烈地吸收能量 ， 這便是鐵磁 共振（吸收）現(xiàn)象 。 因而 ，旋磁性應(yīng)用成為鐵氧體獨占的領(lǐng)域 。 金屬磁體同樣也具有旋磁性 ， 但是由于趨膚效應(yīng) ， 高頻電磁波僅僅透入厚度不到 1 微米的表面薄層 ， 因而在微波領(lǐng)域中 ， 各種 磁性器件目前都采用鐵氧體 。 旋磁性是指 ， 當外加穩(wěn)恒磁場（或材料本身的各向異性場）存在時 ， 對于高頻磁場而言 ， 鐵氧體的磁導(dǎo)率是一張量形式并不對稱 ， 因而導(dǎo)致了鐵氧體的非互易特性 。 按照鐵氧體的特性和用途 ， 可以把鐵氧體分成五類：軟磁、永磁、旋磁、矩磁、 壓磁鐵氧體 。 由于這種各向異性 ， 當電磁波從不同的方向通過磁化鐵氧體 ， 呈現(xiàn)出不同的效應(yīng) ， 因此基于這種效應(yīng) ， 可以做成各種有用的非互易微波器件 ， 如環(huán)行器、非互易移相器等一系列非線性 鐵氧體器件 。 其虛部代表損耗 ， 典型鐵氧體的介質(zhì)損耗角正切介于 410? ~ 210? 之間 ， 因此在鐵氧體內(nèi)微波傳播時損耗很小 。 鑒于這一點 ， 微波電磁場可以深入鐵氧體的內(nèi)部發(fā)揮作用 ，這是鐵氧鐵和其他鐵磁材料的重要區(qū)別 ， 也是它能在微波元件中廣泛應(yīng)用的重要原因 。 鐵氧體環(huán)行器的相關(guān)原理 鐵氧體 是一種兼 有磁性、電性與光效應(yīng)的材料 。 不僅產(chǎn)量提高 ， 產(chǎn)品的性能水平也大大提高 ， 特點是結(jié)構(gòu)小型化、殼體化、低損耗以及 良好的溫度穩(wěn)定性器件的設(shè)計開發(fā)大有改觀 ， 與世界先進水平的差距逐步縮小 。 可見微波 環(huán)行器 是朝著體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單和性能可靠以及頻段化的方向發(fā)展 ， 現(xiàn)在已有各種形式、不同頻段的產(chǎn)品問世 ， 基本上已經(jīng)形成了系列化、頻段化和商品化 。 射頻環(huán)行器的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢 經(jīng)過半個多世紀的發(fā)展 ， 在廣大理論工作者和工程技術(shù)人員的努力下 ， 微波環(huán)行器在理論研究及工程應(yīng)用上取得了極大的進展 。 正是因為如此 ， 環(huán)行器作為一種非常重要的非互易器件在無線通信基站及終端產(chǎn)品 中 得到非常廣泛的使用 ， 既可以保證發(fā)射信號盡量不向接收端泄漏 ， 同時又可防止 因發(fā)射天線的開 路或短路引起天線系統(tǒng)失配的情況下 ， 由于反射波造成對發(fā)射機后級 功率放大器 的損壞 。