米波高功率集中参数环行器的研究

发布时间：2020-05-01 21:05

【摘要】：作为非互易的无源微波器件,环行器自从其问世以来一直是微波通信系统的重要组成部分。由于环行器的单向传输的特性,它可以保证许多微波发射机和接收机之间的隔离,例如收发共用天线。同时它在卫星通信和雷达通信中扮演着重要的角色。环行器发展到现在,无论在军事上还是民用上,它都无处不在。传统的环行器类型有波导结环行器、集中元件结环行器、带线结环行器、微带结环行器等等随着微波技术的发展,小型化越来越成为现代化产品的流行趋势。但是,由带线环行器理论可知,工作频率越低,铁氧体圆片半径R越大,特别是在米波段,带线结环行器的尺寸就太大了。但是集中参数环行器的尺寸大小与频率并没有那么大的关系。因此本文通过采用集中参数与分布参数相结合的方法,进一步解决米波段器件、阻抗变换、器件小型化的问题基于传统的集中参数环行器只有电耦合或者磁耦合的问题,设计出既有电耦合又有磁耦合的中心结结构。为了得到更大的带宽,选择特性阻抗与频率无关的带状线作为结外的传输线。本文首先设计出的环行器,中心频率为60.44 MHz,回波损耗和隔离均大于20 dB,插入损耗小于0.5 dB,相对带宽为73.99%;中心频率为390 MHz,带宽为220 MHz;中心频率681 MHz,带宽为306 MHz;在此基础上对环行器的弧线中心导体进行开槽处理,得到中心频率690.55 MHz,带宽326.9 MHz,带宽展宽20.9 MHz,所有的频段的环行器的整体尺寸小于59mm X 56mm X 25mm。为了获得更大的带宽,在中心频率为681 MHz的基础上设计了二级切比雪夫变换器匹配。在忽略通带内的波动的情况下,得到同为匹配前相同性能下的中心频率为700 MHz,带宽为400 MHz的结果。由于每一级匹配传输线的长度为四分之一波长,所以为了满足小型化的需求,本文用串电感并电容的方式来代替每一级匹配传输线利用AutoCAD软件完成图纸的绘制,并送往相关工厂进行加工。利用矢量网络分析仪对20 MHz-300 MHz、200 MHz-1200 MHz的两个频段的环行器进行了调试,并对调试经验做了总结。
【图文】：

几何形状,环行器,集中参数

也就是中心导体是负责非互易信号的关键组件；它控制环行器的带宽和隔离特性，逡逑这是环行器设计相关的两个关键指标。集中参数环行器发展到现在，已经有许多逡逑种结构形式，，其中一些常见的集中参数环行器的结构如图１－２所示。逡逑图１－２集中参数环行器的常见结构逡逑１．２环行器的需求与发展逡逑自２０世纪５０年代问世以来，环行器一直是微波系统的重要组成部分［７］。在微逡逑波工业中，隔离器和环行器无处不在他们可以保护源不受反射信号的影响，减逡逑少干扰，并允许接收器和发射器连接到相同的信道。在１９９５年，ＦｏｘＡＧ研宄了逡逑纵向磁化铁氧体负载电路中的法拉第旋转问题％讨论了高阶模态的影响、法拉第逡逑旋转随频率变化的原因以及铁素体加载的最佳几何形状。讨论了介质波方程。在逡逑所有这些形式的非互易传输介质回转器中，可以建立环行器和隔离器，并报告一逡逑２逡逑

示意图,环行器,端口,信号

比较多的是三端口环行器。逡逑图１－３环行器的信号环行示意图逡逑结合三端口的环行器的工作原理来说明其的保护作用，如图１－３所示，信号从逡逑２端口输入，从１端口输出，３端口为隔离端口，没有信号输出，但是若１端口作逡逑为输入端口时，３端口是输出端口，２端口没有信号输出，因此环行器可以实现单逡逑３逡逑
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN621

【参考文献】