電磁場第四章微波鐵氧體元件課件

§4.7微波鐵氧體元件微波鐵氧體器件是一類非互易器件，需要采用非互易的鐵氧體制造。在微波系統(tǒng)中,負載的變化對微波信號源的頻率和功率輸出會產(chǎn)生不良影響,使振蕩器性能不穩(wěn)定。為了解決這樣的問題,最好在負載和信號源之間接入一個具有不可逆?zhèn)鬏斕匦缘钠骷＿@種器件具有單向通行、反向隔離的功能,因此稱為單向器或隔離器。另一類非互易器件是環(huán)行器,它具有單向循環(huán)流通功能。環(huán)流器

一微波鐵氧體的物理特性鐵氧體是鐵和其它元素構(gòu)成的具有鐵磁性的復(fù)合氧化物，是電信技術(shù)中廣泛應(yīng)用的磁性材料。它的主要化學(xué)成分是FeOFe2O3，其中二價鐵也可以是其它二價金屬，如錳（Mn）、鎂（Mg）、鎳（Ni）、鋅（Zn）等。鐵氧體呈黑褐色，其機械性能類似于陶瓷硬而脆，具有很高的電阻率（達10的8次方Ω/cm），是一種低損耗的介質(zhì)材料。重要的是鐵氧體是一種磁旋介質(zhì)。高頻磁場，可以分解為左旋和右旋磁場的疊加?！?”表右旋，“-”表左旋恒定磁場2左旋和右旋磁導(dǎo)率的差異場移區(qū)諧振區(qū)3場移區(qū)當(dāng)外穩(wěn)恒磁場較小時，鐵氧體材料工作在場移區(qū)。對左旋波是一種順磁介質(zhì)，且磁導(dǎo)率比一般的順磁介質(zhì)大，對左旋波有吸引作用，使得左旋波的磁場向鐵氧體中移動。對右旋波是一種抗磁介質(zhì)，且磁導(dǎo)率比一般的抗磁介質(zhì)大，對右旋波有排斥作用，使得右旋波的磁場向鐵氧體外移動。二場移式隔離器場移式隔離器是一種微波鐵氧體非互易元件，它具有對正向傳輸波幾乎無衰減，而對反向傳輸波衰減很大的傳輸特性，隔離器通俗名稱為單向器。把隔離器接在信源輸出端，由于它對來自負載的反射波具有很大的衰減，從而起到很好地去耦作用，使信號源的輸出功率保持穩(wěn)定，同時也最大限度的抑制了因信源（內(nèi)阻）與傳輸線匹配不好而引起的信源端的反射。1結(jié)構(gòu)和原理2解釋波導(dǎo)中，選擇合適位置，使得正向傳播是右旋波，反向傳播的是左旋波。在此位置附近填充微波鐵氧體材料，并加合適的外磁場，使得鐵氧體工作在場移區(qū)。波鐵氧體外側(cè)加吸收片，吸收左旋波，同時又為右旋波提供理想的導(dǎo)體邊界條件。三環(huán)流器利用鐵氧體和分支波導(dǎo)構(gòu)成的環(huán)流器，是一種在微波系統(tǒng)中廣泛使用的具有非互易特性的分支元件。環(huán)流器由三個完全相同的波導(dǎo)互成配置成Y形結(jié)，在結(jié)中心安置一塊圓柱形或圓盤形鐵氧體塊，在外加恒定磁場的作用下，若鐵氧體尺寸及恒定磁場值選取合適，就構(gòu)成了環(huán)流器。

理想的Y形結(jié)環(huán)流器的傳輸特性

當(dāng)微波信號從端口1輸入時，端口2輸出而端口3無輸出；當(dāng)微波信號從端口2輸入時，端口3輸出而端口1無輸出；當(dāng)微波信號從端口3輸入時，端口1輸出而端口2無輸出。若外加磁場方向改變?yōu)榕c現(xiàn)在的方向相反時，輸入的微波信號環(huán)流方向也與現(xiàn)在的環(huán)流方向相反。環(huán)流器是微波系統(tǒng)中的重要元件之一，它可以用作單向器，也可用于微波通信系統(tǒng)中收發(fā)天線共用時的接收與發(fā)射信號的隔離，等等。小結(jié)微波鐵氧體元件是一類具有不可逆性的微波元件，它是利用微波鐵氧體材料在恒定磁場作用下對高頻左旋和右旋圓極化電磁波呈現(xiàn)不同導(dǎo)磁系數(shù)的特性制作