射频UHF频段微带线结环行器CAD设计.pdfVIP

第1章引言 第1章引言 1．1概述 近年来，第3代移动通信(3G)、卫星通讯、高速无线局域网(’rLAN)、蓝牙 等技术风起云涌，无线通信技术得到了飞跃发展。快速增长的无线通信市场的 巨大需求也造成了对射频／微波电路及器件的需求，从而带动了微波铁氧体技术 的发展。 微波铁氧体技术发展三十多年，现在的技术已比较成熟，各国在材料与器 件研究方面已无新的突破与重大进展。但是，整个市场仍十分活跃。原来这类 器件80％以上都作为军用，用量自然有限。到了上个世纪九十年代，美国、独联 体等实行了“军转民”科研生产方针，因而使得微波铁氧体器件的应用迅速向 民用通讯、能源技术、工农医等领域扩展。所以随着应用领域的扩大，各类器 件的用量也显著增多。 微波铁氧体器件是微波器件中非常苇要的一个分支，包括有环行器、隔离 器、回转器等方向性器件以及移相器、开关、可调谐的谐振器和滤波器等控制 器件。其中，微波铁氧体环行器／隔离器因其具有隔离、去耦、信号分离、匹配 之功能，并且其工作频段J下好与移动通信所用频率一致而成为移动通信系统中 不可缺少的一种基础元器件m。 ／上? ( 、)) l＼—／、3 图1．1Y结环行器示意图 环行器是一个多端口的无源器件，它的特性是使输入信号依次环行传输， 如当输入信号由l端输入时，通过环行器将由2端输出，不会传至3端：若信号 由2端输入时，则将由3端输出，不会到1端。由图1．I可见，信号传输的方 第1章引言 向是：由1端到2端，由2端到3端，由3端到l端顺序环行。这种三端口Y形 结环行器是最常见的一种结构形式。由于环行器具有上述这种独特的特性，所 以当将一个环行器的一端接以额定匹配负载时(例如50【2)，就成了一个隔离器 件。如信号由l端输入，2端输出，3端接吸收电阻，即构成隔离器。这时它只 允许能量(如入射功率)损耗极小地由一个方向通过，而反向的能量(如反射功率) 被负载吸收。这样就起到了级与级之间的隔离作用。环行器／隔离器的这些特性 使得它们在移动通信系统中扮演着重要角色。 据统计，一个移动通汛基台需使用环行器和隔离器304只，而解决一个城 市的移动通讯网则需要很多个基地台。所以随着移动通讯个人化、全球化，这 里将成为环行器和隔离器及其他射频铁氧体器件销售的一大新市场。 将微波能转成热能(微波炉加热)技术在工、农、医及家庭生活中有着广 阔的应用市场，在发达国家已得到推广普及。随着微波能应用进入高技术领域， 对功率和频率的稳定性提出了高要求，因此必须使用高功率环行器和隔离器。 我国的微波能技术应用尚未完全打丌市场，但有些应用已被列入863国家重点 发展项目。 1．2国内外研究动态 环行器就是一种用途广泛的铁氧体器件，据有关统计美国一年便生产各种 频率范围的环行器等近百万只，环行器的发展从U．Milano在1961年发表了第一 篇的带线Y形环行器论文以来已经有40余年代历史了，如今设计上不断发展， 性能也不断提高，尤其是小型化，宽频带和低损耗等的性能在雷达通信系统， 卫星通信，广播电视技术上得到广泛的应用，在理论上也是不断得到创新， H．Bosma在场的基础上对带线结作了基本的分析，为环行器的研究和发展打下 析，提出在带线结中高阶模式不能被忽略；后来，J．Helszajn在非互易结的网络结 构理论方面做出了阐述”1。但是总得说来，铁氧体环行器的理论工作远落后于实 践，表现在缺乏一套完整的理论解释和设计方法。 同时目fji『环行器的研究使用还足以波导环行器为主，对于微带环行器的研 究还比较少，因此对于微带环行器的研究具有很强的实际意义。 目前陶外环行器的研究以L．E．DayiOS以及J．Mazur等人为主，并且有相关 2 第l章引言 文献的报道，但是L．E．Davies以及J．1dazur等入主要进行的是理论分析和计算， 较少进行器件的制作开发，而且所得器件的性能指标不甚理想，所以我们应该 在理论分析的基础上，力争在