微波鐵氧體隔離器環(huán)行器的應用與發(fā)展

1、微波鐵氧體隔離器環(huán)行器的應用與發(fā)展摘要：簡述了微波鐵氧體環(huán)行器/隔離器在現(xiàn)代微波通訊及軍事上所發(fā)揮的重要作用著重介紹了它在微波通訊系統(tǒng)中的應用和發(fā)展前景關健字：微波鐵級體隔離器 環(huán)行器微波通訊應用 發(fā)展 一、引言上世紀中葉，微波技術中的一大突破是鐵氧體的發(fā)現(xiàn)，它是一種金屬氧化物構成的陶瓷性磁性材料。利用這種材料在直流磁場和微波場共同作用下呈現(xiàn)出的旋磁效應制成的微波鐵氧體器件如隔離器，環(huán)行器，移相器等，在二次世界大戰(zhàn)中解決了雷達的級間隔離，阻抗以及天線共用等一系列實際問極大地提高了題，雷達系統(tǒng)的戰(zhàn)術性能，成為其中的關鍵部件之一。隨著微波鐵氧體技術的不斷發(fā)展， 0以 8上用于軍事，包括精密制導雷達

2、。艦載雷達，%機載遠程帶戒預等雷達。導航，炮瞄雷達等都采用了相控陣天線，支持了如A GS A R T E IPT O,等大型相控陣雷達的發(fā)展。冷戰(zhàn)結束后，美俄等發(fā)達國家也實行了“軍轉民”戰(zhàn)略，微波鐵氧體器件的應用逐漸大量向民用方面轉移，并逐漸在衛(wèi)星通信，微波通信，微波能應用，醫(yī)療，微波測量技術等多種電子設備中起著特殊的作用。其中微波鐵氧體隔離器/環(huán)行器在這一時期得到了也迅猛的發(fā)展，美國的C g研制出個法拉第自 H e L on第一旋轉環(huán)行器以己來，研制出如結環(huán)行器，波導四端口差相移式環(huán)行器，場移式隔離器，同軸線諧振吸收式隔離器等多種類型和功能各異鐵氧體環(huán)行器和隔離器。在現(xiàn)代通訊，雷達系統(tǒng)中的市

3、場日益擴大。二、應用在電子系統(tǒng)中級間隔離，止串阻防擾，抗匹配，天線共用，去禍等都是由小型，輕量，集成化的微波鐵氧體隔離器/環(huán)行器來完成，從而達到保護系統(tǒng)提高其穩(wěn)定性，可靠性的目的，下面就簡要介紹一下它在各種電子系統(tǒng)中的具體應用 2.1 環(huán)行器提供隔離當作為隔離器應用時，環(huán)行器一端接上匹配負載，有四種真空管是用來產生或放大微波信號，它們是速調管，行波管返波振蕩器以及二級管或晶體管組成的固態(tài)器件也可作振蕩器或放大器，由于負載阻抗的變化 (載頻率負牽引),所有型號的微波振蕩管都會受到頻率漂移的支配，如果在振蕩器和負載之間裝上一個隔離器，振蕩器仍發(fā)射功率給負但是從載，負載反射回的信號在到達振蕩器之前被

4、r離器衰減掉了。因此振蕩管看上去是不變的阻 m抗，在許多應用中隔離器就代替緩沖放大器。2.2 通訊系統(tǒng)雙工器 (無線收發(fā)轉換開關)雙工器在通訊系統(tǒng)中既是發(fā)射機也是接收 機的一種天線開關，因此，一個器件具有雙重作用，鐵氧體雙工器是其中的一種開關形式，其結構如圖（1）所示連接發(fā)射機的信號禍合到天線上，于阻抗失配，由從天線中反射的信號輻合到接收端，入射到天線上的信號禍合到接收機。鐵氧體雙工器的這種框圖結構電路簡單，不需要機械或電子開關，具有高可靠性，發(fā)射機和接收機能同時工作，互不干擾。2.3 在移動通訊基站中的應用，如圖（2）所示：2.4 在雷達技術上的新應用環(huán)行器配合雷達接收機參量放大器等一級放大

5、，由于嗓聲電平很低，可使雷達的作用距離大為增加。最近快速發(fā)展的相控陣雷達天線需要成千上萬只鐵氧體移相器，特別是在 S波段以下，需要成千上萬只環(huán)行器和 P I N二等組成的數(shù)字移相器，以滿足現(xiàn)代相控陣雷達電掃描天線新應用，其組成如圖（3）所示：2.5 微波中繼站中的分頻電路如圖 (4)所示：總之，微波鐵氧體隔離器/行器獨特的特性應用與國防以及民用通訊的各個領域，現(xiàn)代通訊以及雷達系統(tǒng)的迅猛發(fā)展也促進了微波鐵氧體器件的發(fā)展，并逐漸發(fā)揮著它越來越重要的作用。三、發(fā)展前景微波通訊是現(xiàn)代無線電通訊的主力軍，凡是無線電通訊都要以微波為傳輸平臺，如果在衛(wèi)星通信，微波接力通信，移動通信，無線電系統(tǒng)。有線微波傳輸

6、散射通訊等微波通訊中都使用上環(huán)行器隔離器，用量之大可想而知。下面就從器件結構，性能的發(fā)展趨勢和市場前景方面加以簡單預測，分析：在體積，性能方面，近五十年來，微波鐵氧體器件 (包括微波鐵氧體環(huán)行器/ a離器)，向著大功率，小型化微帶化，片式化，薄膜化)，寬帶化，高可靠性方向發(fā)展。例如，超遠距遠程雷達和微波醫(yī)用治療儀用的大功率波導差相移隔離器長約一米，重達100KG，而小的微型化隔離器僅0.3g，外形尺寸為5*5*2mm，美俄日等國在微波鐵氧體環(huán)行器隔離器的小型化研制方面一直處于世界領先水平，如美國的M/A-COM, MICA, TRAK, 俄羅斯的ISTOK, DOMAIN公司，日本的村田，TD

7、K，都在環(huán)行器隔離器研究，生產領域取得顯著成績。在性能方面如插入損耗由過去的0.6db，發(fā)展到現(xiàn)在的0.2db，甚至更小，帶寬也從過去的窄帶發(fā)展到現(xiàn)在的倍頻，甚至雙倍頻。在市場方面，據(jù)最新資料顯示，未來五年內全球通訊產品市場看好。到2005年其銷售總額將擴大到6兆7364億日元，年增長率預計為8%。我國通訊產業(yè)發(fā)展也十分迅速，但與國外相比差距較大，截止到2001年底，全國移動手機用戶由96年的685萬戶增至1.45億戶，2001年新增6000萬戶，已超過美國，成為全球最大的手機市場，但普及率僅為11.2% ，僅為發(fā)達國家的1/5。根據(jù)信息產業(yè)部“十五”規(guī)劃， 到2005年通訊產品業(yè)務收 1萬億

8、元，移動手機 1億部，移動電話用戶2.6-2.9億戶，如以1億部手機用戶計，則需建立基站10萬個，需環(huán)行器/隔離器上千萬只，配套手機用量若以1/ 3計算，亦需34萬只。在國防建設中，相控陣雷達技術迅速發(fā)也需要大量的微波鐵氧體器件（如隔離器，環(huán)行器，移相器等）?？梢?。環(huán)行器/隔在國內外的市場前景廣闊隨著通訊技術向米波，分米波毫米波方向發(fā)展,通訊市場將更大。所以，微波鐵氧體器件的發(fā)展應從兩個方面入手，兩個循環(huán)過程，循環(huán)過程：即內理論一研制一生產。外循環(huán)過程：科研生產一應用一市場，各個環(huán)節(jié)相互匹配，進入一個良性循環(huán)，開創(chuàng)一個微波鐵氧體發(fā)展的新紀元。參考文獻1、魏克珠、微波鐵氧體器件的發(fā)展和應用 廣順電子內部培訓資料 2、余聲明、環(huán)行器/隔離器在微波通訊中的應用 磁性材料以及器件 20