概述
将进入其任一端口的入射波,按照由静偏磁场确定的方向顺序传入下一个端口的多端口器件。环行器是有数个端的非可逆器件。比如:从1端口输入信号,信号只能从2端口输出,同样,从2端口输入的信号只能从3端口输出,以此类推,故称作环行器。环行器又叫隔离器的突出特点是单向传输高频信号能量。它控制电磁波沿某一环行方向传输。这种单向传输高频信号能量的特性,多用于高频功率放大器的输出端与负载之间,起到各自独立,互相“隔离”的作用。负载阻抗在变化甚至开路或短路的情况下都不影响功放的工作状态,从而保护了功率放大器。
环行器是一种具有非互易特性的分支传输系统, 常用的铁氧体环行器是 Y 形结环 行器, 如图 3(a)所示, 它是由三个互成 120°的角对称分布的分支线构成.当外加磁场为 零时, 铁氧体没有被磁化, 因此各个方向上的磁性是相同的.当信号从分支线"①"输入时, 就会在铁氧体结上激发如图 3(b)所示的磁场, 由于分支"②, ③"条件相同, 信号是等分 输出的. 当外加合适的磁场时, 铁氧体磁化, 由于各向异性的作用, 在铁氧体结上激发如图 3(c)所示的电磁场, 当外加合适的磁场时, 铁氧体磁化, 由于各向异性的作用,分支"②"处 有信号输出, 而分支"③"处电场为零, 没有信号输出. 同样由分支"②"输入时, 分支"③"有输 出, 而分支"①"无输出; 由分支"③"输入时, 分支"①"有输出而分支"②"无输出. 可见, 它 构成了"①"→"②"→"③"→"①"的单向环行流通, 而反向是不通的, 故称为环行器。
环行器
环行器单向传输的原理,是由于采用了铁氧体旋磁材料。这种材料在外加高频波场与恒定直流磁场共同作用下,产生旋磁特性(又称张量磁导率特性)。正是这种旋磁特性,使在铁氧体中传播的电磁波发生极化的旋转(法拉第效应),以及电磁波能量强烈吸收(铁磁共振),正是利用这个旋磁现象,制做出结型隔离器、环行器。它具有体积小、频带宽、插损小等特点,因而应用十分广泛。
结构
采用结型带线结构,双Y形中心导体置于两片旋磁铁氧体样品之间,组成样品结,在样品结周围各置三片磁石,使整个样品结产生一均匀恒定的磁场。隔离器、环行器端口由带线转为同轴线,通过正确的设计它,可使样品结和同轴线有良好的匹配,满足隔离器、环行器各种性能的要求,当在负载失配的情况下,反射能量将沿着蓝线所标的方向流到外接的吸收电阻上,能量被电阻所吸收。
分类
端口构件
环行器为三端口器件,当端口1为输入,端口2为输出,则3端口为隔离端口,能量几乎不能穿过,以此类推,一般UHF读写器上用环行器为顺时针方向流通,当端口1为TX输出时,RF信号会从端口2而流过,而端口3即RX端口为隔离端,具体隔离度需参考器件参数和LAYOUT效果,相反,当端口2作为收发复用端接收信号时,信号会按顺时针进入端口3,此时泄露到TX端口的能量非常小,可以忽略,而TX泄露到RX端口的能量很大程度上影响着接收机灵敏度即实际识别效果,因此需根据接收端LNA参数,在RX端加衰减器对TX泄露信号进行有效隔离,但由此产生一个问题,因为RX接收的有用信号本身已经很少,在进行TX端泄露信号衰减的同时,RX端有用信号也被进一步削弱,因此也会影响到LNA的接收,因此,用环行器做收发隔离只能在一定程度上产生效果,对于TX输出功率给定且ERP不超过相关规定的情况下,要提高接收机灵敏度,必须考虑增大收发两路的隔离度,方法有很多,视具体需求而定。
微光学光纤
微光学光纤环行器,它利用了微光学原理制作而成。双折射晶体和45°法拉第旋转器安放在毛细管内的中部,毛细管的一端安放有保偏准直器,保偏准直器的一端与45°法拉第旋转器胶粘连接,保偏准直器的另一端胶粘有保偏光纤,毛细管的另一端安放有并行排放的第一准直器和第二准直器,第一准直器和第二准直器一端与双折射晶体一端胶粘连接,第一准直器的另一端胶粘有第一光纤,第二准直器的另一端胶粘有第二光纤。本实用新型结构简单、紧凑,温度性能稳定,可在-40℃~+85℃温度范围内工作。
电子环行器
电子环行器可实现耦合信号,峰值检波,电压比较。解决了环行器体积大成本高的问题,并且用发光二极管来指示电路是否对运放进行保护。测试结果表明:经过反复的测试和调试发现设计的电路基本成功代替了环行器,起到了保护运放的作用。耦合器起到了耦合信号的作用,峰值检波起到了检波信号的作用,电压比较器起到了对输出电压信号的放大作用。
环行器
环行器和隔离器是一类微波铁氧体器件,通过铁氧体控制微波信号的传输。由于其具有非互易性,正向插损很小,而反向时则能量绝大部分被吸收。环行器和隔离器依靠磁场来完成非互易性的工作,但仅有磁场而没有微波铁氧体,微波信号的传输仍然可以互易。器件中的微波铁氧体决定了它的谐振频率。
综上所述,本文已为讲解环行器,相信大家对环行器的认识越来越深入,希望本文能对各位读者有比较大的参考价值。
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