环行器、隔离器在微波通信中地位与应用
微波天线与技术课程报告汇总
微波天线与技术课程报告汇总《微波技术与天线》课程考察报告姓名：专业班级：学号：指导老师：许焱平绪论1．微波技术是研究微波信号的产生、传输、变换、发射、接收和测量的一门学科，它的基本理论是经典的电磁场理论，研究电磁波沿传输线的传播特性有两种分析方法。
一种是“场”的分析方法，即从麦克斯韦方程出发，在特定边界条件下解电磁波动方程，求得场量的时空变化规律，分析电磁波沿线的各种传输特性；另一种是“路”的分析方法，即将传输线作为分布参数电路处理，用克希霍夫定律建立传输线方程，求得线上电压和电流的时空变化规律，分析电压和电流的各种传输特性。
2．微波的定义：把波长从1m 到0.1mm 范围内的电磁波称为微波。
微波波段对应的频率范围为: 300MHz ～3000GHz 。
在整个电磁波谱中，微波介于超短波与红外线之间，是频率最高的无线电波，它的频带宽度比所有普通无线电波波段总和宽1000倍。
一般情况下，微波又可划分为分米波、厘米波和毫米波和亚毫米四个波段。
3．微波具有如下主要特点：（1)似光性；（2)穿透性；（3)宽频带特性；（4)热效应特性；（5）散射特性；（6）抗低频干扰特性；（7）视距传输特性；（8）分布参数的不确定性；（9）电磁兼容和电磁环境污染。
4．微波技术的主要应用：（1)在雷达上的应用；（2)在通讯方面的应用；（3)在科学研究方面的应用；（4)在生物医学方面的应用；（5)微波能的应用。
f λ31081051010(m)(Hz)3103231063109-13101210-43101510-73101810-10无线电波宇宙射线射频目录绪论 (1)目录 (2)一、均匀传输线理论 (3)二、规则金属波导 (4)三、微波集成传输线……………………5四、微波网络基础 (5)五、微波元器件 (6)六、天线辐射与接收的基本理论 (7)七、电波传播概论 (8)八、线天线 (9)九、面天线 (10)十、微波应用系统 (11)心得体会 (12)本课程我们共学习了十章，主要学习了均匀传输线理论、规则金属波导、微波集成传输线、微波网络基础、微波元器件、天线辐射与接收理论、电波传播概论、线天线、面天线、微波应用系统。
航空通信频段118-137MHz 射频隔离器环行器
《中国机长》您看了吗？
该作品是根据2018年5月14日四川航空3U8633航班机组成功处置特情真实事件改编的，《中国机长》近日在众多上映电影中广受好评，该片讲述了“中国民航英雄机组”成员与119名乘客遭遇极端险情，在万米高空直面强风、低温、座舱释压的多重考验。
沉浸在影片中的精彩剧情的同时，不知道大家有没有留意到，在飞机航行中，片中有多次提及有关航空频段的信息。
那么关于航空频段，我们一起了解一下相关的射频隔离器和环行器吧。
航空频段一般是在118-137MHz范围内，
针对此频段研发的隔离器环形器产品规格有6060、6075、12060、12075等，其中12060和12075双节隔离器/环形器有着高隔离度性能。
射频隔离器环形器产品特点
✧频率范围:118-137MHz；
✧可用于航空通信频段；
✧低插损,高隔离度,高功率；
✧可按客户要求订制生产；
同轴隔离器环形器产品推荐：指标参考（N/SMA接头均可定制）
同轴隔离器环行器产品尺寸图
同轴隔离器环形器产品实物图
优译专业从事射频微波无源器件(射频隔离器、环行器、衰减器、同轴负载、滤波器等)，集研发、生产、销售、服务为一体。
产品广泛应用于雷达、仪器、导航、微波通信、移动通信、空间技术、图像传输等系统及微波集成电路中。
隔离器环形器的重点技术指标参数
隔离器环形器旳技术指标参数概述：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旳传播。
隔离器是一种有单向传播特性旳二端口器件（如图1）。
环行器是一种有单向传播特性旳三端口器件（如图2）。
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。
下面简朴简介一下隔离器环形器几种重要旳技术指标参数：图1图21、频率范畴（Frequency Range）：即为隔离器环形器使用旳频率带宽。
频率范畴是指无线解码器在规定旳失真度和额定输出功率条件下旳工作频带宽度，即无线解码器旳最低工作频率至最高工作频率之间旳范畴。
常用通信系统频率划分：频率范畴常用符号用途3Hz-30KHz VLF（甚低频）电话、长距离导航、时标30KHz-300KHz LF（低频）导航、信标、电力信通信300KHz-3MHz MF（中频）调幅广播、业余无线电3MHz-30MHz HF（高频）短波广播、军用通信30MHz-300MHz VHF（甚高频）电视、调频广播、空中管制、车辆通信、导航300MHz-3GHz UHF（特高频）电视、空间遥测、雷达导航、移动通信3GHz-30GHz SHF（超高频）微波接力、卫星和空间通信、雷达30GHz-300GHz EHF（极高频）雷达、微波接力、射电天文学LTE频谱划分：常用频率划分：L波段1-2GHz Q波段30-50GHzS波段2-4GHz U波段40-60GHzC波段4-8GHz V波段50-75GHzX波段8-12GHz E波段60-90GHzKu波段12-18GHz W波段75-110GHzK波段18-26.5GHz F波段90-140GHzKa波段26.5-40GHz D波段110-170GHz2、插入损耗（Insertion Loss）：简称插损，当某一器件或部件接入传播电路后所增长旳衰减，单位用db表达。
对于隔离器环形器而言，插损越小产品性能越好。
3、反向隔离（Isolation）：在隔离器环形器中也就是隔离器环形器旳隔离度，是指本振货信号泄露到其她端口旳功率与原有功率之比，单位用db表达。
电子通信常用术语(位及其它)简介
< RF主要术语的定义(单位及其它) >1. dB (Decibel):对特定测量值、值进行对数化的单位，将其值进行对数化并乘以10等于分贝值。
2.dBm:以功率值1mW为基准分贝化的值。
1mW = 0dBm10mW = 10 dBm100mW = 20dBm1000mW = 30dBm = 1W3.dBc:表征杂音或寄生信号与载波原信号的功率标准有多大差值时使用的单位。
4.dBi:主要是天线术语，表示天线增益等等时用dBi，比如，isotropic天线，意为型式（Pattern）的相对大小5.S parameter (S参数):是描述网络各端口的归一化入射波和反射波之间关系的网络参数。
在频段表示输入、输出的电压之比，在射频中最广泛使用的检测值。
6.S11:表示回波损耗的S参数，在测量仪器中，从第一端口输出的信号在DUT的1端口通过一部分，另一部分回波，S11是该回波的信号大小的性能指标。
7.S22:表示回波损耗的S参数，在测量仪器中，从第二端口输出的信号在DUT的二端口通过一部分，另一部分回波，S22表示该回波的信号大小的性能指标。
8.S21:表示插入损耗的S参数，在测量仪器中，从第一端口输出的信号通过DUT传输到二端口时所损失的信号大小为插入损耗，S21就是表示该插入损耗的性能指标。
9.S12:表示插入损耗的S参数，在测量仪器中，从第二端口输出的信号通过DUT传输到一端口时所损失的信号大小为插入损耗，S12表示该插入损耗的性能指标。
.10.绝缘介质:除导体、磁体以外的其它材质，学术上叫非导体，在非导体中介电常数是主要的电性能指标，根据介电常数而决定入射的电磁波能量的内部反应密度，因此只传播交流（AC）信号，不传播直流（DC）信号。
绝缘体的学名。
在外电场的作用下能发生极化是（电）介质的基本学特性。
11.介电常数:绝缘介质(Dielectirc Material),即表示非导体的电性能的性能值，用字母（ε）表示，实际意为对交流信号的物质的反应特性。
微波通信简介
微波通信简介微波通信是一个系统工程，安装、维护、调测涉及的知识面宽，需要扎实的基础知识和丰富的实际经验，在较短的时间内掌握有一定困难。
一、微波通信的基本概念:微波通信是现代化重要通信手段之一，与其他通信方式相比它具有以下优点:建设周期短;投资底;抗自然灾害性能强;不容易遭受人为性的破坏。
对信息传输可靠性比较高，跨越山河比较方便，它的传输方式具有独道的特点。
缺点:微波经空中传送，易受干扰，在同一微波电路上不能使用相同频率于同一方向，因此微波电路必须在无线电管理部门的严格管理之下进行建设。
此外由于微波直线传播的特性，在电波波束方向上，不能有高楼阻挡，因此城市规划部门要考虑城市空间微波通道的规划，使之不受高楼的阻隔而影响通信。
因此，世界许多国家尤其是比较发达的国家作为一种重要的通信手段予以大力的发展形成很大的通信网，在世界通信事业的发展中起过非常重要的作用。
1、微波通信的基本概念通常人们把通信使用什么频率，称为什么通信。
如把30,300千赫称长波用于通信,称长波通信，(电台)把300,3000千赫称为中波,用于广播，称中波广播，把3,30兆赫称短波用于通信称短波通信。
在电信领域通常把3000M,30000M频段的通信，称微波通信。
———————————————————————————————————————————————从另一个概念讲，电磁波有长波中波短波,而波长在1米至0.1毫米之间的电磁波,称为微波。
使用微波进行的通信被称为微波通信。
微波通信具有可用频带宽、通信容量大、传输损伤小、抗干扰能力强等特点,可用于点对点、一点对多点或广播等通信方式。
名词解释:频率 :在单位时间内物体完成全振动的次数叫频率，用f表示单位: HZ KHZ MHZ GHZ 1GHZ=1000MHZ1MHZ=1000KHZ波长波速波长,波速/频率频率,波速/波长电磁波的波速由介质决定的，真空中等于光速，空气中略低于光速，而波速=波长*频率，即波长越长频率越低，波长越短频率越高。
第六章 光隔离器与光环行器
第六章光隔离器随着光通信技术向高速、大容量方向发展，光路中反射已成为一个必须解决的重要问题。
由此出现了一种只允许光线沿光路正向传输的非互易性无源器件——光隔离器。
国外从70年代开始将光通信用光隔离器列为重点开发项目，80年代已进入实用化阶段。
我国从80年代开始研制开发工作，到现在已取得突破性进展，其主要技术指标已达到国际水平，并已用于实际系统和各种试验中。
插入损耗、反向隔离度、回波损耗、偏振相关损耗(PDL)及偏振模色散(PMD)等主要技术指标1单模光纤准直器、偏振器及其它光隔离器中使用的光学元件光隔离器的工作原理主要是利用磁光晶体的法拉第效应。
为了便于讨论，下面首先对光隔离器中的常用光学元件及其特性进行简要介绍。
1.1 光纤准直器 (Optical Fiber Collimator)光纤准直器是光纤通信系统和光纤传感系统中的基本光学器件，它由四分之一节距的自聚焦(GRIN)透镜和单模光纤组成，如图6．1所示。
其用途是对光纤中传输的高斯光束进行准直，以提高光纤与光纤间的耦合效率。
这种光纤准直器的主要特点是两光纤准直器-{间有较长的间距，可以插入光学元件。
1.2 法拉第旋转器(Faraday Rotator)1845年，法拉第发现原来不具有旋光性的物质，在磁场的作用下：偏振光通过该物质时其振动面将发生旋转j这种现象叫磁致旋光效应，也称法拉第效应。
法拉第首先对这个现象进行了定量的描述，后来维尔德对萁现象又进行了全面的研究，最后通过试验总结出：对于给定的磁光材料，光振动面旋转的角摩护与光在该物质中通过的距离L和磁感应强度B成正比，在法拉第旋转效应中，磁场对磁光材料产生作用，是导致磁致旋光现象发生的原因，所以磁光材料引起的光偏振面旋转的方向取决于外加磁场的方向，与光的传播方向无关。
迎着光看去，当线偏振光沿磁力线方向通过介质时，其振动面向右旋转；当偏振光沿磁力线反方向通过磁光介质时，其振动面则向左旋转。
旋转角护的大小受磁光材料的旋磁特性、长度、工作波长及磁场强度的影响。
隔离器和环形器的区别
隔离器和环形器的区别一、概述环形器与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。
环形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。
图型理解：(图一)隔离器是在环形器中连接终端电阻的产品。
一般情况下会使用隔离器由环形器带动运行的表达方式，因此有时将隔离器与环形器混为一谈。
（图一）（一）：什么是隔离器？定义：隔离器是一种采用线性光耦隔离原理，将输入信号进行转换输出。
输入，输出和工作电源三者相互隔离，特别适合与需要电隔离的设备仪表配用。
隔离器又名信号隔离器，是工业控制系统中重要组成部分。
隔离器又称单向器，它是一种单向传输电磁波的器件，当电磁波沿正向传输时，可将功率馈给负载，对来自负载的反射波则产生较大衰减，这种单向传输特性可以用于隔离负载变动对信号源的影响，以场移式隔离器为例，进一步讲诉铁氧体隔离器的工作原理。
场移式隔离器是根据铁氧体对两个方向传输的波型产生的场移作用不同而制成的。
它在铁氧体片侧面加上衰减片,由于两个方向传输所产生场的偏离不同,使沿正向（-z方向）传输波的电场偏向无衰减片的一侧,而沿反向（+z方向）传输波的电场偏向衰减片的一侧, 从而实现了正向衰减很小而反向衰减很大的隔离功能,如图2所示。
（二）：什么是环形器定义: 环形器是一种电磁波单向环形传输的器件，在近代雷达和微波多路通信系统中都要用单方向环形特性的器件。
从端子①进入的高频信号仅传输至端子②，进入端子②中的高频信号仅传输至端子③中。
同时，进入端子③中的高频信号传输至端子①中。
如此，仅以固定的方向进行传输，且不会逆向传输的方式。
图环形器三：实物从实物上来看，隔离器有两个端口，环形器有三个端口（在环形器任意一个端口接上负载，就变成了隔离器，有些隔离器需要接上衰减片做驻波检验用，衰减片也有一个端口，看起来像环形器，实际上它接的衰减片也是一个负载，此器件也属于隔离器，所以可以把带衰减片的隔离器称之为环形器，这是存在的一个误区）。
隔离器环形器的峰值问题及解决办法
隔离器环形器的峰值问题及解决办法概述：环行器和隔离器是由铁氧体制成的各向异性的微波无源的器件。
环行器是个三端口器件，隔离器是二端口器件，将环行器的其中一端接上匹配负载，就成了隔离器。
环形器隔离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。
原理：隔离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。
隔离器环形器的技术指标参数：1、频率范围Frequency Range2、插入损耗Insertion Loss3、反向隔离Isolation4、驻波比VSWR5、输入/输出连接器形式Connector type6、承受功率Power7、工作温度Operating Temperature8、尺寸Dimension隔离器环形器峰值问题一、问题描述：对于相对频宽小于15％的低场环行器和隔离器，一般都不会出现峰值（及高次模）。
对于大于25％宽频时，有人认为铁氧体结环行器，相当于开路谐振器。
在这个谐振器中有混合谐振模、即高次模，这个高次模在中心导体和接地面间的纵向不均匀，磁场磁化不均匀，它扰乱了铁氧体环行器的场分布，同时，还有大量辐射能量，还由于高次模的产生使输入、输出电路中的阻抗元件直接耦合，还能形成附谐振电路。
在这个谐振频率使损耗加大，使输出的相位发生旋转，破坏隔离器环行器的特性。
二、解决方法：1，中心导体不能偏离对称面，保证中心导体的中心与样品圆心同心合一。
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环行器、隔离器在微波通信中地位与应用
关键词：隔离器、射频隔离器、同轴隔离器、带线（嵌入式）隔离器、宽带隔离器、双节隔离器、表面封装隔离器、微波隔离器、波导隔离器、高功率隔离器、环行器、射频环行器、同轴环行器、带线（嵌入式）环行器、宽带环行器、双节环行器、表面封装环行器、微波环行器、波导环行器、高功率环行器
1 无线电波又分为长波、中波、短波和微波。
作为通信手段，其过程如图1所示。
其中声音、图像、数据等信息为一载体，电磁波为二载体，要将一载体加于二载体上，通信才能实现。
作为通信系统可分为有线和无线两大类，用无线电波传送的则为无线通信，而用长、中、短波的无线通信称为普通无线通信；用微波进行通信手段的则称为微波通信，它是现代无线通信的主力军。
300MHz～300GHz的无线电波，其频带宽度为299.7GHz，占整个无线电频带的99.9%，这是一个十分可贵的频率资源。
而微波又分为分米波、厘米波和毫米波频段，其信道频带宽度分别为几MHz、几十MHz和上千MHz。
若一路电视广播占用4～8MHz的话，一部毫米波发射机可同时发送几百套电视节目；若以一路电视所占用频宽为1500路电话的频带宽度来计算的话，则毫米波通信系统可同时传送几十万路电话。
可见微波通信的通信潜力十分巨大。
/隔离器器件则是极为重要的一大类高频元器件。
2 环行器/隔离器在微波通信中的地位与作用
80%以上都用于军事上，如制导雷达、舰载雷达、机载、远程警戒预警雷达，导航和炮描雷达等都采用了相控阵天线。
例如海湾战争中，美国威力显赫的“爱国者”导弹主要依靠了相控阵雷达技术，而铁氧体移相器则是相控阵技术的关键元件之一。
在AV/MPQ导弹系统中使用了5161个X波段铁氧体移相器，它可以同时监视100个目标，同时跟踪8个目标，同时制导8枚导弹。
冷战结束后，美俄等发达国家，也实行了“军转民”战略，微波铁氧体器件开始大量向民用方面转移，所以在卫星通信、微波通信、微波能应用、工农医疗等方面获得了广泛应用，市场日益扩大。
3 应用与市场
3.1 微波通信的方式
3.1.1 卫星通信:由地球站、通信卫星、转发器、接收站组成，其工作频段有S、C、X、K波段，即将开发的有V、Q和M波段。
3.1.2 微波接力通信:由始发站、中继（接力）站和终端站组成，它是利用电磁波沿地面直线传播，中继站间的距离50km，工作频段为150MHz至20GHz，其典型频段是2GHz、4GHz、6GHz、7GHz、8GHz、9GHz、11GHz、12GHz和20GHz，费用低，颇受欢迎。
3.1.3 移动通信它：是在移动用户间，移动用户与固定站或移动站之间的通信，其业务是：无线通电话——便携式或双向无线电话；无线传呼系统——单向、双向；调度系统——车队调度等；移动电话；无线电数据包交换；工作频段为超高频、L、C和Ku波段等。
3.1.4 无线电系统包括点对点、一点对多点用户无线电通信系统，特别适宜于农村和城市近郊，工作频段是短波，特高频，L、S、K波段等。
3.1.5 有线微波传输：它有同轴、波导等之分，特别是长距离通信优于微波中继通信。
3.1.6 散射通信工作频率为400～6000MHz，可靠性高达99.9%。
总之，微波通信的优点是：无线增益高，方向性强，通信容量大，稳定性好，信噪比高，可靠性好，但网灵活性大，投资和维护费用低；若将模拟式转换为数字式，更易于加密处理，抗干扰性更强，效率更高。
上述各种微波通信方式都离不开铁氧体环行器、隔离器，凡微波发射、接收、传输系统中都有它的应用。
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