的电路图也可以转换成格式的电路图进行仿真分析。软件的布局转换器可以将其他或者软件产生的布局文件导入到软件中进行编辑。与厂商元件模型间的沟通软件允许都得到厂商的元件模型，并将其读入到软件，供使用者在电路的设计和仿真中使用。环行器概述环行器，种只允许信号从个端口到另个端口单向流动的三端器件，在通信系统或者雷达中用于隔离发射和接收通道。其工作原理就是利用中心结构在射频场和外加偏置磁场之间满足定关系时产生的谐振效应,从而获得环行效果。目前环行器大致上使用的是圆盘结,型结,双结,三角结的中心谐振导体。在二次世界大战中，环行器隔离器等器件的应用，解决了雷达系统的级间隔离阻抗以及共用等系列实际问题，极大的提高了雷达系统的性能，成为系统中的关键器件。此后，环行器得到了快速的发展，它被广泛的应用于通信和雷达系统中的收发组件上。在雷达微波通信无线通信以及无线局域网系统中，射频前端部分主要完成无线信号的收发，因此它占有非常重要的作用。大家都知道，无线通信系统中的任条通信线路包括发射系统和接收系统。收发系统它们共用副天线，因此就要将收发信号分开，所以在天线和接收与发射设备系统连接的地方就必须装置环行器。下图就是无线收发信机的射频前端部分的示意图。图射频收发信机结构框图由上图可知，射频环行器是微波射频收发系统中非常重要的组成部分，环行器用作收发信号两边的重要器件，既要连接着天线又要连接收发链路，在移动通信系统中扮演着上传下达的重要角色，即通过环行器的功能使信号的收发可有对天线完成。对个环行器而言，当端口接发射机，二端口接天线，三端口接接收机时，发射机发射的微波信号大部分只能通过二端口的天线发送出去，只有少量的信号泄漏到三端口进入接收机天线收到的微波信号大部分只能传送到三端口的接收机，从而避免了微波信号的相互影响，所以微波在环行器的各端口间的传输是非互易的。正是因为如此，环行器作为种非常重要的非互易器件在无线通信基站及终端产品中得到非常广泛的使用，既可以保证发射信号尽量不向接收端泄漏，同时又可防止因发射天线的开路或短路引起天线系统失配的情况下，由于反射波造成对发射机后级功率放大器的损坏。此外，它还可以用在移相延时以及多路分离通道中。射频环行器的发展现状及趋势经过半个多世纪的发展，在广大理论工作者和工程技术人员的努力下，微波环行器在理论研究及工程应用上取得了极大的进展。在器件工作原理方面，从上世纪中叶第只法拉第旋转环行器出现到后来的场移式器件，随后提出结型环行器而掀起的结型环行器研究的热潮，以及有用双极型晶体管实现环行器而引出的对环行器的系列研究在分析方法方面，出现了有限元法边界元法时域有限差分法矩量法等系列电磁场分析方法在传输线的形式方面，从最初的波导型同轴转换环行器到现在的微带式集中参数式全磁全铁氧体式等微小型器件，以及鳍线槽线等各种环行器在器件尺寸大小方面，从大体积的波导式结型差相移式环行器到应用于把手机等无线设备的超小型环行器，以及受微波毫米波电路技术的推动而研究开发的环行器及薄膜器件等在工作频率方面，已经形成了从特高频到微波段甚至毫米波段主要是的产品系列。可见微波环行器是朝着体积小重量轻结构简单和性能可靠以及频段化的方向发展，现在已有各种形式不同频段的产品问世，基本上已经形成了系列化频段化和商品化。据资料显示，年我国环行器隔离器的产量约为万只左右，亿元的销售产值。不仅产量提高，产品的性能水平也大大提高，特点是结构小型化壳体化低损耗以及良好的温度稳定性器件的设计开发大有改观，与世界先进水平的差距逐步缩小。而且随着国家对第三代移动通信政策的支持与投入，给微波器件的发展带来了更好的契机。铁氧体环行器的相关原理铁氧体是种兼有磁性电性与光效应的材料。从电学性质上看，铁氧体的电阻率很高，在微波波段，其值在般在到之间，这个数值比铁的电阻率高出了个数量级，是种半导性的磁性材料。鉴于这点，微波电磁场可以深入铁氧体的内部发挥作用，这是铁氧铁和其他铁磁材料的重要区别，也是它能在微波元件中广泛应用的重要原因。铁氧体的相对介电常数的实部约为，所以在不加恒磁场时它实际上是种高介电常数的介质。其虚部代表损耗，典型铁氧体的介质损耗角正切介于之间，因此在铁氧体内微波传播时损耗很小。铁氧体又是种非线性的各向异性磁性材料，其磁导率随外加磁场而变且在恒定磁场偏置下，铁氧体在各个方向上的磁导率是不同的。由于这种各向异性，当电磁波从不同的方向通过磁化铁氧体对话框中，对微带线的参数设置如下。,表示微带线基板的厚度为。,表示微带线基板的相对介电常数为。,表示微带线的相对磁导率为。,表示微带线导体的电导率为。,表示微带线的封装高度为。，表示微带线的导体厚度为。,表示微带线的损耗角正切为。,表示微带线表面粗糙度为。设置环行器参数在图所示的画图区中，双击环行器电路,弹出对话框，在设置对话框中，对环行器电路参数设置如下,表示微带线的参数由决定。,表示环行器的中心频率为。,表示环行器四个端口传输线的特性阻抗为。,表示用于调谐的分支长度增加量为。利用设计向导生成环行器原理图前面仅对环行器的频率和特性阻抗进行了设置，并没有根据这些参数确定环行器的结构和尺寸，环行器的结构和尺寸需要使用的设计向导完成。在画图区选中电路，并单击菜单,弹出对话框。在,对话框中选择,然后单击按钮,弹出窗口，窗口的初始状态如图所示。图窗口的初始状态选择窗口中的选项，选项如图所示，单击按钮，系统将自动完成设计过程。图设计向导中的选项设计自动完成后，在原理图的画图区选中电路，单击工具栏中的按钮，进入环行器子电路，环行器子电路如图所示，图中给出了环行器的结构和尺寸。图中画出了微带结构的环行器原理图，在原理图中使用了微带线元件,形接头元件和弧形微带线等。单击子电路工具栏中的按钮，退出子电路。选择窗口中的选项，设置仿真时的频率如下。。。设置完成的选项如图所示。单击图中的按钮，系统将自动完成仿真过程，并弹出数据显示视窗，自动显示仿真结果，仿真结果如图所示。图使用模板显示了各个端口之间的传输系数，并从振幅和相位两个方面显示了上述仿真数据。从上面的仿真数据可以看出，由设计向导得到的环行器电路原理图满足设计指标。图环行器的原理图图设计向导中的选项图环行器仿真数据对环行器原理图仿真下面在原理图中插入参数仿真控件，对原理图进行参数仿真，并在数据显示视窗显示仿真结果。在原理图的元件面板列表上，选择参数仿真,元件面板上出现与参数仿真对应的元件图标。在参数仿真元件面板上，选择负载终端,次插入原理图中，构成个电路端口。在原理图工具栏中单击地图标，次插入原理图中，让个负载终端接地。然后用导线连接电路，如图所示。在参数仿真元件面板上，选择参数仿真控件,插入画图区中。双击画图区中的，在弹出的设置窗口中设置如下频率扫描类型选为线性。频率扫描的起始值设为。频率扫描的终止值设为。频率扫描的步长设为。设置完成的参数仿真控件如图所示。图加入个端口的环行器原理图图参数仿真控件现在可以对原理图仿真了。在原理图工具中单击仿真图标，运行仿真，仿真过程中弹出了仿真状态窗口，记录了频率扫描范围和仿真花费的时间等。仿真结束后，数据显示视窗自动弹出，在数据显示视窗中，采用矩形图标显示环行器仿真的结果，步骤如下。单击数据显示方式面板中的矩形图标，插入数据显示区。这时会弹出窗口，在窗口中选择。然后单击按钮，这时又会弹出窗口。选择窗口中的,单击按钮关闭这个窗口。在单击窗口中的按钮，也关闭这个窗口。矩形图的横坐标为频率，矩形图的纵轴为，由于在窗口中选中，所以是用分贝表示的。用同样的方法可以给出和曲线，用矩形图表示的和曲线如图所示。图环行器原理图仿真数据生成版图并仿真生成版图生成版图的步骤与第三章相似，这里就不赘述，这里仅给出由原理图生成的版图，如图所示。完成微带线基本参数的设置后具体参数与第三章相同，环行器的版图设计就完成了。图由原理图生成的版图版图仿真仿真步骤也与第三章相同，这里仅给出在数据显示窗口的和的曲线，如图。由图所示，版图的仿真数据依旧很好。图版图仿真数据第五章结束语本设计的思路致谢在论文完成之际，我由衷的感谢我的指导老师李家强教授。本文从课题的选取开题的撰写设计方案的确定以及仿真软件的使用都是在李家强教授的指导下完成的。李教授在微波及雷达方面研究深入，学术理论丰富，其广博的学术知识以及对本人的精心指导是我能顺利完成毕业设计的关键。他和蔼可亲，平易近人让我知道什么叫做为人师表，尽管他教务繁忙，但他仍抽出时间督促和指导我的毕业设计，使我倍受鼓舞，希望自己在以后的工作中也能像李教授样用严谨的态度对待自己的工作。参考文献射频电路设计基础与典型应用黄玉兰编著人民邮电出版社应用详解射频电路设计与仿真陈艳华李朝辉夏玮编著人民邮电出版社毕业论文设计题目基于的射频环行器仿真设计学生姓名杨杰学号院系电子与信息工程学院专业通信工程指导教师李家强教授二二年五月二十日目录第章引言概述的设计功能的仿真功能与其他软件厂商元件模型的连接环行器概述射频环行器的发展现状及趋势铁氧体环行器的相关原理环行器的相关应用本文环行器的研究意义第二章环行器相关原理环行器的参数本文环行器的设计指标第三章环行器的设计与仿真利用设计环行器创建项目设计原理图搭建电路设置微带线参数控件原理图仿真及显示仿真数据生成版图并仿真生成版图版图仿真第四章环行器设计向导的利用与仿真创建环行器设计向导的原理图创建新设计搭建原理图设置微带线的参数设置环行器参数利用设计向导生成环行器原理图对环行器原理图仿真生成版图并仿真生成版图版图仿真第五章结束语基于的射频环行器仿真设计杨杰南京信息工程大学电子与信息工程学院通信工程系，南京摘要射频环行器作为种重要的器件，广泛应用于通信以及雷达系统中的收发组件上。传统的环行器通常利用铁氧体材料的特性构成，因而需要外加磁场才能工作，而铁氧体器件的体积和重量通常都比较大，且不利于集成，给使用带来不便。而微带环行器具有体积小重量轻不需要外加磁场,易与技术兼容的特点。本文的主要目的是通过软件仿真设计射频段环形器。本文设计的环行器为四端口微带环行器，首先介绍其设计理论，重点分析