【38页】毕业论文：基于ADS的射频环行器仿真设计.doc文档下载

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。

与厂商元件模型间的沟通软件和元器件生产商之间的联系和沟通在设计中值得关注。

软件允许与其他软件和测试设备连接，并允许将厂商的元件模型读入。

与其他软件的连接软件提供了丰富的接口，允许与其他软件连接。

软件的电路转换器可以讲格式的电路图转换成格式的电路图进行仿真分析，格式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。

软件的电路转换器可以讲格式的电路图转换成格式的电路图进行仿真分析与其他软件的连接软件提供了丰富的接口，允许与其他软件连接。

部分内容简介商元件模型的连接现在商业化的电子软件不断涌现，各种软件的主要功能和侧重点也有所不同，因此软件的开放和兼容是不容忽视的问题，软件和软件软件和硬件软件和测试设备软件和元器件生产商之间的联系和沟通在设计中值得关注。

软件允许与其他软件和测试设备连接，并允许将厂商的元件模型读入。

与其他软件的连接软件提供了丰富的接口，允许与其他软件连接。

软件的电路转换器可以讲格式的电路图转换成格式的电路图进行仿真分析，格式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