- 上一篇：采用90度支线耦合器设计单平衡混频器
- 下一篇：稀布天线阵列的分析和设计
1.2 隔离器的发展历史
上世纪中期，铁氧体的存在被人类发现。铁氧体其实是一种具有铁磁性的金属氧化物。其电阻率远高于金属、合金磁性材料。其同时具备更高的介电性能。在高频下，铁氧体会显现较高的磁导率。它的各种性能使得它广泛应用于微波通信领域。
铁氧体是一种具有各向异性的材料，在不同方向显现不同的性能，包括非互易性非散射特性等。不同于一般的各向同性材料，其该种特性可用以制作具有各向异性的器件。
1956年，G.H.B.Thompson讨论了波导中的铁氧体所具有的特性以及由此可带来的作用，他主要讨论了亚铁磁性材料的基本特征，从磁导率张量，极化场，损耗效应，退磁因子等各个方面对波导中的铁氧体进行了研究。其研究集中在损耗效应方面。
1971年，Hines对边导模隔离器进行了研究和设计，主要利用存在于带状线中的非互易结所具有的场移效应。这是最早的关于边导模隔离器的研究。除铁氧体外，还利用了吸收体。在带状线的一侧或者是内导体的上下放置吸收体，与铁氧体共同作用，可以使器件拥有更宽的隔离带和更好的传输性能。后来，我国的学者也对边导模隔离器加以研究，岳峰发布论文对四频程甚至五频程的边导模隔离器加以论述与研究。
上个世纪九十年代初期，美国研究报道了一种环形器的结构，然后在环形器的结构基础上加以改进优化，得到了具有较宽工作频带的微波铁氧体隔离器，工作范围大约在6到18GHz之间，较为理想。
2010年，Christopher K.Seewald提出了一种新颖的矩形波导铁氧体隔离器。该种隔离器以矩形波导为基础结构，填充铁氧体，施加反对称的偏置磁场，采用静磁表面波模式。该学者从波数，相位常数，工作频带等方面进行阐述，最后用实验数据论证了设计的成功。
2013年，F.Fesharaki,C.Akyel以及K.Wu提出了一种边导模隔离器的结构，主要是集中在铁氧体板的研究上，采用的是微带传输结构。
1.3 国内外研究情况及意义
1.4 论文的主要内容
本文的中心思想是关于微波铁氧体隔离器的研究与设计。因此，本文的主旨是探讨两种主要的隔离器的结构，包括谐振式隔离器和场移式隔离器，本文将重点提出所研究的两种矩形波导隔离器，给出隔离器的结构，参数，仿真结果，优化过程以及最终结构。所使用的手段主要是软件仿真与优化，需要用到hfss软件进行建模与仿真。
首先对隔离器的原理进行阐述，分析铁氧体的亚铁磁性性能，给出其各个方向上的磁导率张量；对加载了铁氧体片的矩形波导内的波的传输特性进行讨论，求解波导内的场的分布，根据公式计算铁氧体的放置参数，然后提出结构模型，论述结构的合理性。
介绍谐振式隔离器与场移式隔离器时，本文将对隔离器的结构进行详细地讨论，从原理方面论证结构的合理性，得出正向传输系数与反向传输系数曲线。隔离器的重要指标是正向传输系数与反向传输系数。理想情况是波在正向传输时几乎无损耗地通过，但反向传输时遇到极大的衰减，因此，正向传输系数应该一直在零的附近，而反向传输系数应该极大，但是反向传输系数不可能一直保持较大的值，实际只能在一定的工作频带范围内获得一定的衰减。以小型化，宽带化为目标来优化隔离器的结构模型。矩形波导隔离器符合结构简单，制作方便的要求，但是它并不是最理想的隔离器，因为它的隔离度受到铁氧体线宽的限制。
对于隔离器来说，主要关注的几个指标是正向传输系数与反向传输系数与隔离度。需要考虑器件所需要的材料以及损耗。谐振式隔离器影响传输性能与隔离性能的主要因素是铁氧体片的插入位置，铁氧体片的长度以及厚度。改变这几个值较为容易，而铁氧体的相对介电常数与饱和磁化强度不能改变，所以优化的重点在于铁氧体片的插入位置以及铁氧体片的长度与厚度。场移式隔离器比起谐振式隔离器，不仅仅是铁氧体片的插入位置，长度以及厚度，还有一个重要的影响因素，就是加载的薄电阻片的电阻值。不是该值越大吸收电场的效果就越好，这个值的选取有待进一步的考察。