單向器

單向器定義

單向器又稱單向?yàn)V波器、單向隔離器，是一種單向傳輸電磁波的器件，一種非互易的雙端口微波鐵氧體器件它是從微波器件—環(huán)行器原理上發(fā)展起來的，專門為無線尋呼發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì)，具有吸收從外界通過天饋系統(tǒng)進(jìn)入發(fā)射機(jī)的干擾信號(hào)之能量，以及有保護(hù)發(fā)射機(jī)，減少故障率等功能。

單向器結(jié)構(gòu)

永久磁鐵、鐵氧體片、涂敷層

單向器精密燒結(jié)和研磨的旋磁、恒磁為主，配以微帶電感、電容、電阻、腔體等組成耦合、諧振、濾波電路。在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用下，電磁波信號(hào)具有單向傳遞的特性。信號(hào)旋轉(zhuǎn)120度幾乎無損傷地從輸出端出去；外界的信號(hào)，從輸出端進(jìn)入，同方向旋轉(zhuǎn)120度進(jìn)入吸收端變?yōu)闊崮苌l(fā)掉。

單向器原理

微波鐵氧體器件是利用鐵氧體的旋磁效應(yīng)制成的。它是一種非線性各向異性的磁性物質(zhì)。它的磁導(dǎo)率隨外加磁場(chǎng)而變化，具有非線性；當(dāng)加恒定磁場(chǎng)時(shí)，各方向上對(duì)微波磁場(chǎng)的磁導(dǎo)率也是不同的，即具有各向異性。由于這些特性，當(dāng)電磁波從不同的方向通過鐵氧體時(shí)，會(huì)呈現(xiàn)一種非互易性，由此制作成各種非互易的鐵氧體元件。

單向器技術(shù)指標(biāo)

（1）正向插入損耗

發(fā)射機(jī)加上單向器后，將損失功率0.3~0.5dB（對(duì)于100W發(fā)射功率來說約7~10W）。

（2）反向隔離度和反向隔離帶寬

這項(xiàng)指標(biāo)是指吸收外界干擾信號(hào)的能力，國家無委的Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)為中心頻率fo±10MHz帶寬之內(nèi)應(yīng)優(yōu)于25dB，fo±5MHz帶寬之內(nèi)優(yōu)于30dB。

（3）駐波比

駐波比是評(píng)價(jià)單向器接口是否匹配地一個(gè)重要指標(biāo)。小于1：2：1，做得好的小于1：1：1。即在100W發(fā)射功率時(shí),反射功率不大于0.8W。

微波鐵氧體器件的應(yīng)用日漸增多，但還有待進(jìn)一步提高性能、降低價(jià)格、減小尺寸和便于集成。更好地在電F對(duì)抗、相控陣?yán)走_(dá)和通信衛(wèi)星等系統(tǒng)的基礎(chǔ)器件應(yīng)用中發(fā)揮作用。場(chǎng)移式隔離器和法拉第旋轉(zhuǎn)式隔離器是微波系統(tǒng)中常用的兩種隔離器件。

單向器場(chǎng)移式隔離器

當(dāng)矩形波導(dǎo)中填充橫向磁化的鐵氧體時(shí)，則波導(dǎo)中電磁場(chǎng)的分布將與磁化方向及傳播方向有關(guān)，這就是場(chǎng)移效應(yīng)。利用這種效應(yīng)可以制成場(chǎng)移隔離器，主要用在厘米波段。但所能承受的功率低，多用于低駐波、高隔離的精密微波測(cè)試系統(tǒng)中。

單向器法拉第旋轉(zhuǎn)式隔離器

利用電磁波在縱向磁化的鐵氧體棒傳播時(shí)，極化面產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)(即法拉第旋轉(zhuǎn)效應(yīng))制成的隔離器，這種隔離器結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，承受功率低，工作頻帶窄，多用于毫米波段。

單向器是一個(gè)不可逆的衰耗器。即對(duì)于正向波的衰減小，對(duì)反向波的衰減大。單向器放在波導(dǎo)線路中，電磁場(chǎng)只是沿單向器外殼箭頭所指的方向通過。它主要起隔離作用，可以改善駐波比，保證各部件、單元互不影響而能穩(wěn)定地工作。單向器與環(huán)行器一樣，都是利用電磁波的磁場(chǎng)與鐵氧體元件和恒定磁場(chǎng)的相互作用來進(jìn)行工作的。垂直于波導(dǎo)寬邊放一鐵氧體片，其表面涂一層電阻膜，在波導(dǎo)外面用一個(gè)永久磁鐵產(chǎn)生一垂直于波導(dǎo)寬邊的恒定磁場(chǎng)。若恒定磁場(chǎng)換個(gè)方向，則通過的方向也相反。

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