1、環形器的工作原理一、 概述：環形器是將進入其任一端口的入射波，按照由靜偏磁場確定的方向順序傳入下一個端口的多端口器件。環行器是有數個端的非可逆器件。其顯著特點為能夠單向傳輸高頻信號能量，分為微光學光纖、電子環形器，在隔離器、雙工器、反射放大器中有良好的應用。中文名環形器英文名Circulator突出特點單向傳輸高頻信號能量分類微光學光纖、電子環形器應用隔離器、雙工器、反射放大器1、定義：環行器是一個有單向傳輸特性的三端口器件，它表明器件從 1 到 2，從 2 到 3 和從 3 到 1 是導通的，反過來信號從2到1，從3到2和從1到3是隔離的。環行器是有數個端的非可逆器件。2、特點：環行器的突出

2、特點是單向傳輸高頻信號能量，它控制電磁波沿某一環行方向傳輸，多用于高頻功率放大器的輸出端與負載之間，起到各自獨立，互相“隔離”的作用。負載阻抗在變化甚至開路或短路的情況下都不影響功放的工作狀態，從而保護了功率放大器。環形器它具有體積小、頻帶寬、插損小等特點，因而應用十分廣泛，可用于雷達/通訊系統里使收/發信號互相隔離，收發可共用同一個天線。二、 環行器原理基本原理：首先將變送器或儀表的信號，通過半導體器件調制變換，然后通過光感或磁感器件進行隔離轉換，然后再進行解調變換回隔離前原信號，同時對隔離后信號的供電電源進行隔離處理。保證變換后的信號、電源、地之間絕對獨立。環行器單向傳輸的原理，是由于采用

3、了鐵氧體旋磁材料。這種材料在外加高頻波場與恒定直流磁場共同作用下，產生旋磁特性（又稱張量磁導率特性）。正是這種旋磁特性，使在鐵氧體中傳播的電磁波發生極化的旋轉（法拉第效應），以及電磁波能量強烈吸收（鐵磁共振），正是利用這個旋磁現象，制做出結型隔離器、環行器。它具有體積小、頻帶寬、插損小等特點，因而應用十分廣泛。非線性特性在射頻和微波無源器件中，環行器和隔離器的非線性特性比較差，但是，這些器件又往往被用于大功率場合。環行器和隔離器的非線性特性體現在諧波、正向互調(包括接收頻段和發射頻段)、接收頻段發射互調、反向互調等。1、諧波在大功率單載信號(f1)的作用下，環行器和隔離器會產生諧波(2f1、3

4、f1等)。諧波的大小可用絕對值或相對值來表示，但同時必須說明載頻的幅度。研究環行器和隔離器諧波的意義，在于可以充分了解系統間干擾的來源。另一重要意義是因為二次諧波是產生三階互調的前提，如果能定量的了解環行器和隔離器的諧波特性，則可以正確設置系統中濾波器和雙工器的帶外抑制值，以準確的控制系統成本。當輸入信號功率為40dBm時，隔離器的二次諧波為-61.3dBm；輸入功率增加1dB,二次諧波相應增加2dB；當輸入功率增加到49dBm，諧波增加到-43.87dBm。2、正向傳輸互調當兩個載頻同時輸入環行器或隔離器時，在輸出端口產生互調產物。正向傳輸互調的典型值為-80dBc2x43dBm。 3、反射

5、互調當兩個載頻同時輸入環行器或隔離器時，會產生互調產物，并反射回輸入端口。反射互調的典型值為-80dBc2x43dBm。4、反向互調當兩個載波分別從輸入和輸出端加到隔離器時，在輸出端會產生互調產物。注意：載頻來自不同的方向，而且幅度大小不同。定義反向互調時，應選擇幅度較大的互調產物，并以幅度較大的載頻為參考。反向互調的典型值為-80dBc。三、 環形器構件：環形器采用結型帶線結構，雙Y形中心導體置于兩片旋磁鐵氧體樣品之間，組成樣品結，在樣品結周圍各置三片磁石，使整個樣品結產生一均勻恒定的磁場。隔離器、環行器端口由帶線轉為同軸線，通過正確的設計它，可使樣品結和同軸線有良好的匹配，滿足隔離器、環行

6、器各種性能的要求，當在負載失配的情況下，反射能量將沿著藍線所標的方向流到外接的吸收電阻上，能量被電阻所吸收。123環形器三端口構件圖 環形器實物圖環行器為三端口器件，當端口1為輸入，端口2為輸出，則3端口為隔離端口，能量幾乎不能穿過，以此類推，一般UHF讀寫器上用環行器為順時針方向流通，當端口1為TX輸出時，RF信號會從端口2而流過，而端口3即RX端口為隔離端，具體隔離度需參考器件參數和LAYOUT效果，相反，當端口2作為收發復用端接收信號時，信號會按順時針進入端口3，此時泄露到TX端口的能量非常小，可以忽略，而TX泄露到RX端口的能量很大程度上影響著接收機靈敏度即實際識別效果，因此需根據接收端LNA參數，在RX端加衰減器對TX泄露信號進行有效隔離，但由此產生一個問題，因為RX接收的有用信號本身已經很少，在進行TX端泄露信號衰減的同時，RX端有用信號也被進一步削弱，因此也會