使用RF模拟调查三端口铁矿循环器设计

循环器有点像交通圈（也称为旋转式或回旋处），其中运动仅在一个方向上发生，每条路径都可以作为入口和出口加倍。但是，在循环器中，微波信号总是在下一个可用端口处退出。该特征使循环器对于涉及将发射器和接收器耦合到普通天线的应用有用。为了确保循环器成功地发挥作用，电气工程师可以通过电磁模拟研究其设计。

快速介绍微波循环器

微波循环器是非销售的多端子设备，通常包含“ Y”形状的三个端口。在循环器中，源自一个端口的波浪事件只能连接到下一个端口。由于这种功能，电气工程师使用循环器来分离微波分量。

循环器的简单示意图。Geek3的图像 - 自己的作品。获得许可CC BY-SA 3.0， 通过Wikimedia Commons。

微波循环器的一种常见应用是双面循环器，其中循环器在无线电通信系统或雷达单元中启用发射器和接收器以共享常见天线，同时仍将接收器与发射器隔离。

为了构建循环器，工程师经常使用各向异性材料，例如铁氧体，因为它们的高电阻和高磁渗透性。但是，材料的选择会影响波浪在循环端口之间传播的方式。在此示例中，我们使用RF模块这是ComsolMultiphysics®软件的附加组件，以准确分析循环器的铁氧体材料和内部工作。

使用COMSOL®软件对三端口铁矿循环器进行建模

下面显示的无损三端口铁氧体循环器示例由以120°角连接的三个矩形波导截面进行。在每个分支中，使用相同的介电调节元件来匹配连接点。将铁氧体柱放在关节的中心，并被A磁化H₀沿轴的偏置场。

三端口微波循环器几何形状。

该模型分析了10 GHz TE的传播₁₀挥舞循环器。自从TE₁₀波导模式在横向方向上没有变化，可以用2D模型简化分析。

2D循环器几何形状带有介电调节元件。

循环器的一个设计目标是通过匹配连接点来减少输入端口的反射。要匹配连接点，有必要确定TE₁₀波浪在三个端口之间为各种调整元件材料传播。您可以通过找到与调谐元件介绍术相关的S-参数（测量循环器的透射率和反射率）来做到这一点。₁₀模式。

该铁氧体循环器设计是否正常运行？

使用RF模块，您可以对循环器设备进行S-参数分析。下图比较了介电匹配元素的相对介电常数（EPS_R）与S₁₁参数，与端口1（输入臂）处的反射系数有关。

该结果表明，在周围实现最小反射EPS_R= 1.29。

s₁₁参数与相对介电常数。

在下一个情节中，仔细观察EPS_R值1.29。您可以使用此值查找约-35 dB的反射系数。对于循环器设计来说，这是一个很好的价值。

微波循环器中的电场标准和功率流。

从上方图中的功率流箭头可以看出，微波能量从端口到端口的一个方向流动。另外，电场的大小图中没有常规图案。根据这些发现，我们可以得出结论，该循环器的设计表现为预期。

使用电磁模拟，电气工程师可以在其微波循环器设计过程中向前移动。

下一步

要尝试此微波循环器示例，请单击以下按钮。这将带您到应用程序库，您可以在其中获得详细的建模说明和MPH文件。