射頻環(huán)形器是一種非互易的多端口無(wú)源器件，在現(xiàn)代無(wú)線(xiàn)通信、雷達(dá)及測(cè)試系統(tǒng)中扮演著不可或缺的角色。其核心功能在于能夠控制射頻信號(hào)的傳播方向，使信號(hào)僅在端口間按預(yù)設(shè)順序（通常為順時(shí)針或逆時(shí)針）單向環(huán)行，從而實(shí)現(xiàn)信號(hào)的高效隔離與傳輸。

工作原理

射頻環(huán)形器的非互易特性主要源于其內(nèi)部鐵氧體材料在施加直流偏置磁場(chǎng)后產(chǎn)生的各向異性，實(shí)現(xiàn)信號(hào)定向傳輸。

當(dāng)射頻信號(hào)從端口1輸入時(shí)，在磁場(chǎng)與材料相互作用的共同影響下，信號(hào)能量不會(huì)平均分配至所有端口，而是會(huì)幾乎無(wú)損耗地耦合到端口2（稱(chēng)為“導(dǎo)通”方向）。與此同時(shí)，從端口2反射回來(lái)的信號(hào)則會(huì)被引導(dǎo)至端口3，而非返回端口1。這種“端口1→端口2→端口3→端口1”的固定環(huán)行路徑是其得名的由來(lái)。反向傳輸則會(huì)被大幅抑制。

關(guān)鍵性能指標(biāo)

插入損耗：信號(hào)在傳輸路徑中的能量損耗，典型值0.5dB。

隔離度：信號(hào)在非導(dǎo)通方向上的抑制能力，是衡量其單向性能的核心指標(biāo)。典型值20 dB。

工作帶寬：需與應(yīng)用系統(tǒng)的射頻頻段匹配，覆蓋從幾百M(fèi)Hz 到幾十GHz 的不同需求場(chǎng)景。

常見(jiàn)應(yīng)用場(chǎng)景

發(fā)射/接收保護(hù)：這是環(huán)形器最常見(jiàn)的應(yīng)用。在雷達(dá)或通信系統(tǒng)中，將其置于功率放大器和天線(xiàn)之間。發(fā)射信號(hào)從端口1（接功放）流向端口2（接天線(xiàn)），當(dāng)天線(xiàn)發(fā)生故障或斷開(kāi)從而產(chǎn)生較大反射信號(hào)時(shí)，反射信號(hào)從端口2被引導(dǎo)至端口3(接吸收負(fù)載)，使反射能量都被負(fù)載吸收，從而有效防止高功率反射信號(hào)損壞放大器。

反射型放大器：環(huán)形器可以與負(fù)微分電阻器件(如隧道二極管、耿氏二極管)構(gòu)成反射型放大器。端口1作為輸入，端口2接負(fù)微分電阻器件，端口3作為輸出。入射信號(hào)在端口2被負(fù)微分電阻器件反射后，其幅值得到放大并被環(huán)形器引導(dǎo)至端口3輸出，實(shí)現(xiàn)信號(hào)增益。

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射頻環(huán)形器憑借其卓越的非互易性和單向傳輸特性，為各類(lèi)高頻電子系統(tǒng)的高效、可靠運(yùn)行提供了重要支撐，是現(xiàn)代通信、航空航天、電子測(cè)量等領(lǐng)域不可或缺的關(guān)鍵器件。

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