高功率带线结环行器仿真和温度补偿设计

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一种高功率铁氧体环行器结构设计

一
成。工作时，这种铁氧体环行器需要承受高峰功率和高平均功率，其插入损耗绝大部分来自移相段铁氧体片产
生的微波损耗，而这些损耗全部转化为热量。如果这种
热量不能很好地传出，氧体片的温度就会升高，铁超过一
求得
Ｐｏ／Ｐｉ＝ｏ．３５９３２
定值时，生其ｆ能就会逐渐变差，最终导致器件隔离度等重
ｎ
＝＝
３热设计
系统设计要求为铁氧体最大损耗功率９０ｗ；０铁氧体表面温度Ｔ≤７０℃ ；冷却水为乙二醇水溶液（重度比５％）随设备配置的外部冷却设备能将循环冷却出水从６；５降低至５。８ｏＣｏ℃ 冷却水的流量可由下列方体片所在波导宽边能够均分给每个水道的最大尺寸，来确定水道的宽度，再根据经验预设一个高度，得到相应的水道截面积，然后通
图１采用８条铁氧体移相段横切面
铁氧体片在工作中因微波损耗产生的热量，通过波
过理沦计算求得冷却后铁氧体片的表面温度。若计算得到的铁氧体片表面温度明显低于规定的温度上限，明说
２１年１月０１０
性，损耗功率可按９０计。０Ｗ
２基本结构设计
根据环行器的工作频率和构造原理，设计时为移相段选定了适用的双联波导。为了有效散热和缩短移相段长度，采用了８条铁氧体片方案，其移相段横切面示意图
如图１所示。
铁氧体波导
进出口温差， ℃。
：００３ｍ．１
（０１）
式中，为流道湿周。则Ｒ５８由计算可知流动的冷ｅ＝０
却水为层流。取准则方程为＿４］

毫米波宽带高功率结环行器的研制

铁氧体归一化磁矩一般取０６但目前铁氧体材料饱．，
和磁矩最高也只有５３０Ｇ，归一化磁矩只有取０３０故．左右，因为波导尺寸限制，了弥补旋磁性又不能依靠为过多增大铁氧体尺寸；时为了满足宽带和高平均功同
试较麻烦。
器件设计具有相当难度，因为：１（）在Ｋａ波段这么高
频率且需要在全Ｋａ波段满足使用要求，求铁氧体要材料饱和磁矩和外偏磁场均较高，规环行器件设计常
１设计方法
对低场环行器铁氧体饱和磁矩可按４ｒ３（￣Ｍｓｆ厂
第３பைடு நூலகம்２卷
第３期
雷达与对抗
ＲＡＤＡＲ＆ＥＭＣ
Ｖｏ．Ｎｏ．１３２３
２１０２年９月
Ｓｐ．０２ｅｔ２１
毫米波宽带高功率结环行器的研制
范宇，雁翎周
（中国电子科技集团公司第三十八研究所，合肥２０８）３０８
Ｋｅｗｏｄ：ｂｏｄａｄｃｒｕａｏ；ｆｌＫａｂｎｙｒｓｒａｂｎｉｃｌｔｒｕｌ — ａｄ；Ｃｅｙｈｖｓｅｐｄｉｅａｃｒｎｆｒｒｈｂｓｅｔｐｅｍｐｄｎｅｔｓｏｍｅａ
０引言
４Ｈｅｄｖｌｅａｓｅｄｍａｄｆｒａｂｎａｓｉｅｙｔｍ．ＷｉｅＹｊｎｔｎ０Ｇｚｂｅｅｏｄｔｓｔｆｔｅｎｓｂｏｄａｄｔｎｍｔｒｓｐｏｉｙｈｏａｒｔｓｅｔｔ－ｃｏｈｈｕｉ

高温环境下电连接器内部温度有限元仿真分析及试验

第３０卷第１５期中国机械工程V o l ．３０㊀N o ．１５２０１９年８月C H I N A M E C HA N I C A LE N G I N E E R I N Gp p．１８６７Ｇ１８７２高温环境下电连接器内部温度有限元仿真分析及试验高㊀成㊀张㊀芮㊀黄姣英㊀赵㊀冬北京航空航天大学可靠性与系统工程学院,北京,１００１９１摘要:针对电连接器内部温度难以准确测量的问题,以Y ２型宇航分离脱落电连接器为研究对象,完成了电连接器内部温度测试方法的仿真研究㊁试验设计及相关影响因素分析.利用S o l i d W o r k s 软件建立电连接器的三维模型,基于A N S Y S 对电连接器模型进行热电耦合仿真分析,得到了电连接器在不同环境温度下的内部温升及温度分布规律.设计电连接器内部温度测试系统,完成电连接器内部温度测试以及与仿真结果的对比验证.基于此仿真方法,研究芯数㊁工作电流及接触电阻对电连接器温度变化的影响,发现电连接器内部最高温度均随这三个影响因素的增大而增大.关键词:电连接器;热电耦合;有限元仿真;内部温度测试;影响因素中图分类号:V ２４０．２D O I :１０．３９６９/j．i s s n ．１００４１３２X．２０１９．１５．０１３开放科学(资源服务)标识码(O S I D ):F i n i t eE l e m e n t S i m u l a t i o nA n a l y s e s a n dT e s t s o n I n t e r n a l T e m pe r a t u r e s of E l e c t r i c a l C o n n e c t o r s u n d e rH ig hT e m pe r a t u r e s G A O C h e n g ㊀Z HA N G R u i ㊀HU A N GJ i a o y i n g ㊀Z H A O D o n gS c h o o l o fR e l i a b i l i t y a n dS y s t e m sE n g i n e e r i n g ,B e i h a n g U n i v e r s i t y ,B e i j i n g,１００１９１A b s t r a c t :S i m u l a t i o n ,e x p e r i m e n t a ld e s i g na n di n f l u e n t i a l f a c t o r sa n a l ys i sw e r ec a r r i e do u t ,i n v i e wo f t h e d i f f i c u l t i e s t om e a s u r e t h e i n t e r n a l t e m pe r a t u r e s of t h e e l e c t r i c a l c o n n e c t o r s a n d t h e i n a c c u Ｇr a t em e a s u r e m e n t r e s u l t s ,t a k i ng Y ２t y p e e l e c t r i c a l c o n n e c t o r s a s th e r e s e a r c ho b je c t s ．T h r e e Ｇd i m e n Ｇs i o n a lm o d e lw a s c o n d u c t e db y S o l i d W o r k s ,t h e r m a l Ｇe l e c t r i c c o u p l i n g fi n i t ee l e m e n t s s i m u l a t i o nw a s i m p l e m e n t e db y A N S Y S ,a n d t h e n t e m p e r a t u r e r i s e a n d t e m p e r a t u r e f i e l dd i s t r i b u t i o nw e r e a n a l yz e d u n d e r d i f f e r e n t e n v i r o n m e n t a l t e m p e r a t u r e s ．As e t o f i n t e r n a l t e m p e r a t u r e t e s t s y s t e m sw a s d e s i gn e d ,a c t u a l i n t e r n a l t e m p e r a t u r e s o f e l e c t r i c a l c o n n e c t o r sw e r em e a s u r e d a n d t h e e x pe r i m e n t a l d a t a s h o wa g o o d a gr e e m e n tw i t h s i m u l a t i o n r e s u l t s ．T h e i n f l u e n c e s o f n u m b e r o f c o r e s ,c u r r e n t a n d c o n t a c t r e s i s t Ｇa n c e o n i n t e r n a l t e m pe r a t u r e sof e l e c t r i c a l c o n n e c t o r sw e r es i m u l a t e d ,a n d t h e r e s u l t ss h o wt h a t t h e m a x i m u mt e m p e r a t u r e s i n c r e a s ew i t h t h e i n c r e a s e s o f t h e t h r e e f a c t o r s ．K e y wo r d s :e l e c t r i c a lc o n n e c t o r ;t h e r m a l Ｇe l e c t r i cc o u p l i n g ;f i n i t ee l e m e n ts i m u l a t i o n ;i n t e r n a l t e m pe r a t u r e t e s t ;i nf l u e n t i a l f a c t o r 收稿日期:２０１８０７０４０㊀引言电连接器为电气终端之间提供连接与分离功能,可以实现电信号的传递㊁控制以及电连接,广泛应用于军事装备和航空航天设备中[１].统计数据显示,在所有的航空㊁航天系统故障中,由电连接器失效引起的故障占故障总数的３０％左右,造成的损失无法估量,其中,接触失效引发故障所占比例最高达到４６．１％,而高温是造成接触失效的一个最主要的因素.近年来有大量关于温度对电连接器影响的研究.A N S Y S 软件[２Ｇ３]是融合结构㊁流体㊁电场㊁磁场㊁声场和耦合场分析于一体的通用有限元分析软件.文献[４Ｇ５]通过A N S Y S 对电连接器温度场进行了仿真分析,研究了不同温度下电连接器的温度场分布.文献[６]通过建立高温电连接器三维仿真模型,对不同高温环境下电连接器的温度场进行了有限元仿真,并利用电磁加热装置和热电偶测试,验证了有限元热分析的正确性.文献[７]对某型电连接器在不同环境温度和振动应力综合作用下进行失效分析,确定了主要失效机理并进行了可靠性建模.文献[８]研究了热循环应力对电连接器可靠性的影响.文献[９]研究了７６８１中国机械工程h tt p://ww w.cm em o.or g.cn公众号：t ra ns -c me sCopyright©博看网 . All Rights Reserved.温度与振动对不同结构尺寸电连接器寿命的影响.当电连接器工作的环境温度特别高时,需要对电连接器内部耐高温性能有准确的预估,以防止电连接器在工作时由于内部温度过高而导致的失效.因此,必须准确地测量出高温环境下电连接器的内部温度,用于对电连接器耐高温性能的检测,以保证在最严酷的使用环境下电连接器不会产生电接触失效的现象.但由于电连接器零件多,内部结构复杂,且尺寸不规则,内部温度的测试有很大难度.本文针对Y ２型宇航分离脱落电连接器进行电连接器内部温度的有限元仿真,基于自主设计的内部温度测试系统进行电连接器内部温度检测试验,通过对比分析试验结果与仿真结果,验证有限元仿真的正确性,并基于该仿真方法研究了芯数㊁工作电流及接触电阻对电连接器内部温度的影响.１㊀电连接器内部温度有限元仿真方法１．１㊀电连接器特性分析选择８芯Y ２型宇航分离脱落电连接器作为研究对象,其外形㊁尺寸和装针绝缘体插合面视图如图１所示.图１㊀８芯Y ２型圆形密封电连接器外形F i g ．１㊀S h a pe of ８Ｇc o r eY ２c i r c u l a r s e a l e d e l e c t r i c a l c o n n e c t o r在进行仿真分析之前,需要分析电连接器与热电耦合仿真相关的产品特性,了解该型电连接器各主要组成部分所用材料特性,以及接触件的额定电流㊁接触电阻和绝缘电阻等关键电气参数.８芯Y ２型圆形密封电连接器的具体参数如表１所示.１．２㊀模型建立和网格划分S o l i d W o r k s 由于其建模功能强大㊁操作界面友好,提供了强大的二次开发接口,并以插件的形式集成了各种专业的分析模块,因此而得到了广表１㊀８芯Y ２型圆形密封电连接器部分参数T a b ．１㊀P a r t i a l p a r a m e t e r o f ８Ｇc o r eY ２c i r c u l a rs e a l e d e l e c t r i c a l c o n n e c t o r产品性能部件材料特性机械特性壳体铝合金镀层氧化喷漆,非导电绝缘体热塑性塑料接触件铜合金接触件特性插配直径(mm )１１．５额定电流(A )３５接触电阻(m Ω)ɤ５ɤ３泛的应用[１０].进行有限元分析时,在不影响温度仿真模拟精度要求的前提下,对电连接器部分结构进行合理的简化:①螺纹对热分析影响较小,无法导入A N S Y S 中,可将其改成光滑曲面;②忽略外形倒角㊁凸台以及其余非关键的细节特征;③孔座㊁针座属于电连接器绝缘体部分,在建立模型时将其简化为一体.最终基于S o l i d W o r k s 构建的Y ２型８芯电连接器三维实体模型如图２所示.图２㊀８芯电连接器三维模型F i g．２㊀T h r e e Ｇd i m e n s i o n a lm o d e l o f ８Ｇc o r e e l e c t r i c a l c o n n e c t o r本文建立的三维模型主要包括影响电连接器温度变化和温度分布的部件:接触件㊁绝缘体和外壳体.网格划分时,电连接器模型中对温度变化影响最大的部分进行加强细化处理,其他区域根据具体情况进行网格大小调节,最终达到一种最理想的效果.因为接触件是通过电流直接生热的实体部分,所以设置其网格精度相关性为０,关联中心为高级(f i n e ).绝缘体的关联中心设置为中等(m e d i u m ),壳体的关联中心设置为粗糙(c o a r s e).整体网格划分效果如图３所示.１．３㊀内部温度仿真结果分析取电连接器的最高工作温度１２５ħ㊁１０５ħ㊁８５ħ和７０ħ作为本次试验的环境温度,通电电流设为８芯电连接器的额定电流３A .先设置电连接器工作温度为７０ħ,工作时间为２h ,得到的电８６８１中国机械工程第３０卷第１５期２０１９年８月上半月中国机械工程h tt p://ww w.cm em o.or g.cn公众号：t ra ns -c me sCopyright©博看网 . All Rights Reserved.图３㊀８芯电连接器网格划分示意图F i g ．３㊀D i a g r a mo f gr i dd i v i s i o n f o r ８Ｇc o r e e l e c t r i c a l c o n n e c t o r连接器温度仿真结果,如图４所示.由图４可以得出:①接触件是本次电连接器仿真时唯一产热的部件,通电的电连接器接触件温度最高,为７３．４４４ħ,高于环境温度约３．４４４ħ;②绝缘体上最高温度为７３．４４４ħ,最低温度为７０．０５５ħ;③壳体温度几乎不变,其最高温与最低温仅相差０．２ħ,因为壳体与绝缘体接触,而绝缘体的材料质量热容较大,导热性能差,而且壳体在电连接器工作时与外界进行热对流,所以其温度变化很小;④整体的温度变化规律是由接触件向外温度逐渐降低.最高温度出现在位于或者距离所有通电接触件几何中心最近的接触件上.孔座底部因为忽略了其散热,所以其平均温度高于上部平均温度.(a)俯视图(b )X 方向截面图图４㊀Y ２型电连接器内部温度分布F i g ．４㊀I n t e r n a l t e m pe r a t u r e d i s t r i b u t i o no fY ２e l e c t r i c a l c o n n e c t o r依次更改环境温度为８５ħ㊁１０５ħ㊁１２５ħ,由仿真结果可以看出,在不同环境温度下,电连接器的温度分布情况是相似的,温度变化规律也相同.环境温度较高的电连接器生成的最终最高温度较高,但温升值大致相同,仿真所得内部最高温度及温升如表２所示.表２㊀电连接器最高温度和温升T a b ．２㊀M a x i m u mt e m p e r a t u r e a n d t e m pe r a t u r e r i s e of e l e c t r i c a l c o n n e c t o r环境温度(ħ)最高温度(ħ)温升(ħ)７０７３．４４４３．４４４８５８８．４３４３．４３４１０５１０８．３３０３．３３０１２５１２８．５７０３．５７０２㊀电连接器内部温度测试２．１㊀环境温度监测装置设计本文使用D X ３１２C 保温箱提供电连接器工作环境温度,选用美国OM E G A 公司生产的D R １６０９型温度监测仪,同时使用热电偶传感器与温度监测仪连接实现保温箱内环境温度测试.将热电偶直接放在保温箱中的电连接器附近,误差忽略不计,可认为温度监测仪显示的温度即电连接器所处的环境温度.２．２㊀电连接器内部温度测试装置设计电连接器内部温度测试选用HO B O U X １００铂电阻温度记录仪和P T １００型铂电阻,铂电阻采样率为１０H z ,精度为ʃ０．１ħ,数据可同步上传到P C 机上.电连接器最高温升位于接触部位,温升检测值越接近最高温升越能有效地反映电连接器内部温升情况.通过开孔,将铂电阻紧贴接插件的表面实现电连接器内部温度检测.２．３㊀电连接器内部温度测试方案设计基于设计的电连接器环境温度和内部温度测试装置,进行Y ２型８芯电连接器内部温度测试.根据产品特性,设定最大试验电流为３A ,通过高温导线与接触件相接进行通电.测试中,通电２h ㊁断电０．５h ,直到温度冷却至室温.具体操作步骤如下:①将电连接器置于保温箱中,用螺丝钉和压板将电连接器固定在架子上;②将温度监测器连接的热电偶温度传感器置于保温箱中,利用导热胶将其固定在电连接器外壳上;③以电连接器内部中心为原点,取５个距离原点为等差数列的点,将铂电阻温度传感器利用导热胶分别固定在这５个点上,测试电连接器的内部温度;④设置保温箱温度,将利用铂电阻温度传感器测得的温度最高点记录下来后,在相同的试验条件下,在该点重复测试温度５次,每隔１０s 采集一次数据并保存,将最高温度偏差较大的数值剔除后,取最９６８１高温环境下电连接器内部温度有限元仿真分析及试验高㊀成㊀张㊀芮㊀黄姣英等中国机械工程h tt p://ww w.cm em o.or g.cn公众号：t ra ns -c me sCopyright©博看网 . All Rights Reserved.高温度平均值;⑤分别设置保温箱温度为７０ħ㊁８５ħ㊁１０５ħ㊁１２５ħ;⑥重复步骤④㊁步骤⑤.实际测试实物见图５.图５㊀电连接器内部温度试验实物图F i g ．５㊀P h y s i c a l d i a g r a mo f i n t e r n a l t e m pe r a t u r e t e s t of e l e c t r i c c o n n e c t o r２．４㊀试验数据处理分析按照上述温度测试方法进行电连接器内部温度测试试验,实时监测电连接器接触件的温度.利用线性插值法对试验数据进行系统误差校准,得到电连接器内部最高温度,重复５次上述温度测试试验,将温度测试试验结果取平均值,并与仿真结果比较,得到仿真结果与试验结果的偏差如表３所示.表３㊀仿真最高温度与试验最高温度比较T a b ．３㊀C o m p a r i s o no fm a x i m u mt e m pe r a t u r e b e t w e e n s i m u l a t i o na n d t e s t环境温度(ħ)Y ２型电连接器试验结果(ħ)仿真结果(ħ)误差(％)７０７６．０８７７３．４４４３．６８５９２．０５９８８．４３４４．１１０５１１１．９０４１０８．３３０３．８１２５１３３．７１２１２８．５７０４．０㊀㊀误差的计算是仿真结果减去试验结果的绝对值与试验结果的比值,误差产生原因可能是A N ＧS Y S 仿真环境中传热系数为经验值,与实际传热系数存在差异.由表３可知,这４次试验中,误差的平均值为３．８７５％,最大值为４．１％,最小值为３．６％,均未超过５％.由此可见利用S o l i d W o r k s软件进行建模,再使用A N S Y S 有限元软件进行热电耦合分析,可对工作状态下的电连接器进行内部温度测试仿真.３㊀电连接器内部温度有限元仿真方法应用３．１㊀芯数对电连接器内部温度的影响电连接器有多种不同的芯数,Y ２型电连接器的接触件从几件到几十上百件,不同芯数的电连接器的内部温度场也不同.本文选择常用的四种芯数电连接器(８芯㊁２４芯㊁３６芯㊁５０芯)进行芯数与内部温度相关性的研究.在环境温度为７０ħ下,对每种芯数的电连接器设定电流为３A ,设置对流环境为S t a g n a n tA i r ＧS i m pl i f i e dC a s e (空气静止简化模型),分析其温度场分布情况.图６为不同芯数电连接器的内部温度场分布云图.(a )８芯(b )２４芯(c )３６芯(d )５０芯图６㊀４种Y ２型电连接器温度分布图F i g ．６㊀T e m p e r a t u r e d i s t r i b u t i o nd i a g r a mo f ４t y pe s Y ２e l e c t r i c a l c o n n e c t o r s０７８１中国机械工程第３０卷第１５期２０１９年８月上半月中国机械工程h tt p://ww w.cm em o .o r g.cn公众号：t ra n s -c me sCopyright©博看网 . All Rights Reserved.㊀㊀８芯内部最高温度为７３．４４４ħ,２４芯内部最高温度为７７．８３５ħ,３６芯内部最高温度为８０．８４７ħ,５０芯内部最高温度为８２．９７６ħ,且４种芯数的电连接器温度分布规律相似,均是接触件中心位置温度最高,内部最高温度的位置较为集中.由此可知,随着接触件数目的增加,电连接器内部最高温度不断升高,同时温升也增大.３．２㊀电流对电连接器内部温度的影响电连接器内部接触件材料都是由金属构成,电流经过接触件时,金属本身的电阻以及接触件表面的接触电阻会产生热量,当接触件产生的热量超出正常范围时,会导致电连接器内部温度过高,进而接触件插孔发生蠕变,弹力随之降低,接触件之间的接触压力变小,从而导致接触不良,引起电连接器的故障.本节在接触电阻固定的情况下,研究工作电流对电连接器内部温度的影响.选取Y ２型８芯㊁２４芯㊁３６芯电连接器,工作电流分别为３A ㊁５A ㊁７A ㊁９A ,环境温度设置为７０ħ,不同芯数电连接器内部最高温度随电流的变化曲线见图７.图７㊀内部最高温度随电流的变化F i g ．７㊀T h e c h a n ge of I n t e r n a lm a x i m u m t e m pe r a t u r ew i t h c u r r e n t 随着电流的增大,电连接器内部最高温度逐渐升高,基本呈指数增长关系,电流由３A 增长到９A ,８芯㊁２４芯㊁３６芯电连接器内部最高温度分别由７３．４４４ħ㊁７７．８３５ħ㊁８０．８４７ħ升高到８８．１５６ħ㊁９０．９４５ħ㊁９３．１８９ħ,变化明显.为避免电连接器内部温度过高,参考G J B １２１７２００９A 方法１００５中规定,７０ħ暴露温度下连接器的内部最高温度应不超过８４ħ,则根据仿真结果８芯电连接器工作时的电流应不超过７A ,２４芯电连接器工作时的电流应不超过５A ,３６芯电连接器工作时的电流应不超过４A .基于此方法可以确定不同环境温度下,不同芯数的电连接器最大工作电流.３．３㊀接触电阻对电连接器内部温度的影响接触件表面接触电阻对于电连接器而言是重要的产热源,接触电阻的大小对电连接器最高内部温度有很大的影响.选取８芯㊁２４芯㊁３６芯㊁５０芯Y ２型电连接器,通过改变接触件接触电阻的大小,研究其对电连接器温度场的影响.设置接触电阻为１㊁２㊁３㊁４㊁５㊁６m Ω,接触件电流为３A ,环境温度为８５ħ,仿真得到最高温度随接触电阻变化的情况,如图８所示.图８㊀最高温度随接触电阻的变化F i g ．８㊀T h e c h a n g e o fm a x i m u mt e m pe r a t u r e w i t h c o n t a c t r e s i s t a n c e随着接触电阻的增大,电连接器内部最高温度逐渐升高,电阻与最高温度之间基本成线性关系,接触电阻由１m Ω变化至６m Ω,２４芯㊁３６芯㊁５０芯电连接器内部温度变化明显,８芯内部最高温度变化较为平缓.参考G J B １２１７２００９A 方法１００５中规定,８５ħ暴露温度下连接器的内部最高温度应不超过１０２ħ,则根据仿真结果,２４芯电连接器允许的最大接触电阻约为４m Ω,３６芯电连接器允许的最大接触电阻应小于３．５m Ω,５０芯电连接器允许的最大接触电阻应小于３m Ω,而８芯电连接器由于内部芯数较少,相同接触电阻条件下发热量少,故８５ħ暴露温度下允许的最大接触电阻相较于另外三种芯数电连接器最大接触电阻明显高.４㊀结论(１)建立Y ２型宇航分离脱落电连接器的三维仿真模型,利用有限元分析软件得到了电连接器在不同环境温度下的内部温度分布及温升.(２)设计电连接器内部温度测试系统,完成８芯Y ２型电连接器内部温度测试并验证了有限元分析的正确性.(３)研究芯数㊁工作电流和接触件接触电阻对电连接器内部温度变化的影响,发现电连接器内部最高温度均随这三个影响因素的增大而增大.１７８１高温环境下电连接器内部温度有限元仿真分析及试验高㊀成㊀张㊀芮㊀黄姣英等中国机械工程h tt p://ww w.cm em o.or g.cn公众号：t ra ns -c me sCopyright©博看网 . All Rights Reserved.参考文献:[１]㊀骆燕燕,马旋,李小宁,等．航空电连接器热循环试验与寿命预测[J ]．中国机械工程,２０１８,２９(３):３３３Ｇ３３９．L U O Y a n y a n ,MAX u a n ,L IX i a o n i n g ,e t a l ．T h e r Ｇm a lC y c l i n g Te s ta n d L if eP r e d i c a t i o no f A v i a t i o n E l e c t r i c a lC o n n e c t o r s [J ]．C h i n a M e c h a n i c a lE ng i Ｇn e e r i n g,２０１８,２９(３):３３３Ｇ３３９．[２]㊀Z HUZY ,L E E HP ,C H E O KBT．F i n i t eE l e m e n tA n a l y s i s o fT h e r m a l S h o c kT e s t s o fR FC o n n e c t o r s [J ]．J o u r n a lo f M a t e r i a l sP r o c e s s i n g Te c h ．,２００５,１６８(２):２９１Ｇ２９５．[３]㊀WA N G X i n ,X U L i a n g ju n ．F i n i t e E l e m e n t M o d e l A n a l ys i s o fT h e r m a lF a i l u r e i nC o n n e c t o r [J ]．J o u r Ｇn a l o f Z h e j i a n g U n i v e r s i t y Sc i e n c eA ,２００７,８(３):３９７Ｇ４０２．[４]㊀杜永英,孙志礼,王宇宁,等．基于热分析的电连接器的温度应力研究[J ]．机械设计与制造,２０１３(１０):４２Ｇ４４．D U Y o n g y i n g ,S U N Z h i l i ,WA N G Y u n i n g,e ta l ．S t u d y o nT e m pe r a t u r eS t r e s sf o rE l e c t r i c a l C o n n e c Ｇt o rB a s e do nt h eT h e r m a lA n a l y s i s [J ]．M a c h i n e r yD e s i g n &M a n u f a c t u r e ,２０１３(１０):４２Ｇ４４．[５]㊀李志博,朱玛,张高峰．A N S Y S 在电连接器温升分析中的应用[J ]．计算机应用与软件,２０１１,２８(５):１８９Ｇ１９２L IZ h i b o ,Z HU M a ,Z HA N G G a o f e n g ．A p p l y i n gA N S Y Si n A n a l y s i s T e m pe r a t u r e R i s eo fE l e c t r i c C o n n e c t o r [J ]．C o m p u t e r A p p l i c a t i o n s a n d S of t Ｇw a r e ,２０１１,２８(５):１８９Ｇ１９２．[６]㊀许成彬,潘骏,陈文华,等．高温电连接器有限元分析与接触件插拔试验[J ]．工程设计学报,２０１５,２２(３):２５０Ｇ２５５．X U C h e n gb i n ,P A N J u n ,C H E N W e n h u a ,e ta l ．F i n i t eE l e m e n tT h e r m a lA n a l y s i s a n dP l u g g i n g Te s t of t h e H igh T e m pe r a t u r eE l e c t r i c a lC o n n e c t o r [J ]．C h i n e s eJ o u r n a lof E ng i n e e r i n g D e s i g n ,２０１５,２２(３):２５０Ｇ２５５．[７]㊀靳哲峰．环境综合应力作用下航天点链接可靠性分析与建模[D ]．杭州:浙江大学,２００３:５Ｇ２１．J I NZ h e f e n g ．F a i l u r eA n a l y s i sa n dR e l i a b i l i t y M o d Ｇe l i n g fo rE l e c t r i c a lC o n n e c t o r su n d e r t h eA c t i o no f C o m b i n e dE n v i r o n m e n t S t r e s s [D ]．H a n g z h o u :Z h e Ｇj i a n g U n i v e r s i t y,２００３:５Ｇ２１．[８]㊀骆燕燕,王振,李晓宁,等．电连接器热循环加速试验与失效分析研究[J ]．兵工学报,２０１４,３５(１１):１９０８Ｇ１９１３．L U O Y a n y a n ,WA N G Z h e n ,L IX i a o n i n g,e ta l ．A c c e l e r a t e dT h e r m a l C y c l i n g Te s t a n dF a i l u r eA n a l Ｇys i s o fE l e c t r i c a lC o n n e c t o r s [J ]．A c t aA r m a m e n t a Ｇr i i ,２０１４,３５(１１):１９０８Ｇ１９１３．[９]㊀宋万里,张训义,孙志礼,等．不同结构尺寸的电连接器的温度与振动分析[J ]．机械设计与制造,２０１７(１):１３Ｇ１５．S O N G W a n g l i ,Z HA N G X u n y i ,S U N Z h i l i ,e t a l ．T e m p e r a t u r e a n d V i b r a t i o n A n a l ys i s o f E l e c t r i c C o n n e c t o ro n D i f f e r e n t S t r u c t u r a l D i m e n s i o n [J ]．M a c h i n e r y D e s i gn &M a n u f a c t u r e ,２０１７(１):１３Ｇ１５．[１０]㊀秦宁,章志兵,许恒建,等．基于S o l i d W o r k s 的钣金成形快速分析系统开发[J ]．中国机械工程,２０１１,２２(９):１０２６Ｇ１０３０．Q I N N i n g ,Z HA N GZ h i b i n g ,X U H e n g ji a n ,e t a l ．D e v e l o p m e n t o fF a s tA n a l ys i sS o f t w a r ef o rS h e e t M e t a lF o r m i n g B a s e d o n S o l i d W o r k s [J ]．C h i n a M e c h a n i c a l E n g i n e e r i n g,２０１１,２２(９):１０２６Ｇ１０３０．(编辑㊀王艳丽)作者简介:高㊀成,男,１９７２年生,研究员.研究方向为电子元器件可靠性评价㊁大规模集成电路测试.张㊀芮(通信作者),女,１９９４年生,硕士研究生.研究方向为电子元器件可靠性分析.E Ｇm a i l :１５９４３１７５７２＠q q．c o m .２７８１中国机械工程第３０卷第１５期２０１９年８月上半月中国机械工程h tt p://ww w.cm em o.or g.cn公众号：t ra ns -c me sCopyright©博看网 . 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CDMA870～880MHz频段的结环行器设计

插入损耗为０４．ｄ最小隔离度 ≥ 使磁耗减至最小，应满足下列条件：．～０８Ｂ，２ｄ，０Ｂ电压驻波比≤ １２，．连接形式可０
以是ＳＭＡ、Ｎ型或带线，尺寸为１ｍｍ２
研究发现ＫＲ的值并不是唯一的，但是在本文设计中还是采用了Ｋ＝Ｉ８。Ｒ．４
铁氧体尺寸的设计
铁氧体基片的介质损耗和磁损耗必
根据Ｆｙ的理论，带线结环行器有ａ
路或短路引起天线系统失配的情况下，须很小，前者一般可与微波介质的损耗两个环行条件：
由驻波造成的对发射机后级功率放大器相比较，而后者是频率的函数。当用非
＝
选定合适的铁氧体材料。
厨
（４）
环行器设计
带线结环行器的种类繁多，但其设
微带线材料的选择金、银和铜是基片上微带线最常用
其中
（）５
：
计方法大同小异。本文所设计的环行器的导体材料。一般先在基片上真空淀积
今日电子・２０￣４０６ｇ月
较少。本文就将介绍我们在设计该波段斯，Ｇｓ，是各向异性磁场强度（）单纳，Ｙ是铁氧体的有效波导纳・Ｇ是
奥斯特，ｅ。Ｏ）在制作器件时，当Ｙ为纯实数时的输入电导为了的环行器时的工作。最后实现的环行器位：现在经过
… ）
应该使得有效偏置磁场为０，但是在实际中还要进行微调。
内导体的设计对于带线结环行器的非互易结如图
ｌ示。所
一
＝２￣（ ” １０／ｒＧ）

高速动车组辅助变流器箱体的热仿真设计方法

收稿日期：２０１２ — １２ — ２０；修订日期：２０１３ — ０３ — ０５
基金项目：“ 十一五”国家科技支撑计划项目（０９．９１ＪＬ０２０３）作者简介：杨
设置仿真初始条件包括材料参数和发热器件功
宁（１９８３一），男，山西太原人，工程师，博士研究生。
而又不失真的几何模型，需要对其结构进行处理，处理内容包括去除不必要的零件、改造钣金件的导角、处理薄板、封堵多余缝隙及过孔等。
１．２．２设置仿真初始条件
１热仿真设计方法与流程
１．１热仿真设计方法
方法的可行性。
关键词：辅助变流器；热仿真设计；发热器件；功率损耗；温度分布；高速动车组
中图分类号：Ｕ２６６．２：Ｕ２６４．３７文献标识码：Ａｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１ — ４６３２．２０１３．０３．１４
第３４卷，第３期２０１３年５月
文章编号：１００１－４６３２（２０１３）０３ — ００８７ — ０６
中国铁道科学
ＣＨＩＮＡＲＡＩＬＷＡＹＳＣＩＥＮＣＥ
Ｖｏｌ＿３４ＮＯ．３
仿真初始条件、网格划分及稳态求解计算３个环节。根据辅助变流器的基本技术参数，并结合模拟及混合信号仿真软件Ｓａｂｅｒ对辅助变流器主电路的仿真结果，给出辅助变流器中变压器、电抗器和绝缘栅双极型晶体管等主要发热器件功率损耗的计算公式。以某高速动车组辅助变流器为例，采用计算流体力学软件Ｆｌｏｔｈｅｒｍ，按照辅助变流器箱体热仿真设计流程，得到额定工况下辅助变流器箱体的温度场和流场分布结果，并制成辅助变流器样机。对比变压器线包和铁芯及功率模块散热片样机实测结果与仿真结果，验证了辅助变流器箱体热仿真设计

磁性材料

磁性材料摘要磁性材料，是古老而用途十分广泛的功能材料，而物质的磁性早在3000年以前就被人们所认识和应用，例如中国古代用天然磁铁作为指南针。

现代磁性材料已经广泛的用在我们的生活之中，例如将永磁材料用作马达，应用于变压器中的铁心材料，作为存储器使用的磁光盘，计算机用磁记录软盘等。

可以说，磁性材料与信息化、自动化、机电一体化、国防、国民经济的方方面面紧密相关。

而通常认为，磁性材料是指由过度元素铁、钴、镍及其合金等能够直接或间接产生磁性的物质。

概述实验表明，任何物质在外磁场中都能够或多或少地被磁化，只是磁化的程度不同。

根据物质在外磁场中表现出的特性，物质可地分为五类：顺磁性物质，抗磁性物质，铁磁性物质，亚磁性物质，反磁性物质。

根据分子电流假说，物质在磁场中应该表现出大体相似的特性，但在此告诉我们物质在外磁场中的特性差别很大．这反映了分子电流假说的局限性。

实际上，各种物质的微观结构是有差异的，这种物质结构的差异性是物质磁性差异的原因。

我们把顺磁性物质和抗磁性物质称为弱磁性物质，把铁磁性物质称为强磁性物质。

通常所说的磁性材料是指强磁性物质。

磁性材料按磁化后去磁的难易可分为软磁性材料和硬磁性材料。

磁化后容易去掉磁性的物质叫软磁性材料，不容易去碰的物质叫硬磁性材料。

一般来讲软磁性材料剩磁较小，硬磁性材料剩磁较大。

磁性材料-基本特性1、磁性材料的磁化曲线磁性材料的磁滞回线磁性材料是由铁磁性物质或亚铁磁性物质组成的，在外加磁场H 作用下，必有相应的磁化强度M 或磁感应强度B，它们随磁场强度H 的变化曲线称为磁化曲线（M～H或B～H曲线）。

磁化曲线一般来说是非线性的，具有2个特点：磁饱和现象及磁滞现象。

即当磁场强度H足够大时，磁化强度M达到一个确定的饱和值Ms，继续增大H，Ms保持不变；以及当材料的M 值达到饱和后，外磁场H降低为零时，M并不恢复为零，而是沿MsMr曲线变化。

材料的工作状态相当于M～H曲线或B～H曲线上的某一点，该点常称为工作点。

基于HFSS的带线结环行器的仿真与应用

属内导体组成。还包括平行于中心导体的两个接地片和外磁铁。带线结环行器不仅结构简单、量轻、重体积小，且还具有很宽的带宽，以做到一个倍频并可
程带宽。另外，线结环行器还能承受适当大的功率带容量。因此，带线结环行器得到了日益广泛的应用。
可能尽可能的小。同时也要求较高的饱和磁化材料
和较高的偏置磁场。仿真选用Ｔａｓｅｈ公司的ｒｎ — ｃｔ
Ｇｌ３主要参数指标：饱和磁化强度１８ —ｌ，７０（ＡＵＳ）线宽小于等于２０／损耗角正切小ＧＳ，００Ａｍ，于等于０００，里温度２０，．２居０８。剩磁１７２．ｍＴ，７相对介电常数１．。仿真中设置的金属内导体厚度为５０
本文以频率范围为ＧＳ接收端的９５９０ＨＭ２－６Ｍｚ
（２～６ｚ，９５９０ＭＨ）隔离度大于２Ｂ，５ｄ回波损耗大于
的双Ｙ型带线结环行器的仿真为例展开研究。对双
Ｙ型带线结环行器的研究始于２０世纪７０年代，由于这种环行器具有频带宽、积小等独特的优点，体引。
于一个公共中心区域，铁氧体置于中心结内。传输各线或端口，以是波导的、线的、带线的和同轴可带微的，然后调节外加磁偏场，由于铁氧体中的各向异性，可以使微波信号按１ — ３１ｌ —２１ —２ — 或一３ — 环行。带线环行器的是应用最普遍的三端结环行器，它的基本结构由两层铁氧体圆片和中间的圆盘型金

带线三角结环行器的小型化研究

ｂｔｅＡａｄｔｅｓａｅｏｉｎｕａｅｔｒｃｎｕｔｒｅｗｅｎｋｎｈｈｐｆｔａｇｌｒｃｎｅｏｄｃｏ．Ａｔｏｓｐｏｏｅｏｒｄｃｈｉｅｏｅ｛ｎｔｎｒｍｅｈｄｉｒｐｓｄｔｅｕｅｔｅｓｚｆｔｈｕｃｉｏｃｒｕａｏｓｎｉｎｕａｅｏａｏｙｉｌｔｒｉｇｔａｇｌｒｒｓｎｔｒｓｍｍｅｒａｌｏｄｄｗｉｇｅｉｄｅ．ｅｃｍｐｔｒｓｍｕａｉｎｖｒｆｓｔａｃｕｒｔｃｌｌａｅｔｍａｎｔｒｇｓＴｈｏｕｅｉｌｔｅｉｈｔｉｙｈｃｉｏｉｅ
Ａｂｔａｔｈｎａｕｉａｏｆｔｐｉｅｉｎｔｎｃｒｕａｒｓａｙｏｕｊｃｆｅｅｒｈｉｔｅａｅｆｓｒｃ：Ｔｅｍｉｉｒｔｎｏｒｌｃｉｉｌｏｌｓｈｔｂｅｔｓａｃａｏｔｚｉｓｉｎｕｏｃｔｉｗａａｓｏｒｎｈｒ
ＸＩ — ｎ，ＩＪａ — ｕＥＹｕｍｉｇＪＡｎｈａｉ
ＣｌｇＥｅｔｎｃｎＩｆｒａｉｎｎｉｅｒｇＴｎｎｖｒｉ，ｈｎｈｉ０８４Ｃｉａｏｅｅｆｌｃｏｉａｄｎｏｍｔｇｎｅｉ，ｏａｌｉｅｓｔＳａｇａ１０，ｈｎｏｒｏＥｎＵｙ２
ｒｑｉｍｅｔｆＭａｅｓｔｎｅｕｒｅｎｏＧＳｂｓ．ｔｉ．ａｏ
Ｋｅｒｓｊｎｔｎｉｕａｒｔａｇｌｓｎｔｒｍｉｉｕｉａｏ；ｆｉｌｎｔｏ（Ｅｙｗｏｄ：ｕｃｉｒｌｔ；ｒｎａｒｏａｏ；ｎａｒｔｎｉｔｅｅｔｈｄＦＭ）ｏｃｃｏｉｕｒｅｔｚｉｎｅｍｅｍｅ

环形器简介

环形器是单向传输信号的多端口器件。

以3端口正向环行器为例，信号传输可从端口1到2、2到3、3到1。

信号无法从2到1、3到2、1到3，反方向传输信号会被隔离。

环形器的构成：环形器由磁化的铁氧体片、传输线和输入输出连接其组成。

环形器技术指标：环形器测试曲线图同轴环形器、带线环形器、表贴环形器、宽带环形器、双节环形器、微带环形器、波导环形器、高功率环形器。

➢同轴器通常有SMA，N，BNC，7/16等带线环行器安装时用锡线焊接引脚➢具有易装，美观的特点材料成本低，体积稍小表贴环形器微带环形器波导环形器环行器单向传输原理铁氧体旋磁材料在外加高频波场与恒定直流磁场作用下，产生旋磁特性。

该特性使在铁氧体中传播的电磁波发生极化的旋转（法拉第效应），以及电磁波能量强烈吸收（铁磁共振）环形器结构图环形器的应用：1、作为双工器使用：在雷达中，环行器被用作一种类型的双工器，以将信号从发射机路由到天线以及从天线到接收机，而不允许信号直接从发射机到达接收机2、作为隔离器使用：环形器的一个端口接上匹配的负载，可作为隔离器使用。

优译创立于中国深圳市，公司成立于2003年，依托产业优势，凭借过硬的专业技术，以国内、国际双规运营的经验模式，在微波通信行业赢得信誉和口碑，生产的产品频率范围从300KHz 至110GHz, 功率最高可达20KW，广泛使用于民用、军事、航天、空间技术等领域。

主要生产：同轴隔离器、嵌入式（带线）隔离器、宽带隔离器、双节隔离器、表面封装（SMT）隔离器、微带（基片）隔离器、波导隔离器、高功率隔离器、同轴环形器、带线环形器、宽带环形器、双节环形器、表贴环形器、微带环形器、高功率环形器、同轴衰减器、同轴负载、滤波器、电桥、耦合器、双工器等微波通讯产品，更多产品可参考官网。

微带环行器的设计方法与仿真

微带环行器的设计方法与仿真欧志宝;刘颖力;张怀武【摘要】由于微带环行器具有体积小,易与微波电路集成等优点,从而成为现阶段环行器研究的主要对象.针对同一铁氧体基片,采用不同的设计方法,设计工作在X波段的微带结环行器,在HFSS中进行仿真,各设计方法的仿真数据均满足设计要求和性能指标.仿真结果表明经典理论设计与计算机仿真相结合对微带环行器的设计具有指导意义.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2010(033)023【总页数】4页(P107-109,115)【关键词】微带环行器;设计方法;全铁氧体基片;HFSS仿真【作者】欧志宝;刘颖力;张怀武【作者单位】电子科技大学,微电子与固体电子学院,四川,成都,610054;电子科技大学,微电子与固体电子学院,四川,成都,610054;电子科技大学,微电子与固体电子学院,四川,成都,610054【正文语种】中文【中图分类】TN911-34环行器是信息通信、电子对抗、航天航空等领域不可或缺的关键性器件之一[1-2]。

由于微带环行器具有小型化，轻量化，性能高，可靠性好，易与微波系统集成等优点，从而成为现阶段研究的热点。

1 工作原理微带铁氧体环行器的工作原理可以从带状线环行器推演出来，带状线环行器的典型结构是一个具有三条互成120°对称的带状线的金属圆盘，它与两个接地面之间各配置一个铁氧体圆柱，并加以适当的偏置磁场而制成。

带线环行器的结构如图1所示。

图1 带线环行器结构当铁氧体基片内场为零时，圆盘结构在最低频率上的谐振具有偶极子模式，其电场矢量垂直于圆盘平面，而微波磁场矢量与圆盘平面平行。

图2(a)为非磁化状态下由端口1激励起的驻波场图。

当端口2和3开路时，其电压与输入电压反相，而大小约为输入电压的50%。

图2 环行器工作原理在恒偏置磁场下，进入铁氧体基片内的电磁波会分裂成两个谐振模——右旋模和左旋模，这两个谐振模都有各自的谐振角频率，当偏置磁场在一合适值时，右旋模和左旋模合成的驻波场图从未分裂时的位置旋转30°，如图2(b)所示，从而得到环行效果[3-4]。

微波铁氧体带线环行器设计要点

微波铁氧体带线环行器设计要点下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。

文档下载后可定制修改，请根据实际需要进行调整和使用，谢谢!本店铺为大家提供各种类型的实用资料，如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等，想了解不同资料格式和写法，敬请关注!Download tips: This document is carefully compiled by this editor. I hope that after you download it, it can help you solve practical problems. The document can be customized and modified after downloading, please adjust and use it according to actual needs, thank you! In addition, this shop provides you with various types of practical materials, such as educational essays, diary appreciation, sentence excerpts, ancient poems, classic articles, topic composition, work summary, word parsing, copy excerpts, other materials and so on, want to know different data formats and writing methods, please pay attention!微波铁氧体带线环行器设计要点在微波通信系统中，铁氧体带线环行器是一种至关重要的被动元件，用于实现信号的单向传输和功率的平衡分配。

高谐波抑制环行器技术研究

高谐波抑制环行器技术研究作者：***来源：《卫星电视与宽带多媒体》2020年第06期【摘要】环行器作为卫星中雷达、通讯等微波系统中的必备元件，起到信号定向传输、收发双工的作用。

作为大功率信号的发射通路和反射信号的接收通路，其性能的优劣直接影响整机系统的功能实现，随着雷达、通信和电子对抗一体化技术的发展，对环行器提出了高谐波抑制及表贴安装要求。

本文介绍了一种高谐波抑制设计的表贴环行器，该类产品的特点是高谐波抑制、体积小，表贴安装便于集成。

【关键词】环行器;高谐波抑制;表贴1. 引言环行器是一种非互易的多端口器件，当信号进入其中一个端口时会被耦合到它一个邻近的端口，但不会被耦合到其它的端口。

通信要采用微波作为传输手段，因此环行器是不可缺少的基本器件。

随着科学技术的发展，雷达、电子对抗和通信等电子设备往小型化、轻量化、多功能集成方向发展，整机对环行器提出了小型化、多功能、便于集成等要求，越来越多的设备要求环行器具有较好的滤波特性，也就是要求环行器要有高的谐波抑制，同时要小型化、表贴结构便于安装。

但目前市场上环行器在带内有较好的性能，带外的滤波特性普遍较差，通常通过增加滤波器来提升带外特性，但会带了较大的尺寸，针对环行器的高谐波抑制及小型化要求，需在材料、电路、结构等方面开展研究。

2. 研究目标及途径2.1 研究目标本项目要求产品达到的技术指标见表1。

2.2 研制途徑产品的设计将分为三步，带线环行器结构、材料选取、高谐波抑制环行器电路设计、表贴结构输出设计。

2.2.1 产品组成产品采用带线drop-in结构转表贴输出，主要由腔体、锶恒磁、接地板、旋磁基片、中心导体、防转片、永磁体、补偿片、盖板、介质套、内导体等组成，通过盖板和螺纹腔紧密配合压紧，内导体与中心导体采用焊接工艺连接。

2.2.2 旋磁铁氧体基片的选择由于该环行器的使用频率和尺寸较小必须采用高场带线环行器进行设计，铁氧体基片的选择遵循以下几个原则：目前旋磁铁氧体基片饱和磁化强度最高为5200Gs，故铁氧体基片的饱和磁化强度只能在1420～5200Gs之间选择。

X波段超薄宽带小型化环形器的设计张丽君,汪晓光张丽君,汪晓光

X波段超薄宽带小型化环形器的设计张丽君,汪晓光张丽君,汪晓光张丽君;汪晓光【摘要】基于双Y结构设计了一种X波段超薄宽带小型化环形器.环行器的频带为7～14 GHz,在实现全频带、高隔离度、低损耗、高传输的基础上,保证了厚度小于2 mm的超薄结构.其中以相对介电常数为13和电损耗角正切为0.0001的陶瓷材料做为基片,运用了四种阻抗匹配方法,分别是双Y匹配、结外匹配、圆弧匹配、中心结切角匹配.最终实现了插入损耗大于-0.32 dB,回波损耗和隔离系数小于-15 dB 的性能指标.【期刊名称】《通信技术》【年(卷),期】2019(052)004【总页数】5页(P1002-1006)【关键词】环形器;阻抗匹配;超薄;全频带【作者】张丽君;汪晓光【作者单位】电子科技大学,四川成都 611731;电子科技大学,四川成都 611731【正文语种】中文【中图分类】TN610 引言现代通信行业的社会现代化发展给当今人们带来了极大的方便，在通信系统中作为收发、隔离、开关等作用的环行器有着非常重要的作用和不可或缺的地位。

通信技术在不断发展和进步，对于环行器也提出了更高的要求。

微波铁氧体环行器向着小型化、宽频带、大功率的方向发展。

在保证环行器高性能的基础上，还要求做到宽频带、小型化、超薄的结构，是本文研究的重点和难点。

1 带状线Y结构如图1所示，带线结环行器的基本结构是一组三个互成120°的中心导体、铁氧体圆片分别在导体的上下两层，外加磁场HO加在垂直于铁氧体的方向。

图1 带线结环行器2 环行器的环行条件2.1 电磁场的传输理论带状线中只传输TEM模，其电场强度E垂直于中心导体，即z方向，磁场强度H 平行于中心导体，并且垂直于传播方向，即φ方向[1]。

根据磁场强度方程和麦克斯韦方程，求得磁场分量为：从方程式中可见，铁氧体圆盘中存两种圆极化波，其对应的磁导率分别为u右,左=u±k，其中2.2 环行条件假定铁氧体圆片与三个端口是处于非耦合状态，φ=0，此种情况下没有带线馈线连接中心结，那么就没有电流从中心导体的边缘沿径向r流动。

环形混合环

《微波/毫米波电路分析与设计》课程设计微带环形器的设计学号：：专业：通信工程学院：电子工程与光电技术学院指导教师：兆龙时间：2015年4月3日目录一、引言1.1ADS概述1.2 环行器概述二、环行器相关原理2.1 环行器的S参数2.2 环行器的设计指标三、环行器的设计与仿真3.1 创立项目3.2 利用ADS设计原理图3.3 原理图仿真3.4 幅员仿真四、心得体会五、参考文献摘要射频环行器作为一种重要的器件，广泛应用于通信以及雷达系统中的收发组件上。

上世纪中叶，微波技术中的一大突破是铁氧体的发现。

铁氧体乃是由金属氧化物构成的一类瓷性磁性材料，利用这种材料在直流磁场和微波场共同作用下呈现出的旋磁效应制成的微波铁氧体器件如环行器、隔离器等，在二次世界大战中解决了雷达设备的级间隔离、阻抗以及天线共用等一系列实际问题，极提高了雷达系统的战术性能，成为其中的关键件和致命件。

传统的环行器通常利用铁氧体材料的特性构成，因而需要外加磁场才能工作，而铁氧体器件的体积和重量通常都比拟大，且不利于集成，给使用带来不便。

而微带环行器具有小型化、轻量化、性能高、可靠性好、易与微波系统集成、不需要外加磁场、易与MMIC技术兼容的特点。

本文的主要目的是使用ADS软件设计微带环形器，设计的环行器为四端口微带环行器。

重点是环形器的设计、仿真环行器的S参数、优化S参数使之满足要求。

该器件中心频率选择射频段的24.125GHz,带宽为6%。

在通带围，设计出满足S参数要求的环行器，再进一步通过仿真和修改来优化指标。

关键词：微带环行器、ADS仿真、S参数、优化一、引言1.1 ADS概述ADS迅速成为工业设计领域EDA软件的佼佼者，因其强大的功能、丰富的模板支持和高效准确的仿真能力〔尤其在射频微波领域〕，而得到了广阔IC设计工作者的支持。

它支持系统和射频设计师开发所有类型的射频设计，从简单到最复杂，从射频∕微波模块到用于通信、航空航天、国防的MMIC。

HFSS软件系统介绍

目录第1篇HFSS软件系统介绍 (2)1 3D窗口简介 (2)2 软件系统文件的基本介绍 (5)3 3D建模概述 (6)4 视图窗口的操作 (7)5 应用结构的变换 (9)6局部坐标系 (10)7 几何参数设置 (12)第2篇T型波导腔体内场分析 (14)1 创建工程 (14)2 创建模型 (15)3 建立并求解 (20)4 比较结果 (23)第3篇感想和体验 (25)第1篇HFSS软件系统介绍HFSS（High Frequency Structrue Simulator）软件由美国Ansoft公司开发，是三维电磁场仿真软件。

它应用切向矢量有限元法，可求解任意三维射频、微波器件的电磁场分布，计算由于材料和辐射带来的损耗。

可直接得特征阻抗、传播系数、S参数及电磁场、辐射场、天线方向图、特定吸收率等结果。

广泛地应用于天线、馈线、滤波器、多工器、功分器、环行器、光电器件、隔离器的设计和电磁兼容、电磁干扰、天线布局和互耦等问题的计算。

1 3D窗口简介Ansoft HFSS 3D 模型编辑器使用简便、灵活，并具有全参数化建模的强大功能，无需编辑复杂的宏/模型来实现。

在此主要介绍HFSS 的3D 建模过程。

通过对这些基本概念的理解，我们可以快速利用3D 参数建模器提供的所有特色功能。

HFSS软件的3D界面如下图所示：1.1 主菜单与工具条主菜单在软件主窗口的顶部，包括File、Edit、Project、Draw、3D Modeler、HFSS、Tools、Window、Help这些下拉菜单。

工具条在主菜单的下一行，是一些常用设置的图标。

1.2 工程树工程树包括所有打开的HFSS工程文件，每个工程文件一般包括几何模型、模型的边界条件、材料定义、场的求解、后处理信息等。

工程树中第一个节点是工程的名称，默认名一般为Project n，n代表当前加入的第n个设计，在该节点下包括模型的所有特定数据。

包括：Model:建立的模型。