环形器的电路设计

环形器的电路设计

关键词: 环行器、射频环行器、同轴环行器、带线（嵌入式）环行器、宽带环行器、双节环行器、表面封装环行器、微波环行器、波导环行器、高功率环行器

定义：

环行器是将进入其任一端口的入射波，按照由静偏磁场确定的方向顺序传入下一个端口的多端口器件。环行器是有数个端的非可逆器件。它表明器件从 1 到2，从 2 到 3 和从 3 到1 是导通的。反过来信号从2到1，从3到2和从1到3是隔离的。环形器由磁化的铁氧体片、传输线和输入输出连接器组成。

原理：

环形器的存在是因为发射和接收信号共用一个天线，就要用环形器把信号区分来，使得从发射机里发射到天线上去的信号直接上天线，不至于到接收机里面去，从天线上接收的信号到接收机里面，不至于到发射机。环形器运用的是1/4波长的一个微波原理。

环形器是大功率微波系统及天线网络的基本元件，环形器中的能量是要定向、隔离的。其设计需要利用一些研究的比较透彻的、基于Bosma经典方程式的模型。虽然电脑的运行速度不断加快，而且计算机辅助工程(CAE)软件也日益复杂完善，不过这两个方程依然是大功率环形器的研发和建模的基础。

Y形环形器为采用谐振式单向器件的三端口部件。这三个端口将其与外部连接，一个送入端口1的信号会环行至端口2，但不会传至端口3；也就是端口3与端口1彼此隔离。类似的，一个到达端口2信号会环行至端口3，不过端口1会从端口3被隔离(图1)开。通常，垂直静态磁场中的铁氧体、石榴石圆盘或圆柱被用作为这种单向器件。另外，为了使信号能够环行，得同时满足下面两个方程：

环形器的电路运行解析：

输入信号是由伺服系统中的传感器产生的。指令脉冲控制器决定于具体的伺服控制过程。可采用专用逻辑电路，目前多用单片微型计算机及接口电路组成。环形分配器是将输入的单一脉冲串按工作方式和转向分别依次向连接到步进电机各相绕组的功率放大器分配脉冲，以便形成旋转磁场。环形脉冲分配器多采用专用集成电路如CH250等构成。由此形成的各相的微弱信号经各相的功率放大器放大，产生足够的电磁转矩使电动机旋转。各部分的设计、选型、连接往往要求控制系统的设计者花费大量的精力和劳动。接口信号的匹配以及元器件的质量等对整个系统的可靠性影响很大。

环形器在驱动电路中的动静态分析：

驱动电路一般都有指示灯显示装置并采用了过电、过压、过流等保护措，可靠性较高。当故障发生时，应先从功放电路开始检查，然后逐级向前排查原因，排除故障后合闸运行。故障可从静态、动态两方面分析，静态是指电机各相励磁绕组直通额定电流(按规定的分配方式)，会出现3种情况。

(1) 电流达不到额定数值或各相电流不平衡。这是由于主回路中各相绕组参数不一致而造成的。主回路中包括电动机绕组、限流电阻、晶体管等元件。这些元件参数、特性应做到尽量一致，否则严重不对称时会产生大、小步运行，引发故障。

(2) 某相或某几相无电流。这时应检查连接线是否松开，功率级有无虚焊；熔断器或功放管是否烧断。这类故障很容易排除，即重新连线，将其焊牢或更换元件。

(3) 有电流但电动机产生摆动，不能正常走步。存在两种可能：一种是环形分配器工作不正常，产生错乱；另一种是电动机绕组的相序接错。

以上静态故障可用秒信号送给电机单脉冲走步，在各相绕组中串联直流电流表进行观测。电流表指针摆动规律应与分配器相序一致；各相电流应平衡并达到额定电流值。

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