铁氧体的发现始于上世纪中叶,使微波技术得以实现重大突破,同时也造福 了第二次世界大战:解决了雷达间的隔离以及一系列天线共用的问题,成为作战 系统的重大技术核心。从第二次世界大战后,伴随着科学技术的发展,铁氧体在 微波领域得到了完全的释放:80%的铁氧体隔离器在军用领域中大展拳脚,用于 制作精密雷达、导航等。从全世界来看,铁氧体隔离器从军用转向民用大概是从 冷战结束之后。77311
近半个世纪以来,宽频带和小型化一直是国内外铁氧体微波器件领域的主 流,不论是环行器还是隔离器都以此为发展方向。体积小、轻便、易集成、连续 性优等因素使微波器件在实际生产生活中得到广泛的推广和应用,国内外都把微 波器件代替同轴或者 drop-in 器件大量用于微波工程中。
美国和俄罗斯一直是铁氧体环形器和隔离器小型化方面的佼佼者,比如美国 的 M/A-COM、MICA、Loral、Ferrenti 和俄罗斯的 Istok、Domain 等。最先开发 的片式化、小型化的铁氧体隔离器是环形器和隔离器,美国的 Raytheon 公司研 制的超宽带小型化微带隔离器是采用多种铁氧体构成基片,所加偏置磁场采用 SmCo 永磁膜;俄罗斯 Istok 研制的微带隔离器是采用微带电路设计方法,介质 基片的质量高。美国的 MICA 公司在 20 世纪 80 年代初研制了插入式隔离器,设 计了微带式、没有接头的带线隔离器,将其直接集成到 MIC(微波集成电路) 中,结构紧凑,工作频带宽。后来为了满足“小型化”要求,日本人在 20 世纪90 年代开发出微型集中参数隔离器,将中心导体和电容植入铁氧体之中,以此 来缩小体积。近年来单片式薄膜隔离器开始出现,将铁氧体利用薄膜或者厚膜技 术沉积到磁性或者非磁性的基片上,它具有尺寸小、价格低廉的优势,预计将有 广泛的应用前景。论文网
研究边导模隔离器的方法有多种:实验室实物测试、微波电路设计、软件仿 真等。Hines 在 20 世纪 70 年代利用带状线中非互易效应,尝试研制边导模隔离器: 他在带状线的一侧放置吸收体。此时的隔离器已经有宽频带特性,同时广泛应用 于 MIC(微波集成电路)。之后 L。Courtois 和 P。de santis 花费大量时间在边导模 器件,L。Courtois 研究了甚高频段边导模隔离器。T。Noguchi 把铁氧体基片上的共 振部分作为吸收体吸收反向传输的波,同时在铁氧体上加上一个稳恒直流磁场,研制出来另一种边导模隔离器。Elshafiey 等人在 20 世纪 90 年代对边导模隔离器 进行了全波分析、计算,在理论操作上丰富了边导模隔离器。俄罗斯不仅最早开 始研究隔离器,而且引领了世界领先水平的隔离器技术,其研制的各个频段的边 导模隔离器正向损耗仅有 0。6 一 ldB,反向隔离度已达到 30 一 35dB。但高频段 的边导模隔离器一直是难题,就这样一直到 20 世纪 80 年代,美国首次研制出来 6 一 18GHz 边导模隔离器。这大概是宽带优化、精密制作和组装等一系列新技 术强强结合的产物了。
国内隔离器的研究与国外可以说是同步进行。最开始研制的是微带隔离器, 20 世纪 80 年代又研制出了微型集总参数隔离器,到八十年代末开始研究插入式 隔离器,目前虽然已经开始研究单片式薄膜隔离器,但想要短时间内跟上国外先 进技术还有许多困难。而关于边导模隔离器,我国现已经研制出了 2 一 8GHz、 8 一 18GHz 带状线边导模隔离器。其中要数电子九所的成果最为出彩,电子九 所在先期技术的基础上研制出了 8 一 18GHz 边导模隔离器。下图 1。1 中的表反 应了国内外研究现状对比:
国内外研究水平对比
近年来电子设备、电子元件广泛应用于军事和民用。为了节约成本、提高设 备性能,小型化、微型化、宽频带、低噪声、抗干扰等逐渐成为电子器件的发展 方向。基于国外对微波技术的封锁、对相关器件的限制出口和我国国内对微波隔 离器的需求,我们必须致力于研究发展相关技术,加大科技投入。目前我国对微 波技术的研究已经登上了一个新的台阶,希望能争取早日攻克还未实现的难关, 使微波技术得以更为广泛的应用。