微波铁氧体隔离器的仿真设计(2)
微波元件与网络在一般情况下具有互易特性。微波元件的任意两个端口之间对信号的响应与信号的传输方向无关。一般采用具有无源性以及各向同性材料的器件来实现这种互易性。但是在做隔离器时，因为隔离器是一种具有方向特性的器件，故要用到各向异性的材料。铁氧体是具有理想的各向异性的非常合适的材料，可以在传输波导中插入合适的铁氧体片以达到一定的隔离效果。
隔离器的主要作用是使波在一个既定的方向传输时可以几乎没有损耗地通过，但是波如果在反方向传输就会遇到极大的衰减。故隔离器的重要指标是正向与反向传输系数，反向传输系数与正向传输系数的比值是隔离器最为重要的技术指标，称之为隔离度。隔离器有两个端口，记为端口1与端口2，若波能从端口1顺利传到端口2，但端口2的波遇到极大的衰减，无法传过来，那么S21接近于0，但S12在-20dB以下。若波能从端口2顺利传到端口1，但端口1的波遇到极大的衰减，无法传过来，那么S12接近于0，但S21在-20dB以下。此两种情况下，该二端口器件便可作为隔离器使用。一般而言，-20dB的衰减已达指标要求，初步设计中已经达到这个要求，但经过适当的优化之后，该衰减值可在-25dB以下。
常见的隔离器主要有谐振式，场移式，微带线式，经环形器改造成的隔离器，法拉第旋转式隔离器，常见的结构模型有矩形波导隔离器，场移式隔离器，边导模结构的隔离器，微带线隔离器，还有一种比较特殊的隔离器，是在环形器的基础上，将一个端口匹配负载，利用另两个端口做成二端口的微波隔离器。
谐振式隔离器利用共振效应，一般以波导，带线或者同轴作为传输结构，功率容量较高，可在特别高的频率下工作，甚至可以到毫米波的工作范畴。谐振式隔离器体积小而且功率大，但是在高频段时制作起来比较困难。
场移式隔离器利用场移效应，一般以微带，带线或者同轴作为传输结构，功率容量中等，只能在不算高的频率下工作。谐振式隔离器功率较低，驻波比也较低，但是可以在很小的带宽范围内获得比较高的隔离度。一般用来测量比较精密的系统。
法拉第旋转式隔离器利用法拉第旋转效应，一般以同轴与波导混合的结构来传输，功率容量较低，可以在较高频率下工作，但是法拉第旋转式隔离器并不具备较多优点，它的结构较为复杂，功率也比较低，工作带宽比较窄，在毫米波范围内有较多的使用。
经环行器改进的隔离器，利用环形器的原理，一般以带线，波导，微带为传输结构，功率容量较高，工作频率也较高，而且，在环形器的基础上改进成的隔离器，结构比较简单，是所有隔离器中结构最为简单的，制作起来比较方便，性能也比较优良，具有一定的优势。
边导模隔离器一般以带线，微带作为传输结构，在矩形波导内放置内导体，内导体的一侧放置铁氧体，另一侧放置吸收体，在内导体的边缘处电场剧烈变化。边导模隔离器的功率容量较低，在不算高的频率范围内工作，但其工作带宽极宽，经一定设计，甚至可达数倍频程的工作带宽。
在这些隔离器中，环形器的基础上改造成的隔离器是最简单的隔离器。制作较为简单，只需要在环形器的基础上，将其中的一个端口匹配。剩下两个端口作为二端口隔离器使用。谐振式隔离器也是相对较为简单的一种隔离器，但传输与隔离性能不是最佳的。其传输性能不如场移式隔离器。隔离器的工作范围不仅仅是要看隔离度，更重要的是看传输性能，某频率下的插入损耗太大时，隔离器无法在该频率下工作。若以宽工作频带为目标，则应对边导模隔离器进行研究，该种隔离器可达四倍频程甚至是五倍频程的工作带宽。
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