طراحی و بهینه‌سازی سیرکولاتور موج‌بری سه دهانه‌ای

مسعودی نژاد, شایان; منتصری, ناصر; قانع قره باغ, یعقوب

طراحی و بهینه‌سازی سیرکولاتور موج‌بری سه دهانه‌ای

نوع مقاله : مخابرات - میدان و موج

نویسندگان

¹ دانشگاه جامع امام حسین (ع)

² دانشگاه شاهد

چکیده

در این مقاله طراحی، شبیه‌سازی و بهینه‌سازی سیرکولاتور موج‌بری سه دهانه‌ای برای کاربردهای ماکروویوی در باند فرکانسی X دارای حداقل تلفات عبوری بررسی ‌شده است. برای عملکرد این سیرکولاتور در توان‌های بالا، طراحی بر اساس ساختار موج‌بری صورت گرفته است. طراحی فریت و مکان قرارگیری آن طوری صورت گرفته است که سیرکولاتور طراحی و ساخته‌شده پهنای باند بیشتری نسبت به ساختارهای مشابه خود داشته باشد. قابل ذکر است که مراحل طراحی و بهینه‌سازی سیرکولاتور به‌صورت کامل بررسی ‌شده است. سیرکولاتور ساخته‌شده دارای دهانه‌های ورودی استاندارد WR-90 در فرکانس مرکزی GHz 4/9 با پهنای باند حدود 4 %، حداقل ایزولاسیون dB20 و حداکثر تلفات عبوری 0.25 dB در تمام دهانه‌ها است. در انتها، نتایج شبیه‌سازی و ساخت با یکدیگر مقایسه شده و تطابق قابل قبولی بین آن‌ها مشاهده می‌شود.

کلیدواژه‌ها

20.1001.1.26762935.1398.10.3.8.4

عنوان مقاله [English]

Design and Optimization of a Three-Port Waveguide Circulator

نویسندگان [English]

Shayan Masoudinejad ¹
Nasser Montaseri ²
Yaqob Qaneh Qarehbagh ¹

¹ Imam Hossein Comprehensive University

² Shahed University

چکیده [English]

In this paper, the design, simulation, and optimization of a three-port waveguide circulator for microwave applications in X-band frequency with low insertion and reflection losses are investigated. To operate this circulator in high power application, the design is based on the waveguide structure. The ferrite design and its location are outlined while designed and fabricated circulator has a wide band frequency range in comparison to the conventional structures. It should be noted that the design and optimization procedure are completely considered. The fabricated circulator has the input standard WR-90 flange at the center frequency of 9.4 GHz and the frequency band width, minimum isolation, and maximum insertion loss are about 4%, 20 dB, and 0.25 dB, respectively. Finally, the results of simulation and measurements are compared together and close accordance is observed between them.

کلیدواژه‌ها [English]

Three-port waveguide circulator
Ferrite

مراجع

[1] Chait, H. N.; Curry, T. R. “A New Type Y-Circulator”; J. Appl. Phys. Suppl. 1959, 30, 1525 -1535.

[2] Hocine, H.; Caplin, M.; “Waveguide Circulator”; US Patent 7,746,189, 2010.

[3] Chait, H. N.; Curry, T. R. “A New Type Y-Circulator”; J. Appl. Phys. Suppl. 1959, 30, 1525 -1535.

[4] Davis, L. E.; Coleman, M. D.; Cotter, J. J. “Four-port Crossed Waveguide Junction Circulators”; IEEE Trans. Microw. Theory Techn. 1964, 12, 43 -47.

[5] Fuller, A. J. B. “Ferrites at Microwave Frequencies”; Peregrinus, 1987.

[6] Pozar, D. M. “Microwave Engineering”; NY: John Wiley & Sons, 1988.

[7] Bosma, H. “On Stripline Circulation at UHF”; IEEE Trans. Microw. Theory Techn. 1964, 12, 61 -72.

[8] Fay, C. E.; Comstock, R. L. “Operation of the Ferrite Junction Circulator”; IEEE Trans. Microw. Theory Techn. 1965, 13, 15 -27.

[9] Tanaka, S.; Shimomura, N.; Ohtake, K. “Active Circulators: The Realization of Circulators Using Transistors”; Proc. IEEE 1965, 53, 260 -267.

[10] Estep, N. A.; Sounas, D. L.; Alu, A. “Magnetless Microwave Circulators Based on Spatiotemporally Modulated Rings of Coupled Resonators”; IEEE Trans. Microw. Theory Techn. 2016, 64, 502 -518.

[11] Davies, J. Β. “An Analysis of the M-port Symmetrical H-plane Waveguide Junction with Central Ferrite Post”; IEEE Trans. Microw. Theory Techn. 1962, 10, 596 -604.

[12] Davies, J. Β. “Theoretical Design of Wideband Waveguide Circulators”; Electronics Letters 1965, 1, 60 -61.

[13] Davis, L. E. “Theoretical Design of Static and Latching Ferrite 3-Port and 4-Port Symmetrical Waveguide Circulators”; Symposium on Microwave, Palo Alto, 1966, 281- 285.