Abstract
本研究提出利用微波循環器的非互異特性得以電控式外加偏壓磁場來控制，並切換高功率微波通道。循環器是於一Y形三埠腔體中心置入鐵氧磁體(ferrite)並給予外加偏壓磁場，使得入射波從A埠輸入由B埠輸出，但由B埠輸入卻會由C埠輸出。反轉磁場方向則會使得A埠輸入波由B埠C埠輸出。因此藉由控制螺線圈電磁鐵的電流方向改變所提供偏壓磁場的方向，進而達到一對二微波通道切換的功能。 首先選定S頻段(3.0GHz-3.5GHz)，以Garnet試作三埠微波循環器，在設計上改變鐵氧磁體的幾何形狀以HFSS進行模擬分析，尋求在低反射損耗(<1%)下同時達到低微波磁損(<1%)的設計方針，同時以HFSS ephysics熱模擬分析最優化結構時鐵氧磁體的溫度分布，確保在千瓦級微波輸入時最高溫仍低於鐵氧磁體的居理溫度，如此一來方可避免鐵氧磁體過熱的問題而有利於高功率的操作。另外也利用CST軟體設計電磁鐵並分析外加偏壓磁場磁場的均勻性，並模擬偏壓磁場不均勻性對微波循環器穩定度的影響。預期S頻段循環器實驗量測-1dB穿透效率頻寬可達10%，最高穿透效率約為90%。 進一步的將操作頻段提升至X頻段依據前述經驗選用合適的鐵氧磁體並設計低磁損且寬頻的X頻段三埠為波循環器，進行熱分析模擬高功率運作，完成X頻段一對二高功率高速切換理論設計。預期X頻段循環器理論設計-0.5dB穿透效率頻寬可達10%，最高穿透效率約為93%。