S波段小型化大功率环行器具有质量轻、可靠性高、体积小、功率容量大等优点，是微波电路中不可缺少的重要元器件之一。目前国内同类产品技术水平同国外先进产品相比在尺寸和功率容量上存在差距。本文针对S波段小型化大功率环行器的设计，在电路结构上选用高场准集中参数电路模型以及低场分布参数双Y电路模型，在理论上计算电路参数，然后用HFSS仿真软件和Maxwell软件建立高频电磁场仿真模型和和静磁场仿真模型，然后通过对高场和低场电路模型的设计和仿真优化结果进行对比，最终确定高场准集中参数电路模型设计。在结构设计上，上下腔结构和Drop-in结构都能满足小尺寸设计要求，但由于上下腔结构产品调试方便，最终选择了上下腔结构进行设计。对上下腔结构的环行器进行了热设计计算与仿真；然后对器件进行了装配和调试，最后成功研制出用于现代化军事装备电子系统的S波段小型化大功率环行器实用化样品。在进行电路理论计算时，主要分析计算了高场准集中参数电路和低场双Y电路的环行条件、匹配电路、旋磁铁氧体材料的参数及基片的尺寸。在进行热设计计算时，计算了环行器的发热量、热阻、温差等参数。仿真过程中，HFSS仿真软件和Maxwell软件的使用，可以大大提高了设计的效率，降低了研究经费，同时也减少了1~3个月的研制周期。HFSS软件仿真优化后，误差减小到5％。Solidworks软件的应用，可以提高产品设计的可靠性。对高场准集中参数电路和低场双Y电路设计出来的两种环行器进行测试，两种产品的性能均可满足如下指标：频率范围：3.1～3.4GHz；驻波：≤1.25；插入损耗：≤0.35dB；隔离度：≥20dB；工作温度：-40～+70℃。高场设计的环行器体积为12mm×14.5mm×10mm，可满足小型化要求，但低场设计的环行器体积为15mm×15mm×10mm，很难满足工程的小型化要求。