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随着移动通讯的迅速发展,微波器件的小型化、平面化、集成化成为研究的热点和重要的发展方向。微波铁氧体环行器作为最重要的微波铁氧体元件之一,具有其它元器件不可替代的作用。然而,传统的环行器需要外加磁体导致体积大,重量重,并且难以与微波电路有效集成。六角锶钡铁氧体具有很高的磁晶各向异性场,当它应用于微波环行器时,可以不用外加磁体实现环行器的自偏置,从而显著降低环行器的体积和重量,也使环行器与微波电路的集成变得可能,因此基于六角锶钡铁氧体材料的自偏置微波环行器的研究对于微波器件的轻量化、小型化、集成化具有重要的意义。本论文首先从传统环行器的工作原理出发,设计了中心频率为31.5 GHz的自偏置双Y结锶铁氧体块材环行器。仿真结果表明,环行器在30.5 - 32.5 GHz频率范围内插入损耗小于1dB,隔离度大于20 dB。利用锶铁氧体制备了所设计的环行器,测试结果表明,所制备的环行器具有良好的环行性能,在27.75 GHz附近,器件的插入损耗约为9 dB,隔离度约为37 dB。当频率为30 GHz时,隔离度约为45 dB,插入损耗约为15 dB。为了和微波电路集成,本论文又设计了嵌入式集成环行器和全磁集成环行器。仿真结果表明,所设计的嵌入式自偏置微带Y结环行器在32 GHz附近具有明显的环行性能,插入损耗小于0.5 dB,隔离和回波损耗都接近于30 dB。根据设计结构,制备了嵌入式集成环行器样品,测试结果表明,所制备的环行器在中心频率为35.8 GHz附近呈现出明显的环行性能,插入损耗约为21 dB,隔离度接近50 dB。所设计的全磁集成环行器在32 GHz附近显示出明显的环行性能,插入损耗小于1dB,隔离度与回波损耗都为40 dB左右。全磁集成环行器的测试结果表明,在频率为34.8 GHz时,环行器具有明显的环行性能,此时的插入损耗为20 dB,隔离度为52 dB。从测试结果可见,所制备的集成环行器的插入损耗较大,这是由于所用的钡铁氧体厚膜材料不够致密、表面粗糙所致。最后,研究了共面波导自偏置环行器的设计方法。基于该方法设计了钡铁氧体厚度为10μm的自偏置共面波导薄膜环行器。仿真结果表明,所设计的环行器在34.1 GHz附近有明显的环行性能,隔离度为20 dB,插入损耗小于1 dB。实验样品测试结果表明,所制备的薄膜环行器在频率为34 GHz时具有明显的环行性能,插入损耗在33 GHz达到最小值,约18 dB左右。而隔离度在34 GHz达到最大值,约45 dB左右。