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利用铁氧体材料的旋磁特性制作的非互易器件是射频、微波/毫米波电子设备和系统中不可或缺的基础元器件。鉴于微波/毫米波系统对可靠性以及低成本制造技术的要求,微波/毫米波元部件和子系统一直在沿着波导电路→混合集成电路→单片集成电路方向向前发展。而目前采用横向磁化铁氧体制作的非互易器件皆为分立元件,很难实现平面集成。同时,随着频率的升高,传统的Y结环行器的尺寸越来越小,器件在制作上面临一定的困难;并且频率越高,发生铁磁共振的恒磁场要求也越高。尤其当频率进入到亚毫米波和毫米波的范围时,共振场已经超过了10,000Oe以上,为了产生这么大的恒磁场,要求的永久磁钢已经很难得到。本论文针对传统铁氧体非互易器件面临的上述问题,以适合平面集成、尺寸相对较大且对外偏置磁场需求较小的纵向磁化铁氧体耦合线(FCL)结构为主要研究对象,以扩展其应用频段为目的,从材料和电路结构两方面入手,对拓展新型FCL非互易器件的工作频段进行了创新性和探索性研究。主要内容为:1.采用微波网络理论研究了FCL的散射特性,得出了相位非互易FCL结构最优化的散射矩阵条件。2.采用耦合模理论对FCL进行了详细地分析与探讨,对前人的工作进行了补充和完善,给出了铁氧体加载耦合微带线或其他非TEM传输线结构具备最大非互易行为的约束条件。3.对纵向磁化铁氧体基片上的均匀直线型微带线进行了分析与研究。得出的结论,可以很好的为设计全铁氧体基片FCL环行器及其他组件提供指导。4.对纵向磁化铁氧体基片加载的均匀直线型耦合微带线进行了深入地研究,给出了提高标准微带形式的均匀直线型FCL工作频率的两种方案:一是采用高饱和磁化强度的铁氧体材料;二是采用覆盖介质结构。5.从电路结构入手,采用不依赖板材且制作简单的非均匀锯齿结构来拓展均匀直线型FCL的工作频段。为验证铁氧体作基片的非均匀锯齿型FCL结构可以工作在更高频率上的这一特性,对铁氧体作覆盖层的非均匀锯齿型FCL在低频段的应用也进行了分析和探讨。6.分别采用饱和磁化强度为1820Gauss和3040Gauss的铁氧体设计、制作了中心频率分别为6.2GHz和10.3GHz的均匀直线型FCL微带三端口环行器,同时,在饱和磁化强度均为1820Gauss的铁氧体基片上设计、制作了中心频率均为10.3GHz的均匀直线型和非均匀锯齿型FCL微带三端口环行器。测试结构和仿真结果基本吻合,验证了相关设计的正确性。