Циркулятори та ізолятори: основні пристрої в радіочастотних та мікрохвильових схемах

У радіочастотних та мікрохвильових схемах циркулятори та ізолятори є двома ключовими пристроями, які широко використовуються завдяки своїм унікальним функціям та сферам застосування. Розуміння їхніх характеристик, функцій та сценаріїв застосування допоможе інженерам вибрати відповідні рішення в реальних конструкціях, тим самим покращуючи продуктивність та надійність системи.

1. Циркулятор: Керівник напрямку сигналів

1. Що таке циркулятор?
Циркулятор — це невзаємний пристрій, який зазвичай використовує феритові матеріали та зовнішнє магнітне поле для досягнення односпрямованої передачі сигналів. Зазвичай він має три порти, і сигнали можуть передаватися лише між портами у фіксованому напрямку. Наприклад, від порту 1 до порту 2, від порту 2 до порту 3 та від порту 3 назад до порту 1.
2. Основні функції циркуляційного насоса
Розподіл та об'єднання сигналів: розподіл вхідних сигналів на різні вихідні порти у фіксованому напрямку або об'єднання сигналів з кількох портів в один порт.
Ізоляція передачі та прийому: використовується як дуплексер для досягнення ізоляції сигналів передачі та прийому в одній антені.
3. Характеристики циркуляційних насосів
Невзаємність: сигнали можуть передаватися лише в одному напрямку, уникаючи зворотних перешкод.
Низькі втрати на внесення: низькі втрати потужності під час передачі сигналу, особливо підходить для високочастотних застосувань.
Підтримка широкосмугового діапазону: може охоплювати широкий діапазон частот від MHz до GHz.
4. Типові застосування циркуляційних насосів
Радарна система: ізолює передавач від приймача, щоб запобігти пошкодженню приймального пристрою потужними передаваними сигналами.
Система зв'язку: використовується для розподілу сигналу та комутації багатоантенних решіток.
Антенна система: підтримує ізоляцію переданих та прийнятих сигналів для покращення стабільності системи.

II. Ізолятор: бар'єр захисту сигналу

1. Що таке ізолятор?
Ізолятори – це особливий тип циркуляторів, зазвичай лише з двома портами. Їхня основна функція полягає в придушенні відбиття сигналу та зворотного потоку, захищаючи чутливе обладнання від перешкод.
2. Основні функції ізоляторів
Ізоляція сигналів: запобігання поверненню відбитих сигналів до інтерфейсних пристроїв (таких як передавачі або підсилювачі потужності), щоб уникнути перегріву або погіршення продуктивності обладнання.
Захист системи: у складних схемах ізолятори можуть запобігти взаємним перешкодам між сусідніми модулями та підвищити надійність системи.
3. Характеристики ізоляторів
Однонаправлена передача: сигнал може передаватися лише від вхідного кінця до вихідного, а зворотний сигнал пригнічується або поглинається.
Висока ізоляція: забезпечує надзвичайно високий ефект придушення відбитих сигналів, зазвичай до 20 дБ або більше.
Низькі внесені втрати: забезпечують максимально низькі втрати потужності під час нормальної передачі сигналу.
4. Типові застосування ізоляторів
Захист радіочастотного підсилювача: запобігає нестабільній роботі або навіть пошкодженню підсилювача внаслідок відбитих сигналів.
Система бездротового зв'язку: ізолюйте радіочастотний модуль у системі антен базової станції.
Випробувальне обладнання: усунення відбитих сигналів у вимірювальному приладі для підвищення точності випробувань.

III. Як вибрати правильний пристрій?

Під час проектування радіочастотних або мікрохвильових схем вибір циркулятора або ізолятора повинен ґрунтуватися на конкретних вимогах застосування:
Якщо вам потрібно розподілити або об'єднати сигнали між кількома портами, перевага надається циркуляторам.
Якщо основною метою є захист пристрою або зменшення перешкод від відбитих сигналів, ізолятори є кращим вибором.
Крім того, необхідно комплексно враховувати діапазон частот, втрати вставки, ізоляцію та вимоги до розміру пристрою, щоб забезпечити виконання показників продуктивності конкретної системи.

IV. Тенденції майбутнього розвитку

З розвитком технологій бездротового зв'язку продовжує зростати попит на мініатюризацію та високу продуктивність радіочастотних та мікрохвильових пристроїв. Циркулятори та ізолятори також поступово розвиваються в таких напрямках:
Підтримка вищих частот: підтримка міліметрових хвильових діапазонів (таких як 5G та міліметровий хвильовий радар).
Інтегрована конструкція: інтегрована з іншими радіочастотними пристроями (такими як фільтри та подільники потужності) для оптимізації продуктивності системи.
Низька вартість та мініатюризація: використання нових матеріалів та виробничих процесів для зниження витрат та адаптації до вимог термінального обладнання.