Cirkulatorer och isolatorer: kärnenheter i RF- och mikrovågskretsar

I RF- och mikrovågskretsar är cirkulatorer och isolatorer två avgörande enheter som används ofta på grund av deras unika funktioner och tillämpningar. Att förstå deras egenskaper, funktioner och tillämpningsscenarier kommer att hjälpa ingenjörer att välja lämpliga lösningar i faktiska konstruktioner, och därigenom förbättra systemets prestanda och tillförlitlighet.

1. Cirkulator: Riktningsansvarig för signaler

1. Vad är en cirkulationspump?
En cirkulator är en icke-reciprok anordning som vanligtvis använder ferritmaterial och ett externt magnetfält för att uppnå enkelriktad överföring av signaler. Den har vanligtvis tre portar, och signaler kan endast överföras mellan portar i en fast riktning. Till exempel från port 1 till port 2, från port 2 till port 3 och från port 3 tillbaka till port 1.
2. Cirkulatorns huvudfunktioner
Signaldistribution och sammanslagning: distribuera insignaler till olika utgångsportar i en fast riktning, eller slå samman signaler från flera portar till en port.
Sändnings- och mottagningsisolering: används som en duplexer för att uppnå isolering av sändnings- och mottagningssignaler i en enda antenn.
3. Egenskaper hos cirkulationspumpar
Icke-reciprocitet: signaler kan bara sändas i en riktning, vilket undviker omvänd interferens.
Låg insättningsförlust: låg effektförlust under signalöverföring, speciellt lämplig för högfrekventa tillämpningar.
Bredbandsstöd: kan täcka ett brett frekvensområde från MHz till GHz.
4. Typiska tillämpningar av cirkulationspumpar
Radarsystem: isolerar sändaren från mottagaren för att förhindra överföringssignaler med hög effekt från att skada den mottagande enheten.
Kommunikationssystem: används för signaldistribution och omkoppling av multi-antennsystem.
Antennsystem: stöder isolering av sända och mottagna signaler för att förbättra systemets stabilitet.

II. Isolator: signalskyddsbarriär

1. Vad är en isolator?
Isolatorer är en speciell form av cirkulatorer, vanligtvis med bara två portar. Dess huvudsakliga funktion är att undertrycka signalreflektion och tillbakaflöde, vilket skyddar känslig utrustning från störningar.
2. Huvudfunktioner för isolatorer
Signalisolering: förhindra reflekterade signaler från att flöda tillbaka till front-end-enheter (som sändare eller effektförstärkare) för att undvika överhettning eller prestandaförsämring av utrustningen.
Systemskydd: i komplexa kretsar kan isolatorer förhindra ömsesidig interferens mellan intilliggande moduler och förbättra systemets tillförlitlighet.
3. Egenskaper för isolatorer
Enkelriktad överföring: signalen kan endast överföras från ingångsänden till utgångsänden, och den omvända signalen undertrycks eller absorberas.
Hög isolering: ger extremt hög undertryckande effekt på reflekterade signaler, vanligtvis upp till 20dB eller mer.
Låg insättningsförlust: säkerställer att effektförlusten under normal signalöverföring är så låg som möjligt.
4. Typiska tillämpningar av isolatorer
RF-förstärkarskydd: förhindra att reflekterade signaler orsakar instabil drift eller till och med skada på förstärkaren.
Trådlöst kommunikationssystem: isolera RF-modulen i basstationens antennsystem.
Testutrustning: eliminera reflekterade signaler i mätinstrumentet för att förbättra testnoggrannheten.

III. Hur väljer man rätt enhet?

Vid design av RF- eller mikrovågskretsar bör valet av cirkulator eller isolator baseras på specifika applikationskrav:
Om du behöver distribuera eller slå samman signaler mellan flera portar är cirkulatorer att föredra.
Om huvudsyftet är att skydda enheten eller minska störningar från reflekterade signaler är isolatorer ett bättre val.
Dessutom måste enhetens frekvensomfång, insättningsförlust, isolering och storlekskrav övervägas för att säkerställa att prestandaindikatorerna för det specifika systemet uppfylls.

IV. Framtida utvecklingstrender

Med utvecklingen av trådlös kommunikationsteknik fortsätter efterfrågan på miniatyrisering och hög prestanda för RF- och mikrovågsenheter att öka. Cirkulatorer och isolatorer utvecklas också gradvis i följande riktningar:
Stöd för högre frekvens: stödja millimetervågband (som 5G och millimetervågsradar).
Integrerad design: integrerad med andra RF-enheter (som filter och effektdelare) för att optimera systemets prestanda.
Låg kostnad och miniatyrisering: använd nya material och tillverkningsprocesser för att minska kostnaderna och anpassa sig till kraven på terminalutrustning.