Cirkulatorer och isolatorer: kärnkomponenter i RF- och mikrovågskretsar

I RF- och mikrovågskretsar är cirkulatorer och isolatorer två viktiga komponenter som används flitigt på grund av deras unika funktioner och tillämpningar. Att förstå deras egenskaper, funktioner och tillämpningsscenarier hjälper ingenjörer att välja lämpliga lösningar i faktiska konstruktioner, vilket förbättrar systemets prestanda och tillförlitlighet.

1. Cirkulator: Riktningsansvarig för signaler

1. Vad är en cirkulator?
En cirkulator är en icke-reciprok anordning som vanligtvis använder ferritmaterial och ett externt magnetfält för att uppnå enkelriktad signalöverföring. 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. Cirkulationspumpens huvudfunktioner
Signaldistribution och sammanslagning: distribuera insignaler till olika utgångsportar i en fast riktning, eller sammanfoga 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. Cirkulationspumpens egenskaper
Icke-ömsesidighet: signaler kan bara överföras i en riktning, vilket undviker omvänd störning.
Låg insättningsförlust: låg effektförlust under signalöverföring, särskilt lämplig för högfrekventa applikationer.
Bredbandsstöd: kan täcka ett brett frekvensområde från MHz till GHz.
4. Typiska tillämpningar av cirkulatorer
Radarsystem: isolerar sändaren från mottagaren för att förhindra att högeffektssignaler skadar mottagarenheten.
Kommunikationssystem: används för signaldistribution och omkoppling av multiantennmatriser.
Antennsystem: stöder isolering av sända och mottagna signaler för att förbättra systemstabiliteten.

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 bakflöde, vilket skyddar känslig utrustning från störningar.
2. Isolatorernas huvudfunktioner
Signalisolering: förhindrar att reflekterade signaler flödar tillbaka till front-end-enheter (t.ex. sändare eller effektförstärkare) för att undvika överhettning eller prestandaförsämring av utrustningen.
Systemskydd: i komplexa kretsar kan isolatorer förhindra ömsesidig störning mellan intilliggande moduler och förbättra systemets tillförlitlighet.
3. Isolatorernas egenskaper
Enkelriktad överföring: signalen kan endast överföras från ingångsänden till utgångsänden, och den omvända signalen undertrycks eller absorberas.
Hög isolering: ger extremt hög dämpningseffekt på reflekterade signaler, vanligtvis upp till 20 dB eller mer.
Låg inkopplingsförlust: säkerställer att effektförlusten under normal signalöverföring är så låg som möjligt.
4. Typiska tillämpningar av isolatorer
RF-förstärkarskydd: förhindrar att reflekterade signaler orsakar instabil drift eller till och med skador 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 konstruktion av RF- eller mikrovågskretsar bör valet av cirkulator eller isolator baseras på specifika tillämpningskrav:
Om du behöver distribuera eller sammanfoga 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 frekvensområde, inkopplingsdämpning, isolering och storlekskrav beaktas noggrant 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 hos RF- och mikrovågsenheter att öka. Cirkulatorer och isolatorer utvecklas också gradvis i följande riktningar:
Stöd för högre frekvenser: stöd för millimetervågsband (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 dig till terminalutrustningens krav.