Sirkulasjonsenheter og isolatorer: kjernekomponenter i RF- og mikrobølgekretser

I RF- og mikrobølgekretser er sirkulatorer og isolatorer to viktige enheter som er mye brukt på grunn av deres unike funksjoner og bruksområder. Å forstå deres egenskaper, funksjoner og bruksscenarier vil hjelpe ingeniører med å velge passende løsninger i faktiske design, og dermed forbedre systemytelse og pålitelighet.

1. Sirkulasjonsenhet: Retningsleder for signaler

1. Hva er en sirkulasjonspumpe?
En sirkulator er en ikke-resiprok enhet som vanligvis bruker ferrittmaterialer og et eksternt magnetfelt for å oppnå ensrettet overføring av signaler. Den har vanligvis tre porter, og signaler kan bare overføres mellom porter i en fast retning. For eksempel fra port 1 til port 2, fra port 2 til port 3, og fra port 3 tilbake til port 1.
2. Sirkulatorens hovedfunksjoner
Signalfordeling og sammenslåing: distribuer inngangssignaler til forskjellige utgangsporter i en fast retning, eller slå sammen signaler fra flere porter til én port.
Sender- og mottaksisolasjon: brukes som en duplekser for å oppnå isolasjon av sende- og mottakssignaler i en enkelt antenne.
3. Sirkulasjonspumpers egenskaper
Ikke-gjensidighet: signaler kan bare overføres i én retning, og unngår omvendt interferens.
Lavt innsettingstap: lavt effekttap under signaloverføring, spesielt egnet for høyfrekvente applikasjoner.
Bredbåndsstøtte: kan dekke et bredt frekvensområde fra MHz til GHz.
4. Typiske bruksområder for sirkulasjonspumper
Radarsystem: isolerer senderen fra mottakeren for å forhindre at høyeffektsoverføringssignaler skader mottakerenheten.
Kommunikasjonssystem: brukes til signaldistribusjon og bytte av multiantennearrayer.
Antennesystem: støtter isolering av sendte og mottatte signaler for å forbedre systemstabiliteten.

II. Isolator: signalbeskyttelsesbarriere

1. Hva er en isolator?
Isolatorer er en spesiell form for sirkulasjonspumper, vanligvis med bare to porter. Hovedfunksjonen er å undertrykke signalrefleksjon og tilbakestrømning, og beskytte sensitivt utstyr mot interferens.
2. Hovedfunksjoner til isolatorer
Signalisolering: forhindrer at reflekterte signaler strømmer tilbake til front-end-enheter (som sendere eller effektforsterkere) for å unngå overoppheting eller ytelsesforringelse av utstyret.
Systembeskyttelse: I komplekse kretser kan isolatorer forhindre gjensidig interferens mellom tilstøtende moduler og forbedre systemets pålitelighet.
3. Kjennetegn ved isolatorer
Enveisoverføring: signalet kan bare overføres fra inngangsenden til utgangsenden, og reverssignalet undertrykkes eller absorberes.
Høy isolasjon: gir ekstremt høy undertrykkelseseffekt på reflekterte signaler, vanligvis opptil 20 dB eller mer.
Lavt innsettingstap: sikrer at effekttapet under normal signaloverføring er så lavt som mulig.
4. Typiske bruksområder for isolatorer
RF-forsterkerbeskyttelse: forhindrer at reflekterte signaler forårsaker ustabil drift eller til og med skader forsterkeren.
Trådløst kommunikasjonssystem: isoler RF-modulen i basestasjonens antennesystem.
Testutstyr: eliminer reflekterte signaler i måleinstrumentet for å forbedre testnøyaktigheten.

III. Hvordan velge riktig enhet?

Når man designer RF- eller mikrobølgekretser, bør valget av sirkulator eller isolator være basert på spesifikke applikasjonskrav:
Hvis du trenger å distribuere eller slå sammen signaler mellom flere porter, er sirkulasjonspumper å foretrekke.
Hvis hovedformålet er å beskytte enheten eller redusere interferens fra reflekterte signaler, er isolatorer et bedre valg.
I tillegg må frekvensområdet, innsettingstapet, isolasjonen og størrelseskravene til enheten vurderes grundig for å sikre at ytelsesindikatorene for det spesifikke systemet oppfylles.

IV. Fremtidige utviklingstrender

Med utviklingen av trådløs kommunikasjonsteknologi fortsetter etterspørselen etter miniatyrisering og høy ytelse av RF- og mikrobølgeenheter å øke. Sirkulatorer og isolatorer utvikles også gradvis i følgende retninger:
Støtte for høyere frekvenser: støtter millimeterbølgebånd (som 5G og millimeterbølgeradar).
Integrert design: integrert med andre RF-enheter (som filtre og effektdelere) for å optimalisere systemytelsen.
Lav kostnad og miniatyrisering: bruk nye materialer og produksjonsprosesser for å redusere kostnader og tilpasse seg kravene til terminalutstyr.