Tsirkulaatorid ja isolaatorid: raadiosagedus- ja mikrolaineahelate põhiseadmed

Raadiosagedus- ja mikrolaineahelates on tsirkulaatorid ja isolaatorid kaks olulist seadet, mida oma ainulaadsete funktsioonide ja rakenduste tõttu laialdaselt kasutatakse. Nende omaduste, funktsioonide ja rakendusstsenaariumide mõistmine aitab inseneridel valida tegelikes projektides sobivaid lahendusi, parandades seeläbi süsteemi jõudlust ja töökindlust.

1. Tsirkulaator: signaalide suunahaldur

1. Mis on tsirkulaator?
Tsirkulaator on mitteretsiprookne seade, mis tavaliselt kasutab ferriitmaterjale ja välist magnetvälja signaalide ühesuunaliseks edastamiseks. Sellel on tavaliselt kolm porti ja signaale saab portide vahel edastada ainult kindlas suunas. Näiteks pordist 1 porti 2, pordist 2 porti 3 ja pordist 3 tagasi porti 1.
2. Tsirkulatsioonipumba peamised funktsioonid
Signaalide jaotamine ja ühendamine: sisendsignaalide jaotamine erinevatele väljundportidele fikseeritud suunas või signaalide ühendamine mitmest pordist ühte porti.
Edastus- ja vastuvõtuisolatsioon: kasutatakse duplekserina, et saavutada edastus- ja vastuvõtusignaalide isoleerimine ühes antennis.
3. Tsirkulatsioonipumpade omadused
Vastastikkuse puudumine: signaale saab edastada ainult ühes suunas, vältides vastumõju.
Madal sisestamise kaotus: väike võimsuskadu signaali edastamise ajal, eriti sobiv kõrgsageduslike rakenduste jaoks.
Lairiba tugi: katab laia sagedusvahemiku MHz-st GHz-ni.
4. Tsirkulatsioonipumpade tüüpilised rakendused
Radarisüsteem: isoleerib saatja vastuvõtjast, et vältida suure võimsusega edastussignaalide poolt vastuvõtva seadme kahjustamist.
Sidesüsteem: kasutatakse signaali levitamiseks ja mitme antenniga massiivide lülitamiseks.
Antennisüsteem: toetab edastatud ja vastuvõetud signaalide isoleerimist süsteemi stabiilsuse parandamiseks.

II. Isolaator: signaali kaitsebarjäär

1. Mis on isolaator?
Isolaatorid on tsirkulaatorite erivorm, millel on tavaliselt ainult kaks porti. Nende peamine ülesanne on summutada signaali peegeldust ja tagasivoolu, kaitstes tundlikke seadmeid häirete eest.
2. Isolaatorite peamised funktsioonid
Signaali isoleerimine: takistage peegeldunud signaalide tagasivoolu esiotsa seadmetesse (nt saatjad või võimendid), et vältida seadmete ülekuumenemist või jõudluse halvenemist.
Süsteemi kaitse: keerukates vooluringides saavad isolaatorid vältida külgnevate moodulite vastastikust häiret ja parandada süsteemi töökindlust.
3. Isolaatorite omadused
Ühesuunaline edastus: signaali saab edastada ainult sisendotsast väljundotsa ja vastupidine signaal summutatakse või neeldub.
Kõrge isolatsioon: tagab peegeldunud signaalide äärmiselt suure summutuse, tavaliselt kuni 20 dB või rohkem.
Madal sisestamise kaotus: tagab, et võimsuskadu normaalse signaali edastamise ajal on võimalikult väike.
4. Isolaatorite tüüpilised rakendused
RF-võimendi kaitse: hoiab ära peegeldunud signaalide ebastabiilse töö või isegi võimendi kahjustumise.
Traadita sidesüsteem: isoleerige baasjaama antennisüsteemis olev raadiosagedusmoodul.
Katseseadmed: kõrvaldage mõõtevahendis peegeldunud signaalid, et parandada katse täpsust.

III. Kuidas valida õige seade?

RF- või mikrolaineahelate projekteerimisel peaks tsirkulaatori või isolaatori valik põhinema konkreetsetel rakendusnõuetel:
Kui teil on vaja signaale mitme pordi vahel jaotada või ühendada, on eelistatud tsirkulaatorid.
Kui peamine eesmärk on seadme kaitsmine või peegeldunud signaalide häirete vähendamine, on isolaatorid parem valik.
Lisaks tuleb seadme sagedusvahemikku, sisestamise kadu, isolatsiooni ja suuruse nõudeid põhjalikult arvestada, et tagada konkreetse süsteemi jõudlusnäitajate täitmine.

IV. Tulevased arengusuunad

Traadita sidetehnoloogia arenguga kasvab pidevalt nõudlus raadiosageduslike ja mikrolaineahjude miniaturiseerimise ja suure jõudlusega seadmete järele. Tsirkulaatorid ja isolaatorid arenevad järk-järgult ka järgmistes suundades:
Kõrgema sageduse tugi: toetab millimeetrilainealasid (näiteks 5G ja millimeetrilaine radar).
Integreeritud disain: integreeritud teiste raadiosageduslike seadmetega (nt filtrite ja võimsusjaoturitega) süsteemi jõudluse optimeerimiseks.
Madal hind ja miniaturiseerimine: kasutage uusi materjale ja tootmisprotsesse kulude vähendamiseks ja terminaliseadmete nõuetega kohanemiseks.