Cirkuliatoriai ir izoliatoriai: pagrindiniai įtaisai RF ir mikrobangų grandinėse

RF ir mikrobangų grandinėse cirkuliatoriai ir izoliatoriai yra du labai svarbūs įtaisai, plačiai naudojami dėl savo unikalių funkcijų ir pritaikymo. Jų charakteristikų, funkcijų ir taikymo scenarijų supratimas padės inžinieriams pasirinkti tinkamus sprendimus realiuose projektuose, taip pagerinant sistemos našumą ir patikimumą.

1. Cirkuliatorius: signalų krypties valdytojas

1. Kas yra cirkuliacinis siurblys?
Cirkuliatorius yra nereciprokinis įtaisas, kuriame paprastai naudojamos ferito medžiagos ir išorinis magnetinis laukas, siekiant užtikrinti vienkryptį signalų perdavimą. Paprastai jis turi tris prievadus, o signalai tarp prievadų gali būti perduodami tik fiksuota kryptimi. Pavyzdžiui, iš 1 prievado į 2 prievadą, iš 2 prievado į 3 prievadą ir iš 3 prievado atgal į 1 prievadą.
2. Pagrindinės cirkuliacinio siurblio funkcijos
Signalų paskirstymas ir sujungimas: įvesties signalus galima paskirstyti į skirtingus išvesties prievadus fiksuota kryptimi arba sujungti signalus iš kelių prievadų į vieną prievadą.
Perdavimo ir priėmimo izoliacija: naudojama kaip duplekseris, siekiant izoliuoti perdavimo ir priėmimo signalus vienoje antenoje.
3. Cirkuliacinių siurblių charakteristikos
Neabipusiškumas: signalai gali būti perduodami tik viena kryptimi, išvengiant atvirkštinių trukdžių.
Mažas įterpimo nuostolis: mažas galios nuostolis signalo perdavimo metu, ypač tinka aukšto dažnio taikymams.
Plačiajuosčio ryšio palaikymas: gali apimti platų dažnių diapazoną nuo MHz iki GHz.
4. Tipiniai cirkuliacinių siurblių panaudojimo būdai
Radarų sistema: izoliuoja siųstuvą nuo imtuvo, kad didelės galios perdavimo signalai nepažeistų priimančiojo įrenginio.
Ryšio sistema: naudojama signalų paskirstymui ir kelių antenų matricų perjungimui.
Antenos sistema: palaiko perduodamų ir priimamų signalų izoliaciją, siekiant pagerinti sistemos stabilumą.

II. Izoliatorius: signalo apsaugos barjeras

1. Kas yra izoliatorius?
Izoliatoriai yra speciali cirkuliacinių siurblių forma, paprastai turinti tik du prievadus. Jų pagrindinė funkcija – slopinti signalo atspindžius ir atgalinį srautą, apsaugant jautrią įrangą nuo trukdžių.
2. Pagrindinės izoliatorių funkcijos
Signalo izoliacija: neleiskite atspindėtiems signalams grįžti į priekinius įrenginius (pvz., siųstuvus ar galios stiprintuvus), kad būtų išvengta įrangos perkaitimo ar veikimo pablogėjimo.
Sistemos apsauga: sudėtingose grandinėse izoliatoriai gali užkirsti kelią abipusiam trukdžiui tarp gretimų modulių ir pagerinti sistemos patikimumą.
3. Izoliatorių charakteristikos
Vienakryptis perdavimas: signalas gali būti perduodamas tik iš įvesties galo į išvesties galą, o atvirkštinis signalas yra slopinamas arba absorbuojamas.
Didelė izoliacija: užtikrina itin didelį atspindėtų signalų slopinimo efektą, paprastai iki 20 dB ar daugiau.
Mažas įterpties nuostolis: užtikrina, kad įprasto signalo perdavimo metu galios nuostoliai būtų kuo mažesni.
4. Tipinis izoliatorių panaudojimas
RF stiprintuvo apsauga: apsaugo nuo atspindėtų signalų, kurie gali sukelti nestabilų veikimą ar net sugadinti stiprintuvą.
Belaidė ryšio sistema: izoliuokite RF modulį bazinės stoties antenos sistemoje.
Bandymo įranga: pašalinkite atspindėtus signalus matavimo priemonėje, kad pagerintumėte bandymo tikslumą.

III. Kaip išsirinkti tinkamą įrenginį?

Projektuojant RF arba mikrobangų grandines, cirkuliatoriaus arba izoliatoriaus pasirinkimas turėtų būti pagrįstas konkrečiais taikymo reikalavimais:
Jei reikia paskirstyti arba sujungti signalus tarp kelių prievadų, pirmenybė teikiama cirkuliatoriams.
Jei pagrindinis tikslas yra apsaugoti įrenginį arba sumažinti atspindėtų signalų trukdžius, geresnis pasirinkimas yra izoliatoriai.
Be to, siekiant užtikrinti konkrečios sistemos našumo rodiklius, reikia visapusiškai atsižvelgti į įrenginio dažnių diapazoną, įterpimo nuostolius, izoliaciją ir dydžio reikalavimus.

IV. Būsimos plėtros tendencijos

Tobulėjant belaidžio ryšio technologijoms, nuolat auga RF ir mikrobangų prietaisų miniatiūrizacijos ir didelio našumo poreikis. Cirkuliatoriai ir izoliatoriai taip pat palaipsniui vystosi šiomis kryptimis:
Didesnio dažnio palaikymas: palaiko milimetrinių bangų juostas (pvz., 5G ir milimetrinių bangų radarus).
Integruotas dizainas: integruotas su kitais radijo dažnių įrenginiais (pvz., filtrais ir galios dalikliais), siekiant optimizuoti sistemos našumą.
Maža kaina ir miniatiūrizavimas: naudokite naujas medžiagas ir gamybos procesus, kad sumažintumėte išlaidas ir prisitaikytumėte prie galinių įrenginių reikalavimų.