Cirkulationspumper og isolatorer: kernekomponenter i RF- og mikrobølgekredsløb

I RF- og mikrobølgekredsløb er cirkulatorer og isolatorer to afgørende enheder, der er meget udbredte på grund af deres unikke funktioner og anvendelser. Forståelse af deres egenskaber, funktioner og anvendelsesscenarier vil hjælpe ingeniører med at vælge passende løsninger i faktiske designs og derved forbedre systemets ydeevne og pålidelighed.

1. Cirkulator: Retningsleder for signaler

1. Hvad er en cirkulator?
En cirkulator er en ikke-reciprok enhed, der normalt bruger ferritmaterialer og et eksternt magnetfelt til at opnå ensrettet transmission af signaler. Den har normalt tre porte, og signaler kan kun transmitteres mellem porte i en fast retning. For eksempel fra port 1 til port 2, fra port 2 til port 3 og fra port 3 tilbage til port 1.
2. Cirkulationspumpens hovedfunktioner
Signalfordeling og -fletning: Fordel indgangssignaler til forskellige udgangsporte i en fast retning, eller flet signaler fra flere porte til én port.
Sende- og modtageisolation: bruges som en duplexer til at opnå isolering af sende- og modtagesignaler i en enkelt antenne.
3. Cirkulationspumpernes egenskaber
Ikke-gensidighed: signaler kan kun transmitteres i én retning, hvilket undgår omvendt interferens.
Lavt indsættelsestab: lavt effekttab under signaltransmission, især velegnet til højfrekvente applikationer.
Bredbåndsunderstøttelse: kan dække et bredt frekvensområde fra MHz til GHz.
4. Typiske anvendelser af cirkulationspumper
Radarsystem: isolerer senderen fra modtageren for at forhindre højtydende transmissionssignaler i at beskadige modtagerenheden.
Kommunikationssystem: bruges til signalfordeling og omskiftning af multiantennearrays.
Antennesystem: understøtter isolering af transmitterede og modtagne signaler for at forbedre systemstabiliteten.

II. Isolator: signalbeskyttelsesbarriere

1. Hvad er en isolator?
Isolatorer er en særlig form for cirkulatorer, normalt med kun to porte. Deres hovedfunktion er at undertrykke signalrefleksion og tilbagestrømning og dermed beskytte følsomt udstyr mod interferens.
2. Isolatorernes hovedfunktioner
Signalisolering: Forhindr reflekterede signaler i at strømme tilbage til front-end-enheder (såsom sendere eller effektforstærkere) for at undgå overophedning eller forringelse af udstyrets ydeevne.
Systembeskyttelse: I komplekse kredsløb kan isolatorer forhindre gensidig interferens mellem tilstødende moduler og forbedre systemets pålidelighed.
3. Karakteristika for isolatorer
Ensrettet transmission: Signalet kan kun transmitteres fra input-enden til output-enden, og det omvendte signal undertrykkes eller absorberes.
Høj isolation: giver ekstremt høj dæmpningseffekt på reflekterede signaler, normalt op til 20 dB eller mere.
Lavt indsættelsestab: sikrer, at effekttabet under normal signaltransmission er så lavt som muligt.
4. Typiske anvendelser af isolatorer
RF-forstærkerbeskyttelse: Forhindr reflekterede signaler i at forårsage ustabil drift eller endda beskadige forstærkeren.
Trådløst kommunikationssystem: isoler RF-modulet i basestationens antennesystem.
Testudstyr: Eliminer reflekterede signaler i måleinstrumentet for at forbedre testnøjagtigheden.

III. Hvordan vælger man den rigtige enhed?

Ved design af RF- eller mikrobølgekredsløb bør valget af cirkulator eller isolator baseres på specifikke applikationskrav:
Hvis du har brug for at distribuere eller flette signaler mellem flere porte, foretrækkes cirkulationspumper.
Hvis hovedformålet er at beskytte enheden eller reducere interferens fra reflekterede signaler, er isolatorer et bedre valg.
Derudover skal enhedens frekvensområde, indsættelsestab, isolation og størrelseskrav overvejes grundigt for at sikre, at det specifikke systems ydelsesindikatorer er opfyldt.

IV. Fremtidige udviklingstendenser

Med udviklingen af trådløs kommunikationsteknologi fortsætter efterspørgslen efter miniaturisering og høj ydeevne af RF- og mikrobølgeenheder med at stige. Cirkulatorer og isolatorer udvikles også gradvist i følgende retninger:
Understøttelse af højere frekvenser: Understøtter millimeterbølgebånd (såsom 5G og millimeterbølgeradar).
Integreret design: integreret med andre RF-enheder (såsom filtre og effektdelere) for at optimere systemets ydeevne.
Lave omkostninger og miniaturisering: brug nye materialer og fremstillingsprocesser for at reducere omkostninger og tilpasse sig kravene til terminaludstyr.