In HF- und Mikrowellenschaltungen sind Zirkulatoren und Isolatoren zwei wichtige Geräte, die aufgrund ihrer einzigartigen Funktionen und Anwendungen weit verbreitet sind. Das Verständnis ihrer Eigenschaften, Funktionen und Anwendungsszenarien hilft Ingenieuren bei der Auswahl geeigneter Lösungen in tatsächlichen Designs und verbessert so die Systemleistung und -zuverlässigkeit.
1. Zirkulator: Richtungsmanager von Signalen
1. Was ist ein Zirkulator?
Ein Zirkulator ist ein nicht reziprokes Gerät, das normalerweise Ferritmaterialien und ein externes Magnetfeld verwendet, um eine unidirektionale Übertragung von Signalen zu erreichen. Es verfügt normalerweise über drei Ports und Signale können nur in einer festen Richtung zwischen Ports übertragen werden. Zum Beispiel von Port 1 zu Port 2, von Port 2 zu Port 3 und von Port 3 zurück zu Port 1.
2. Die Hauptfunktionen des Zirkulators
Signalverteilung und -zusammenführung: Verteilen Sie Eingangssignale in einer festen Richtung auf verschiedene Ausgangsports oder führen Sie Signale von mehreren Ports zu einem Port zusammen.
Sende- und Empfangsisolation: Wird als Duplexer verwendet, um eine Isolierung von Sende- und Empfangssignalen in einer einzelnen Antenne zu erreichen.
3. Eigenschaften von Umwälzpumpen
Nichtreziprozität: Signale können nur in eine Richtung übertragen werden, wodurch Rückwärtsstörungen vermieden werden.
Geringe Einfügedämpfung: geringer Leistungsverlust bei der Signalübertragung, besonders geeignet für Hochfrequenzanwendungen.
Breitbandunterstützung: kann einen breiten Frequenzbereich von MHz bis GHz abdecken.
4. Typische Anwendungen von Umwälzpumpen
Radarsystem: Isoliert den Sender vom Empfänger, um zu verhindern, dass Sendesignale mit hoher Leistung das Empfangsgerät beschädigen.
Kommunikationssystem: Wird zur Signalverteilung und Schaltung von Mehrantennen-Arrays verwendet.
Antennensystem: Unterstützt die Isolierung gesendeter und empfangener Signale, um die Systemstabilität zu verbessern.
II. Isolator: Signalschutzbarriere
1. Was ist ein Isolator?
Isolatoren sind eine Sonderform von Zirkulatoren, meist mit nur zwei Anschlüssen. Seine Hauptfunktion besteht darin, Signalreflexion und -rückfluss zu unterdrücken und so empfindliche Geräte vor Störungen zu schützen.
2. Hauptfunktionen von Isolatoren
Signalisolierung: Verhindern Sie, dass reflektierte Signale zu Front-End-Geräten (z. B. Sendern oder Leistungsverstärkern) zurückfließen, um eine Überhitzung oder Leistungseinbußen der Geräte zu vermeiden.
Systemschutz: In komplexen Schaltkreisen können Isolatoren die gegenseitige Beeinflussung benachbarter Module verhindern und die Systemzuverlässigkeit verbessern.
3. Eigenschaften von Isolatoren
Unidirektionale Übertragung: Das Signal kann nur vom Eingangsende zum Ausgangsende übertragen werden, und das Rückwärtssignal wird unterdrückt oder absorbiert.
Hohe Isolierung: Bietet eine extrem hohe Unterdrückungswirkung auf reflektierte Signale, normalerweise bis zu 20 dB oder mehr.
Geringe Einfügungsdämpfung: Stellt sicher, dass der Leistungsverlust während der normalen Signalübertragung so gering wie möglich ist.
4. Typische Anwendungen von Isolatoren
Schutz des HF-Verstärkers: Verhindert, dass reflektierte Signale einen instabilen Betrieb oder sogar Schäden am Verstärker verursachen.
Drahtloses Kommunikationssystem: Isolieren Sie das HF-Modul im Antennensystem der Basisstation.
Prüfgeräte: Eliminieren Sie reflektierte Signale im Messgerät, um die Prüfgenauigkeit zu verbessern.
III. Wie wählt man das richtige Gerät aus?
Beim Entwurf von HF- oder Mikrowellenschaltungen sollte die Wahl des Zirkulators oder Isolators auf den spezifischen Anwendungsanforderungen basieren:
Wenn Sie Signale zwischen mehreren Ports verteilen oder zusammenführen müssen, werden Zirkulatoren bevorzugt.
Wenn der Hauptzweck darin besteht, das Gerät zu schützen oder Störungen durch reflektierte Signale zu reduzieren, sind Isolatoren die bessere Wahl.
Darüber hinaus müssen der Frequenzbereich, die Einfügedämpfung, die Isolierung und die Größenanforderungen des Geräts umfassend berücksichtigt werden, um sicherzustellen, dass die Leistungsindikatoren des jeweiligen Systems erfüllt werden.
IV. Zukünftige Entwicklungstrends
Mit der Entwicklung der drahtlosen Kommunikationstechnologie steigt der Bedarf an Miniaturisierung und hoher Leistung von HF- und Mikrowellengeräten weiter. Auch Zirkulatoren und Isolatoren entwickeln sich schrittweise in folgende Richtungen:
Höhere Frequenzunterstützung: Unterstützt Millimeterwellenbänder (z. B. 5G und Millimeterwellenradar).
Integriertes Design: Integration mit anderen HF-Geräten (wie Filtern und Leistungsteilern) zur Optimierung der Systemleistung.
Niedrige Kosten und Miniaturisierung: Nutzen Sie neue Materialien und Herstellungsverfahren, um die Kosten zu senken und sich an die Anforderungen der Endgeräte anzupassen.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 20. November 2024
