In RF- en microgolfcircuits zijn circulatoren en isolatoren twee cruciale apparaten die op grote schaal worden gebruikt vanwege hun unieke functies en toepassingen. Het begrijpen van hun kenmerken, functies en toepassingsscenario's zal ingenieurs helpen bij het kiezen van geschikte oplossingen in daadwerkelijke ontwerpen, waardoor de systeemprestaties en betrouwbaarheid worden verbeterd.
1. Circulator: Richtingmanager van signalen
1. Wat is een circulatiepomp?
Een circulator is een niet-wederkerig apparaat dat gewoonlijk ferrietmaterialen en een extern magnetisch veld gebruikt om unidirectionele transmissie van signalen te bereiken. Het heeft meestal drie poorten en signalen kunnen alleen in een vaste richting tussen poorten worden verzonden. Bijvoorbeeld van poort 1 naar poort 2, van poort 2 naar poort 3 en van poort 3 terug naar poort 1.
2. De belangrijkste functies van de circulatiepomp
Signaaldistributie en samenvoeging: distribueer ingangssignalen naar verschillende uitgangspoorten in een vaste richting, of voeg signalen van meerdere poorten samen in één poort.
Isolatie verzenden en ontvangen: gebruikt als duplexer om isolatie van zend- en ontvangstsignalen in één enkele antenne te bereiken.
3. Kenmerken van circulatiepompen
Niet-wederkerigheid: signalen kunnen slechts in één richting worden verzonden, waardoor omgekeerde interferentie wordt vermeden.
Laag invoegverlies: laag vermogensverlies tijdens signaaloverdracht, vooral geschikt voor hoogfrequente toepassingen.
Breedbandondersteuning: kan een breed frequentiebereik van MHz tot GHz bestrijken.
4. Typische toepassingen van circulatiepompen
Radarsysteem: isoleert de zender van de ontvanger om te voorkomen dat transmissiesignalen met hoog vermogen het ontvangende apparaat beschadigen.
Communicatiesysteem: gebruikt voor signaaldistributie en het schakelen van arrays met meerdere antennes.
Antennesysteem: ondersteunt isolatie van verzonden en ontvangen signalen om de systeemstabiliteit te verbeteren.
II. Isolator: signaalbeschermingsbarrière
1. Wat is een isolator?
Isolatoren zijn een speciale vorm van circulatiepompen, meestal met slechts twee poorten. De belangrijkste functie is het onderdrukken van signaalreflectie en terugstroming, waardoor gevoelige apparatuur tegen interferentie wordt beschermd.
2. Hoofdfuncties van isolatoren
Signaalisolatie: voorkom dat gereflecteerde signalen terugstromen naar front-end-apparaten (zoals zenders of eindversterkers) om oververhitting of prestatievermindering van de apparatuur te voorkomen.
Systeembescherming: in complexe circuits kunnen isolatoren wederzijdse interferentie tussen aangrenzende modules voorkomen en de systeembetrouwbaarheid verbeteren.
3. Kenmerken van isolatoren
Unidirectionele transmissie: het signaal kan alleen van de ingang naar de uitgang worden verzonden en het omgekeerde signaal wordt onderdrukt of geabsorbeerd.
Hoge isolatie: biedt een extreem hoog onderdrukkingseffect op gereflecteerde signalen, meestal tot 20 dB of meer.
Laag invoegverlies: zorgt ervoor dat het vermogensverlies tijdens normale signaaloverdracht zo laag mogelijk is.
4. Typische toepassingen van isolatoren
RF-versterkerbescherming: voorkom dat gereflecteerde signalen een onstabiele werking of zelfs schade aan de versterker veroorzaken.
Draadloos communicatiesysteem: isoleer de RF-module in het antennesysteem van het basisstation.
Testapparatuur: elimineer gereflecteerde signalen in het meetinstrument om de testnauwkeurigheid te verbeteren.
III. Hoe kies je het juiste apparaat?
Bij het ontwerpen van RF- of microgolfcircuits moet de keuze voor een circulator of isolator gebaseerd zijn op specifieke toepassingsvereisten:
Als u signalen tussen meerdere poorten moet distribueren of samenvoegen, hebben circulatoren de voorkeur.
Als het hoofddoel het beschermen van het apparaat is of het verminderen van interferentie door gereflecteerde signalen, zijn isolatoren een betere keuze.
Bovendien moeten het frequentiebereik, het invoegverlies, de isolatie en de afmetingen van het apparaat uitgebreid in overweging worden genomen om ervoor te zorgen dat aan de prestatie-indicatoren van het specifieke systeem wordt voldaan.
IV. Toekomstige ontwikkelingstrends
Met de ontwikkeling van draadloze communicatietechnologie blijft de vraag naar miniaturisatie en hoge prestaties van RF- en microgolfapparaten toenemen. Circulators en isolatoren ontwikkelen zich ook geleidelijk in de volgende richtingen:
Ondersteuning voor hogere frequenties: ondersteuning voor millimetergolfbanden (zoals 5G en millimetergolfradar).
Geïntegreerd ontwerp: geïntegreerd met andere RF-apparaten (zoals filters en stroomverdelers) om de systeemprestaties te optimaliseren.
Lage kosten en miniaturisatie: gebruik nieuwe materialen en productieprocessen om de kosten te verlagen en aan te passen aan de vereisten van eindapparatuur.
Posttijd: 20 november 2024
