Keringtetők és izolátorok: alapvető eszközök RF és mikrohullámú áramkörökben

Az RF és mikrohullámú áramkörökben a keringtetők és az izolátorok két kulcsfontosságú eszköz, amelyeket egyedi funkcióik és alkalmazásaik miatt széles körben használnak. Jellemzőik, funkcióik és alkalmazási forgatókönyveik megértése segít a mérnököknek a megfelelő megoldások kiválasztásában a tényleges tervekben, ezáltal javítva a rendszer teljesítményét és megbízhatóságát.

1. Keringtető: A jelek irányának kezelője

1. Mi az a keringetőszivattyú?
A keringető egy nem reciprok eszköz, amely általában ferrit anyagokat és külső mágneses teret használ a jelek egyirányú átviteléhez. Általában három porttal rendelkezik, és a jelek csak rögzített irányban továbbíthatók a portok között. Például az 1-es portról a 2-es portra, a 2-es portról a 3-as portra, és a 3-as portról vissza az 1-es portra.
2. A keringető fő funkciói
Jelelosztás és -összevonás: a bemeneti jeleket rögzített irányban osztja el a különböző kimeneti portokra, vagy több portról érkező jeleket egyesít egyetlen portba.
Adás és vétel elkülönítése: duplexerként használják az adó- és vevőjelek elkülönítésére egyetlen antennában.
3. A keringtető szivattyúk jellemzői
Nem viszonosság: a jelek csak egy irányban továbbíthatók, elkerülve a fordított interferenciát.
Alacsony beszúrási veszteség: alacsony teljesítményveszteség a jelátvitel során, különösen alkalmas nagyfrekvenciás alkalmazásokhoz.
Szélessávú támogatás: széles frekvenciatartományt fed le MHz-től GHz-ig.
4. A keringtető szivattyúk tipikus alkalmazásai
Radarrendszer: leválasztja az adót a vevőről, hogy megakadályozza a nagy teljesítményű adójelek károsodását a vevőeszközben.
Kommunikációs rendszer: többantennás rendszerek jelelosztására és kapcsolására szolgál.
Antennarendszer: támogatja az átvitt és vett jelek izolálását a rendszer stabilitásának javítása érdekében.

II. Izolátor: jelvédő gát

1. Mi az a leválasztó?
Az izolátorok a keringtetők speciális formái, általában csak két nyílással. Fő funkciójuk a jel visszaverődésének és visszaáramlásának elnyomása, megvédve az érzékeny berendezéseket az interferenciától.
2. Az izolátorok fő funkciói
Jelszigetelés: megakadályozza a visszavert jelek visszaáramlását az előlapi eszközökhöz (például adókhoz vagy teljesítményerősítőkhöz), hogy elkerülje a berendezés túlmelegedését vagy teljesítményromlását.
Rendszervédelem: összetett áramkörökben az izolátorok megakadályozhatják a szomszédos modulok közötti kölcsönös interferenciát és javíthatják a rendszer megbízhatóságát.
3. Az izolátorok jellemzői
Egyirányú átvitel: a jel csak a bemeneti végtől a kimeneti végig továbbítható, a fordított jel elnyomódik vagy elnyelődik.
Magas szintű izoláció: rendkívül magas, általában 20 dB-es vagy annál nagyobb elnyomási hatást biztosít a visszavert jelekre.
Alacsony beszúrási veszteség: biztosítja, hogy a normál jelátvitel során a teljesítményveszteség a lehető legalacsonyabb legyen.
4. Az izolátorok tipikus alkalmazásai
RF erősítő védelme: megakadályozza, hogy a visszaverődő jelek instabil működést vagy akár az erősítő károsodását okozzák.
Vezeték nélküli kommunikációs rendszer: izolálja az RF modult a bázisállomás antennarendszerében.
Tesztberendezés: a mérőműszerben visszaverődő jelek kiküszöbölése a teszt pontosságának javítása érdekében.

III. Hogyan válasszuk ki a megfelelő eszközt?

RF vagy mikrohullámú áramkörök tervezésekor a keringető vagy leválasztó kiválasztásának az adott alkalmazási követelményeken kell alapulnia:
Ha több port között kell jeleket elosztani vagy egyesíteni, akkor a keringtetők az előnyösebbek.
Ha a fő cél az eszköz védelme vagy a visszavert jelekből származó interferencia csökkentése, akkor az izolátorok jobb választásnak bizonyulnak.
Ezenkívül átfogóan figyelembe kell venni az eszköz frekvenciatartományát, beszúrási veszteségét, szigetelését és méretkövetelményeit, hogy biztosítsák az adott rendszer teljesítménymutatóinak teljesülését.

IV. Jövőbeli fejlődési trendek

A vezeték nélküli kommunikációs technológia fejlődésével az RF és mikrohullámú eszközök miniatürizálása és nagy teljesítménye iránti igény folyamatosan növekszik. A keringtetők és izolátorok is fokozatosan fejlődnek a következő irányokban:
Nagyobb frekvenciák támogatása: milliméteres hullámsávok támogatása (például 5G és milliméteres hullámú radar).
Integrált kialakítás: más RF eszközökkel (például szűrőkkel és teljesítményelosztókkal) integrálva a rendszer teljesítményének optimalizálása érdekében.
Alacsony költség és miniatürizálás: új anyagok és gyártási folyamatok használata a költségek csökkentése és a végberendezések követelményeihez való alkalmazkodás érdekében.