Cyrkulatory lub izolatory w.cz. lub mikrofalowe to urządzenia, które zwykle mają trzy, a czasem cztery porty i są używane w systemach RF, które wymagają przesyłania energii z jednego portu do drugiego, jednocześnie izolując moc z drugiego. Cyrkulatory RF są używane w wielu aplikacjach RF, działając jako dupleks, umożliwiając jednoczesne działanie funkcji nadawania i odbioru. Są szeroko stosowane w aplikacjach projektowych RF, w tym w systemach radarowych i różnych profesjonalnych systemach komunikacji radiowej. Cyrkulatory RF otrzymują swoją nazwę, ponieważ przenoszą moc z jednego portu do drugiego, przesyłając ją, powiedzmy, wchodząc w porcie pierwszym do wyjścia w porcie drugim i wchodząc w porcie drugim, aby wyjść w porcie trzecim.
Jak działa cyrkulator RF
Wejścia/wyjścia cyrkulatorów RF są zwykle nazywane portami i zwyczajowo ponumerowane są jako 1, 2, 3 itd. Cyrkulator RF zyskuje swoją nazwę, ponieważ przekazuje moc wchodzącą do jednego portu tylko do następnego. Sygnał przyłożony do portu 1 zostanie przesłany do portu 2: sygnał wejściowy do portu 2 zostanie przesłany do portu 3, ale nie z powrotem do portu 1. Sygnał wejściowy do portu 3 zostanie przesłany do portu 1, ale nie odwrotnie do portu 2.
Koncepcja cyrkulatora RF
Idealny cyrkulator przeniesie całą moc z jednego portu do wymaganego portu, ale żadnej do innego. Jednak w rzeczywistości zawsze występuje pewne tłumienie w ścieżce przesyłu, a część sygnału zawsze wycieka do portów, które powinny być izolowane. Kluczowym wyzwaniem w projektowaniu obwodów RF dla tych urządzeń jest zapewnienie optymalnego transferu i izolacji. Cyrkulatory mogą wykorzystywać technologię płytek drukowanych z linią paskową (ale zwykle przy użyciu bardzo nisko stratnych materiałów dielektrycznych lub PCB) i być umieszczane w metalowych obudowach ze złączami koncentrycznymi lub innymi połączeniami z zewnętrznymi układami – niektóre wykorzystują technologię montażu powierzchniowego. Inne cyrkulatory mogą być wykonane w technice falowodowej i wykorzystywane w systemach mikrofalowych dużej mocy. Pod względem działania większość cyrkulatorów RF opiera się na wykorzystaniu materiału ferromagnetycznego. Istnieją dwa główne typy:
• Cyrkulatory 3-portowe
Cyrkulatory z trzema portami ze „złączem Y” oparte na tłumieniu fal rozchodzących się dwoma drogami w pobliżu namagnesowanego materiału. Są to najczęściej kompaktowe podzespoły oparte na linii paskowej.
• Cyrkulatory 4-portowe
Czteroportowe cyrkulatory falowodowe oparte na rotacji Faradaya fal rozchodzących się w materiale namagnesowanym. Korzystając z tej technologii, są w stanie kierować sygnały RF do czterech portów.
Symbol obwodu cyrkulatora RF
Pośród innych elementów elektronicznych, cyrkulator RF ma swój własny symbol obwodu, który jest używany do reprezentowania go na schematach obwodów elektronicznych lub schematach. Podstawowy symbol składa się z koła i strzałki wskazującej kierunek, w którym krąży moc. Zwykle porty są pokazane w kolejności zgodnej z ruchem wskazówek zegara wokół okręgu: Port 1, Port 2 i na końcu Port 3. Warto zauważyć, że każdy port, niezależnie od tego, czy jest zasilany przewodem koncentrycznym, czy falowodem, pokazany jest jako pojedyncza linia, a nie para przewodów.
Zastosowanie cyrkulatorów mikrofalowych
Cyrkulatory i izolatory RF są szeroko stosowane przy projektowaniu obwodów mikrofalowych i innych obwodów RF – od sprzętu radiokomunikacyjnego po radary i wiele innych zastosowań. Fakt, że przenoszą one moc z jednego portu do innego określonego portu, umożliwia ich używanie tylko jako dupleksów, umożliwiając jednoczesne działanie nadajnika i odbiornika na pobliskich częstotliwościach, a także umożliwia wzmacniaczom mocy w.cz. działanie z obciążeniami o słabym dopasowaniu impedancji.